工厂供电综合自动化实验QY-PGD11
1、 供电和自动化控制对工厂发展的作用：
（1）、减少劳动强度，降低生产成本
（2）、缩短生产周期，提高产品的成品率和使用可靠性
（3）、提升企业生产规模
（4）、为企业的信息化、网络化管理打下基础
2、 PLC、DCS、FCS、HMI 的英文全称和中文含义：
PLC(Programmable Logical Controller)-可编程逻辑控制器
DCS(Distributed computer system)----集散控制系统
FCS(Fieldbus control system)- --现场总线控制系统
HMI(human machine interface)-- 人机相互操作界面
3、 自动化系统根据生产工艺的要求不同分类：
（1）连续生产过程自动化系统或过程自动化
（2）断续生产过程自动化系统或制造工业自动化
（3）同时具有连续和断续特性的混合型过程自动化系统
4、 人工控制包括观察、思考、执行,自动控制包括检测、控制、执行
5、 自动控制系统分类方法很多，比如：
按被调节参数分，如温度、流量、液位等调节系统
按调节器具有的调节规律分，P、I、D 调节。
按控制系统构成的复杂程度分，简单和复杂的控制系统。
按系统输入/输出信号的数量分，单入/出和多入/出系统
按系统元件组成来分，机电系统、液压系统、生物系统等。
按不同的控制理论分支分，最优控制系统、最适应控制系统、预测控制系统、模糊控制、神经网络控制。
按设定值的情况不同分类：
A、定值控制系统
B、随动控制系统
C、程序控制系统
6、 自动控制系统按控制系统基本结构分类：
1、闭环控制系统
2、开环控制系统
7、 电力系统的组成：
a.发电厂:热力\水利\风力\核能等
b.变电所(含配电所):变换电压和分配电能的地方
c.电力网:国家电网\东北\华北\华南等
d.电能用户:工厂\学校\住宅等
8、 电力负荷分级及对供电的要求：
国家根据用电设备对供电可靠性的要求，将企业电力负荷分为三个等级：
(1)．一级负荷—突然停电将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏却难以修复，或在政治、经济上造成重大损失。需单独电源供电。
(2)．二级负荷—如果突然停电，将产生大量的废品，使大量原材料报废或减产，连续生产过程被打乱且需长时间方能恢复。两回路供电或一回专线供电。
(3)．三级负荷—不属于一、二级负荷的用户。
9、 电压质量：
(1)．电压质量
a.电压数值：高压配电电压 10kV，低压配电电压 0.4kV.
国家规定：10kV 及以下三相供电电压的允许偏差为额定电压的正负 7%。220V 单相供电电压的允许偏差为额定电压的正 7%、负 10%。
b.电压波形：正常的交流波形是否含有高次谐波。 电压波形中各高次谐波分量不应超过基波的 4%。
(2)．频率质量
我国电力系统的标准频率，工频 50Hz.频率质量就是指工频的允许偏 差。我国规定：电力系统容量在 3000MW 以下者，允许偏差为正负 0.2Hz；电力系统容量在 3000MW及以上者，允许偏差为正负 0.1Hz。
10、 低压电器、高压电器的定义：
低压电器:工作电压在交流 1200V 或直流 1500V 以下的各种电器。例如接触器、刀开关、自动开关、熔断器、继电器、主令电器等。
高压电器:工作电压高于交流 1200V 或直流 1500V 以上的各种电器。例如高压断路器、隔离开关、高压熔断器等。
11、自动空气开关工作原理和作用：
电路正常工作时，电磁脱扣器线圈电流所产生的磁力不能将其衔铁吸合。当电路发生短路或较大的过电流时，磁力增加将衔铁吸合，撞击杠杆，搭钩松开，触头分断。当电路电压下降较多或失去电压时，欠压脱扣器磁力减小或失去，其衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆，顶上搭钩，触头分断。当电路发生过载时，双金属片弯曲，撞击杠杆，顶开搭钩，触头分断。
空气开关具有短路、过载、断相、远程分离的作用。
12、交流接触器工作原理和作用：
线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下，使常开触点闭合，常闭触点断开。线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧使触点恢复到原来的状态主触点接在主电路中，对电动机起接通或断开电源的作用，线圈和辅助触点接在控制电路中，可按自锁或联锁的要求来联接，亦可起接通或断开控制电路某分支的作用。接触器还可起欠压保护作用。
