自动控制论文:基于Profibus的SBR工艺污水处理自动控制系统 摘要:在污水处理自动控制系统中采用现场总线和冗余技术提高了信号传输的精度和准确性,解决了传统控制方案中敷线过多的问题,提高了系统的可靠性和扩展性。该系统采用了三层网络结构:管理级、控制级和现场级;具有设计先进、易于扩展和运行安全可靠等特点。实际运行效果非常明显。 关键词:Profibus SBR 冗余技术 分布式I/O模块 0 引言 进入21世纪,我国的环保事业迅速发展,工业废水、生活污水的净化处理成为当务之急。投 资少、运行灵活的SBR处理工艺得到广泛的应用。SBR工艺早在1904年就被开发,由于当时的 自动化水平比较低,所以没有得到推广应用,而近年来随着自动化技术、设备及在线监测仪 表的发展,使得对污水处理的自动化成为可能。同时对污水处理工艺进行自动化监测和实时 控制是提高污水处理效率、降低处理能耗的关键。SBR反应主要是在反应池内进行的,该工 艺 主要由进水、曝气、沉淀、排水和闲置等五个阶段组成。SBR工艺的处理效果主要取决于其 运行参数,其中主要参数包括各反应段时间以及曝气强度。一般采用以PLC为优秀的工艺过 程自动监控系统,实时控制鼓风机、水泵、电动阀等设备?及各?反应段时间,使水质达到 国家规定的排放标?准。 由此可见,污水处理是一个多参量(如液位、水质成分、流量、压力等)、多任务(如污水输 送、风量控制、水泵的启停等)、多设备(如格栅机、水泵、鼓风机、阀门等) 且具有随机性 、时变性和耦合性的复杂系统。因此,污水处理应由一个智能监控与综合管理系统来进行现 代化的管理,使之安全可靠地运行。 1 现场总线技术 在污水处理厂中,现场控制设备分布范围比较广,如果采用传统的控制方案,势必要敷设大 量的控制和信号电缆,浪费大量的人力和物力,十分不经济,同时使系统复杂,可靠性降低 。采用目前比较流行的现场总线技术,可以降低成本,同时提高系统的可靠性,使系统易于 扩展和维护。Profibus是Process Fieldbus的缩写,是一种国际性的开放式的现场总线标准 。目前世界上多数自动化技术生产厂家都为它们的自动化设备提供Profibus通信接口。Profibus已经广泛地应用于加工制造、过程控制和楼宇自动化,是一项成熟的技术。Profibus根据 应用特点可分为Profibus DP, Porfibus FMS, Profibus PA等三个兼容版本。Profibus DP是 经过高速优化的、廉价的通信链路,专为自控系统和设备级分散式I/O之间设 计的接口;使 用Profibus总线模块用于分布式控制系统的高速数据传输可以取代昂贵的24 V或0~20 mA并行信号线。 Profibus?FMS解决车间级普通的通信任务,提供大量数据通信服务,提供中等任务的传输 速度。 2 系统组成及功能设计 现代化的污水处理系统需要实现管理与控制一体化,实现办公自动化。控制系统不仅与 下层控制设备有良好的接口,而且具有与上层管理系统集成的接口,同时具有可扩展性。所 以现代化污水处理系统要求在底层采用现场总线或者工业以太网等技术,上层则选用优秀的 监控组态软件。为了加强系统的可靠性,使整个系统能够长时间无故障地运行,需要采用容 错技术。 根据全集成自动化(Totally Integrated Automation)的思想,将污水厂 控制系统分为管理级、控制级、现场级。 (1)管理级。管理级是系统的优秀部分,完成对污水处理过程各部分的管理和控制 ,并实现厂级的办公自动化。管理级提供人机接口,是整个控制系统与外部信息交换的界面 。管理级的各台计算机具有相互通讯的功能,实现数据交换或共享。考虑到管理层功能结构 的层次性和可分割性,采用客户/服务器(Client/Server)的体系结构。服务器选用 大型的网络关系数据库,满足开放、分布式数据库管理方式的要求。服务器具有远程控制操 作功能、状态显示功能、数据处理功能、报警功能、报表功能、通讯功能和冗余功能等。厂 中心控制室中设备包括:两台安装Siemens公司WinCC监控组态软件的冗余服务器作为上位机 ,两台服务器安装WinCC组态软件的完全版以及冗余软件包,两台服务器互为备用,实现冗 余,提高系统的可靠性。装有WinCC运行版的PC机作为监控工程师操作站。这种配置的最主 要的优点是保证数据的完整性和监控操作的连续性。如果一个WinCC服务器出现故障,该服 务器的客户机自动从发生故障的服务器切换到备用的服务器上,使所有的客 户机 始终可以监控生产过程,修复后的服务器回到系统后,自动实现归档数据的匹配。 管理级现场总线选择Profibus?FMS总线,冗余服务器作为Profibus?FMS现场总线的主站 ,通过CP通信模块与Profibus?FMS现场总线连接。 (2)控制级。控制级是实现系统功能的关键,也是管理级与现场级之间的枢纽层。 其主要功能是接受管理层设置的参数或命令,对污水处理生产过程进行控制,同时将现场状 态输送到管理层。控制级要求具有高可靠性,所以在系统的关键部分中要采用冗余技术。