时间:2023-03-27 16:55:58
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电气自动化类论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

关键词是能反映论文主旨最关键的词句,一般3-5个。
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引言(或序言)。内容应包括本研究领域的国内外现状,本论文所要解决的问题及这项研究工作在经济建设、科技进步和社会发展等方面的理论意义与实用价值。
正文。是毕业论文的主体。
结论。论文结论要求明确、精炼、完整,应阐明自己的创造性成果或新见解,以及在本领域的意义。
参考文献和注释。按论文中所引用文献或注释编号的顺序列在论文正文之后,参考文献之前。图表或数据必须注明来源和出处。
高等职业院校电气自动化技术专业人才的培养
摘要:为了响应《中国制造2025》纲领的号召,及时了解并适应市场和区域经济的发展,合理调整专业人才培养模式,对扬州地区电气类相关企业进行了人才需求情况调研。通过调研,找准了高等职业院校电气自动化技术专业人才的定位,总结了企业对于专业人才培养的意见建议,为后续人才培养方案的指定提供了可靠的依据和保障。
关键词:中国制造2025高职教育 电气自动化技术专业
电气自动化技术专业结合了多个学科和技术,专业口径较宽,适用范围广泛,就业方向灵活。为了明确企业对于电气自动化专业的人才培养需求情况,找准定位,确定目标,真正体现就业导向、能力本位的办学方针,因地制宜与时俱进地进行人才培养模式改革,需要有针对性的对江苏扬州及周边地区企业进行调研,了解企业对本专业人才培养的意见和建议。
1专业人才培养的社会背景
《中国制造2025》为我国制定了走向制造强国的行动纲领,而人才培养是实现建设制造强国的根本前提,《中国制造2025》中明确提出了“人才为本”的基本方针,要求要加快培育制造业发展急需的专业技术技能人才,这就给高等职业教育电气自动化技术专业带来了巨大的机遇和挑战。与此同时,《中国制造2025》也提出要坚持市场的主导地位,因此本专业的人才培养模式的制定也应当坚持以企业、市场、社会乃至国家的需求为标杆。只有以《中国制造2025》为纲领,以岗位、企业和社会的需求为准绳,进一步推动改革,深化落实,全方位进行人才培养模式的调整,才能培养出企业需要、社会认可、国家满意的具有电气自动化技术专业背景的高素质技术技能型人才。
2专业人才培养的区域与行业背景
随着扬州市经济和社会的飞速发展,目前已建成了半导体照明、绿色新能源、智能电网、数控金属板材加工设备、汽车及零部件共5个国家特色产业基地。总投资80亿元产能为30万辆的上海大众汽车第三大生产基地落户扬州仪征,潍柴集团亚星客车有限公司、扬州江淮汽车公司、大洋造船等大型国企民企也纷纷抢滩扬州沿江区域。与此同时,扩大至整个江浙地区,电气机械和器材制造业,通用设备制造业,计算机、电子通信和交通设备制造业等均为该两省的支柱产业。《中国制造2025》提出的电力装备,高档数控机床和机器人,新一代信息技术产业等共十大领域,其中大部分领域均涉及到了各种电气类装备制造。由此可知,扬州地区乃至整个江浙地区的支柱产业与《中国制造2025》提出的重点发展领域是高度统一的。因此,未来几十年内,在扬州乃至整个江浙地区,企业、市场和社会对电气类人才需求量将与日俱增且有增无减。
电气自动化技术专业毕业生可就业于各类工矿企业,如制造、石油、化工、电力、纺织、制药、食品、轻工等行业,从事电气自动化系统及设备的操作监控、安装调试、运行维护、技术升级改造、故障抢修等工作,或从事工厂供配电设备管理、维护、操作等工作,或在技术服务型公司,从事技术合作项目的安装、调试和后期技术服务工作,也可在中央控制室、自动化产品营销等部门工作。
由此可见,具有电气自动化技术专业背景的高素质技术技能型人才具有广阔的就业空间和良好的发展前景。
3企业对专业人才培养改革的意见建议
我们对江苏扬农化工集团、江苏牧羊集团、扬州新大通科技有限公司、江苏纵横苏天网络发展公司、南京擎天科技有限公司等扬州及周边城市的30家企业进行走访调研,调研结果表明,企业对具有电气自动化技术专业背景的高素质技术技能型人才的需求巨大,但同时,企业还对本专业的人才培养提出了几点意见和建议。
3.1人才培养模式有待调整人才培养目标定位必须与行业的实际保持紧密联系,以及时满足市场、企业和社会的需求。培养模式必须形成有机的、统一的整体,让学生抱着浓厚的兴趣,实现学中做、做中学,最大程度提高教学效果与教学质量,让学生可以将所学到的基础理论知识转化为熟练的实践动手技能。人才培养过程中,还应当大力开展各类校企合作项目,推进联合办学,进一步与企业维持一种持久深入且具有系统性的共赢合作,让学生能够灵活运用课堂上所学习到的知识和技能,主动发现,仔细分析,准确解决未来实际工作岗位中遇到的具体问题。只有这样才可以真正做到实现知识技能的融会贯通,将内化的知识应用于实践,造福企业乃至社会。
3.2专业课程设置有待改进电气自动化技术随着科学技术的进一步发展已经进入一个新的阶段,新的概念和体系已经基本形成。自动控制技术、电子信息技术、通信技术、计算机技术与网络技术等多门学科高度融合和交叉,企业对具备以上综合知识技能的复合型的人才需求很大。课程设置要进一步拓宽,要有一定的计算机网络技术、通信技术、设备制造与加工、机械与电力传动及的基础知识,并且尽可能多的介绍各类控制对象和控制方法。与此同时,还应当让学生了解最前沿的电气自动化新技术,以此达到培养学习兴趣,激发创新意识的目的。
3.3非智力因素培养有待加强企业所需要的高素质技术技能型人才除了掌握必备的专业文化知识和技术技能外,还应当具备良好的职业道德修养和敬业精神,拥有服务社会的意识、协作共赢的团队意识和经济安全环保的可持续发展的意识,具备较强创新能力和自学能力,并能够及时快速的适应新环境、接收新知识、掌握新技术,并具有良好的文字表达、沟通协作的能力。因此,在人才培养的过程中,除了传授科学知识和锻炼专业技能,还不能忽略非智力因素的教育。
4人才培养模式改革的策略和实践措施
4.1以行业为标杆,改进人才培养模式人才培养机制应当以企业需求为准绳,以实用为根本,以就业为目标。该专业定期组织教师和专家深入相关企业,进行岗位需求与知识、能力等其他素质方面要求的相关调研,根据企业的具体岗位需求和相关基本素质要求,有针对性地改革人才培养模式,动态地调整人才培养方案,从而保证以此为依据培养出的学生符合行业要求和企业需求。
该专业创新性的提出并实践了“1+1+1专业导师制”人才培养模式,该人才培养模式充分发挥专任教师的导学、导能和导业的作用,积极与企业进行沟通交流与合作,为每一位同学配备一个专业背景的班级导师和企业导师,企业导师定期进课堂、办讲座,既传授了基本的科学理论知识,又锻炼了企业实际需要的动手实践的操作能力,从而为其毕业后的顺利就业提供了强有力的保障和依据。借此人才培养模式,将专业教师的传授和企业导师的指点充分融入到人才培养的全过程,能够及时有效的根据企业的动态需求实时进行调整和改革,充分发挥行业需求在人才培养方面的引领作用。
4.2以实践为宗旨,调整课程体系建设本专业以企业岗位素质要求为标准,以培养专业技能为主要目的,以实际工程项目为中心,以具体教学情境为载体,进一步完善和改进课程体系,加强专业知识与实践技能的相互渗透和彼此融合。因此本专业在课程设置上,重点选择具有较强实践性和实用性的课程。
4.3以项目为导向,大力推进理实一体为了满足国家对于高等职业教育工学结合的要求,有针对性的进行实践教育教学改革,优化教学方法,加大再造力度,该专业教师基于多年的实践教学经验,结合来自相关合作企业的反馈和建议,与企业工程师合作,从高职学生的认知规律和特点出发,以企业实际生产过程案例为载体,以具体实践项目为依托,针对主干课程编写了相应的项目化教材。截至目前为止,该专业教师已主编与参编了《生产过程控制系统的设计与运行维护》、《先进组态控制技术及应用》、《传感器检测与应用》、《PLC应用技术图解项目化教程》等共18部适用于高职高专教学的项目化教材。科学知识的学习与实践操作能力的提高紧密融合贯穿于每个具有实际背景的典型案例之中,逐步突破重点难点,激发学生浓厚的学习兴趣,通过实际动手操作巩固对理论知识的认识理解并锻炼其实践操作的能力。有利于毕业生更快的适应具体岗位的实际工作,锻炼培养了其利用学校所学习到的理论知识去发现、分析并解决实际工作中遇到的具体问题的能力。
4.4以素质为终极,加强非智力因素培养《中国制造2025》提出了以创新为驱动,要提高国家制造业的创新能力,这就为该专业培养学生的非智力因素指明了方向,即要大力培养学生的科技创新能力。本专业成立若干导师工作室,根据学生的兴趣以及专业知识的掌握程度合理搭配并分组,因材施教,充分发挥学生自身的主观能动性与创新积极性,让学生在专任教师的引导和带领下,基于理论知识基础和熟练的实践动手能力,自主设计研发,制作专业创新作品,参加创新创业大赛,申请创新发明专利。通过组建学生科技创新社团和创新创业中心,鼓励学生基于所学习的理论知识和所掌握的专业技能,勇于创新,自主创业,借此加强学生对新技术新产品的敏感度和开发新市场的敏锐度,为其未来的发展开辟科技创新和自主创业的新领域。
5结论
在《中国制造2025》的社会背景下,根据企业与社会的要求,相应对人才培养方案进行改革和完善已成为势不可挡的趋势。总结企业对专业人才的培养建议后,应当采取相应的改革措施,应当以行业为标杆,改进人才培养模式,以实践为宗旨,调整课程体系建设,以项目为导向,大力推进理实一体,以素质为终极,加强非智力因素培养。
电气自动化技术专业只有始终坚持以《中国制造2025》为纲领,以满足企业需求为目标,动态调整人才培养模式,大力推进人才培养改革,积极采取应对的实践措施,才能培养出基本知识功底扎实,实践动手技能高超,同时具有卓越的科技创新思维和突出的职业能力素质,广受企业的好评并深受社会的认可的高素质技术技能型人才。
参考文献
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关键词:电力系统;电气自动化;应用
前言:电力系统中电气自动化技术在我国已有半个世纪的发展历程,然而在发展初期因受到技术、经济等因素的限制,其技术水平、适用范围、稳定性等都不尽理想,直到计算机技术的应用与普及,该技术在各个方面才得以提高。不过,同其他国家相比,我国电力系统中电气自动化技术依然较为薄弱,所以分析研究电力系统运行中电气自动化的应用是非常有意义。
