水位控制器范文第1篇

在学校组织的综合实践活动中，我们发现学校水塔下的一根很粗的水管哗哗地流着清澈的水，据说是水泵向水塔打水，满了以后溢出来的。另外，在宿舍里我们也经常发现打开水龙头后没有自来水，寝室管理员告诉我们是水塔里没有水了。此刻，一个想法在我们头脑中形成，有什么办法能让水塔满时水泵停止打水，水塔没水时水泵自动打水呢？我们认为这是一个非常有研究价值的问题，于是带着这个问题请教了学校的通用技术老师，老师告诉我们这个问题可以通过水箱水位电子控制系统解决，并鼓励我们去研究和探索，还答应做我们的指导老师，于是我们便确定了“学校自动供水闭环电子控制系统的设计和应用”项目设计制作课题。

经调查研究，我们发现这项设计有广阔的应用范围，在单位、学校、居民小区等很多地方都存在二次供水的问题，即：自来水厂的供水不能直接供到高层建筑，水厂的水供到单位、学校、居民小区的蓄水池，再由水泵打到水塔，再由水塔向各用户供水的二次供水模式。这种供水模式在打水时要有专人看守，即使这样也不能保证不发生我们学校上述所发现的现象。在农村自建的水厂也存在这样的问题，而这些问题都可以通过水塔水位闭环电子控制系统来解决。

另外，地下室和矿井地下水的排水也需要在水满时向外排水，水浅时停止排水，这个问题也可以用水塔水位闭环电子控制系统来解决。更为重要的是，这项设计和制作可以提高我们发现问题解决问题的能力，提高我们对自动控制系统的认识，增强我们的动手能力，激发我们学习的积极性和主动性。最终实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标。

二、设计制作的过程和方法

（一）水塔水位自动控制系统设计

1.设计要求

（1）设计和制作一个自动供水闭环电子控制系统的模型。

（2）能全真模拟水塔中水位的自动控制。

2.设计分析

（1）根据对设计要求的分析，要求当水塔水位达到高水位时要关闭水泵，当水塔水位低到低水位时能自动启动水泵供水，因此必须对水位进行检测，并能反馈所测的结果，实现这一控制需要采用闭环电子控制系统。

（2）根据水塔水位闭环电子控制系统方框图，设计出合适的输入、控制器（处理）、执行器、被控对象、检测装置的实用电路、电子元器件、设备等。①输入由三根的硬铜电线组成水位探头，如图所示，其中A是零水位探头，B是低水位探头，用来探测水塔低水位，C是高水位探头，用来探测水塔高水位。调整探头位置，可以预置水塔中的高低水位位置。②控制器（处理）它由集成电路等组成，根据预置的高、低水位和水位传感器反馈的水塔实际水位信号进行比较，再经判断，发出向水塔送水或停止送水的指令。③执行器执行器由电磁继电器、水泵等组成，其中电磁继电器控制水泵的开和关，水泵将水池中的水送入水塔。④被控对象被控对象是水塔及水塔中的水位。⑤检测装置三根水位探头组成一个传感器，对水塔水位随时进行检测，并把信号反馈至比较器。

3.设计方案：

（1）自动供水闭环电子控制系统示意图

（2）自动供水闭环电子控制系统工作过程

①接通整个系统的电源。②当水位传感器中的低水位探头B探测到水塔中的水位处于低水位状态时，它立即把这个信号送入比较器，经比较器比较后，产生一个触发电压，控制器受到触发后，发出进水的指令信号，指令经输出接口电路放大后推动继电器动作，接通水泵电源，水泵开始向水塔供水。③注水后的水塔水位不断升高，当水位升高到c时，水面与水位传感器的高水位探头C接触，立即产生一个电信号，并把信号反馈给比较器，比较器比较后产生一个触发电压，控制器发出停止进水指令，电磁继电器立即关闭电动机的电源，水泵停止供水。④当水塔水位降到低水位b以下时，便重复②的控制，这样不断循环，从而使水塔源源不断地供水。

（二）选择、制作电子元件和器材

完成设计后，就面临着如何选择电子元件和自制器材，这也是完成控制系统模型制作的重要环节。

1.控制器电子元件的选择

组成控制器控制系统的电路，可以有三种选择，一是用晶体管组成控制系统电路；二是用集成电路组成控制系统的电路，如可用JN6201集成电路或CB7555集成电路；三是采用定型产品液位继电器（图1）。第一种是要用二极管、三极管等晶体管材料自已组装成电路，第二种是购买现成的集成电路板，第三种液位继电器是定型产品，质量可靠，已经把集成电路和继电器做在一起，可以直接控制小功率电器。从电路的稳定性、便于安装考虑，我们选择了第三种液位继电器作为控制电路。

2.执行器的选择

执行器主要由电机和水泵组成，水泵的种类有很多，如离心泵、活塞泵、齿轮泵、潜水泵、管道泵等。因离心泵要加自动引水装置，经考虑我们选择了不用加引水，而且效率较高且体积较小的齿轮泵（图2）。

3.被控对象水塔的选择

水塔选用了透明又便于安装传感器的塑料瓶代替（图3）。水塔下的阀门用小球阀（要注意和出水管径相匹配）。

4.检测装置的选择

我们选择成本较低的三根硬铜线作探头，用比较粗的护套线中的铜线来制作，既实用又经济（图3）。

5.水池用一个长方形的塑料盆代替。

（三）安装和调试

图4在准备了以上元器件后，便进入安装调试阶段，为了少走弯路，分了以下几个步骤。

1.连通电路：简单地把控制系统电路连接起来（图4）。

2.将探头放入水杯中，水泵进水管放入有水的盆中，接通电源，此时水泵工作，将水打入有探头的杯中，当水位到达高水位时，水泵能自动停止工作。这时减少杯中的水到低水位时，水泵又开始工作，试验成功（图5）。

3.在初步成功后，对系统进行了优化，并按示意图进行组装，不但要考虑安装的正确，还要考虑布局的美观，最后我们终于设计和制作成功（图6）。

三、水箱水位闭环电子控制系统使用说明书

1.通过注水口向水池（方盆）中注入半池水。

2.关闭水塔下阀门。

3.接通电源后打开电源开关。

4.水泵开始供水，当水位到达高水位时水泵自动关闭，停止供水。

5.打开水塔下的阀门。

6.水塔开始放水，到达低水位时，水泵自动启动，向水塔供水。

7.把水塔下阀门适当关小（放水速度小于供水速度）。

8.此后便进入自动循环状态，到高水位时水泵停止工作，低水位时自动启动水泵。

四、设计感言

经过这次设计，我们深深地感到综合实践活动的重要性，我们经历了调查、了解、收集资料、分析问题、研究问题、解决问题、通过交流展示各自的研究成果等过程。培养了我们的问题意识，培养了我们的收集、处理信息的能力，培养了我们的动手实践能力，培养了我们的合作意识，培养了我们的社会责任感。所有的这一切将使我们终身受益。在设计中我们遇到了不少的困难，明显感觉到自己的知识很匮乏，增强了我们学习的动力，明确了学习的目的性。我们希望综合实践活动开展得越来越好，我们将动员更多的同学加入到这个活动中来。

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绿色经济及林业发展的关联

2012年即将召开的联合国可持续发展大会（里约+20峰会），将围绕可持续发展和消除贫困背景下的绿色经济和促进可持续发展的体制框架两大主题，评估全球可持续发展取得的进展和存在的差距，积极应对新问题、新挑战，做出新的政治承诺。绿色经济已成为当前国际和国内社会关注的热点问题。国际社会认为，绿色经济是实现可持续发展的必由之路，是通向新机遇的途径。森林与林业在发展绿色经济和实现绿色增长中具有重要的地位和作用。