控 制器是整个系统的优秀,所以在控制级中,采用两个Siemens公司CPU315?2DP型PLC组成冗 余 控制器,一个为主站,一个为备用站。两个PLC之间通过并行总线通讯,进行信息交换,相 互监视,实现双机热备冗余。每个PLC上安装一块Profibus?FMS通信模块CP与Profibus?FM S现场总线连接,PLC作为Profibus?FMS现场总线的从站,作为控制系统的下位机,通过总 线 与上位机通信。Siemens公司S7 315?2DP型号PLC具有Profibus?DP网络通讯接口,可作为Profibus?DP现场总线的主站。两个S7 315?2DP主站建立冗余配置的Profibus-DP现场总线系 统,与控制现场的远程分布式智能I/O模块连接,实现与现场设备和传感器通信。 (3)现场级。现场级是实现系统功能的基础。现场级主要由一次仪表(如液位计、DO 传感器等)、控制设备等组成。其功能主要是对系统设备的状态、传感器参数进行监测,并 把监测到的数据上传;接受控制级的指令对执行机构进行控制。由于控制设备比较分散,在 传统的工厂内,输入/输出设备连接到一个集中的机架,在设备改变和系统扩展时,导致接 线工作量大,成本高,柔性度低。通过开放的、标准化的现场总线系统来连接部件,应用Siemens公司ET200分布式I/O是解决这些问题的最佳方案。分布式配置意味着可编程序控制 器、I/O模块和现场设备通过称为现场总线的信号电缆连接。将输入/输出模块转换成就地监 测器和执行器,可就地转换和处理过程信号。可像集中配置那样进行程序设计。在控制点比 较集中的控制现场配置一个远程分布式智能I/O模块ET200M,现场I/O信号直接输入I/O模 块,每个ET200M 模块上安装有两块IM153-2型号带有Profibus?DP接口的模块,与冗余Profibus?DP现场 总线分别 连接。ET200M模块采用活动总线式底板(Active Bus Module),所有模块可以带电热插拔 ,便于维修。 在以上的配置中,系统重要的部分采用冗余技术,使整个控制系统具有极高的可靠性, 可以实现每天24小时不间断工作。根据此设计思想和关键技术方案分析得出系统总体结构 见图1。 3 智能传感器 污水处理过程中,需要实时地在线监测各种水质参数以保证准确的工艺运行参数和及时 显示处理结果。在本系统中涉及到的传感器数量大、种类多,包括温度、pH、SS(固体悬浮 物)、DO(溶解氧)、COD、液位传感器以及ORP(氧化还原电位)仪、流量计、压力计等。 传感 器全部采用德国Endress+Hauser公司的产品,这些传感器都带有Profibus?DP接口,利用智 能接口,这些仪表能与自动化过程控制系统集成,这样获得的所有过程参数可以集中显示, 同时作为工艺的控制参数。 由于污水成分比较复杂,具有腐蚀性,因此选用超声波液位计测量液位,避免直接与污 水接触,并且反应速度快,带有总线接口具有远传功能,直接输送到PLC,同时具有就地显 示的功能,参数设置简单、操作方便。 在污水厂的进水总管和出水总管分别安装SS、温度 、pH和COD传感器,测得进水水质参数用于反应控制,出水参数用于监测工艺的运行效果, 以防止处理后不合格的水排出。 在反应池的厌氧区内装有ORP计,测量厌氧区的氧化还原电位,反映生物硝化脱氮的情 况,同时决定是否需要从好氧区回流污泥。好氧池内装有DO传感器用于控制曝气量 ,根据污水中的溶解氧含量决定空气管电动阀的开度,从而控制曝气量。SS传感器用于监测 污水中固体悬浮物的浓度。在空气总管上安装有压力计,根据空气总管空气的压力来控制 鼓风机的启停以及实现变 频调速。在满足工艺要求的同时可以实现节能。 4 上位机组态软件 上位机系统要求:具有与多台下位机系统通讯的能力,实时监控多台下位机的工作状态 ,显示生产过程中的工作曲线;具有远程控制能力;向下位机采集数据,对历史数据进行存 储、查询、显示、打印等。因此,在一个自动监控系统中,投入运行的监控组态软件是系统 的数据收集处理中心、远程监视中心和数据转发中心,处于运行状态的监控组态软件与各种 控制、检测设备(如PLC、智能仪表等)共同构成能快速响应的控制中心。优秀的组态软件 是实现上位机功能的基础。 选用Siemens公司WinCC(Windows Control Center)5.0组态软件。WinCC具有控制自 动化过程的强大功能,是基于个人计算机,同时具有极高性价比的SCADA级操作监视系统 。在两台服务器上安装服务器版和冗余软件包,客户机安装运行版。 该监控软件的结构框图见图2。监控组态软件的功能及特点: (1)友好的人机界面,控制操作方便。在中心控制室能对全系统被控设备进行实时控制, 如启停设备,在线设置PLC中程序的某些工艺参数等。 (2)实时画面显示功能。用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况,以及现场的状 态参数。用模拟仪表、趋势图、曲线、柱状图动态显示参数的实时变化情况,使生产管理人 员能够快速、清晰地了解整个系统的生产运行情况。 (3)数据管理。数据库存储生产过程数据,供统计分析使用。