一、现代电气自动化的发展概况
电气自动化技术的发展得益于信息技术的支持,同时也随着信息技术的发展而发展,其技术含量不断上升,这些技术被发展并应用到诸多行业,实际的发展概况体现为:
1、便于维修。计算机作为数据处理机器,具有数据传输快、存储量大、信息采集高速和高效等优势特点。这些优势特征能够使得技术操作较为简便、快捷,而且非常便于维修和保护。
2、信息化程度高。这一性质体现在以下方面,第一,实践方面;第二,管理方面。前者涵盖各种技术与设备的实际操作与运用,后者则体现在不同机构以及数据的管理。信息化技术需要一定的软件技术、通讯技术做支撑。
3、易于操控。自动化技术的不断发展同时展同步进行,能够有效适应市场经济变化,而且具有良好的技术性特征,而且非常容易操作和控制。
二、我国电气自动化的发展现状
(一)电气自动化系统的维护简单
现阶段,电气自动化系统借助计算机技术已经确定了规范的执行语音和操作标准,在数据收集、信息传递以及使用灵活性方面都有很大提高,这些特性使得电气自动化更容易维护,进而被各个企业单位接受、使用。
(二)信息化程度高
电气自动化信息化程度高主要体现在两个方面,一是管理方面,即各个部门的数据都可及时收集、处理;二是实践方面,即电气自动化在设备、技术以及应用方面都有了提高。不过,信息化提高也会带来一定弊端,它使得控制系统等设备的界限被模糊,而为能确保电气自动化系统的运行,相应的通讯技术、软件等就必须更为先进,从而有了一定限制性。
(三)编程接口标准化
最初,电气自动化系统元器件的功能、型号等会因为生产商的不同而有所差异,其市场比较混乱,这就导致了电气自动化设备在组合管理方面较为困难。随着社会发展以及发展需求,元器件的编程接口被统一标准化,进而其使用效率得到了很大提升。
(四)容易控制
随着科技的发展,电气自动化技术经过不断的创新与验证已经顺应了市场的变化和需求,其技术也更容易控制,这也是电气自动化发展迅速的一个原因。
三、我国电力系统中电气自动化的应用
电力系统中的电气自动化技术建立在计算机技术基础上,正是因为计算机技术获得了全新的发展,才为电气自动化技术的普及和应用提供了条件,从而实现对电力系统的高效运营、便捷化管理,提高了对电力系统的有效控制。
(一)智能技术的应用
网络通信、微机技术、单片机的发展等都使得电力系统中自动化技术的水平有了很大提升,倘若电网的一个环节运行有问题,自动控制系统就会对此发出警报,提醒工作人员检查维修,并可辅助工作人员分析问题的性质、起因、影响范围、频率等,进而有利于优化电力系统。
(二)人工智能技术的应用
以往电力系统若出现故障,人们会通过人工检测的方式排除系统故障,而电力系统应用自动化技术后,系统中的故障就可通过系统自行诊断、分析,而后根据情况及时进行处理。例如,当电力系统某个区域出现问题后,工作人员无需再切断该区域的电路而后排查每个线路的环节,直接可凭借自动化技术反映出的故障位置、情况作出相应处理,不仅节约了大量人工成本,还降低了故障对人们生活的影响,提高了电力系统运行的稳定性。
(三)仿真技术
我国电气自动化技术一直在发展、创新,其水平也逐步提高并与国际接轨,汝电力系统的逐步真态化。该技术具备管理方便、操作简单以及控制力强等特征,可为电力系统构建仿真模型或者建立动态监控时服务,它不仅能够提供大量仿真数据,还可同时进行多项操作,更准确地测试出新装置的性能,从而存进电力系统的完善。
(四)电网技术
在电力系统自动化中,电网调度自动化是其主要部分,能够高数字信息技术的处理水平,促进电网技术的一体化。电网自动调度的涵盖范围极大,能够凭借计算机网络控制电网类型不同的省市地区。同时,该技术还可有效地控制电力系统中的装置,如开关设备、变压器、高压绝缘串子等,并统一管理这些设备的信号、运行参数、数据等。
(五)多项技术的联合
以往,电力的故障处理、管理、养护等工作是分属于各个相对独立的部门,因此在电力系统管理、配合等方面会存在某些纰漏或者问题。而电气自动化技术可联合其他先进技术对电力系统的各个环节进行统一管理,在满足不同用户需求的同时提高电力系统的综合水平。
四、电气自动化技术的发展趋势
电气自动化技术还存在一定的缺陷,如电力系统控制力低的半控晶闸管,容易受外界影响的变化器等,这些问题都会影响到电气自动化技术的发展。从信息技术的发展来看,电气自动化技术必须更科技化、国际化才能真正发挥其实力,例如选用操作简单、维护方面的电子开关技术,使用稳定性更强的高频化的变化器,为更好地管理控制电流而以坐标变化技术为基础分开控制电流磁场等,这都是电气自动化技术为解决以往问题的发展方向。
结束语
综上所述,随着计算机和电子技术的不断发展,极大改进了管理方式,同时电力系统各类新技术也在相互影响和促进着,还需要相关部门不断的总结经验,敢于创新,加快设备更新,提高系统运行管理人员的素质,为电力系统的发展做出更大的贡献。
参考文献:
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[3]任杰.电气自动化技术在电力系统中的运用\谈[J].科技传播.2012(06)
关键词:发电厂;电气综合;自动化技术;发展;
中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:
引言
发电厂装机容量受热负荷大小、性质等制约,机组规模要比目前火电厂的主力机组小很多,但是其生产原理及系统组成与火电厂是一致的。随着电力技术的不断发展,发电厂的电力自动化控制水平也随之提高。所谓电气自动化,是一项集计算机技术、数据传输技术、控制技术、现代化设备及管理于一身的综合信息管理系统,旨在改进供电的可靠性、安全性和服务质量,提高工作效率,减轻运行人员的劳动强度,降低运行和管理费用,是电力投资的重点。
1.电厂电气综合自动化技术的现状分析
自20世纪90年代起,我国确定火电厂电气系统使用接人DCS系统的计算机控制,由人工监控到计算机自动化的监控的过渡,这就是电厂电气综合自动化技术的开端。接入DCS系统的电厂系统设备,具有广阔的发展空间,研究方案、成果也较多。其中分为集中式和分层式的两种不同技术实现方式。集中式是通过硬接线方式,模拟电气量和开关量信号,并通过硬接线电缆各自分别接人DCS系统的输入、输出通道。分层式则是采用数字通信的总线技术,在DCS系统内接入各微机型智能保护测控装置来实现,这种方法是电厂电气综合自动化技术发展的总趋势,设备都采用分层式的实现方式,因其真正实现了电气系统监控自动化的功能。下面分别对集中式设计电气自动化方式与分层式自动化设计方式作个阐述。
1.1集中式电气自动化设计分析。集中式是通过硬接线的方式,相对较为传统、落后。通过转化了强电信号为弱电信号,在空接点和直流信号下,模拟电气量和开关量在硬接线电缆下,与DSC系统的输入、输出设备相连接,由此可发挥DCS系统监控电气设备的功能。DCS系统的输入、输出设备的连接又可分为两种方式,即直接接入方式和远程接人方式。直接接入方式通过电缆连接电子间集中阻屏,远程接入方式则通过现场设远程采集柜实现数据集中处和设备相距较远情况下的连接,DCS控制系统的连接是在通信方式下完成。也就是,直接接人方式、远程接入方式是两种在本质上没有区别的连接方式。
1.2集中式的特点。电气量的的采集集中组屏,易于管理,设备运行环境好,硬接线方式简易,响应速度快等。但同时也有不完善的地方,由于通过电缆硬接线连接,电缆使用量较大,所占空间较大,长电缆容易相互干扰、电能损耗量大,又影响DCS系统的稳定性、可靠性。DCS系统的费用高,投资成本高,限制了接入DCS系统的设备数量,仅有几个重要的设备是连接DCS系统,而其他设备没能
实现自动化,实际电厂内电气综合自动化的水平较低。再加上所有信息采集量都基于DCS系统下进行处理,工作量大会影响系统的风险系数,系统使用的可靠程度也随之降低。并且,DCS系统的调试环节靠后,而根据集中式的技术实现方式,难以满足倒送厂用电要求。缺少电气监控的主设备系统,稍微复杂的电气系统运行的管理较难把握,综合自动化监控技术尚未达到。
1.3分层式电气自动化设计分析。电气综合自动化技术的分层式技术使用,由3层组成,分别是站级监控层、通信层、间隔层。其中,站级监控层则是在通信技术,实现对间隔层的数据管理及信息交换。信管理机、光纤或电缆网络构成网络层,在现场总线技术下实现了各种功能,如数据汇总、规约转换、转送数据及传控制命令等。终端保护测控单元组成间隔层,设计时使用电气一次回路或电气间隔方法完成,在各个开关柜或其他一次设备附近分布安装各测控单元和保护单元。
1.4分层式技术的特点。就地安装间隔层测控终端,在较少的占地面上,提高各装置的独立性、灵活性、可靠性。交流采样的方式得到的模拟量数据,节约电缆使用,从而减少了成本支出。又由于分层技术较好的抗干扰能力,使得采集数据的精确性上升。这样,有较广的空间采集更多数据,监测的分析数据较为完善,远距离修改保护定值和复归信号得以实现,检修维护工作较为简单。分层式技术在原有的基础上,具有较为广阔的发展空间,体现在对系统的扩展和维护上。依据分层式技术特点,单个故障不影响周边设备的运行,维修成本降低。电气监控主站的设立,能独立的进行调试和投运工作,就能实现倒送电,同时还具备其他的有利条件,提高了系统的监测规模和水平。
1.5分层式技术的关键。(1)间隔层终端测控保护单元。以间隔层一次设备为单位,分层式技术得以发挥,设立配置测控保护单元。配置测控保护单元是用于保障电厂的用电系统发挥的关键技术,该单元有较高的灵敏性、可靠性、速动性和选择性要求,而集中式所使用的DCS系统操作不适用,而一般采用专用保护装置。电厂用电系统的保护装置由线路、电厂中的电动机综合保护测控装置和其他装置构成。能提高实时数据采集、计算机保护、远程数据控制和故障的记录功能。(2)通信网络。基于ECS系统的操作环境较差,所以通信网络是一项关键技术,能直接影响电气自动化监控系统的整体发挥。现阶段使用较多仍是电缆现场总线网络方式,而光纤通信则逐渐被使用。通信网络通过通信管理机双机热备用或双通道备用原则配置,一旦数据通信网络有问题出现,系统能自动切换至冗余装置或通道,增强系统的可靠性。(3)设立监控主站。监控主站能监控和管理将电厂用电
系统,配置成单机或双机或多机系统,由发电机机组的容量和运行管理要求而定。配置的软件有前置机软件、实时数据库软件、人机界面软件和图形建模软件等组成,实现了监控系统、管理系统、管理数据、应用及分析等功能。
1.6电厂电气综合自动化技术的发展趋势。以太网能快速传输数据、成本低廉、容量大、网络技术灵活等优势成为电气综合自动化的网络通信技术的最佳选择。嵌入式技术实现工业化的以太网,具有强大的功能和广阔的发展空间,因此嵌入式以太网是电气综合自动化系统络通信的主要发展方向。