1绿色经济概念的由来及发展

“绿色经济”的早期思想萌芽来自于20世纪60~70年代针对全球粮食安全的“绿色革命”。“绿色经济”一词最早出自英国环境经济学家皮尔斯于1989年出版的《绿色经济蓝皮书》。之后，国际社会围绕绿色生产、绿色消费、绿色分配、绿色技术、绿色就业等开展了理论分析及实践探索。近年来，随着气候变化和能源问题受到全球普遍关注，绿色经济逐步成为一个热门话题。1992年，联合国环境与发展大会（地球峰会）通过了《21世纪议程》《关于森林问题的原则声明》《联合国防治荒漠化公约》《生物多样性公约》《气候变化框架公约》等重要文件，在全球范围推动可持续发展理念。此后，国际社会开始重新认识和定位对林业在推动可持续发展中的地位和作用。2008年底，在全球金融危机背景下，美国、欧盟等纷纷将发展绿色经济作为促进经济复苏的一项重要举措。随后，联合国环境规划署倡议在全球开展“绿色经济”和“绿色新政”，以此复苏世界经济，创造就业；减少碳排放，缓解生态系统退化和水资源匮乏；实现消除全球极端贫困的千年发展目标。同时提出，促进包括林业在内的行业发展，促进经济增长，推动世界产业革命。2011年2月，联合国森林论坛第九次大会在探讨“森林造福人民、改善民生、消除贫困”时提出，林业在应对气候变化、保护生态环境、创造绿色就业等方面，对构建绿色经济潜力巨大。要发展绿色经济，必须将林业置于优先发展的领域。2011年2月，联合国环境规划署（UNEP）在理事会暨全球部长级环境论坛的开幕式上了《迈向绿色经济——通向可持续发展和消除贫困之路》的报告，这份报告由联合国环境规划署联合世界各地的经济学家和部门专家共同撰写，其目的之一是要实现联合国千年发展目标并使之得以持续；另一个主要目标是在2050年前将温室气体排放量降到更为安全的450ppm（百万分率）。

UNEP报告将绿色经济定义为“可改善人类福祉和社会公平，同时显著降低环境风险与生态稀缺的经济”。报告提出，促进绿色经济的必要条件是使市场和私营部门的直接投资投入绿色经济转型，关键在于创新公共政策，包括：完善的监管框架，政府开支和采购优先关注能促进绿色经济部门发展的领域，并限制投入那些会消耗自然资本的领域；能影响消费者支出和推动绿色创新的税收和有效的市场机制；对能力建设和培训进行公共投资，同时增强国际治理。报告中确定对绿化全球经济至关重要的10个经济部门包括：农业、建筑业、能源供给、渔业、林业、工业（含能源效率）、旅游业、交通运输业、废弃物管理和水资源。报告对政策结果进行了模拟，提出从现在起至2050年，在绿色经济政策的引导下，如果各国国内和国际层面每年将约1.3万亿美元（大约相当于全球生产总值的2%）作为绿色投资投向包括林业在内的10个关键经济部门，便可推动全球向绿色经济转型。按部门分配的投资额如表1所示。2011年9月，联合国可持续发展峰会北京高级别研讨会也对绿色经济问题展开讨论。会议提出，应努力减少发达国家和发展中国家之间的技术和资金障碍。发展中国家需要加大对绿色经济的投入，要建立绿色基础设施及绿色产业。必须重视绿色经济涉及的社会问题，如随着化石能源使用减少而减少的就业机会，如何推动相关职业技能的转换和升级问题。

2011年10月，在德国波恩召开的联合国森林论坛“森林对绿色经济的贡献”国家倡议会议认为，林业在实现绿色转型中发挥着关键作用，将对实现可持续发展和千年发展目标做出重要贡献：森林在改善社会福利和减轻贫困中发挥着重要作用；林业产业对全球经济增长做出了重要贡献；森林为人类提供了丰富的产品和服务，减少了环境风险和生态的脆弱性；对林业的绿色投资可以带来长期、安全的投资回报，有助于应对当前金融风险。中国政府高度重视发展绿色经济问题。2010年5月8日，副总理在中国国际经济交流中心主办的“绿色经济与应对气候变化国际合作会议”开幕式讲话中提到，当今世界，发展绿色经济已经成为一个重要的趋势，许多国家把发展绿色产业作为推动经济结构调整的重要举措。发展绿色经济不仅可以节能减排，而且能够更加有效地利用资源，扩大市场需求，培育新的经济增长点，这是保护环境和促进发展的重要结合点。同时提出，要加快转变经济发展方式，积极推动绿色发展；牢固树立生态文明的理念，大力倡导绿色消费；完善经济全球化机制，形成有利于绿色经济发展的环境。2011年9月，主席在首届亚太经合组织林业部长级会议讲话中提出，森林是重要而独特的战略资源，具有可再生性、多样性、多功能性，承载着潜力巨大的生态产业、可循环的林产工业、内容丰富的生物产业。森林在推动绿色增长中具有重要功能。要合理利用森林资源，充分发挥森林的多种效益，发展林业产业，壮大绿色经济，扩大就业，消除贫困。

2关于绿色经济

2.1绿色经济的概念

到目前为止，国际社会对绿色经济的内涵、外延以及特征等方面尚未达成统一的认识，相关理论也一直于不断探索和完善之中。绿色经济最初是从社会、生态可承受的角度来定义的。皮尔斯（1989）认为，必须将经济发展控制在自然环境和人类自身可以承受范围内，不应出现因盲目追求经济增长而造成社会分裂、生态危机和自然资源耗竭，从而使经济无法持续发展，主张从社会及其生态条件出发，以求建立一种“社会生态可承受的经济”。Jacobs与Postel等人提出，绿色经济就是将传统经济三种生产基本要素（劳动、土地和人造资本）进行拓展修正，并加入一项社会组织资本（SOC），以此提高人类福祉。国内学者包括张叶（2010）、张春霞（2005）等提出，绿色经济就是不损害环境与人的健康并且是能盈利的经济活动，或者是那些同时产生环境效益和经济效益的人类活动，是一种环境合理性和经济效率性在本质上相统一的市场经济形态。相比较而言，熊望高（2001）、王志山（2006）、许宪春（2004）等人对绿色经济的认识更为宽泛和深刻。他们从资源节约、环境友好、社会公平的角度来认识绿色经济对促进社会可持续发展的作用，认为绿色经济是资源、环境、经济、社会的协调发展，是经济效益、生态效益和社会效益兼得的一种发展模式，是经济活动过程和结果的绿色化、生态化。还有学者提出，绿色经济是以生态农业、循环工业和持续服务业为基本内容的经济结构、增长方式和社会形态。“绿色经济”既是指具体的一个微观经济单位，又是指一个国家的国民经济，甚至是全球范围的经济，是全新的三位一体思想理论和发展体系，等等。相比较而言，联合国环境规划署对绿色经济的定义受到相对广泛的认同。联合国环境规划署在《迈向绿色经济——通向可持续发展和消除贫困之路》报告中提出，绿色经济是有助于改善人类福祉和促进社会公平，同时显著降低环境风险和生态稀缺性的经济发展模式。绿色经济是基于可持续发展和生态经济学的一种全新发展路径。与此前的发展路径相比，绿色经济的独特性在于，它可以在保护自然资本的同时直接将自然资本转化为经济价值，并开展总成本核算。因此，自然资本可以纳入社会体系，要求生态系统服务的用户为所获得的惠益和所导致的损失付费。从这一认识来看：一是绿色经济把生态环境资源化，并通过经济运行增加了环境风险约束，降低生态稀缺性，解决生态资源的有效配置问题。二是绿色经济发展的目标是要促进社会的可持续发展。这实际上是在传统经济发展目标基础上，增加了“社会公平”的目标要求，并进一步将这些目标归纳为改善人类福祉。三是绿色经济将自然资源资本化、内部化，将自然资本纳入社会体系，这就突出了“自然资本”对经济增长的价值。因此，绿色经济依然是研究稀缺资源的有效配置，以实现人类社会福利最大化的问题。其基本运行规则就是突出自然资本对经济增长的贡献及其约束作用，从而改善人类福祉，即促进社会公平、降低环境风险，降低生态稀缺性，最终促进社会可持续发展。