工作人员可以定期把历史数据库备份到其它存储介质,以便于历史数据的查询。利用数据库中的数据进行比较和分析 ,得出一些有用的经验参数,有利于优化SBR工艺的闭环控制。 (4)报警功能。当参数超过设定范围或设备(如电机启停、阀门开关)发生故障时,可根据组态发出不同等级的声光报警,如屏幕显示报警信息、打印机输出报警信息等。可根据 报警信息自动切换到相应的监控画面。所有的报警信息均被记录在报警数据库中,便于以后 的事故分析使用。 (5)报表打印功能。可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。打印方 式分为定时打印和事件触发打印。 (6)通讯功能。WinCC是基于标准的Windows平台开发的SCADA系统软件,充分考虑了与其它 系统交换信息的必要性,支持如DDE,OLE,ODBC,OPC和SQL等标准。可以提供多种方式与上 层系统数据交换。 (7)冗余功能。两台装有WinCC组态软件的服务器互为冗余,确保数据完整。 5 控制软件编程 一套理想的软件不只限于满足工艺要求,而且要考虑到现场出现的各种特殊情况,因 此必须可靠、实用、易修改。 5.1 控制规律 软件编程的主要依据为生产工艺提供的控制规律。同一种处理工艺可能会有不同的控制 策略,根据目前的研究状况,SBR工艺的控制可以分为三种:一种是生物浓度法。是指根据 在线测 得的水质参数与设定参数形成闭环控制;第二种是反应时间控制。对于时间控制规律而言, 它是根据对SBR反应的五个阶段所需要的时间进行自动控制的。第三种是流量程序控制。是 根据污水流量的变化来调整各个阶段所需时间进行自动控制。后两种控制方法都不是根据废 水的水质变化来改变某些运行参数进行自适应控制的。 生物浓度控制的基本思想是动态的控制SBR的反应时间使其中的有机物浓 度(用COD或BO D表示)达到允许的排放标准,就停止曝气。在线测定有机物浓度的BOD或COD传感器比较贵 ,一般都在几十万元,目前还没有应用报道,而且实时性比较差,反应时间慢。试验表明: 在SBR法的反应阶段在一定混合物浓度和温度的条件下,对一定的废水而言,反 应池中的BOD和COD浓度与耗氧速率(OUR)及氧化还原电位(ORP)有密切的关系。一般说来 ,有机物浓度越低,则OUR越低而ORP越高,因此可以通过OUR与ORP来 监测有机物浓度的变化,进而通过计算机来自动控制反应过程。[KG)] 时间控制程序是根据对SBR反应池的五个运行阶段所需要的时间进行自动控制。该方法 不是根据污水的水质变化来改变某些运行参数进行自适应控制。对于进水时间、曝气时间、 沉淀时间、排水时间及闲置时间均可由上位机设定。SBR反应池的各段工艺过程及其执行时 间均严格按时序进行,每个反应池的任何设备均可通过电气柜上的手动/自动转换开关改变 其状态,但均不能改变PLC所设定的工作时序,并且一旦切入自动状态后便进入PLC所设定的 时序。在自动状态下,操作人员在中心控制室可以通过人机界面实现远程遥控操作。现场设 备的工作状态均送上位机显示。 5.2 控制程序 根据以上情况,对应设计了两种控制程序,可根据实际情况由上位机选择运行。 (1)生物浓度法控制程序。生物浓度法采用反馈控制,利用在线测得的进水水质参 数作为输入,按照预先确定好的控制模型进行运算,然后用计算的结果作为输出控制现场的 设备,动态控制反应时间,以达到控制反应的目的。 (2)时间控制程序。①本控制系统严格按照时序、按顺序工作。②允许在工作过程 中任意进行遥控、自控切换且不影响工作时序。 6 结语 在污水处理控制系统中采用现场总线改变了传统的全模拟量传输的方式,在现场总线级 实现了数字量传输,达到了提高信号传送精度,增强现场控制灵活性,降低现场仪表初装费 和设计施工费用,减少电缆敷设,易于维护和扩展的目的。该自动控制系统已经在浙江海宁 污水处理厂投入运行,实现了污水处理SBR工艺的自动控制,提高了污水处理的效率和效果, 同时降低了能耗,取得了良好的经济效益与社会效益。 自动控制论文:流动电流混凝投药自动控制系统抗干扰能力的研究 摘要:本文阐述在国内一些自来水公司水厂应用流动电流混凝投药自动控制系统的调试过程中所遇干扰问题,并通过具体实验找到解决干扰问题的方法,为流动电流自控系统在有干扰存在的情况下的应用提供了重要经验。 关键词:流动电流 混凝 投药 自动控制 抗干扰 1. 流动电流混凝投药自动控制系统的检测控制原理 混凝投药是水处理工艺中的重要环节之一,位于水处理工艺的前端。投药量的多少直接影响后续工艺的处理效果,因此,研究该环节的自动控制非常有意义,国内外众多学者都对其进行了广泛深入的研究。这些研究中,应用的最为成功的当属流动电流混凝投药自控技术。该技术在80年代开始应用,到了90年代已经被大量的国内外水厂所采用。[1] 流动电流混凝投药自动控制技术的原理为:水中胶体粒子加药后,其ζ电位会发生变化,从而引起流动电流的变化,胶体电荷远程传感器通过检测流动电流的变化可以准确地反映水中加药量的多少,并传递信号给检测控制仪,控制仪根据传感器传递来的信号,经过程序的处理,输出控制信号给变频柜,通过改变供电频率来调整投药泵的投药量,使之达到最佳值。 