2 对发电厂电气自动化改造的几点意见
第一,事先要规划好发电厂电气自动化的改造,把握科学、合理,节约的原则,提前准备好需要改造和更新的设备。同时,要综合考虑诸如继电保护装置,断路器、五防系统等设备在型号、盘位布置、预留接口方面将来接入综合自动化系统的问题。只有这样,对电气自动化的改造才能合理又节省了人力物力。
第二,在设计电气自动化的过程中要把握实用的原则。由于发电厂现有的监控、远动、五防、保护等设备装置其原理和性能的不同,在进行改造时要整体上把握,综合考虑,避免出现功能重复的设备并列运行。
第三,改造的目的是为了发电厂将来更好的高效运行,因此,电气自动化改造要
注重远期目标。比如,有的发电厂由于老化或厂房实际条件的限制,不可能所有的监控设备都可以纳入电气综合自动化系统的改造中。就需要在改造时,把这些不具备改造的设备考虑到,在整体框架下,预留接口,便于后期的改造。
结束语
在科学技术日新月异的今天,发电厂电气部分的综合自动化是一种趋势,对于它的成功改造,将会大大的提高发电厂的自动化水平。同时,采用电气综合自动化技术,能够节约大量的成本,提高电气系统的可靠性。
参考文献
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【关键词】电气自动化;控制设备;可靠性
中图分类号:TQ573+.8文献标识码:A
随着我国计算机技术以及机械方面的电子技术不断的提升,电气自动化控制设备已经较为广泛的应用在各个领域。而一般认为电气自动化指的是能够实现在没有人或者人很少的状态下,相关设备能够按照预先设计的程序所规定的操作控制以及功能自动运行。
一 关于电气自动化控制设备的可靠性现状
1、 元器件质量不能得到保证
就我国目前的市场上来看,生产电气方面的元器件的厂家较多,并且各个厂家的技术也存在较大的差异。另外,企业之间的激烈的竞争使得企业为了降低成本从而忽略元件的质量,这在一定程度上降低了元件的使用寿命,更重要的是降低了电气自动化系统的可靠性。
2、对于系统的维护不当
在实际生产过程中,如果电气自动化控制设备的过程中,受到了电磁、气候条件、机械件用力等多方面的影响,会对系统产生较大的影响。工作人员对于系统的主要元器件没有给与较强的维护意识,使得系统的可靠性在一定程度上降低。
二、关于电气自动化控制设备可靠性测试的主要方法
1、试验室方法
所谓的试验室方法指的是,在可以控制的相同工作条件和环境条件下,通过在最大程度上建立与现场相同的使用条件,可以使得被测设备承受的环境应力与现场设备一样,并且通过统计累计时间、累计失效数等数据,利用一些数理统计的方法得到可靠性指标。试验室方法优点是试验的条件比较容易把握,这样就使得数据的质量能够保障,并且试验结果可以通过记录进行再次分析。
虽然试验室方法在最大程度上还原了现场的工作条件以及环境,但是一些试验条件仍然会与现场有一定的区别,这就使得工作人员很难得到与真实情况较为一致的数据。另一方面,企业还会考虑到试验成本的问题,由于试验室方法需要较多的试验品进行测试,所以这种方法对大量生产以及价格较低的产品较为适合。
2、现场测试方法
现场测试方法指的是通过分析在现场对设备进行的可靠性测试的真实数据,根据相关的数理统计方法从而能够得出设备的可靠性指标。运用现场测试方法时所需要的试验设备较少,并且试验的环境比试验室更为真实,这就使得所测试得到的数据能够更为真实的显示出该设备在真实使用环境中的各项参数。利用现场测试方法所需要的费用较少,并且测试的设备能够正常使用,这在一定程度上降低了试验成本。但是现场测试方法的缺点是不能够在控制条件的环境下进行相关的试验。这就使得测试的环境会受到一些外界环境的影响。
现场测试和试验室测试之间的区别在于关于测试设备之间的安装方式以及连接方法。由于设备的线路板安装在机箱中,这就使得测试信号线不能较为容易的接入,这就使得对于传统的在线仿真器来在现场测试中不能够发挥较好的水平。虽然一般设备都会预留测试插座,但这就使得对测试信号线的长度有一定的要求,所以在现场测试当中传统的在线仿真器使用有一定的难度。另外,现场往往没有实验室里的各种测试仪器和设备,因此,必须有更好的方法和手段来完成测试。
3、保证试验方法
一般厂商在将产品出厂前,都会在一定条件下对产品进行无故障工作试验。但是由于电控设备是由较多的元器件构成,所以一般故障模式是随机的形式呈现出来,所以工作人员应该能够利用指数分布形式表达出来,换句话说它的失效率具有随着时间变化的特性。我们在试验室内对出厂前的产品进行无故障试验,实际上就足对产品的早期失效进行测试考核,根据得到的数据对产品进行相关的改进,从而使得失效率达到厂商的规定指标后再出厂。
三、提高电气自动化控制设备可靠性的措施
1、合理制定设计方案
要想能够更好地应用电气自动化对设备进行相关的控制工作,首先要对产品的特点,应用环境以及应用条件进行良好的认识以及把握,工作人员能够利用这几个方面来制定出最优设计方案。但是工作人员需要注意的是,每个厂家所生产的产品可能会存在较为明显的产品差异,为了能够在最大程度上保证设备能够较好的运行,尽量在一个项目中减少厂家的数量。
2、选择最佳零部件
工作人员在实际应用中不仅仅需要满足设计的要求,选择恰当的零部件提高设备可靠性的一个重要方面。在选择零部件时,主要是考虑有关电路的实际性能,在经济允许的情况下尽量选择专业厂家的零部件,这样无论是在产品质量还是在后期维护上都有更好的保障。除此之外,在进行零部件的选择时还要高度重视其使用参数,这样就能够在实际的应用当中留出足够的空间。
3、气候环境的变化
设备所处于的环境的影响对于设备的影响是不容忽视的,比如潮湿、盐雾、霉菌以及气压等。特别是当设备处于低温高湿条件下,就容易使得设备内部的元器件的电性能下降,加大故障率。并且当元器件产生凝露现象,也就是在器件或者材料的表面产生一层水膜,使得器件或者材料表面的电导率增加,体积电阻率降低,介质损耗增加,这就容易造成零部件电气短路、漏电或击穿等。并且潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落,从而使得覆盖层失去保护作用。所以在工作当中,在必要的情况下需要与设备采用浸渍、灌封、密封等措施。
4、 前馈控制系统
即使在正常工作中,电气自动化控制设备在使用和运行当中仍然会受到一些干扰因素的影响。当干扰比较频繁并且存在幅度值较大的情况下,就要运用前馈控制系统来实现对干扰因素的有效控制,才能够保证电气自动化控制设备的正常使用。
5、设备的后期养护
设备的寿命在很大程度上也受到维护保养的影响。在正常生产过程中,电气设备会产生较大热能,如果这些热能不能够有效排出就容易使得一些零件受到损伤,特别是电子管、晶体管等对于温度较为敏感的部件。所以工作人员需要在生产过程中注意设备的散热问题以及保养。
四、结语:
随着我国科学技术的不断发展,电气自动化设备产业得到了较大的提升,而关于电气自动化控制设备生产的可靠性受到了产业的高度重视。在进行相关可靠性分析的过程中,只有通过正确的方法分析有效数据,才能够得到准确的设备可靠性数据。只要电气设备的可靠性不断的提升,我国电气自动化控制设备的能力也能够进一步的加强,进一步的促进我国电气自动化产业的发展。
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【文章编号】0450-9889(2013)01C-
0027-02
电气自动化技术专业的一个鲜明特点是实践性非常强,其人才培养目标是培养适应社会发展需要的具有创新意识和实践能力的高素质人才。实现其培养目标的关键是让学生通过大量的动手实践,参与实际的教学活动,并获得良好的效果。因此构建电气自动化技术专业新的实践教学模式是当前教学工作的重中之重。
在当前大力发展职业教育的新形势下,职业技能大赛的作用、影响力和人们的关注度逐年提高和攀升,这更加促使职业教育工作者深入思考在今后的教育教学过程中如何更好地发挥大赛的引领作用。例如教学内容的选取、实训方式的改革、课程体系的更新、实践基地的建设和育人理念的确立等。
近年来,我院非常重视学生的职业技能竞赛,自2009年以来在自治区级以上各类职业技能竞赛中取得良好成绩。与此同时,我院组织教学团队同步开展职业技能竞赛引领教学改革的相关课题研究,在技能竞赛的训练方法、课程整合优化等方面取得初步的研究成果。在此基础上,以我院电气自动化技术专业为对象,改革实践课程体系、实验教学、实践基地、毕业设计等四个重要环节,逐渐探索以技能竞赛为导向的实践教学模式的有效途径。
一、以技能竞赛为导向的实践教学理念
技能竞赛是一个完整的项目式或任务式实践活动。其核心就是将实践教学内容任务化,以竞赛项目形式完成实践任务,将竞赛项目细分为各个有机相连的子任务,以竞赛活动为载体,使学习者逐个突破子任务,达到完成整个项目的明确目标。它打破了传统实践教学中教师“单向灌输”、学生“被动接收”的教学方式,变被动实践为主动参与,教师不断地激励学生,最大限度地调动学生学习的积极性和实践兴趣。它以现代教育理念为指导,以实用为主,以学生发展为主,改变知识的单向传播,强调形成积极、主动的学习态度,强调竞争与合作。在实践教学中既有“教”的设计又有“学”的设计,既有自主学习、实践又有合作探究,充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。实践证明,以技能竞赛为导向的实践教学可以大大提高学生的主动实践能力。
二、实践课程体系的改革与创新
电气自动化技术专业的实践课程体系改革主要围绕自动化生产线安装与调试技能竞赛、维修电工技能竞赛和电子设计竞赛等项目来开展研究。这些竞赛项目涵盖机械、电子、电气、气动、传感器、PLC编程应用、单片机编程应用、触摸屏组态、工业网络等多学科交叉技术,基本覆盖本专业的核心技术。这些技术的掌握和应用对本专业学生的专业知识、职业素养、岗位能力、综合素质的培养具有重要作用。因此基于上述核心技术,研究开发一种全新的实践课程体系至关重要。
基于技能竞赛为导向的理念,吸收国内外著名高职院校教学改革的经验,分析我院办学特点和人才培养目标,提出了电气自动化技术专业的三级递进式实践课程体系结构。
专业基础级实践课程。主要包括电路认知、电子电路设计、电子产品组装与调试、电工考证实训、C语言程序设计等课程。
专业技能级实践课程。主要包括电力电子技术实训、传感器技术实训、电气控制与PLC应用技术实训、变频调速技术实训、单片机应用技术实训、电机与拖动技术实训等课程。