2.2世界主要国家推动绿色经济的行动

进入新世纪，特别是在这次经济危机发生以来，许多国家认识到，发展绿色经济在节能减排、有效利用资源、扩大市场需求等方面的巨大潜力，并开始把发展绿色经济作为推动经济结构调整，培育新的经济增长点的重要举措，并纷纷将发展绿色经济确定为基本国策，推动绿色经济发展。

2.2.1美国以“绿色新政”为基本理念导向推动本国绿色经济发展

美国计划在未来两年将GDP的0.7%的资金用于绿色经济建设；建立1500亿美元的“清洁能源研发基金”，实施可再生能源技术开发，在整个经济领域实施限额与贸易机制来控制温室气体排放，创造500万个绿色就业机会，使社会经济加快向低碳经济转型，带动整体经济增长。

2.2.2欧盟以绿色经济振兴地区经济

欧盟认为发展绿色经济符合欧盟可持续增长、创造就业和提高竞争力的目标。特别是在当前金融危机形势下，投资绿色经济将有助于振兴欧洲经济，创造长期的就业机会，履行欧盟对应对气候变化的承诺。欧盟计划在2013年之前投资1050亿欧元支持“绿色经济”，促进就业和经济增长，保持其在“绿色技术”领域的世界领先地位。

2.2.3日本计划成为全球第一个“绿色低碳国家”

日本以绿色经济发展为契机，提出要引领世界低碳经济革命，把日本打造成全球第一个绿色低碳国家。2009年，日本公布的《绿色经济与社会变革（草案）》的中长期目标是建设低碳、自然和谐共生的社会，计划通过重点支持环境、能源措施刺激本国经济，通过削减温室气体排放等措施强化绿色经济。日本提出要扩大绿色经济市场，对环境友好型企业实行零利率的贷款政策，创造100万个新的绿色就业机会。当前，日本发展绿色经济总体呈现由点到面的逐步递进过程，措施主要有两个方面：一是全社会参与和科技强有力支撑，实现经济与环保协调发展；二是强有力的法律保障，大力推进资源循环利用，构建循环型社会。

3林业与绿色经济

林业与绿色经济联系紧密。林业符合绿色经济构成要素特征和发展要求，是国际社会公认的对支撑绿色经济发展具有战略作用的基础产业，加快林业发展将直接推进绿色经济发展模式实现。

3.1林业在绿色经济发展中的地位和作用

3.1.1林业构筑了绿色经济发展的生态基础

联合国环境规划署提出，生态系统管理在绿色经济发展中发挥着至关重要的作用。林业是生态系统管理的基础和前提，是地球的“生态基础设施”。森林是陆地生态系统中的主体、维护生态平衡的核心。森林是一半以上陆地生物的家园，并通过碳储存调节全球气候，保护流域。

3.1.2林业是绿色经济发展重要的物质基础

林业资源种类丰富，与其他行业有广泛的联系，为其他行业发展提供基本的物质原材料。森林是重要的“绿色资源库”，可以生产出一万多种可再生、可降解的林产品和原材料。森林也是重要的“绿色能源库”，是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源资源，是生产生物质能源的“绿色油田”、“绿色电厂”。全球超过20亿人口依靠薪柴能源做饭、取暖、保存食物。

3.1.3林业是绿色经济发展的基本构成部门

林业是一个最大的自然循环经济体，是国际社会公认的对支撑绿色经济发展具有战略作用的基础产业。林业产品具有重要价值，尤其是其具有可再生、可回收、可降解的特点。林业生产过程实现了“资源——产品——再生资源”的过程，达到了低消耗、高利用、低排放的物质和能量循环利用过程，对生态和环境的影响最小，既为人类提供了绿色经济发展必需的生物质材料和能源。

3.1.4林业在改善社会福利和减轻贫困中发挥着重要作用

目前，全球超过16亿人依赖森林所提供的产品和服务为生。木材、木制品和非木质林产品的生产、加工和贸易，提供了大量的就业机会，改善农民生计，促进了农村经济发展。

3.2林业在发展绿色经济中面临的机遇

发展绿色经济，有利于进一步提升林业在国民经济中的地位和作用，促进林业产业发展，扩大公共财政对林业的投资力度，强化森林可持续经营，加大林业执法力度，提高森林经营的质量和水平，加大对森林、湿地和荒漠生态系统及生物多样性的保护力度，等等。

3.2.1有利于进一步提升林业在国民经济中的地位和作用，扩大公共财政对林业的投资力度

林业是绿色经济的重要部门这已得到广泛共识。胡总书记在APEC会议上的讲话中已明确指出，森林在推动绿色增长中具有重要功能。这不仅缘于森林不可替代的生态功能和清洁可再生的资源能源，同时，对于改善生计、减轻贫困和增加就业等这些实现绿色经济和可持续发展的关键因素，林业可以发挥重要的作用。

3.2.2有利于加大森林资源保护和培育力度，增加森林资源资产

森林是重要而独特的战略资源和能源，具有可再生性、多样性、多功能性，是发展绿色经济十分重要的自然资产。因此，发展绿色经济，有利于促进森林可持续经营，加大林业执法力度，提高森林经营的质量和水平，增加木材资产储备。

3.2.3有利于促进林业产业结构调整和产业升级，提高林业产业的国际竞争力

绿色经济的本质是以生态、经济协调发展为核心的可持续发展经济，是一种以维护人类生存环境、合理保护资源与能源的经济发展方式。绿色经济更加支持鼓励培育木材、发展林下经济，提倡森林旅游等利用森林景观等的林业产业，同时，绿色经济支持发展林业生物质能源。因此，发展绿色经济将有力地推动林业发展方式转变，促进林业产业结构调整。

3.2.4有利于充分发挥林业在应对气候变化中的重

要作用绿色经济倡导低碳的发展，而林业的增汇减排作用已经得到广泛共识。发展绿色经济将更加注重保护和增加森林资源、减少毁林和可持续管理森林，以减少森林碳排放和增加碳汇。

3.2.5有利于进一步发挥林业在减轻贫困、改善生计方面的特殊作用

绿色经济的一个重要特点在于它寻求提供多种多样的发展和减少贫困的机会，而不耗竭或侵蚀自然资产。发展林下经济、森林旅游等绿色产业，可以给农户带来多元化的收入和就业，有效地帮助他们抵御市场风险。绿色经济积极倡导通过生态补偿机制推动林业生态建设、保护，支付给贫困农户的生态补偿资金可以发挥重要的减轻贫困作用。