干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统在生产应用中常遇到的重要问题,常由于不能及时排除干扰而致应用失败。相反地,干扰问题却很少得到报道。本文提供几则排除干扰的实例,可供工程界参考。 2. 流动电流混凝投药自动控制系统的干扰原因 流动电流混凝投药自动控制系统在实际工程中遇到的干扰主要有以下的两方面原因: 水质及混凝药剂方面;由于流动电流控制系统的检测装置传感器是直接与水样接触的,因此,如水中含有大量藻类、大量有机污染物、混凝药剂为有机高分子药剂或粘附性强的药剂会沾污传感器探头,造成检测信号失真,从而导致控制系统不能正常的进行控制工作。 电控方面;流动电流控制系统的传感信号和控制信号均为弱电信号,因此一旦有强电信号在流动电流控制系统的传感或控制信号线附近存在时就会产生干扰,会对控制系统的正常工作产生影响;当传感器接地不符合要求时,也会对流动电流的检测造成干扰;电源的污染(如动力电源存在大幅度的电压或电流变化)、控制系统周围有强电信号源(如大的电控柜、控制器等)、控制系统所放置的房间屏蔽不好内的都会造成流动电流控制系统的干扰,影响流动电流混凝投药自动控制系统的正常工作。 流动电流投药控制系统遇到干扰,可能出现检测值无规律的上下波动、检测值定时定向的有规律变化、计量泵的投药量不能及时随检测值变化而变化等现象。此时流动电流控制系统已不能准确及时的随水质水量的变化进行投药量的控制,必须找到干扰源并加以排除才能使其恢复正常工作。 3. 流动电流混凝投药自动控制系统干扰问题及解决方法实例 3.1 流动电流混凝投药控制系统由混凝药剂所引起的干扰 3.1.1 应用水厂情况简介 该水厂位于四川某城市,水厂原水为黄河水,平时浊度为100~1000NTU,最高浊度10000NTU以上,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图1。 3.1.2 初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定可以随着原水浊度变化及时调整混凝剂的投加量,两天后改为自动控制,开始时系统能够正常运行,但随着时间的推移检测值变得很不稳定,检测值在一天之内在水质水量都无很大变化的情况下发生数次无规律的变化,混凝剂投量无法达到自动控制,导致澄清池的出水时清时浑不能达到出水水质要求。具体情况见下面图2。 3.1.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了逐项的实验研究。首先,排除仪器设备存在质量问题,逐一更换了流动电流检测系统中的各部装置,从传感器到控制仪都用崭新的并经过严格检验的仪器进行替代实验,发现检测值仍然呈不定时无规律变化,从而确定不是仪器质量问题。其次,排除了电源污染的因素,认真检查了电源并对其周围的用电单位进行了细致的调查,确认该厂内部及周围不存在能对其动力电源造成污染的污染源。并且由以上纪录情况可知,流动电流检测值的变化是无规律的而且是不定时的,这样就可以排除是由于象定时电源污染引起的定时干扰的存在。由于流动电流的检测值的变化是逐渐出现而不是一开始运行就有的,因此可以排除由电控方面的干扰所引起的。再次,对流动电流控制系统传感器的接地情况进行了重新检查,经过仔细的分析和测试,确定其传感器的地线不合要求。因此,重新进行了传感器的地线安装,以三根铜管焊接而成的柱体为接地线的基础,并深埋入地面1.5米以下,测得的电阻R〈1Ω,完全符合国际标准。改造完成后进行系统监测,发现在无计量泵的启停时流动电流系统可以正常工作,检测值变化稳定及时。接下来将变频控制柜的安装位置移至电控间,而自动控制仪仍留在值班室。方案实施后,流动电流控制系统仍然未能正常的工作,经一周的监测,检测值仍然不稳定,投药量也不能得到很好的控制。最后,取混凝剂进行分析,发现在高浊度水的情况下使用了含有有机高分子成分的助凝剂。因此,改变了高分子助凝剂的投加点,使其在流动电流取样完成后再投加,而助凝剂的控制采用按一定的比例投加的方式。方案实施后,经半月的监测流动电流混凝投药控制系统检测值稳定,投药量得到很好的控制,出水水质达到所要求的标准。图3是一天运行情况的纪录。 3.2 流动电流混凝投药自动控制系统由于电源污染所造成的干扰 3.2.1 应用水厂情况简介 此水厂位于山东沿海某城市。该水厂原水为地表水,常年浊度为20~30NTU,最高浊度100NTU,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在管式混合器出口处。传感器设在靠近取样点的反应池壁上。 3.2.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定。两天后开始自动控制,第一天运行基本稳定,但发现在上午7-8时及下午4-5时,检测值发生有规律变化。在上午7-8时之间,检测值在加药量及水质不变的情况下会向上波动,导致加药量直线下降,出水水质变浑;在下午3-4时之间,在同样情况下检测值向下波动,导致加药量直线上升,出水水质变的过清。