专业应用级实践课程。主要包括维修电工技能实训、自动线安装与调试实训、电子产品设计与开发实训等课程。
该课程体系具有两个特色。一是课程体系按照先学基础、再学技能、最后综合应用,充分遵循由易到难、由浅入深、由简单到复杂、由宽泛到专业的认知规律,形成三级递进式课程体系。教学计划的安排也与之相适应,大一开设专业基础课,大二开设专业技能课,大二下学期、大三上学期开设专业应用级课程。二是课程体系建立在以技能竞赛为导向的教学理念上,开设的课程不是简单的级别罗列和划分,课程内容也不是传统的教学内容的照搬,而是基于三个竞赛项目的内容和要求进行综合考虑。所有课程均采用项目式教学,任务驱动,大大提高学生的主动实践能力和综合运用能力。
三、实验教学改革与创新
以实验课程体系和教学方法的改革为切入点,构筑先进的融理论教学与实践教学于一体、知识传授与能力培养相协调的专业实验平台。整合不同课程的相同实验课和实验内容,重新修编实验大纲和实验指导书,并充实、更新相关实验内容,调整基础性实验和综合性、设计性实验的要求;对实验教学方式进行改革,既有必做实验也有选做实验,既有课内实验也有多门课程的综合实验。实行开放式实验教学,充分利用电气自动化协会,开展丰富的课外科技实验活动,拓宽学生的视野,增长他们的见识,促进实验教学质量的提高。
四、实践基地建设和改革
近年来,我院大力投入实训基地建设,大大改善了实践教学条件。学院电工电子与自动化实训基地整合了部分教学实验室资源,成立校企合作中心、信号实训中心、电工电子基础技能训练中心、自动化技术中心、电子技术中心和创新基地。
根据三级递进式实践课程体系的设计思路,构建基础技能、专业技能、应用技能三大实训基地平台。
(一)专业基础实训平台
基本技能实训平台是训练学生专业基本技能,帮助他们形成良好专业素养的基础平台。平台设置了电子基本技能、电气基本技能、检测与转换3个实训模块,包括电工、电子技术基本实验,电路认知与焊接实训,电子产品装配与调试实训,各种电子电路的安装与调试实训,电工考证实训,电气设备安装与调试实训,机床控制电路安装与故障处理实训,传感器与检测技术实训,电力电子技术实训等项目。
(二)专业技能实训平台
专业技能实训平台包括单片机控制、PLC控制、变频调速等实训模块,共7个实训项目。该实训平台对于学生提高专业能力和职业能力具有非常重要的作用。它力求体现真实的职业环境,强调实训项目的应用性和操作的规范性,鼓励大胆创新实践,使学生保持与行业实际水平基本同步。
(三)专业应用实训平台
专业应用实训平台偏向于工程实践,由电子产品开发、电气工程项目设计、自动化生产线安装与调试3个实训项目组成。它们都是以项目的形式开展实践教学活动,完全按照技能竞赛项目的要求,将专业基础、专业技能和专业综合应用紧密结合的项目式教学。
电子产品开发项目:按照电子设计竞赛的要求,将电子技术、C语言程序设计、单片机应用技术等专业课程知识转化为实际应用――设计并制作出一款实用的电子产品。
电气工程项目设计:按照维修电工技能竞赛要求,将电工原理、电气控制技术、电机实训、电气设备故障处理实训、PLC实训等课程知识转化为实际的电气产品设计。
自动化生产线安装与调试项目:按照自动化生产线安装与调试技能竞赛要求,开设自动线安装与调试综合实训课程,该课程将气动技术、传感技术、PLC技术、变频和伺服驱动技术、触摸屏组态技术、工业网络技术等融为一体,采用理实一体化教学方法,基于YL-335B综合实训平台,通过系统设计、安装、编程、调试,达到使学生掌握电气自动化专业核心技术的目的。
五、毕业设计的改革与创新
毕业设计是实践教学的一个综合性应用环节,是学生灵活运用所学专业知识能力的重要体现,对提高他们的专业综合素质和就业竞争力有积极推动作用。因此,实践教学模式的改革离不开毕业设计环节,其改革主要从选题和成果形式两方面考虑。教师要根据学生的特点、兴趣、就业方向,以技能竞赛为导向,有针对性地布置选题,并充分利用自动化实训基地的各种设备作为毕业设计载体或控制对象。论文成果以设计作品、设计装置等物化产品为主,可以是电子产品设计类、电气工程设计或自动化生产线设计等课题,从而打破以往重理论轻实践的毕业设计要求,对进一步提高学生的动手实践能力、专业综合能力起促进作用。
关键词: 电气自动化;供配电系统
中图分类号:F407文献标识码: A
改革开放的不断加深,经济社会进入到快速发展的新时期。城乡经济的快速发展,城乡电网也在全面改造。我国科技水平在不断的进步,电网技术装备水平也在不断的提高,这就使我国电网调度技术越来越高,对我国电力供应的稳定性起到了极大的作用。
1 供配电系统概述
电力的传输过程的形成和发展,形成了电力供配体系,既供配电系统。其主要包括电力的高压输送系统、低压配电系统及用电设备所组成的。在我国国内,大型建筑或远程电力输送一般会通过10 kV电压进行传输,首先通过高压配电,将电压设置为 10 kV,将电力分配到各个终端,然后再经过低压变电,转化成220 V/380 V的常规用电电压规格,将电能传输给客户端。
供配电系统是维持建筑正常运作的核心设备。如果没有可靠的供配电设备,建筑内的电力设备将无法运转。电气自动化作为一种新的科学技术,可以将电工技术和电子技术相结合,通过信息控制及计算机技术,解决供配电系统中存在的一些问题。从而改良电力系统的运行状态,保证供配电体系的正常运作。
2 电气自动化在供配电系统中的功能和特点
电气自动化在供配电系统中的控制功能。在供配电体系中的实际运行中,高中压供电系统常常是由人工操作的,具有较大的危险性。但是,在供配电系统中引进电气自动化,使中高电压系统的运转,由计算机系统操控。在供配电体系中,对断路器或通电器实行自动控制,当电流超过一定的标准时,自动跳闸,防止危险事故的发生。不仅如此,电气自动化还可以自动处理一些进线失电故障。电气自动化可以处理单路供电时进线失电故障、双路进线失电线路及复杂的进线失电故障问题。电气自动化通过系统自动检测,检查电流情况,并处理异常供电问题,实现稳定安全供电。
2.1 配电系统自动化技术的应用方向
在智能化应用技术已经较为先进,而且已经广泛应用在较多场合,对于自动化相关领域的研究也达到了国际上的先进水平,其中分层式综合自动化装置非常适合使用在各级电压的配电系统中,特别是对于配电系统的智能保护装置来说,在电气自动化保护装置中,已经融合了智能人工、微机网络、综合自控等多项技术,综合性质的自动化技术发展趋势越来越明显,在该种保护装置中融合了自动化保护的新原理,可以在很大程度上提高配电系统整体的安全运行状态。还有一项很有实用的发展方向就是配电系统在配电网中所应用的自动化技术,因为这项技术正是采用国际上较为权威的公共信息模型作为这项技术所采用的技术模型,输电网的理论算法可以和高级应用软件结合在一起,这项技术在也已经获得了很大程度的突破,多表现在网络数字方面,也解决了很多的技术难题。配电系统中一项最为关键的PLC 技术对配电系统自动化技术的应用方向也起到了指引作用,基于PLC 技术的仿真系统可以为配电系统的测试提供相关数据,同时还能为研究人员开发新的电力产品提供技术参数,这些控制装置都可以组成闭环系统,为今后更优的控制方案提供优质的实验条件。
运行参数的监测包括电压、频率等参数,这些参数的实时值会在在监控计算机上实时显示并定时记录存盘。当运行参数的值超出允许范围时,监控系统会及时给与文字与声音报警提示,以方便操作人员及时处理。远程自动计量是对每个用户的用电量进行自动测量和记录,通过绘制表格等方法实现分时计费,从而形成电费报表。这样做,不仅可以供用户随时查询,而且方便、节能。电能质量的监测是指那些对电能质量要求较高的用户进行电能质量参数的监测,包括回路电压、谐波含量等。故障报警事件的监测是指供配电系统在运行过程中一旦发生故障,智能化供配电系统会立即发出报警声音,自动将出现故障的图形切换到界面上,并给与紧急预案提示,因而,工作人员可以及时、准确地处理故障。
2.2 自动化在供配电体统中的控制功能
智能化供配电系统对断路器的通断控制,从实际控制中,由人工就地控制中高压系统中的配电设备,很少进行远程和自动操作。传统的方法具有一定危险性。智能化供配电监控管理系统可以实现远程控制中高压配电系统设备。
3 电气自动化在供配电系统中应用的具体体现
3.1 电气系统中数据网络技术体制的完善
在日常的电力系统的安全防护中,我们可以依据数据网络的信息,来制定和规划系统和数据网络技术体制。在制定过程中严格按照国家法律规定,严格遵守网络安全制度。根据网络的规模和服务对象设定相应的安全级别。由于电力调度数据网的服务对象、网络规模相对固定,并且主要满足自动化系统对安全性的特殊需求,为调度自动化系统提供端到端的服务,符合建设专网的所有特征,所以电力调度数据网宜在通道层面上建立专网,以实现该网与其他网的有效安全隔离。
国家电力数据网承担着管理信息业务和调度控制业务,网络层次简化,数据传输的及时且连续,通信负荷基本恒定。远方控制的可靠性也具有相应的保障,现代安全防护体系的应用,有效地应对了黑客、病毒的侵袭,防破坏能力进一步的提高。
3.2 电气系统中调度专用数据网络的安全保障
电气系统中调度专用网络体制的完善,使数据网络在网络层的的安全得到有效的保证。与此同时,还必须做到技术措施和管理制度双重起效的方法,才有能从根本上保障信息和电气系统的安全。
1)管理制度方面:对所有数据网连接的节点都进行有效的管理,保障全系统和全部网络的安全。加强对人员的培训和管理,建立一支高素质的网络管理队伍,防止来自内部误用及泄密;建立健全运行管理制度,加强运行管理安全规章制度的建立和落实;建立安全联防制度,将网络及系统安全检查作为经常性的工作;聘请网络安全顾问,跟踪网络安全技术。
2)技术措施方面:为了保证数据网络的安全,坚持调度控制系统与调度生产系统之间的分离。信息传输采用单向传输的方式,调度生产管理系统与企业办公自动化系统之间有效安全隔离。这样即实现数据的传输,又保证了电气系统的安全。通常采用的措施包括防火墙、专用网关、网段选择器等进行有效隔离,在系统和应用层面,包括计算机防病毒技术、应用系统的硬件备份措施。
4 结束语
由于调度自动化系统中存在不同的应用,而且各个应用的特点存在差异,所以我们必须要不断优化电力调度数据网,在电网调度中建立严密的安全管理措施,以确保电力调度系统和电力系
统的安全,并且建立起完善的防护系统,从而保证我国电力行业的健康发展。
参考文献
[1]许素强.电器智能化技术在配电网自动化中的应用[J].北京电力高等专科学校学报,自然科学版,2011,28.