3.3林业在发展绿色经济中面临的挑战

然而，在发展绿色经济的过程中，中国林业也面临着诸多挑战，如国民经济发展和人民生活水平提高对林业日益增长的需求与森林资源总量不足、质量不高之间存在矛盾；工业化、城镇化和农业现代化进程中存在土地利用冲突问题；人口增长和农村贫困对保护森林资源和巩固林业生态建设成果带来了压力；现行国民经济核算体系不能全面地反映林业对国民经济的贡献；森林经营管理体制改革滞后，林业信息化建设不能满足森林可持续经营的技术要求等；林业产业发展资金和技术创新不足等等。

3.3.1毁林和森林退化的压力并不会消除

绿色经济发展并没有改变级差地租的经济规律，因土地利用的竞争引起的毁林和森林退化压力并不会得到根本缓解。联合国环境规划署认为，工业化、城镇化和农业现代化进程中，土地利用冲突对林地保护造成巨大压力。在农业补贴刺激下，在保障粮食安全的战略下，农业是影响森林面积的最重要因素，农耕成为毁林的最大驱动力。

3.3.2林业被边缘化的压力并不会消除

绿色经济有“深绿”和“浅绿”之分。从“浅绿经济”向“深绿经济”发展过程中，“绿色技术”进步与“绿色新政”完善不可能一蹴而就。林业生态效益的价值化、内部化还不能完全实现。在“绿色技术”尚未成熟前，林业的生态效益还不能完全做到可计量、可核算、可交易；在“绿色制度”尚未完全建立前，符合市场经济要求的林业生态服务市场、林业投融资市场就不能完全建立；林产品和服务的价值贡献就会被低估，林业发展就不会真正引起决策者的重视，林业的弱势地位就不会根本改变。

3.3.3林业面临过度消费的压力并不会消除

联合国规划署估计，目前，全球超过16亿人依赖森林所提供的产品和服务为生。全世界约一半的木材被砍伐用于能源。超过20亿人口依靠薪柴能源做饭、取暖、保存食物。随着世界人口增长和消费方式的变化，社会经济发展对林产品和服务、粮食以及原材料的需求日益增加。这些都将在未来10年加剧对林产品及森林生态服务的需求压力。

3.4林业产业在发展绿色经济中的前景展望

3.4.1林业在可持续发展中的作用将更加强大

绿色经济是可持续发展的具体实现形式。发展绿色经济过程中，生态基础设施建设将使林业所具有的减污、减排、消纳废弃物的能力得到充分发挥；绿色融资机制将更多、更好地挖掘林业在保障生态安全方面的潜力；林业产业提供的绿色产品、生态产品、绿色就业在促进地区发展、改善民生、减轻贫困等方面发挥更大的作用。

3.4.2林业在国民经济中的地位将更加突出

在发展绿色经济过程中，通过森林价值核算，森林产品和服务价值将得到全面反映，森林对非正式部门（没有纳入统计范围的，主要体现为农民生计）的贡献将得以充分体现；生态系统管理、绿色融资机制建立和绿色产业发展，将使林业在国民经济发展中的作用得到充分释放和“倍数”放大；林业的生态、经济、社会效益将得到全社会的普遍认可，在社会经济发展中的地位将更加突出。

3.3.3林业发展资金将更加充裕，资金来源渠道更加多样化

发展绿色经济中，为降低生态稀缺性，公共财政对生态基础设施的投资力度将进一步加大。同时，森林将成为一种新的有较高收益的经济资产，社会融资能力将明显提高。关于生态系统和生物多样性（TEEB）的成本和收益研究显示，澳大利亚对桉树林和干旱林进行主动恢复的收益成本比超过13:1，巴西对大西洋海岸森林的投资收益成本比超过30:1。

3.5林业在发展绿色经济中应采取的主要对策

3.5.1加快转变林业发展方式，提高促进绿色经济发展能力

加强以森林抚育补贴、低产低效林改造等为主要内容的森林经营工作，建立以“提质增量”为主要目标的林业发展机制，提高林业碳汇能力、应对气候变化能力、减贫增富能力。

3.5.2加快产权制度改革，建立有利于绿色经济发展的产权基础

深化集体林权制度改革，保护林农权益，使广大林农从森林经营和保护中获益。提高农民在政策、法律制定和实施过程中的参与权和受益权，使林区居民，特别是贫困地区和原住民从森林中获益。

3.5.3拓宽融资渠道，加大对林业的绿色投资力度

根据联合国环境规划署的倡议，结合我国林业发展实际情况，建立林业财政投入稳定增长机制，加大森林生态补偿力度。推动金融体制改革，广泛调动社会资金投入林业。增加公共财政对生态脆弱地区、贫困地区林业的支持力度，让林业绿色发展更多地惠及林业生产经营者。

3.5.4提高林业信息化水平，完善并推进绿色核算

完善林业信息系统，准确计量计算森林生态系统服务的规模、价值和质量，科学评估森林生态系统服务相关的经济、社会和环境效益及其受益群体，科学地反映林业对经济、民生和社会发展的贡献。建立科学合理的核算体系，将林业的市场价值、环境服务以及支持农户生计的价值核算出来，并逐步纳入国民经济统计核算体系之中，确立林业在国民经济中的应有地位，增加投资林业的吸引力，提高国家决策对林业绿色发展的支持力度。

3.5.5弘扬生态文化，促进有利于绿色经济发展的生态文明理念

与教育部门合作，尝试将生态文化或生态文明建设纳入中小学知识教育体系，培养新青年的生态文明知识、意识和价值观念。与宣传部门合作，通过树立人与自然和谐相处的价值观念，把节约文化、环境道德纳入社会运行的公序良俗，普及绿色知识、倡导绿色理念，引导社会公众自觉选择节约、环保、低碳排放的消费模式。

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微电子设备建筑物中防雷设计

微电子技术的在得到广泛关注的应用的同时，也存在一些缺点，如果其遭到雷击，很可能是设备甚至系统受到损坏和中断，所以对微电子在建筑物中的设计必须要给予足够的重视。

一、微电子设备容易遭受雷电电磁脉冲的损坏

雷电磁脉冲具有感应范围大的特点，其对建筑物内的各种电子设备都有着一定的危害。而微电子设备在抗干扰能力方面较低，比较容易遭受到各种来自雷电磁脉冲的侵害。

1.由于微电子设备越来越像高精度和高可靠性发展，其对雷电电磁脉冲的抗击打能力也越来越有所下降，所以如果没有一套高于普通建筑的科学、配套、合理的防雷电电磁脉冲的保护措施，是极其危险和不可靠的。所以，在智能建筑的设计中，微电子设备的防雷电保护是必须而且首先要考虑的一个问题。

2.微电子设备受到破坏的很大原因是由于收到次脉冲的干扰。雷电电磁脉冲对微点设备的干扰形式主要有：避雷针在接闪时，瞬间雷电中带有的强大的磁场对建筑内的微电子设备进行干扰；空中的电磁辐射对微电子设备的电磁干扰；由外部电缆传来的电磁波对微电子设备的干扰。在许多建筑物种，仅仅采用避雷针或者避雷网就可以有效降低雷害的概率。雷电感应一般比较难以防范，其不但可以感应到几百米以外的落雷所产生的电磁脉冲，也可以感应避雷针等防雷措施中的电磁脉冲，但一般的电子设备对雷电脉冲的防护本身就很高，所以造成的伤害并不是很大。电子设备的耐压水平较低，许多雷电脉冲都可以对其产生伤害，而微电子很有可能被来自电源线、信号线等所带的雷电电磁脉冲所损坏，所以微电子设备损坏的主要原因是由于雷电磁脉冲的作用。