过了这两个时段,检测值会自动调整回正常状态,加药量及水质也会恢复正常。但这两个时段正好是一泵站调整流量的时候,所以认为是由于水量的变化引起的。但随着时间的推移,这种检测值的变化有时出现一天变化数次,并且有时又没有规律,以至混凝剂的投量无法达到自动控制。具体情况如图5所示。 根据以上纪录可知,流动电流控制系统检测值的变化多数是定时而且有规律的,并且在除此之外的时段内系统可正常工作,这就排除了流动电流控制系统自身以及传感器地线的问题。从控制理论分析,可能存在强电信号的干扰和电源有定时污染两方面干扰。3.2.3 解决方法的研究 根据以上的分析进行了解决方法的研究,首先对传感信号线的屏蔽情况进行检查,从新作了屏蔽工作,在信号线外加上金属套管并将其与强电电缆线分离。采取此种措施后,检测值的定时变化仍然存在,证明不是由于强电信号干扰。接着检测动力电源是否有污染的存在,终于发现在此水厂的附近有一大型工业设备生产工厂,每当它启动和停止工作时,水厂的动力电源即便非常不稳定,从而导致了控制仪工作的波动,我们即采取了相应的措施,在控制仪的电源上加上了稳压保护装置,干扰现象随即得到消除,控制仪开始稳定运行。经过一周的连续监测和观察,干扰现象已全部消除,控制系统工作稳定,投药量得到非常好的控制,沉淀池出水稳定地保持在6~9NTU范围内,整套流动电流控制系统达到了预期的自控投药的目的。图6纪录的一天运行数据。 3.3 流动电流自动控制投药系统由于信号线屏蔽问题所引起的干扰 3.3.1 应用水厂情况简介 该水厂位于安徽某市,该水厂原水为湖泊水,常年浊度为10NTU左右,最高浊度30NTU,pH为弱碱性,夏季水中藻类较多,以兰藻和褐藻为主。该水厂的工艺流程同图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在反应池入口处,传感器的安装箱设在反应池的墙壁上。由于传感器安装位置与控制仪所在位置距离较远,因此为方便传感信号线的铺设,直接将其铺设在已有的动力电缆沟内与动力电电缆一起进入加药间室内。 3.3.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完毕后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值有不规律和不定时的变化,有时检测值在一段时间内非常稳定,有时却波动的非常厉害,在水质水量没有任何变化的情况下,投药量相差悬殊,导致沉淀池出水水质在一天内甚至几个小时内变化非常大。两天后改为自动控制,运行时上述情况依然存在,混凝剂投量无法得到控制,具体情况见下图7。 从上面的曲线图可以看出,流动电流的检测值变化很不稳定,而且并不是随水质水量而变化的。因为其为不定时及无规律变化,所以可能是由于流动电流控制系统本身电器元件有问题、或传感器与控制仪及控制仪与变频柜之间连接信号被强电信号干扰、或变频柜在工作时对控制仪有干扰、或不定时电源受污染等情况造成的。 3.2.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了一步一步的排除实验,最后对传感器与控制仪之间的双芯屏蔽信号线重新进行了铺设,将其从动力电缆沟中撤出,另设一专门的管沟铺设信号线,并在信号线的外面加套一金属套管,以确保流动电流信号不受强电信号的干扰。方案实施后,流动电流控制系统可以稳定正常地工作了。经一周的监测,检测值稳定准确,投药量得到了很好的控制,出水水质符合水厂的要求。图8为所纪录的一天运行数据。 4 总结 流动电流混凝投药自动控制系统在实际应用中,遇到的干扰因素非常复杂,因此必须在现场进行细致的分析和实验研究才能确定其解决方法。混凝剂的问题一般可以通过改变投加点或更换混凝剂种类加以解决。对于电控方面,由于其检测和传递的信号为弱电信号,非常容易受到外界电源污染以及强电及其它强信号的干扰,因此系统仪器仪表的安装环境,信号线的铺设以及有关地线的制作等都要严格遵守相应电控要求,这样才能有效的防止可能出现的干扰现象。总之,干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统实际应用中所遇的一个重要问题,必须认真加以解决才能保证该系统的成功应用。 自动控制论文:某空调工程自动控制系统设计 摘要: 本空调工程全部采用吊顶暗装风机盘管加独立新风系统。室内风机盘管承担全部的室内冷负荷和湿负荷,新风机组把引入的室外新风处理到室内焓值,再按需求分配到各个房间。按舒适性空调设计,采用露点送风。系统冷热源选用风冷式空气源热泵,安置于天台上。空调水系统采用一次泵定水量系统,双管制,闭式循环。系统主机采用远程控制,各房间的风机盘管可单独控制调节。 关键词: 自动控制 风机盘管 变风量系统 制冷装置 新风机组 恒温控制器 电动阀 一、工程概况: 本空调工程全部采用吊顶暗装风机盘管加独立新风系统。室内风机盘管承担全部的室内冷负荷和湿负荷,新风机组把引入的室外新风处理到室内焓值,再按需求分配到各个房间。按舒适性空调设计,采用露点送风。