[2]苏标龙,姚建国,杜红卫,赵京虎,许先锋,梁锋,王伟.基于OPEN-3000配网管理系统的配网可靠性统计[A].2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C].2006.
关键词:电气工程 自动化 现状 问题 对策
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)11(c)-0032-02
电气工程及其自动化建设的水平是影响我国经济建设,提高工业建设水平的重要支点。随着我国经济建设水平的不断发展,信息化建设水平的提高,电气工程及其自动化越来越成为经济建设的核心内容。近些年随着一些高新技术、装备、信息网络的成熟,电气工程及其自动化的建设有了新的发展点,效率也在不断进步,使我们的生产生活更加方便快捷,也推动了电气工程本身在行业内的发展。该文主要论述了当前我国电气工程自动化的发展现状和面临的问题,提出了相应解决对策。
1 电气工程及其自动化在我国的发展现状
在很长一段时间里,制约电气工程自动化发展的主要问题是效率问题。在计算机技术和信息技术发展的初级阶段,电气工程的信息化程度不高,专业化水平低,从业人员的知识面窄,自动化与其他专业之间的融合度低,这些都是传统电气工程的一些发展现状特点。
从现在来看,缩短电气工程及其自动化的汇编程序时间,提高工作效率,以集成化的思维融入电气工程从而实现系统控制,这是当前主要的发展方向。再者对电气工程信息和数据的处理与存储可以大大节约数据信息传输和控制的时间,这就需要不断加强对介质访问的控制和研究。现场对总线的控制可以解决很多宏观层面的问题,对企业而言,总线控制加快了数据和信息传输的效率和精准性,也是电气工程未来科学化发展的前提条件,同时也给企业带来了成本上的节制。尽管从电气工程及其自动化的外部建设水平和内部治理结构上看,信息和数据处理的自动化水平随着网络科学技术的发展而有所进步,电气自动化也使得很多企业得利,但还面临很多问题需要解决。
2 电气工程及其自动化发展中存在的问题
总体而言,对电气工程及其自动化的发展中所存在的问题可以从其内部系统结构与质量管控两个主要方面进行分析。
(1)内部系统结构与组织。组织是系统的主要框架和核心,组织的组成对系统的目标实现有决定性作用。对电气工程的系统组成来说,主要分为系统的用电和供电两个方面,也可以将电气信息系统加入到其中。而由于对电气工程及其自动化整体考虑,很多时候电气工程的设计人员往往注重其中一个方面而忽视了其他两个方面,这使得电气系统在组织架构上存在缺漏,尚不能形成一个整体,不利于系统的长远发展和运营。
(2)质量水平是工程建设的核心问题,如果电气工程建设中不对质量进行严格监督与控制,系统就会存在很大风险,甚至引发安全问题。当前我国的电气工程建设人员由于缺乏对标准规范的理解与掌握,在实际工程建设中更多是依靠经验,暴露出很多安全隐患。从企业的层面而言,电气工程建设缺乏一个系统、联动的控制系统,导致很多环节上管理的难度大大增加,设计人员没有从思想上矫正观念,导致设计的质量水平会不达标,很多时候强调结果而忽视过程,强调问题而忽视解决措施,这是不利于电气工程及其自动化发展的。
3 提高电气工程自动化水平的对策研究
电气工程及其自动化建设水平的高低直接影响企业的发展与管理水平,影响区域与经济建设的发展水平,也会影响到自动化行业发展的成熟与创新,针对之前提出的两个方面问题,笔者认为提高自动化建设水平应做好以下几方面工作。
(1)合理科学地组织电气工程及其自动化的系统构架。合理完善的系统构建是提高电气工程自动化建设水平的第一步。在当前信息化背景下,计算机技术、大数据技术、信息处理与存储技术、程序语言的汇编技术都应该根据自己的特点被合理运用到系统的构建中。开机、测试、管理、检测和维护都应该一体化设计与考虑,对系统的运行应坚持节约成本、提高效率为原则。针对不同应用层面的目标,系统的开发人员和设计人员要能够合理、科学地植入当前最先进和最具有创新性的技术措施。
(2)提高网络信息传输结构的效率。电气工程系统中,网络结构对信息的传输有控制作用,完善的通用网络结构可以保证信息和数据快捷、高效地呼唤与传递。此外,通用网络结构在系统对数据进行处理后可以提高资源的配置,管理和协调电气系统各个组成部分,保证数据传输的精准性和科学性。
(3)提高电气自动化建设的专业性。提高电气工程及自动化的专业性要从体系和人才两个方面进行。电气工程及其自动化在设计与安装过程中要严格遵守相关的技术标准和规范,针对不同企业管理和应用层面,对设计人员和操作人员进行专业化训练,使他们对现有的控制系统和开发系统有清晰了解,使他们明白电气系统维护与运营的环境特征,将合理的设计运用到合理的工程建设中,将客户的安全和质量目标摆在第一位。
(4)提高电气工程及其自动化的学术研究水平。学术研究水平的提升有助于运用价值。当前我国电气工程自动化的学术研究还不够成熟,一些新的观点和研究思路尚未应用到实际工程中,只有针对学术研究和应用实践进行不断论证和新再论证才可以完善技术,完善电气工程自动化的发展思路。
4 结语
电气工程及其自动化在社会经济建设中,企业管理方面的应用越来越广泛,在工业发展如此迅速的年代,电气工程及其自动化的建设水平必须结合新的形势,依托于信息和科学技术的发展,同时需要理论与实践的不断结合,需要一批专业化的电气工程自动化专业人才。
参考文献
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人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。随着电气设计的发展,传统的方法有时很难适应。在此背景下,人工智能技术被引入电气设备的优化设计过程中,并取得了一些成功经验。文章在总结人工智能在电气设备领域取得成果的基础上,对具体应用提出一些看法与策略。
1 人工智能应用理论分析
人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
当今社会,计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面,计算机编程技术的日新月异催生自动化生产,运输,传播的快速发展。人脑是最精密的机器,编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈,所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环,实现自动化,就等于减少了人力资本投入,并提高了运作的效率。比如说,超高压输电设备,如果没有稳定可靠的自动化控制系统来运行,单靠人来直接控制,不但影响效率而且会造成诸如人身伤亡,供电调配不均,资源浪费等问题。中国制造早已名声在外,但中国生产线的自动化水平却非常低,生产效率不高。中国是以大量劳动力廉价输出而换取的经济总量,并没有达到较发达国家的经济质量。人工智能应用于电气自动化控制领域,就是打造具有人的一部份判断能力、处理能力的电气控制系统,提高生产能力,支持产业结构的调整和优化。
2 人工智能控制器的优势
(1)它们的设计不需要控制对象的模型(在许多场合,很难得到实际控制对象的精确动态方程,实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素,例如:参数变化,非线性时,往往不知道)。
(2)通过适当调整(根据响应时间、下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如:模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍,下降时间快3.5倍,过冲更小。
(3)它们比古典控制器的调节容易。
(4)在没有必须专家知识时,通过响应数据也能设计它们。
(5)运用语言和响应信息可能设计它们。
(6)它们有相当好的一致性(当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计),与驱动器的特性无关。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果十分好,但对其他控制对象效果就不会一致性地好,因此对具体对象必须具体设计。
(7)它们对新数据或新信息具有很好的适应性。
(8)它们能解决常规方法不能解决的问题。
(9)它们具有很好的抗噪声干扰能力。
(10)它们的实现十分便宜,特别是使用最小配置时。
(11)它们很容易扩展和修改。
总而言之,当采用自适应模糊神经控制器,规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。有很多方法来实现这个过程,但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解,并且找到最简单的拓朴结构配置,自学习迅速,收敛快速。
3 人工智能的应用现状
3.1 优化设计
电气设备的设计是一项复杂的工作,它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识,还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的,因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展,电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD),大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进,使传统的CAD技术如虎添翼,产品设计的效率及质量得到全面提高。
用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法,非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
优化设计的另一个有力武器是专家系统。但从目前已开发的专家系统来看,总体上仍处于研究阶段,离实用尚有一定距离。将专家系统应用到电机设计领域是从1988年J.H.Garret建立变压器设计专家系统开始的,目前我国沈阳工业大学特种电机研究所研制了永磁直流电动机及永磁同步电动机的设计专家系统;西安交通大学、华中理工大学、东南大学各自开发了异步电动机的设计专家系统,都取得了一定成效。在电器设计方面,河北工业大学做了一些有益的尝试,他们将CAD技术与专家系统相结合,开发了电磁继电器CAD专家系统。该系统由三部分组成:最初设计、优化设计及零件结构设计。使用时只要输入继电器的参数,专家系统便按要求自动设计出电磁系统的结构尺寸、线圈匝数、触头材料等并可绘出特性曲线和结构图。除了以上用遗传算法与专家系统对电气设备进行优化设计的方法外,还有用模糊逻辑及神经网络实现的设计方法。