二、电子应用工程类建筑防雷设计考虑的问题

通常情况下在进行建筑物的防雷装置的设置时，主要有内部装置设置和外部装置设置两种。外部防雷装置一般都是避雷针、避雷网等常规装置，而除了常规装置以外的如：屏蔽、等电位等所有防雷措施都属于内部防雷装置的范畴。这样划分既可以防止建筑遭受直雷击也可以减少电磁脉冲对微电子设备的损坏，从而达到保护微电子设备的目的。随着信息技术的不断发展，由于传统的防雷装置有着局限性，所以其已经不能够很好的保护电子应用工程类建筑物避免雷电的侵害，所以在点在应用工程类建筑中设计人员要在做好传统防雷的基础上，不断强化建筑物内部的防雷设计。

1.传统的外部防雷措施如：避雷针如要保护建筑物内的电子设备免遭雷击伤害，其就必须具有一定的高度，而高度和遭受雷击的概率是成正比，既避雷针的高度越高，遭受雷击的概率也就越大。所以，如果对电子应用工程类的建筑物只使用传统的避雷方法，不仅无法达到保护微电子设备的目的，甚至有可能给微电子设备带来更大的危害。基于以上原因，建议在电子应用工程类建筑物中尽量避免使用避雷针。如要使用，也必须做好必要的内部防雷措施，以此来降低和减少由避雷针带来的危害。比如在防雷设计中，在保证引下线之间距离符合规定的前提下，尽量多使用引下线，其不仅可以对雷电流起到很好的分流效果，还可以达到屏蔽的效果，从而达到更好保护微电子设备的目的。

2.前面，我们已经知道微电子损坏的主要原因就是电磁脉冲，而电磁脉冲来自外部，所以屏蔽是防止电磁脉冲干扰微电子设备的最好方法。屏蔽的主要原理是：利用建筑物内的钢筋结构，使其连接成一体，这样不仅可以有效防止电磁波的辐射，还可以达到对雷电的分流效果，从而达到对电磁脉冲屏蔽的目的。而防雷电干扰还有一个很有效的方法，就是利用室内布线，其主要原理是：使微电子设备远离建筑中引下线，并将主干线与接地网进行连接。

而在防雷方面，良好的接地措施也是很重要的一个因素，其主要分为以从设备运行角度考虑、消除连续低频噪音为目的的独立接地和以过压保护为目的的联合接地体两种形式。而现在，在电子应用类工程建筑物种多使用联合接地体的方式以达到有效避雷的目的。这是因为联合接地体主要是将工作接地、防雷接地和电子信号进行统一的连接，将其连接到建筑的基础接地装置上，从而使建筑物遭受雷击时，建筑物内的电压保持不变。正是由于联合接地体能够达到独立接地所不能达到的对电压保护的目的，其被越来越多的用在建筑物的防雷设计中。由于在电子应用系统中，通常对在低频信号工作接地有较高的要求。因此，通常不允许在低频工作接地系统中存在坏流，采用的是联合的接地体。所以，通常采用单点接地系统在低频信号工作接地中。任何一层的低频喜好工作接地都要直接接在本层的单点接地板上。整个建筑物形成一个树状结构的干式结线，不得有环路的存在，整个单点接地系统应该确保建筑物的基础底板和建筑物的中心系统具有良好的链接。并且直接把它和基础装置焊接起来。这样可以有效的避免防雷引下线引起的强磁场干扰。

三、对电子应用类工程建筑的防雷设计应注意的事项

1.为了确保雷雨天电子设备能够正常、有效、安全的工作，在整个建筑防雷系统中采用的装置应该是联合接地体装置，在正常工作时，低频信号的接地应采用单点接地模式，这样可以确保系统的安全性，整个建筑物采用的树干式结线模式。整个接地系统的垂直引下线应该从整个建筑的中心部位到建筑底板都要链接。而且要把基础底板钢筋和主干钢筋焊接起来。

2.为了减少由于下泄流引起的在建筑内靠外墙处产生的较强磁场的影响。建筑内的精密设备用房应该和靠外墙处保持一定的距离，同时确保通信主干线及电力主干线应该尽可能的靠近建筑物的中心处。

3.对于高压架空线和啊架空线的家住，还应该充分考虑雷电波的入侵，在进行设计和建筑时，为了防止雷电波的侵入，应该采取过电压保护以及加装避雷器等措施。对于像航空障碍灯以及天线等在进行设计时，也应该考虑可能遭到的雷电波入侵，因此应该考虑添加额外的保护装置比如浪涌保护器等。在信息系统信息通道和电源线路通道上，应该添加分级设置的电涌保护器。

4.由于建筑物内可能产生各种反击电压，因此，从人身安全的角度考虑，为了确保设备安全和人身安全，应该建立一个等位电压链接到建筑物内。

5.为了避免和减少来自建筑物外边的各种雷电波的各种电磁辐射，尽可能的削弱电子脉冲对微电子设备的影响，通常采用的比较成熟的方法是用屏蔽的方法，把建筑物防雷设计成为笼式避雷网。

6.当建筑物遭到雷击的时候，可能会产生引下线流经过强大的雷电流的作用而对建筑物内的各种微电子设备产生的影响，这里在设计时应考虑在满足基本要求和操作规范的前提下，额外的增加引下线流的数量，这样可以尽可能的为对每根引线下的电流密度产生分流的作用。同时也增加了屏蔽的效果。

7.为了减少直接遭受雷劈的概率，这里应该尽可能的少用避雷针装置，如果确实需要使用避雷针，应该确保和微电子设备保持一定距离。尽可能的多用避雷网。

水位控制器范文第2篇

变频器；供水；可靠

[中图分类号]TM921.51 [文献标识码]A [文章编号]1009-9646（2012）7-0036-02

MM440 Inverter applications in the system of water supply system

HAO Bing

(Huangshi Polytechnic College, Huangshi, Hubei 435003)

Abstract: Using such system water supply system can make the original system more

efficient, dependable and safer.

Key words: Inverter; water supply system; dependable.