13、控制交流电动机转速的两种方法：
1、改变磁极法；
2、变频法
14、调整交流电动机的旋转方向的方法：
旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序 A、B、C 顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将 B 相电流通入 C 相绕组中，C 相电流通入 B 相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。
15、电机常用的控制方式：
1、直接启动
2、正反转控制
3、星-三角降压启动
4、自藕降压启动
5、变频调速启动
6、软启动
16、电机直接启动的控制原理图，并叙述电机启动和停止的控制过程：
先接通电源开关 Q1，为电动机起动作好准备，当接通控制电路电源的开关 Q2，并按下起动按钮 SBST 时，交流接触器线圈 KM 通电，其主触点闭合，使电动机 M 起动。KM 动合（常开）辅助触点起自锁作用，以保证松开按钮 SBST 时，电动机仍能继续运转。若需电动机停转，可按停止按钮 SBSTP。图中熔断器 FU1 和 FU2 起短路保护作用，热继电器 KH 起过载保护作用。
17、电机星-三角启动的控制原理图，并叙述电机启动和停止的控制过程。
18、电机常用的保护和控制的元件及各起的作用：
（1）、自动空气开关-短路和过载保护
（2）、接触器-欠压和远距离控制
（3）、热继电器-过载和缺相保护
（4）、时间继电器-时间设定
（5）、主令开关和按钮-控制启停、通断
（6）、变频器-速度调节、短路和过载保护
（7）、软启动器–短路和过载和缺相保护
19、传感器的定义，作用和分类：
传感器是将各种非电量变换为电量的装置。
传感器的作用：
是实现自动检测和自动控制的首要环节。如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号转换或信息处理，或最佳数据的显示与控制都是不可能实现的。
传感器分类：
一、根据输入物理量可分为：温度传感器、压力传感器、流量传感器及速度传感器等。
二、根据工作原理可分为：电阻式、电感式、电容式及电势式等。
三、根据输出信号的性质可分为：模拟式传感器和数字式传感器。
模拟式传感器输出—模拟信号
数字式传感器输出—数字信号
20、料位器按工作原理分：
电容式料位器、阻旋式料位器、音叉式、超声波式、射频导纳式和重锤式料位器等
21、水分测量的方法：
根据水分检测的原理水分检测包括电容式、微波式、近红外、核磁共振式水分检测。
22、可按测温原理的不同，温度检测大致有以下几种方式：
温度的测量方式大致可以分为二类：
（1）接触式测量，包括膨胀式、热电效应和热阻效应式
（2）非接触式测量，包括辐射式和红外线式
23、失速、跑偏、堵料、拉绳开关的作用：
失速检测：检测设备的“低速”状况，及时报警防止事故扩大。
跑偏检测：检测皮带跑偏的状态，防止皮带和机筒摩擦损伤皮带。
堵料检测：检测设备的堵料状态，防止事故状态扩大。
拉绳开关：起到紧急停止的作用。
24、PLC 的定义：
可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。
25、PLC 的基本功能：
a、条件控制（逻辑控制）
b、定时控制
c、计数控制
d、步进控制
f、模/数和数/模转换
g、数据处理
h、通信和 PLC 联网
I、监控和自诊断
26、PLC 的特点：
a、可靠性高、抗干扰能力强
b、功能完善、通用灵活
c、接线简单
d、编程简单，学习和使用方便
e、体积小、重量轻、功耗低
27、PLC 的种类：
1、按结构形式分类：
整体式、模块式和混合式
2、按产地地域分类：
美国流派、欧洲流派和日本流派
3、按输入、输出的点数分类：
微型< 16 点；
超小型< 64 点；
小型< 64 点至 128 点；
中型< 129 点至 412 点；
大型> 412 点以上。
28、PLC 的硬件组成：
CPU 模块、存储器、电源模块、输入模块、输出模块、编程器
（1）、CPU 的作用：
PLC 本身的自检
接收输入模块的信息
执行监控程序和用户程序
输出控制信号
响应外部设备的请求
（2）、存储器
系统程序存储区
– 采用 PROM 或 EPROM 芯片存储器，存放监控程序，用户不能访问和修改用户程序存储区
– 用于存放经编程器输入的用户程序，采用 RAM、EPROM 或 EEPROM数据存储区