3.2 故障诊断
电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂,具有不确定性及非线性,用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有:模糊逻辑、专家系统、神经网络。
变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注,有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析,从而判断变压器的故障程度。
人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。
3.3 智能控制
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开,但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有三种:模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法,因而它的应用实例最多。
4 结束语
人类智能主要包括三个方面,即感知能力,思维能力,行为能力。而人工智能是指由人类制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。人工智能的应用体现在问题求解,逻辑推理与定理证明,自然语言理解,自动程序设计,专家系统,机器人学等方面,而这诸多方面都体现了一个自动化的特征,表达了一个共同的主题,即提高机械人类意识能力,强化控制自动化,因此人工智能在电气自动化领域将会大有作为,电气自动化控制也需要人工智能的参与。
论文摘要:探讨了电气及自动化专业控制类相关课程关系及地位,结合控制类课程的问题进行深入的分析与研究,从教学内容、方法及形式、教材建设、实践教学等方面进行全方位、多层次的改革探索和实践,将对教学质量和人才培养方面有明显效果。
对于电气及自动化信息类专业学生来讲,控制类相关课程具有重要地位,主要包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等相关课程。“自动控制理论”和“现代控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律,为自动控制系统的分析和综合提供基本理论、基本方法的一门专业基础课该课程,是一门重要的控制类专业的基础课,具有较强的理论性,对于工程实践具有重要的指导作用,因而受到人们的广泛重视。目前不只是控制类专业,越来越多的非控制类专业也都把自动控制理论作为一门重要的专业基础课来学习。但是“自动控制理论”、“现代控制理论”课程数学计算和理论分析比重大,是本科生遇到的最抽象、难度最大的课程之一,加之未接触专业课,没有具体应用的物理模型,仅以数学模型为基线讲,学生往往会认为“自动控制理论”与专业无关而无学习兴趣,这是多年来常规教学始终感到困惑的原因。而后续“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”专业课是以电动机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。如何讲授“强理论性”课程,使学生真正认识到学好理论可获得对电气信息类多门专业课的理论支撑,从而学好后续专业课程是教学改革的主要目的。需结合“自动控制理论”、“现代控制理论”专业基础理论课程与“运动控制理论”、“仪表及过程控制”,“计算机控制”专业课程的问题进行深入的分析与研究,从教学内容、方法及形式、教材建设、实践教学等方面进行全方位、多层次的改革探索和实践,将对教学质量和人才培养方面有明显效果。
本项目探讨了如何更新和重组控制理论相关课程的教学内容,保证教学内容的系统性、先进性和实用性,以适应形势发展的需要。提出如何学习和掌握这些课程,包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等控制类课程的教学内容的一些方法和措施。
一、教学内容、方法及形式改革
1.教学设计
近年来,不断更新观念,压缩精简陈旧过时的教学内容,加强现论及现代方法的内容,很好地解决先修课程和后续课程的衔接问题,避免内容的重复,进一步优化课程体系。建立一套适应性强的包括理论讲授、计算机辅助设计、实践教学和强化训练等方面在内的全方位教学新体系。
2.教学方法
将课堂教学、实验教学、课程研讨、网络教学等有机地结合起来,并充分利用多媒体教学手段提高教学效率、创造视觉的新感受、激发学生的学习兴趣和热情。内容取材时,不仅体现控制理论课程内知识点之间的内在联系,还体现课程群之间的相互关系。
3.教学手段
在教学组织过程中,积极采用现代信息技术改进传统的教学手段,在多媒体教学、网络课程等方面努力探索。统一制作“自动化概论”、“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“过程控制理论”、“计算机控制”电子教案和cai课件,并将授课课件在课程网页上,可供学生课余预习、浏览、复习等。另外,教学大纲、授课计划、实验指导书、学习指导以及教材和参考文献均可通过网络方便查阅。在课程开始即公布授课教师的信箱和电话号码等联系方式,密切授课教师与同学之间的联系,使学生有问题可及时获得老师的辅导答疑,也可通过网上答疑相互交流,打破班级与时间的束缚,在平行班级中实行听课和答疑共享。
4.教学改革与教学研究
精简教材和教学内容,教学组定期进行集体备课,加大对该课程与前后各门课程之间的衔接研究,避免内容上的重复,使其与其他相关课程融合为一个有机的整体。建设可用于大多数工科专业的“控制理论”平台课程。不断改进和完善本课程的新体系结构,充分体现其基础性、应用性、前沿性和系统性;配合新的教材和课程体系,研究并建立配套的新实验体系,强化自主性、设计性、综合性和创新性;以matlab软件为基础,构造开放式小车倒立摆综合实验平台,将分析、设计、仿真、虚拟实验、模拟实验融为一体;开发先进的多媒体课件,将matlab平台和虚拟实验融入到教学过程中,使教学更为直观生动,更具趣味性和吸引力;完善了课程网站,完成了课程辅助教材的修改和编写,各类题库建设、网络统计功能、远程教学管理系统、虚拟实验内容的扩展及网络版的开发等;使其真正成为学生自主学习、师生互动、双向交流的园地;教考分离,采用试题库出题,统一考试,流水阅卷,考后进行详细的试卷分析。
二、实践教学改革
实践性教学环节是学生能力培养中的重要环节。工科学生除要掌握一定的工程技术知识外,还要有较强的实际动手能力。
1.改革实验课教学,建立体化实验教学体系
实验教学是“控制理论”课程的重要组成部分。通过实验不仅能够培养学生分析问题和解决问题的能力,验证所学理论,而且对所学内容能够提出一些新的见解。为了适应教学改革的需要,在实验室建设方面的指导思想是:将传统的模拟实验与matlab环境下的仿真实验相结合,将基础理论验证类实验与自主型、综合型、设计型实验相结合,将基本实验与创新实验相结合,建立一个立体化的实验教学体系,从而满足不同阶段实践教学的需要,为激发学生的创新意识提供硬件平台。
由于实验课内容和形式的多元化,大大激发了学生做实验的主动性、积极性和创新性,学生可以通过预约或上网自主地开展多项实验,进行理论验证、性能分析和综合设计,对提高学生的实践能力和本课程的学习都将起到良好的作用。
课程组织形式与教师指导方法,对于教学大纲规定的必做实验,由任课教师和实验教师共同指导完成;对于设计性、综合性、创新性实验,学生自己利用课余时间完成,可以预约指导教师给予宏观上的指导。
2.积极开展大学生科研实训活动、参与教师科研项目
引导学生积极参加大学生科研实训项目,吸引有兴趣的学生参与教师的科研活动,培养学生严谨的科学态度、创新意识、创业和团队合作精神,提高学生初步的科学研究能力以及工程实践能力,培养学生获取知识及撰写论文的能力。
三、控制理论专题授课方案
根据“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”课程大纲的要求,在适当时候,以某一专题讲座的方式授课。将各种教材进行比较、处理、揉合,组织成各个专题,以高质量、高水平、高效率来达到最佳教学效果。由于专题授课具有综合性、整体性和探讨性,使其信息量得以加大,知识在综合和分析中得到延伸,既提升授课内容,使之浓缩为精华,又吸引了学生的注意力和参与兴趣。
四、应用现代教育技术
开发研制了计算机辅助教学课件。教学课件以教材为蓝本,包含简明、清晰的授课讲义、重点、难点、例题演示、控制系统计算机仿真和控制系统分析计算等内容,既有课本内容的直接再现,又增加很多有助于讲解理论和计算方法的表现手段。课件以计算机为载体,既可用于课堂教学,又可通过上网,供学生进行自学和课后复习使用。控制理论的分析方法有很多图解法,如频域分析、根轨迹法、状态空间法等。利用计算机强大的计算能力仿真能力和丰富的色彩,可轻而易举地准确绘制出清晰美观的画面。采用动画技术后,图形的来龙去脉可用动态演示。计算机的图形演示与教师的讲授相结合,使教学内容形象化、具体化和生动化,增进学生的理解,提高学生的学习兴趣。
计算机仿真技术在实验教学中的应用为实验教学带来极大的方便。仿真实验具有建模方法简单、参数调整方便、结果可视性好等优点,克服常规实验内容单调、缺乏变化、元器件制约参数调整以及实验设备数量有限等不足。在教学中适当介绍并应用matlab软件,并设计出计算机辅助实验教学软件包,提供一个方便易用的图形用户界面,将matlab控制工具箱的相关功能集成一体。
网络教学平台开发。网络教学能真正体现学生的主体作用。在网络中,学生可以利用网络的交互性、检索性等特点来选择自己需要的内容进行独立学习。学生可以在任何时间进行自主学习,并且与教师在网上交流,探讨问题,在教学中发挥积极作用。
五、建立科学、有效的教学信息回馈
坚持洛阳理工学院本科毕业班所有学生中,实施“‘控制理论’相关课程的学习调查”制度。不定期进行相关问卷,包含这门课程是否易学、学习难点、学习方法、是否能学以致用等几个方面的内容,充分了解学生学习这门课的基本情况,为课程改革提供必要的依据,收到良好的效果。