一、供水系统结构

供水系统采用两台30KW的水泵组成，每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之

用，两台泵的协调工作以满足供水需要。系统组成如图1所示。

图1 恒压供水系统

变频恒压供水系统采用三菱FX2NPLC作为控制器，变频器MM440是频率调节器，交流接触器和

电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件控制柜及相关设备组成。三菱FX2NPLC

选用内部控制模块CPU224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和PID模块。

CPU224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。PID模块使用方便，在软件中

只需要配置PID的每个参数。

利用一台变频器可以控制两台30KW水泵的运转，改造后，两台30KW水泵由变频器的控制实现

交替运行。

二、系统原理

变频恒水位供水系统是由三相异步电动机带动水泵旋转来供水，通过变频器调节输入交流电

的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水量来调节供水系统的水位。

在恒水位供水系统中，压力传感器将水位的变化转换为电压信号（0~100%水位对应着模拟电

压0~10V），该信号即为系统的反馈信号，送入模拟量扩展模块EM235的A+、A-端，经A/D转换

后存储于AIW0。PID控制系统根据水位的变化，将运算结果AQW0经D/A转换后从EM235的M0、V0

端输出0~10V模拟电压，送到变频器的模拟量控制端，从而控制变频器的输出频率。为了避免

1#水泵或2#水泵长时间地工作，利用PLC控制两台水泵交替运行，即1#水泵工作后，下次启动

用2#水泵，第三次启动用1#水泵。该系统组成简单，系统成本低，可靠性高。

三、系统功能

该系统选用S7-200型可编程控制器，MM440型6SE6400-2UD33-0EB1变频器，EM235型模拟量模

块。

该系统具有的功能：

1.运行模式

变频器提供二种不同的工作方式供用户选择：

方式1：人工操作方式。变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率控制，当水位低于

40%时，自动启动水泵；当水位高于80%时自动停止工作。该方式还可供检修及变频器故障时

使用。

方式2：自动交替工作方式，变频器通常固定驱动某台水泵，并实时根据水位情况控制其输出

频率，控制水泵的工作与停止。此方式与方式1不同之处在于若前一次泵启动的顺序是1#水泵

2#水泵，当变频器输出停止时，下一次启动顺序变为2#水泵1#水泵。若有电源瞬时停电

的情况，则系统停机；待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，然后按自动运行方式启动1#

水泵，直到在给定水位处水泵才停止工作。

2.PID过程控制的调节功能

由压力传感器反馈的水压信号(0~ 10V)直接送入PLC的A/D口，设定给定水位值（最低水位40%

与最高水位80%），PID参数值，并经PLC分析计算确定何时需切换水泵的操作完成系统控制，

系统参数在实际运行中调整，使系统控制响应趋于完整。

3.通讯功能

该系统具有计算机的通讯功能，PLC.变频器均提供有RS232接口，利用PLC同时可以监测：电

流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各类参数。

4.其它功能

此外该系统还具有手动/自动操作，故障报警，运行状态，电流，电压、频率状态显示缺水保

护等功能。

四、变频器MM440的参数设置

变频器MM440主要使用的是模拟输入口A+和A-，模拟电压信号输入后通过A/D转换器得到数字

信号。由PLC模拟输出口输出模拟控制电压信号，输入到变频器的模拟口中，变频器的频率和

控制电压一一对应。系统使用变频器的模拟端口，最高频率设置为50HZ最低频率为25HZ。

五、结束语

在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可以根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速

，使供水系统管网中的压力保持在一个给定值，从而实现节能，并使系统处于可靠运行的状

态，实现恒水位供水；同时系统采用“先启先停”的切换方式，确保每个水泵的使用频率；

压力闭环控制，确保水管网的压力不变。目前该系统已投入运行，效果明显。

水位控制器范文第3篇

（浙江浙能长兴发电有限责任公司，浙江 湖州 313000）

【摘　要】长电公司四台国产330MW亚临界机组属自然循环汽包炉，省煤器无再循环和烟气旁路装置，在锅炉启动初期，锅炉间断上水期间省煤器会出现干烧现象以及汽包水位因省煤器汽化导致失控现象。本文结合2014年10月11日#2机组启动期间汽包水位LL触发MFT实际案例，对330MW亚临界机组锅炉启动过程省煤器保护及汽包水位控制进行分析。

关键词 省煤器；汽化；汽包水位

1　案例回放

10月11日#2机组启动过程中，03:25投#2机组高、低压旁路，04:46 #2炉汽包水位(LL)MFT。根据历史曲线可知，在高低压旁路投运情况下，03:08-04:38期间给水流量始终为零，汽包水位却在正常区间。其中04:10-04:22汽包水位出现快速上升至136mm，之后汽包水位快速下降直至04:46MFT动作现象。

主要相关参数历史曲线如图1：

根据案例现象发现，两个疑问需要解答：

（1）旁路投运的情况下，在90分钟内给水流量一直为零，汽包水位却没有下降，相反在04:10开始快速上升。

（2）04:36开始大流量补水（最大流量达270t/h），直至04:46MFT，汽包水位始终快速下跌，未见趋缓。

2　案例分析

2.1　疑问一分析

通过省煤器出口温度、汽包压力、汽包壁温三个参数分析，我们发现，在锅炉停止进水期间，省煤器出口温度持续上升，04:10省煤器出口温度达186℃，超过该压力下的饱和温度（185℃）。据此，我们不难分析，高低压旁路投运后锅炉开始连续蒸发，在停止上水期间，汽包水位能基本维持的原因是省煤器（包括下降管、水冷壁）内存水在干烧过程中膨胀。省煤器存水沸腾，省煤器内汽水容积快速膨胀，是导致04:10汽包水位快速上升的原因（此时的水位实为虚假水位）。

2.2　疑问二分析

04:23开始，随着省煤器内汽水逐渐消耗殆尽，汽包虚假水位现象开始消减，汽包水位开始进入持续下降通道。04:36-04:46十分钟之间，以平均给水流量160t/h计算，累计补水量在27吨左右。27吨的补水量已超过汽包正常运行的水容积（23.8m3）。从汽包水位曲线可以断定，27吨的补水未有效补入汽包内，是导致汽包水位LL触发MFT的直接原因。省煤器的正常水容积为68.6m3，我们认为，省煤器在90分钟的间断进水期间，锅炉持续燃烧蒸发，当开始大量补水时省煤器已处于干烧状态，大量的补水储存在省煤器内，未进入汽包。

3　案例分析

B&WB—1025/17.5-M型锅炉省煤器为非沸腾式省煤器，水平管组材料为25MnG，悬吊管材料为15CrMoG，耐受温度在450摄氏度以上，从金属材料强度上确保了安全可靠，故该类型省煤器水侧未设置再循环、烟气侧未设置烟气旁路通道。但对高压以上自然循环汽包炉非沸腾式省煤器，要求省煤器出口水温有一定的欠焓值（出口温度低于饱和温度，正常运行时在60℃左右），以保证水在进入下联箱和水冷壁管时不发生汽化，使水冷壁进水分配均匀，保证水循环安全。

在锅炉启动初期，要求汽包间断上水，当汽包停止上水的时候，省煤器就处于一个烧的状态，省煤器中的水此时是不流动的，但炉内还在燃烧，显然燃烧产生烟气要经过省煤器，在省煤器中的水不流动状态下，水将汽化，这样大量的蒸汽产生将引起省煤器振动，甚至引起省煤器管过热造成设备损坏事故；其次，省煤器干烧后再次上水过程中省煤器金属会承受巨大的交变应力也不容忽视；另外省煤器汽化（干烧）后再次上水过程中汽包水位响应滞后也严重影响锅炉安全，触发汽包水位MFT。

4　防止省煤器汽化的有效措施

为防止案例事件的再次发生，我们应该高度重视锅炉启动初期，尤其是汽机侧高低压旁路投运后省煤器的汽化问题。避免省煤器出口给水饱和、沸腾、汽化是控制目标。可以从以下几方面加以控制。

（1）满足上水要求的前提下降低给水温度，避免除氧器水箱温度过高，以增加省煤器入口给水欠焓。

（2）启动过程确保锅炉连排较大开度，启动初期汽包压力低，连排实际流量很低，因此要保持全开，随着压力的上升加以调整。

（3）汽机高低压旁路投运后尽量保证一、二级旁路减压阀全开，保证大蒸发量。关停旁路应做到逐渐缓慢，延长关停时间，使得升温与升压同步进行。旁路关停后蒸汽温度和压力要同时满足冲转要求并尽快冲转。避免不正确关停旁路方法：主蒸汽温度达冲转参数后快速关闭旁路，再经过一小时左右的等待，使蒸汽压力上升达到冲转压力，此方法在一小时的等待期间，蒸汽负荷与烟气侧负荷不匹配。