– 采用 RAM，暂存输入、输出数据映像，定时器/计数器预置数和当前值等
（3）输入/输出模块
– 开关量输入/输出模块
– 模拟量输入/输出模块
– 温度控制模块
– 高速计数模块
– 位置控制模块
29、PLC 常用的编程语言：
• 梯形图语言
• 助记符语言
• 逻辑功能图
• 顺序功能图
30、梯形图的编程规则：
梯形图的每个梯级都是从左母线开始，以继电器线圈或功能指令结束
在继电器线圈与右母线之间不能再接任何继电器的触点
所有输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等触点的使用次
数是无限的，且常开、常闭形式都可使用
在设计梯形图时，应使结构尽量简化，使之有明确的串、并联关系，不必用复杂的
结构来节省触点的使用次数
输出继电器可用作内部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的
输入继电器线圈的状态不能由程序写入，只能由输入电器决定
继电器线圈不能与左母线直接相连
两个或两个以上的继电器线圈不能串联使用，线圈可以并联使用
PLC 的程序是按从上到下、从左到右的顺序执行的，所以在设计梯形图程序时，最
好应考虑梯级的先后顺序，以缩短 I/O 响应时间
31、PLC 应用系统设计的内容：
设计内容
拟定控制系统设计的技术条件
选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构
操作面板的设计
选定 PLC 的型号
分配 PLC 的 I／O 点（端子）
用相应的编程语言进行程序设计
设计操作台、电气柜及非标准电器部件
编写设计说明书和使用说明书
32、与继电器控制系统比较，PLC 控制系统有什么优点？
33、与工业计算机控制系统，PLC 控制系统有什么优点？
34、熟练掌握 PLC 常用指令的使用并以此来分析梯形图程序的运行结果。
35、集散控制系统的基本思想是什麽？
分散控制、集中操作、分级管理、统一协调
36、集散控制系统通常可分为哪四级及各级作用如何？
一、直接控制级
直接控制级是集散控制系统的基础，直接与工业过程连接，负担基本的输入、输出和控制任务。该级的主要设备包括可编程序控制器（PLC）、智能电子仪表等，这些设备内部包含信号采集/变换器、输入输出模块、中央控制单元和通信模块等。PLC、智能电子仪表根据程序对现场设备和工业过程进行相应的控制，并将有关数据、状态和信息传送给上一级。该层设备大多在工业过程现场就近安装。
二、过程管理级
过程管理级是集散控制系统的核心，是联结过程控制与生产管理的纽带，主要有操作、监视、设计、通信等功能，基本设备为操作监控站、工程师站等计算机工作站。操作监控站通过高分辨率彩色图形界面，结合图表、文本、音频、视频等多媒体手段，为操作员提供动态工艺流程及主要工艺参数显示平台、直观易用且功能强大的中心操控平台。工程师站是工程师对控制系统设计、组态和调试的工作平台，它提供系统组态、画面设计、报表制作、通信测试等开发、调试工具。该层设备一般位于中央控制室。
三、生产管理级
生产管理级是集散控制系统基本构成的扩展，它在企业级的层次对工业过程的控制进行优化和调度，通常由一台计算机或多台计算机联网组成。该层通过对业主的原材料、能源、订单与库存、生产状况等的分析，合理调控有关工业过程。该层设备一般位于企业（公司）办公楼。
四、经营管理级
经营管理级是集散控制系统更深入的扩展。它在企业级的顶层对企业（公司）的运作起调控作用，通常也由一台计算机或多台计算机联网组成。该层全面管理生产、供应、销售、技术、计划、市场、财务、人事、后勤等部门，以工业过程的有关信息为基础并综合其他重要信息，协助高级管理人员作出决策。该层设备一般位于企业（公司）总部办公楼。
37、写出五种常用的工业自动化组态软件。
国外：
iFix Intouch Wincc Citech Labview
国内：
Kingview forcecontrol synall
38、工业自动化组态软件常用的功能？
1.1 快速便捷的应用设计
1.2 内建可扩充的图形库
1.3 对多媒体的支持
1.4 灵活简便的变量定义和管理
1.5 强大的控制语言
1.6 采集和显示历史数据
1.7 实时和历史趋势曲线
1.8 开放的数据库编程接口
1.9 全新的灵活多样、操作简单的内嵌式报表
39、现场总线的定义及特点。
现场总线是安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动化装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