六、结束语
在新世纪中,控制类学科将具有更加光明的前景,控制类研究内容将具有挑战性,研究的范围将更加广阔,电气自动化专业控制类课程的内容将不断地发展和更新,电气自动化专业控制类课程设置及教学内容改革研究也将进一步进行下去。
参考文献:
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[2]黄缘虹,等.从倒立摆装置的控制策略看控制理论的发展和应用[j].广东工业大学学报,2001,9(18):49-52.
关键词:UML;SystemC;建模;描述
中图分类号:TP311.1 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 08-0000-02
The Method Using UML and SystemC for System-level Modeling of Embedded System
Chen Ke,Deng Fuyu
(Sichuan Vocational and Technical College,Suining629000,China)
Abstract:This paper designs an UML model of an embedded system fruitcleaner with UML modeling tool Rational Rose,then makes a system-level description targeting this system with executable SystemC language on the basis of UML model prototype.This paper also obtains the final description result of the fruitcleaner system,and emulation result by running.
Keywords:UML;SystemC;Modeling;Description
一、引言
SystemC语言是一种理想的软/硬件协同设计语言,其描述得到的模型具有可执行性。目前为了实现对UML所描述的嵌入式系统进行模拟验证,采用合适的方法将UML模型转换成相应的SystemC描述是比较有效的途径,也是当前嵌入式系统软硬件协同设计领域研究的热点。
二、果蔬清洗机的系统级UML模型设计
从整体上看,一个果蔬清洗机(fruitcleaner)的系统结构主要包含有一个洗涤桶(tub)、一个引擎(engine)和一个臭氧发生器(generator)。
(一)清洗周期的定义
对于果蔬清洗机而言,从关闭清洗机的门进行系统初始化开始到清洗完毕排空洗涤桶的水并打开清洗机的门为止,整个过程被定义为一个完整的清洗周期。因此,该系统一个清洗周期由六个阶段构成。实际上,在对该系统进行初始化动作(Start)阶段时,就由清洗模式cleaning mode指定Fill,Generate,Feed Clean和Discharge这五个阶段持续的时间。
(二)系统级UML模型图
该系统主要包含两个Use Case:清洗果蔬和设置清洗的模式。系统重点针对清洗果蔬
这个用例,分别画出其类图、顺序图、状态图和活动图。该系统包含有四个类:Tub、Engine、Generator和Fruitcleaner,每个类包含有相应的方法和属性。顺序图中有四个对应类的对象参与六个交互进程。图1显示的是fruitcleaner的类图。
图1.fruitcleaner的类图
三、用SystemC描述果蔬清洗机的系统级模型
UML是一种图形化的统一建模语言,用UML描述的嵌入式系统模型虽然有很强的可读性,但是却不可执行,即无法在系统级描述的基础上进行仿真,验证系统功能描述的准确性。在实际的嵌入式系统设计流程中,为了能对UML所描述的嵌入式系统进行功能模拟验证并得出有效结论,因此有必要再用SystemC进行嵌入式系统的系统级描述。鉴于在Rational Rose软件中设计的UML用例图、类图、顺序图、状态图和活动图都能很直观地反映系统的执行功能,因此利用UML图形描述来作为后续SystemC描述所需的模型书面文档是行之有效的途径。这部分采用合适的方法把UML图中的元素与SystemC中的相关模块和进程对应起来,对直观的图形描述进行抽象,得到能执行的程序代码。此外,在系统功能模拟验证完成后,系统的软硬件划分、软硬件综合等设计流程都将通过SystemC完成。这样就把UML和应用于整个后期设计的SystemC紧密地联系起来了,在当前的嵌入式系统软硬件协同设计领域有其独到的作用。
四、描述结果
以Generator对象为例,给出SystemC下的部分描述代码结果:
SC_MODULE(Generator)
{sc_infcGenetratorOn_in;
sc_infcGenetratorOff_in;
void on();
void off();
SC_CTOR(Generator)
{SC_METHOD(on);
………………
………………
}
};
void Generator::on()
{printf(“Switch on the generator.\n”);
printf(“Waiting……\n”);
}
void Generator::off()
{printf(“Switch off the generator.\n”);
}
五、模拟仿真运行结果
代码编写完成后,最后在SystemC 2.2平台环境下试运行,通过调试、修改,得出模拟验证的仿真结果如图2所示:
图2.SystemC 2.2平台仿真结果
通过以上运行结果可以看出,从系统准备就绪(ready),启动清洗周期(Start a cleaning cycle)开始,到最后清洗周期结束,描述方法对系统模型运行连续性的影响得到了较好的体现。其中,几个Waiting语句的时间延迟也成功地反映了系统运行阶段的时间约束特性,嵌入式系统的实时响应特性与预期效果保持了大体一致,说明以UML图形化模型为蓝本写出的SystemC代码具有简洁、高效的特点。总的来说,该模拟仿真结果基本达到了预期效果,说明了以上的工作取得了初步成效。
参考文献:
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[4]陈燕,杜玄,彭澄廉.基于SystemC描述的嵌入式系统的自动化验证[J].同济大学学报(自然科学版),2004,8
【关键词】智能温室 电气工程 设计与实现
温室与电气自动化技术相结合形成智能温室,既自动化温室。其以计算机控制为核心,结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间,喷滴灌系统控制湿度,风扇系控制温室温度,移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。
1 智能温室电气工程现状及问题
1.1 智能温室的现状
我国处于急速发展的阶段,由于改革开放,我国吸收来自外界很多先进的技术,促进我国科学技术的发展,从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。
智能温室为农业产品创建良好的生长环境,避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时,也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化,农业产品的成本不断降低,从而整体提升农业产品的经济效益;当代技术的加入,智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息,加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。
1.2 智能温室的问题
我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术,由于市场的需求,我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中,不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点:一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准,普遍遵循企业自身制定的标准,其结构往往各个不相同,从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准;二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统,虽然引进的温室监控软件、设备成本过高,不符合市场经济的盈利原则,还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外,大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据,实际上环境中各个因素之间是相互影响,相互的制约的关系,彼此之间呈现动态的变化趋势,其造就的环境因素作用于温室中的农产品,鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。
2 智能温室控制系统的设计与实现
智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控,例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控,形成动态的数据图,随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态;营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制,为农作物创建良好的生长环境,确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成:
2.1 上位机的设计与实现