系统冷热源选用风冷式空气源热泵,安置于天台上。空调水系统采用一次泵定水量系统,双管制,闭式循环。系统主机采用远程控制,各房间的风机盘管可单独控制调节。 二、空气房间温度自动控制是通过接通或断开电加热器,以增加或减少精加热器的热量,而改变送风温度来实现的。 空调温度自动控制系统常用的改变送风温度方法有:控制加热空气的电加热器,空气加热器(介质为热水或蒸汽)的加热量或改变一、二次回风比等。室温控制规律有位式、比例、比例积分、比例积分微分以及带补偿与否等几种。设计时应根据室温允许波动范围大小的要求,被控制的调节机构及设备形式,选配测温传感器、温度调节器及执行器,组成温度自动控制系统。 (1)控制电加热器的功率 控制电加热器的功率来控制室温的系统,其原理图及方框图见下 ① 是室温位式控制方案,由测温传感器TN,位式温度调节器TNC,及电接触器JS组成。当室温偏离设定值时,调节器TNC输出通断指令的电信号,使电接触器闭合或断开,以控制电加热器开或停,改变送风温度,达到控制室温的目的 ② 是室温PID控制方案,由测温传感器TN,PID温度调节器TNC及可控硅电压调整器ZK组成,可实现室温PID控制。 (2)控制空气加热器的热交换能力 控制进入空气加热器热媒流量的室温控制系统及其原理如下: 该方案是由测温传感器TN,温度调节器TNC,通断仪ZJ及直通或三通调节阀组成。当室温偏离设定值时,调节器输出偏差指令信号,控制调节阀开大或关小,改变进入空气热交换器的蒸汽量或热水量,从而改变送风温度,达到控制室温的目的。 (3)制进入空气加热器的热水温度 该温控方案组成与上面相同,不同的是控制三通阀来改变进入空气加热器的水温,改变热交换能力,达到控制室温的目的。 三、房间空气相对湿度自动控制的方法 空调房间温湿度控制: 空调房间温湿度的干扰因素的多样性,气候变化的多工况性以及房间存在的较大的热惯性等因素使得利用单回路直接控制房间温湿度的方法难以达到满意的调节效果。因此,应该另选有效的方法。针对空调房间的热特性,采用串级调节较适宜。其调节框图如图所示 室温调节器用于克服维护结构传热,室内热源散热引起的室温干扰。室温调节器根据房间内实际温度与设定温度的偏差调整送风温度的设定值。送风温度调节器则用来控制送风温度。这一环节主要克服在不同的季节,新风、回风混合比的变化引起的对换热器的出口状态干扰。使其在进入房间前受到一定的抑制,减少对室内状态的影响。采用串级调节后,还能改变对象的时间特性,提高系统的控制质量。 四、风机盘管空调系统的自动控制 (一) 温控器 (1)风机盘管宜采用温控器控制电动水阀,手动控制风机三速的控制方式。风机启停与电动水阀连锁。 (2)冬夏季均运行的风机盘管,其温控器应有冬夏转换措施。一般以各温控器独自设置冬夏转换开关为好。 (二) 节能钥匙 (1)房间设有节能钥匙系统时,风机盘管宜与其连锁以节能。 (2)当要求不高时,可采用插、拔钥匙使风机盘管启动或断电停转的方式。使用要求较高时,可增设一个温度开关。 (三) 定流量水系统 风机盘管定流量水系统自控方式较简单易行,但节能效果没有变流量自控方式好。 五、风机盘管的定流量水系统自动控制 该工程使用定流量二管制,其风机盘管机组的控制通常采用两种方式。 (1)三速开关手控的二管制定流量系统 采用二管制水系统时,表面冷却器中的水是常通的。水量依靠阀门的一次性调整,而室温的高低是由手动选择风机的三档转速来实现的。 (2)温控器加三速开关的二管制定流量水系统 采用这种控制的水系统时,表面冷却器中的水是常通的,水量依靠阀门一次性调整。室内温度控制器控制风机启停,而手动三档开关调节风机的转速。 温控器选择AFT06*系列即可满足要求。该系列是带浸入式套管的。 六、变风量系统的监控 变风量系统的基本思想是当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时,自动调节空调系统送入房间的送风量,使通过空气送入房间的负荷与房间的实际负荷相匹配,以满足室内人员的舒适要求或工艺生产要求。同时送风量的调节可以最大限度的减少风机的动力,节约运行能耗。 除了节能的优势外,VAV系统还有以下特点:(1)能实现局部区域的灵活控制,可根据负荷变化或个人舒适度要求调节。(2)由于能自动调节送入各房间的冷量,系统内各用户可以按实际需要配置冷量,考虑各房间的同时使用系数和负荷分布,系统冷源配置可以减少20%~30%左右,设备投资相应较大减少。(3)室内无过冷过热现象。 该系统采用单风管再加热VAV空调系统,其原理和控制系统图如下: 七、空调用制冷装置的自动控制 1、蒸发器的自动控制 空调用制冷装置系统的蒸发器和冷凝器温度的自动控制如图所示 空调负荷是经常变化的,因此,要求制冷装置的制冷量也要相应地变化。而制冷量的变化,就是循环的制冷剂流量的变化,所以需要对蒸发器的供液量进行调节,实现对载冷剂即被冷却物质的温度控制。空调用制冷装置的中常用的供液量自动控制的设备是热力膨胀阀。 热力膨胀阀的一种直接作用式调节阀,安装在蒸发器入口管上,感温包安装在蒸发器的出口管上。DV1和DV2是电磁阀,压缩机停时,电磁阀立即关闭,切断冷凝器至蒸发器的供液。 