特点：
• 开放性通讯协议
• 互操作性
• 数字化信号传送
• 双向通讯
• 智能化现场设备
40、八种国际标准的现场总线。
• FF H1(IEC 基金会现场总线）
• Comrohlet（美国洛克威尔公司支持）
• Profibus（德国西门子公司支持）
• P-Net（丹麦 Process data 公司）
• FF-HSE（原 FP 的 H2,Fisher rosemount 公司支持）
• Swift Net（美国波音公司支持）
• World FIP（法国 Alstom 公司支持）
• Interbus（德国的 Phoenix 公司支持
41、现场总线控制系统与传统分布式控制系统的比较的特点。
42、电机的防护等级 IP-第一位数字 ，第二位数字（如 IP54）
电机防护等级（第一位数字）的分级和定义
0- 无防护 没有专门的防护
1- 防护大于 50mm 的固体 能防止直径大于 50mm 的固体异物进入壳内。能防止
人体的某一大面积部分（如手）偶然或意外地触及壳内带电或运动部分，但不能
防止有意识地接近这些部分
2 -防护大于 12mm 的固体 能防止直径大于 12mm 的固体异物进入壳内。能防止
手指触及壳内带电或运动部分①
3- 防护大于 2.5mm 的固体 能防止直径大于 2.5mm 的固体异物进入壳内。能防止
厚度或直径大于 2.5mm 的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分①②
4 -防护大于 1mm 的固体 能防止直径大于 1mm 的固体异物进入壳内。能防止直
径或厚度大于 1mm 的导线或片条触及壳内带电或运转部分①②
5- 防尘 能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度，完全防止触及壳内带电
或运动部分。
6 -尘密 能完全防止灰尘进入壳内，完全防止触及壳内带电或运动部分
① 对用同轴外风扇冷却的电机，风扇的防护应能防止其风叶或轮辐被手触及，半数字化的信号处理，可
以处理的信故障原因较难判断，设备分布较广、无布线成本和维护成本较高。
大量的电缆连接输入/输出接口，容易点对点的连接方式，不同的设备与信传统分布式 控制系统 信号处理过程全部数字化，可以实现容易判断故障所在，并具备智能化的使布线成本和维护成本有所减少。
数字总线传输信号，避免大量电缆的不同的信号和设备可以交互操作，用现场总线 控制系统 交互操作性 可靠性 经济性 易于维护 数字化 在出风口，手插入时，其直径为 50mm 的护板不能通过。
② 不包括泄水孔，泄水孔应不低于 2 级的规定。
电机防护等级（第二位数字）的分级和定义
0-无防护 没有专门的防护
1-防 滴 垂直的滴水应不能直接进入电机内部
2-15度 防滴 与铅垂线成 15度角范围内的滴水，应不能直接进入电机内部
3- 防淋水 与铅垂线成 60度角范围内的淋水，应不能直接进入电机内部
4- 防溅 任何方向的溅水对电机应无有害的影响
5-防喷水 任何方向的喷水对电机应无有害的影响
6-防海浪 或强加喷水 猛烈的海浪或强力的喷水对电机应无有害影响
7-浸 水 电机在规定的压力和时间下浸在水中，其进水量应无有害影响
8-潜 水 电机在规定的压力下长时间浸在水中，其进水量应无有害影响
工厂供电综合自动化实验台取材于实际的工厂配电设计，具有工厂供电相关的线路保护，变压器保护，备投和无功补偿等功能。实验台以计算机网络为核心，采用分层，分布式控制方式，组建成集控制、保护、测量于一体的综合自动化实验平台。
实验项目
1.工厂高压线路的微机继电保护实验
(1)微机保护装置认知实验
(2)无时限电流速断保护实验
(3)带时限电流速断保护实验
(4)定时限过电流保护实验
(5)反时限过电流保护实验
(6)电流电压连锁保护实验
(7)单相接地保护实验
(8)阶段式过电流保护与自动重合闸前加速实验
(9)阶段式过电流保护与自动重合闸后加速实验
2.工厂供电系统的自动装置实验
(1)备用电源自动投入装置认知实验
(2)备用电源自动投入实验
(3)低压减载实验
(4)无功补偿装置认知实验
(5)无功自动补偿实验
(6)模拟工厂供电倒闸操作
3.供电系统自动化实验
(1)线路故障定位，隔离和自动恢复供电
(2)线路运行参数数据的检测
(3)线路无功控制实验
(4)线路电压调整实验
(5)线路电压/无功集成控制实验
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