上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统,在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图,还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态,使其管理者随时了解温室中相关数据信息,保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息,要定时对其进行储存,并且将其打印成纸质的形式,对其进行存档,防止由于外界因素丢失数据,加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息
的调用。设定操作人员的权限,允许其根据农作的不同设定相关参数,并且有权在出现故障时强制停止。
2.2 下位机系统
下位机是接受上位机中所显示的数据信息,并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体,其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理,并且通过传输机构将分析结果传输给上位机,通过复杂程序的设定,对下位机下达相关指令,下位机严格按照指令行运行,实现温室中全面的监控系统。
2.3 通信通道的设计
通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨,确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取 RS485 接口连接,该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232 接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485,这类非平衡的传输方式适用于 PC 机之间的链接,因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式,并且实现两种通信方式之间的相互转换,保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。
2.4 信号采集电路的设计
信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能,既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性,传感器灵敏程度至关重要,同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点,既选择数字型传感器则符合以上要求,经常被使用,同时为了保证各个数据信息之间不相互影响,从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器,保证数据信息的顺利传输。
2.5 执行部分的设计
智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度,的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度;通风电机控制其通风状况;加热设备控制温室的温度;喷淋设备控制温室内的湿度;CO2开放阀控制室内 CO2的含量;营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境,从而提升农作物的产量和质量。
3 结束语
综上所述,智能温室是提升农业事业的有效手段,其打破季节、时间和环境各项的客观因素,为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。
参考文献:
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关键词:电厂;电气监控系统;功能特点;问题;措施
中图分类号: F407文献标识码: A
电厂电气监控系统(ECS)是为了提高电厂电气系统的自动化和运行管理水平,应用计算机、现场总线技术和通信技术、测量保护和控制,进而实现电厂电气系统的电气运行、控制、保护和故障诊断等功能的综合自动化监控管理系统。随着计算机技术、测量控制技术和通讯网络、人机接口技术的发展成熟,电厂电气监控系统向深层次发展成为必然。
一、电厂电气监控系统的特点及应用
(一)、对于电气设备中的自动化装置、自我保护装置来说,要求具有极高的快速性和可靠性。例如,要求发变组的保护动作速度约40ms;在自动准同期,采取同步电压形式,其滑压、转速以及电压调整等约5ms;在电厂用电切换装置中,快速切换的时间控制在60-80ms范围内,且同步鉴定的相位差为5度-20度之间;而电压自动调整装置快速励磁要求时间极其短暂;另,相较热工设备而言,电气设备的控制对象相对较少,操作频率也低,一些设备或系统(如发电机/变压器组、厂用电源等)在正常使用状态下,可能几个月才操作一次,但需要操作时又要求其必须有很高的准确性、可靠性,否则一旦出现问题,将造成严重后果。而ECS系统具有的电气智能装置分层、分布理念,使其具备高可用性和高可靠性的特点,因此能很好满足电气系统运行的高要求。
(二)、300MW及以上容量机组,通常是2台机组共用一台启动/备用变压器。通过优化ECS接入集散控制系统(DCS)的方式,即“硬接线+通信”。为DCS系统提供实时、响应速度高的电气系统的相关信息,确保只能有一台机组的DCS实现对公用部分的控制,同时另一机组DCS能够实现实时监视,并且这种操作控制权能实现切换。这样一来,对任一台机组进行检修作业,都不会影响另一台机组的正常生产。而ECS与厂内各电气智能设备数据交换为计算机通讯方式,抗干扰能力强,能节省大量的电缆和二次设备(如变送器等),这带来的直接好处就是减少了DCS硬件设备,减轻DCS负担。
(三)、基于电气设备和系统的连锁逻辑较为简单,而电气设备的本身操作复杂,构建ECS与DCS连接,就可以通过ECS收集电厂内电气设备的所有信息(如电压、电流、有功、无功、保护定值等等),除实现正常运行操作外,还可利用ECS的信息存储和统计计算功能,实现实时显示异常运行和故障状态下的各种数据,并提供相应的操作指导和应急处理办法。充分利用存储的电气信息资源,给电厂运行维护人员提供丰富的控制操作,可进一步提高可靠性,保证电气系统能在安全稳定的条件下运行。
二、电厂电气监控系统在发展中存在的问题
(一)、ECS接口问题
目前我国DCS硬件普遍采用的都是进口设备,然而进口的DCS通信开放性在很大程度上受到限制,导致ECS与DCS的接口存在一些问题,并体现在以下两个方面:一方面是一般情况下DCS系统较为侧重于机炉控制,对于电气自动化的控制开发受到一定限制,因此无法接受来自ECS的更多数据;另一方面是DCS系统的扫描周期较快为大约200MS,然而通讯周期、数据长度、信息量的多少对通信的实时性都存在一定的影响,因此ECS通信速率具有不稳定性。
(二)、通信数据问题
电气项目工程中往往会存在通信接口不标准、通信缺乏可靠性和实时性以及通信设备有较大的局限性等相关问题。以上问题主要体现在以下几个方面:首先,ECS节点多,分散性较大,并且数台机组的建设往往是分期进行建设,对系统的储蓄性要求较大,及设备生产厂家的售后服务指标、网络构建框架的可扩展空间都有很高的要求;其次是比较硬接线方式与通信方式。由于考虑到信息涉及复杂的中转环节,因此无论是实时性还是可靠性,都需要不断的优化和完善;最后是ECS通信联网的不同设备厂前端设备多,由于设备制造厂的技术水平存在不同的差异,通信接口缺乏统一的生产标准,因而导致ECS系统组网的工作量加大。
(三)、系统接入问题
当前,我国大多电厂电气系统与DCS相连接,采取“硬链接”方法,但是这种方法的经济性不佳,需要投资量较大,而DCS采取按“点”收费形式,每一个“点”的增加,都涉及到电缆与DCS连接的增多,增加了投资。
(四)、电气联锁问题
在电厂运行过程中,涉及到各种联锁回路问题。虽然支撑联锁反应的原理较为简单,但是由于电气自身操作较为复杂,再加上通信不稳定状态,可能造成通信中断问题,引发联锁失效。因此,在选择联锁通信时,大多为“硬接线”形式。
三、监控系统运行中存在的几点问题及措施
(一)、通过对电厂电气的监控系统进行调试和运行,发现其容易出现信息储存问题、电磁干扰问题及一些运行管理中的问题。首先,电气监控系统的数据信息基本都是靠其ECS系统传输交换、然后通过DCS进行集中分配和管理,因此,电厂要想改善其信息数据储存问题,就要对其ECS及DCS系统的功能和设备进行严格的检测,确保其信息数据存放的合理性。此外,电厂还要综合其设备的所有控制设备、如开关、变压器等等进行仔细考虑,确保其ECS和DCS都采用合理的控制回路,确保其系统能够实现闭锁控制和其他控制功能的同时,也要保证其系统设备的安全性、持续性及稳定性。
(二)、电气监控系统中尤其使用电子设备过多,容易出现电磁干扰现象,就会造成其DCS数据传输不稳定或者数据不明的现象,针对这一现象,电厂就必须要对其相关线路线缆进行屏蔽,也就是要对其布线的屏蔽层做好其接地工作,也可以使用光纤来确保其信号传输的明确性和稳定性。
(三)、电气监控系统对计算机及其网络的依赖性很强,如果其计算机时间与设备之间有差异或不符就会导致其监控系统出现问题,此外,如果其系统接口质量不过硬,就会导致其他控制功能受损,因此电厂必须要采用先进的、质量高的系统接口设备及计算机相关设备,确保其所有控制系统和功能能够正常、顺利、有效工作。
(四)、有关机组公用电气系统问题。在两台机组的公用电气系统中,如备用电源、高压起动等,通过DCS公用控制网实现控制作用。在DCS公用系统中,形成相对独立的公用控制网络,并与另外两台机组相连接,可以将数据纳入到DCS系统中。任何一台机组的操作人员,都可以在权限范围内进行公用系统操作处理,但是应该注意到,在DCS系统之间需要通过软件支持闭锁功能,确保在同一时间,仅有一项操作为有效状态,确保各项工作有序开展。
总之,在电厂行业中,其电气监控系统运用颇为广泛,但是由于我国目前电厂的电气监控系统在其运营管理中还存在一些不成熟、不健全的地方,因此也影响了电厂的服务质量和服务水平,对此,现代电厂就要加强分析其问题的存因,并在改进的基础上,借助这些问题,对电气监控系统的功能和技术进行反思,努力提高其监控系统的安全性、稳定性及全面性,进而促进电气监控系统应用的进一步加强,也促进了电厂进一步发展。本文深入探讨当前电厂电气监控系统的应用状况,并提出具体的应用建议,对推动发电厂电气监控系统的发展具有重要价值。
参考文献
[1] 邢菲.基于人工智能的电厂电气自动化系统的实现与应用[J].自动化博览,2009(01).