水位控制器范文第4篇

引言

近年来，随着电力电子器件及控制理论的迅速发展，永磁直流无刷电机以其高效性，良好的调速性，易于维护性而得到了广泛的应用。传统的永磁直流无刷电机往往采用位置传感器来确定转子的位置，这不仅增大了电机的安装体积，增加了成本，而且降低了电机的可靠性。目前，无传感器直流无刷电机一般采用三段式起动方式，起动转矩在开始起动时比较小，并且有脉动，对于有起动转矩要求的系统存在着局限性，而在中小型太阳能光伏水泵系统中，负载转矩是随着转速的增加而增加的，不计摩擦力，在静止时负载转矩为零，所以，直流无刷电机可以应用于光伏水泵系统，并且整个系统是直流的，无须逆变，那么，在光伏水泵系统中应用直流无刷电机，对于提高系统效率,简化系统装置就具有重大的意义。

1 光伏水泵系统简介

光伏水泵系统由光伏阵列，控制器，电机，水泵4部分组成。光伏阵列由许多太阳电池串并联构成，直接把太阳能转化为直流电能。目前所用的太阳电池都为硅太阳电池，包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池。由于光伏阵列的输出伏－安特性曲线具有强烈的非线性，而且和太阳辐照度、环境温度、阴、晴、雨、雾等气象条件有密切关系,所以，如果要使光伏水泵系统工作在比较理想的工况，就需要用控制器去调节、控制整个系统。电机是用来驱动水泵的，由于电机的功率因数及电压等级在很大程度上受到太阳电池阵列的电压等级和功率等级的制约，因此，对水泵扬程、流量的要求被反映到电机上，往往在兼顾阵列结构的条件下专门进行设计。对于要求流量小、扬程高的用户，宜选用容积式水泵；对于需要流量较大，但扬程却较低的用户，一般宜采用自吸式水泵。

2 单片机M68HC908JK3ECP介绍

这是Motorola公司的8位单片机家族中的成员之一，同样具有高性能，低成本的优点。它内嵌4k闪速存储器FLASH，128字节RAM；具有10个通道的8位精度ADC模块，15个I/O端口；时钟模块具有输入捕捉，输出比较及脉宽调制等功能，能满足系统要求。

3 无传感器直流无刷电机控制原理

无刷电机的定子为三相对称绕组，采用两相通电方式时控制电路按照一定的顺序向定子的两相通入直流电流，产生定子磁势Fa；转子为永磁材料，产生磁势Ff，通过两者的相互作用，可以产生电磁转矩T=FaFf|sinθ|，显然，当θ=60°～120°时，平均电磁转矩最大。故检测转子磁势位置时，当定转子磁势夹角为60°时，三相绕组中的某两相导通，转过60°时，其中一相的功率管关断，另一相中的功率管导通。这样，保证定转子磁势夹角为60°～120°，达到转矩最大的目的。由于每次转过60°只关断一个功率管，故每个功率管导通角度为120°，这种方式为120°导通方式。

主电路采用三相全控桥，如图1所示。图2为三相6拍工作方式下典型的相电压反电势波形图。由图2我们可以清楚地看到，在该相悬空状态（过零点前后30°区域）下，绕组感应反电势按正弦规律变化，平顶部分为绕组通电激励时逆变换相主电路电压钳位引起的。换相点发生在过零点后30°，使用反电势法来实现电子换相，就是在过零点检测电路检测到过零点后30°进行换相。三相6拍工作方式下，导通次序为S1，S2－S2，S3－S3，S4－S4，S5－S5，S6－S6，S1－S1，S2。基于反电势的电子换相方法有多种，如“1/2母线电压比较法”、“端电压比较法”等，但这些测量方法都存在抗干扰能力弱的问题，特别是在PWM调制情况下，测量时必须采取专门措施避开或抑制干扰，增加了控制电路的复杂性，并且可能产生换相滞后。采用“虚拟中点法”可以解决以上问题，并且在PWM调制情况下，其开关噪声不会影响相绕组的过零测量，检测电路也较简单。

    在静止或低速状态下反电势值为0或很小，无法用反电势法来判定转子的位置，通常采用三段式起动方式来解决这个问题，即先按他控式同步电机的运行状态从静止开始加速，当达到一定的转速时再切换到反电势法控制状态，包括转子定位，步进起动和自由切换三个阶段。转子定位时首先导通两个功率管，一般来说先导通S6及S1，一定时间后就完成转子的初始定位。步进起动时从初始位置开始，按前面的导通次序依次导通各功率管，但导通时间按一定规律递减，以达到提速的目的。步进起动结束后进行自由切换，保证换相的正确性，同时，PWM斩波使直流侧电压逐渐加到主电路上，使无刷电机的转速按控制要求加速，相当于电机转速的软起动过程，这样就避免了电机在起动初期会产生大电流，减少了对主电路的冲击，延长了功率管的寿命。

4 系统实现

系统硬件电路由主电路、驱动电路、过零点检测电路、采样电路、各种保护电路组成。过零点检测电路检测到过零信号，并把过零信号送到JK3单片机的捕捉口，JK3单片机接收到过零信号，由软件计算出延迟时间，并在延迟时间到后发出换相脉冲信号，经驱动电路转换为驱动信号去驱动各功率管，这样就实现了单片机对直流无刷电机的控制。保护电路主要有过电压充电保护，低水位保护。

系统软件采用模块化设计，包括初始化模块，PWM中断模块，捕捉中断模块，采样保护模块。PWM中断模块实现了无刷电机的步进起动，自由切换运行。PWM中断模块的流程图如图3所示。

    初始化模块主要完成程序所用变量的初始化，PWM中断初始化，捕捉中断初始化，发初始定位脉冲；捕捉中断完成反电势过零点的捕捉及换相周期的确定；采样保护模块主要用来采集直流侧电压和电流，以及判定和处理故障。实验数据证明，换相时刻的准确性和相位跟踪的快速性对电机控制的性能影响极大，电子开关的准确换相点每次都在该相不激励绕组的反电势过零后30°的电角度位置，由于电机的运行是变速运行，换相周期是变化的，所以并不能准确确定延迟30°电角度的换相时间，只能根据前若干个换相周期的变化趋势，对该次换相时刻进行合理有效的滤波和预估，有数字滤波和锁相跟踪两种方式。

图4为系统正常运行时测得的线电压波形，毛刺部分是由PWM斩波和换相引起的。从图中可以看出，电压波形比较接近于理想情况，说明换相点准确，从而验证了对整个系统控制思想是正确的。

水位控制器范文第5篇

关键词：低压变频器电厂水泵

中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号： 我厂低加疏水泵电机使用的变频器是ABB公司生产的低压变频器ACS600、ACS800系列，这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID调解属于闭环控制，是过程控制中应用得十分普遍的一种控制方式。它是使控制系统的被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标的一种手段。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。

积分（I）控制

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（Systemwith Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分（D）控制

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。

自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

在实行PID调节时，必须至少有两种控制信号：

(1)目标信号；通常也称为给定信号，是与被控物理量的控制目标对应的信号，用XT表示；

(2)反馈信号；是通过传感器测得的与被控物理量的实际值对应的信号，用XF表示。

PID调节功能将随时对XT与XF近行比较，以判断是否已已经达到预定的控制目标。具体地说，它将根据两者的差值(XT-XF),利用比例（P）、积分（I）、微分（D）的手段对被控物理量进行调整，直至反馈信号与目标信号基本相等（XT≈XF）达到预定的控制目标为止。