2、冷凝器的自动控制 在制冷装置上通常用冷却水量调节阀来调节冷凝温度。冷却水量调节阀是一种直接作用式调节阀,安装在冷凝器的冷却水进水管上,它的压力测量温包安装在压缩机的排气端,或冷凝器的制冷剂入口端,以感受Pl的变化。 3、制冷装置的自动保护 为了保证制冷装置的安全运行,在制冷系统中常有一些自动保护器件。制冷系统常用的自动保护包括排气压力保护、吸气压力保护、减压保护、断水保护、冷冻水防冻保护等。其系统图如下: (一)排气与吸气压力自动保护 在制冷设备中设置了安全阀,还使用压力控制器来控制排气压力。当排气压力超过设定值时,压力控制器立即切断压缩机电动机电源,起高压保护作用;控制吸气压力的采用压力控制器PxS。它对吸气压力有保护作用。 (二)润滑油压的自动保护 在制冷压缩机运转过程中,它的运动部件会摩擦生热。为了防止部件因发热而变形而发生事故,必须不断供给一定压力的润滑油。油压控制器是一个压差控制器,用它可以实现制冷装置润滑油压的自动保护。 (三)断水自动保护 为了保证压缩机的安全,在压缩机水套出水口和冷凝器出水口,装设了断水保护装置。该装置是由测量冷凝器出水口水的电阻的两个电极,配以晶体管控制电路的水流控制器SLS及继电器所组成。 (四)冻水防冻自动保护 在制冷装置运行中,蒸发器中冷冻水温度过低,容易发生冻结影响压缩机的正常运行,因此设置了冷冻水防冻自动保护系统。该系统是在蒸发器出口端安装了温度控制器TfS,当冷冻水出口处温度降至较低时,温度控制器使中间继电器断开,压缩机也就停止运转;在压缩机停转后,若蒸发器冷冻水温度回升到某一温度时,温度控制器使中间继电器接通,冷冻水泵和冷却水泵就重新启动,而压缩机也恢复运转。 4、水量调节阀的选择: 根据系统水管管径尺寸为:DN25 DN32 DN50 三种,选择相应阀门口径的电动调节阀。结果如下:(品牌:丹佛斯) 自动控制论文:流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度水中应用范围的研究 摘要:本文首次针对了流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度水中的应用进行了研究,提出流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度应用水的适用范围。对于流动电流混凝投药自动控制技术在低浊度水情况下的应用有着非常重要的意义。 关键词:流动电流 混凝 投药 自动控制技术 低浊度 以流动电流为因子进行混凝投药控制,是投药技术的上的一项重要进展[1]。流动电流混凝投药自控技术作为目前国内先进的自动投药控制技术,已在全国各地的自来水厂得到了广泛的应用并取得良好的经济效益和社会效益。随着应用范围的扩展,水质条件也日趋复杂,应用中所遇到的问题也越来越多,尤其是低浊度水方面表现特别明显。 低浊度水情况下的混凝沉淀过程是整个低浊度水处理工艺的关键,能否准确控制混凝剂的投加量关系尤为重要。因为在低浊度水的情况下,所需的混凝剂较少,形成的矾花颗粒细、少、轻,难于沉淀,易于穿透滤池[2]。因此,在低浊度水中准确地控制投药量既是十分困难的又是非常必要的。 流动电流控制系统在国内包括黑龙江、安徽、广西、江苏等省的低浊度水质的水厂已有了一些应用,但尚未有过细致的研究和探讨,只是从实际应用中总结出较粗略的低浊度原水应用范围。 1. 流动电流自动投药控制技术在低浊度水中应用范围的实验研究 1.1 试验装置 本试验采用仪器有哈尔滨建筑大学制造的流动电流远程胶体电荷传感器,北京精密单因子公司生产的SC-4000型流动电流投药自动控制仪,美国Milton Roy公司生产的LMI型电子脉冲计量泵,美国HATCH公司制造的台式浊度仪,并应用了由哈尔滨建筑大学水工业新技术研究室设计的水厂处理工艺流程模型。混凝药剂采用河南生产的聚合氯化铝。 1.2 试验方案 1.2.1 静态试验 本试验是利用高岭土来配制所需原水浊度,将配好的浊度为10、9、8、7、6、5、4、3、2、1.5NTU的原水水样分别装入十个1000ml烧杯内。同时取1000mL自来水(浊度为1.5NTU),作为基准进行对比。试验装置示意图如下。 先将胶体电荷远程传感器与流动电流控制仪之间的信号线连接好,然后将传感器放入盛有自来水的烧杯内,启动传感器与控制仪的电源,让传感器稳定运行30分钟,纪录控制仪显示的流动电流检测值。待检测值稳定后,即向水中加入2mg/L的聚合氯化铝药剂,在100转/分钟的转速下快速搅拌20秒钟,测定流动电流的检测值并记录下来。从烧杯中取出传感器,让加药后的原水静沉25分钟,测定其沉后浊度并记录下来。 将传感器放入10NTU的原水中直至检测值稳定,记录下控制仪所显示的流动电流检测值。向原水中同样加入2mg/L的聚合氯化铝药剂,在100转/分钟的转速下快速搅拌20秒钟,测定流动电流的检测值并记录下来。同样静沉25分钟后纪录下沉后水浊度。 