我厂低加疏水泵作用维持低加的水位在一定水位（G5、G6、G7、G8低加水位600-650mm）

(G3、G4低加水位800-850mm), G6低压加热器疏水泵额定功率75kw；额定电流150A；额定转速2970转/分；变频器选用ABB 600。低加水位高低取决于电动机的转速和进水量之间的平衡状态。为了保证水位恒定，通过变频器及其PID调节功能做到进水量大时，水位上涨，变频器应立即提高输出频率，使电动机加速，以增大疏水泵排水的能力，保持低加水位恒定。低加水位的高低由液位变送器进行测量。所以，在恒定控制系统中，液位变送器的输出信号XF应该始终无限接近于目标信号XT。

P（比例）、I（积分）、D（微分）的控制做用。

比例控制

（1）控制的基本工作过程

如上述，变频器输出频率fx的大小由XT和XF的比较结果(XT-XF)来决定。如低加水位h超过目标值，则XF ＞ XT (XT-XF) ＜ 0 fx 电动机转速nx 低加水位h 直至与要求的目标水位相符（XF≈XT）为止。

反之，如低加水位h低于目标值，则XF ＜ XT (XT-XF) ＞ 0 fx 电动机转速nx 低加水位h 直至与要求的目标水位相符（XF≈XT）为止。

（2）比例增益

为了使低加维持一定的水位，将变频器输出频率及其频率给定信号保持在一定范围内是必须的。

令 XG=KP(XT-XF)

式中XG————— 频率给定信号

KP————— 放大倍数，也叫比例增益。

就是说，将(XT-XF)放大了KP倍后再作为频率给定信号，如图 ；

(XT-XF) = XG/KP

XG1/KP= ε

在这里KP越大(XT-XF) 越小 XF 越接近于XT小 。这种过程控制，称为比例放大环节。显然，因为XG 不能等于0，所以，XF只能是无限接近于XT，却不能等于XT。这说明， XF 和XT之间总会有一个差值，称为静差，用ε表示，不消说静差值应该越小越好。显然，比例增益(KP)越大，静差(ε) 越小，如图a

为了减小静差，应尽量增大比例增益，但由于系统有惯性，因此，KP太大了，当XF随着水位变化而变化时，XG=KP(XT-XF)有可能一下子增大（或减少）了许多，使变频器的输出频率很容易超调（调过了头），于是又反过来调整，引起被控量（水位）忽大忽小，形成震荡如图b

P调节震荡现象

（二）积分与微分控制

1积分控制

为了消除系统的震荡，引入了积分环节，其目的是：

使给定信号XG的变化与乘积KP(XT-XF)对时间的积分成正比。意思是说，

尽管KP(XT-XF) 一下子增大（或减少）了许多，但XG只能在“积分时间”内逐渐地增大（或减少），从而减缓了XG的变化速度，防止了震荡。积分时间越长，XG变化越慢。

（2）只要偏差不消除(XT-XF≠0)，积分就不停止，从而能有效地消除静差，如图c示

但积分时间（I）太长，又会发生当水位急剧变化时，被控量（水位）难以迅速恢复的情况。

2微分控制

微分控制是根据偏差变化率dε/dt的大小，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，克服了因积分时间太长而使恢复滞后的缺点，如图d示。

（三）信号的输入

1目标信号的表示法

（1）百分数表示法，目标信号的大小由水位变送器量程的百分数表示。我厂G6低压加热器疏水泵水位量程（400mm---1200mm）要求水位保持在630mm，则目标值为28.8%

如果要求水位保持在800mm，则目标值为50%

（2）物理量表示法，根据水位变送器量程，计算出的与目标值对应的电流信号值，水位变送器量程为4—20mA, 目标水位保持在630mm，则目标值为

XT = [4+(20-4)×0.288=8.6 mA

如果要求水位保持在800mm，则目标值为

XT = [4+(20-4)×0.5=12 mA

2目标信号的输入

键盘输入法，由键盘直接输入与目标值对应的百分数

3反馈信号的输入

水位变送器输出信号就是反馈信号，变频器专门设置了反馈信号的输入端，

（四）ABB变频器的PID功能设置

1PID功能的选择

ABB ACS 600变频器99组，启动数据参数02项应用宏选项，选则“PID”控制。

2信号输入通道的选则

ABB ACS 600变频器40组，06选项 “ACT1” ，选项ACT1”将模拟输入口AI1、

AI2、AI3中的一个设定为PID控制器的实际信号。

ABB ACS 600变频器40组，07选项 “AI2”AI2作为实际值的信号源。

3PID参数的设定

ABB ACS 600变频器40组，01选项 “比例增益”设定“2”，如果误差值(XT-XF)变化10%将引起PID控制器输出变化20% ，电机转速为2970转/分，那么实际速度给定就改变594转/分

ABB ACS 600变频器40组，02选项 “积分时间”设定“2秒”，

ABB ACS 600变频器40组，03选项 “微分时间”设定“0秒”，微分时间为0秒，只相当于PI调节，因为对水位变化要求不是很高。

ABB ACS 600变频器40组，04选项 “1阶滤波器时间常数”设定“1秒”，

（五）ABB变频器的外部接线

1水位变送器输出信号，如果是外部供电接至AI2，如果是变频器本身供电接至DGND、AI2+，AI2-和+24VDC短接，信号为4----20m A。如果是ABB ACS 800变频器，必须使用外部供电，因变频器本身供电干扰太大，系统震荡严重。

2速度模拟量输出信号，接至AO1-和AO1+，信号为4----20mA。

3电流模拟量输出信号，接至AO2-和AO2+，信号为4----20mA。

4变频器启动指令接至DI1和+24VDC，变频器停止指令接至DI2和+24VDC，变频器停止指令为长闭接点。

5 变频器启动信号接至RO21和RO22，变频器准备好信号接至RO11和RO12，变频器故障信号接至RO32和RO33。

以上接线均使用阻燃屏蔽电缆，电缆屏蔽层保证单点接地，减少对信号的干扰。

（六）ABB ACS 600变频器在低压加热器疏水泵使用中应注意的问题

（1）变频器安装在现场，现场环境温度高，夏季时最高温度达到55度，ABB ACS 600变频器内置报警温度115度，掉闸温度125度，2006年3月时变频器显示温度达到110度，之后经过清扫温度降到75度。温度高对变频器安全运行是一个极大的威协，同时也缩短了变频器的使用寿命，日常的维护巡视变的尤为重要。因此在夏季时，我们把变频器内置温度显示调出到显示面板上，这样就比较直观，便于维护。

（2）现场环境比较脏，这是变频器温度高的另一个原因，变频器本身是一个热源，加上冷却风扇的作用，灰尘就被吸附在变频器散热片上。时间久了堵塞风道，造成变频器温度高， 因此，对变频器要进行定期、彻底地清扫，降低变频器温度。

（七）ABB ACS 600变频器在低压加热器疏水泵应用效果

我厂自1998年以来陆续投入9台低压加热器疏水泵变频器，运行比较稳定，节能效果显著，改造前，低压加热器疏水泵电机电流波动非常大，随负荷周期性变化，而且水位也波动大，不稳定。投入低压加热器疏水泵变频器后电机电流非常平稳，水位也非常稳定，对水位目标值能够非常精细地设定，通过对PID参数的调整，使变频器面对大负荷、水位变化快的情况也能自如地平稳调节。更好地保证机组安全地运行。

参考文献：

[1] 曙光.通用变频器的发展及应用[J]. 信息空间. 1999(04)

[2] 姜艳梅.变频器在过程控制中的应用[J]. 组合机床与自动化加工技术. 2002(04)