从表1可以看出流动电流混凝投药自动控制系统在浊度5NTU以上,对药剂(2mg/L)有明显的反应,流动电流检测值可以随着原水浊度的变化有显著的变化,当浊度每变化1NTU,流动电流检测值可变化1个单位以上,控制精度较好;但在4~1NTU的浊度范围内,当浊度每变化1度时,流动电流检测值只变化0.3个单位左右,控制精度稍差。 在1.5~10NTU的浊度范围,改变混凝剂的投加量进行试验。以下为投药量分别为0.5mg/L,1mg/L,1.5mg/L,2mg/L,3mg/L,4mg/L,5mg/L情况下的流动电流检测值变化情况,见表2、表3、表4、表5。取其中1.5、4、5、10NTU四种浊度水的纪录加以说明。 由上述的静态试验纪录可知,投药量变化时,流动电流检测值变化情况:即原水浊度大于5NTU,流动电流检测值变化较大,控制精度较高,满足控制要求;原水浊度小于5NTU时,流动电流检测值变化较小,控制精度较差。 1.2.2 动态实验研究 在实验室的动态试验流程如图1。本流程模拟了水处理的常规工艺过程,即从原水进厂经过的加药、混合、反应、沉淀、过滤的全过程(不包括加氯),这样可以较全面地反映流动电流投药控制系统对低浊度水的处理过程的影响。 当原水浊度在2~10NTU范围变化时,流动电流控制系统在保证沉后水浊度约为2NTU条件下,投药量、流动电流检测值、沉后水浊度及滤后水浊度纪录如表6。 从上述的流动电流混凝投药自动控制系统在实验室的动态试验运行情况可知,流动电流投药自控系统对于浊度为5NTU以上的原水反应灵敏,当原水浊度变化1NTU时流动电流检测值可以变化1个单位以上,控制精度很好。而对于浊度小于5NTU的原水,当原水浊度变化1NTU时流动电流的检测值只能变化0.3个单位左右,反应不够灵敏,控制精度较差。 1.3 流动电流混凝投药控制系统在低浊度原水情况下实际生产应用 1.3.1 水厂情况简介 该水厂位于黑龙江省哈尔滨市。水厂的原水浊度在冬季枯水期时为10NTU以下,pH值为中性,有微量污染物存在,水质无其它特异情况。水厂的处理量为5万吨/日,水厂的水处理工艺流程为常规工艺。 流动电流混凝投药控制系统的取样点设在网格反应池内的第四个格中,水样为加药后混合20秒左右的水,胶体电荷远程传感器安装在反应池的池壁上,传感器前设有不锈钢水样预处理器,可以有效的防止较大的杂质堵塞传感器。流动电流投药自动控制仪安装在加药间的值班室,变频控制柜安装在加药间电控室内。 在春、夏、秋季该水厂原水浊度多为数十至数百NTU,流动电流自动控制系统运行情况良好,可以准确控制混凝剂的投加量,使沉淀池出水浊度保持在4~5NTU左右,符合水厂的要求。 1.3.2 流动电流在低浊度下的运行情况 在冬季枯水期,该水厂的原水浊度多为5~10NTU,观察表明,当原水浊度大于5NTU时,流动电流自控系统工作稳定而灵敏,可以随着原水浊度的变化准确地改变混凝剂的投加量,达到控制投药量和保证水质的目的;当原水浊度小于5NTU时,流动电流自控系统工作有些不稳定,投药量随水质变化的调节速度较慢,这与试验室试验结果相似。 作者也了解到在江苏和安徽两省应用流动电流混凝投药自动控制系统于低浊度原水的水厂的情况,结果与上述实验室试验和生产性试验情况相似。 2. 结论 通过一系列的静态试验、动态试验和生产性试验,可以认为流动电流投药自动控制系统应用的原水浊度分界点为5NTU,对5NTU以上浊度的原水,流动电流混凝投药自动控制系统的控制精度较高,可取得比较满意的控制效果;对于5NTU以下浊度的原水,流动电流投药控制系统精度较差。 自动控制论文:楼宇自动控制系统设计中的若干问题 摘要:本文对近年来楼宇自动控制系统设计中的若干问题进行了探讨,提出了在设计中存在的:工艺了解不准确,概念模糊等问题。 围的设备故障。 ③、自动记录设备的累计运行小时数。当累计值达到规定的维修时间时,自动报告中央控制室,及时提醒进行设备检修。 ④、当一组设备中的某台设备出现故障不能继续运转时,自动切换到备用设备;同时,对于临时停电的情况,当恢复供电后,系统自动执行顺序启动程序,可保证设备投运顺利,避免对设备的损害。 通过上述检测、报警和处理方式,使现代智能大厦对机电设备突发故障具备有效的预防手段,以确保设备和财产安全。 (4)维护模块——提高设备运行效率、减少管理人员数量。 通过对设备运行状况的监测、诊断和记录.早期发现和排除故障,及时通知维护和保养,保证设备始终处于良好的工作状态。 楼宇自控系统对设备的有效监控,可使设备的故障率大大降低,同时也使维修工人可以更有效的工作,减少维修人员的数量;一体化管理方式,使操作、值班和管理人员尽可能地减少。 (5)扩展模块——系统具有良好的扩展性,保证今后扩展的需要。 系统选用时应始终遵循标准化、开放性的原则,系统容量可以有适当的冗余,以适应日后的扩展。且应保证与其它系统的兼容性,可方便实现网络的信息共享。 (6)、仿真模块——系统具有自学习功能,可进行人员培训、资料管理等。 2.4各系统设计界面不够周到、清晰。 楼宇自控系统作为大楼内的一个重要组成系统,其实现自身的功能设计已经比较成熟和完善,但在系统实施过程中,经常由于系统界面的问题而导致系统的最终功能不够完善,丢项、甩项等事情经常发生。 由于设计界面的问题牵扯的面比较多,涉及到工程实施中的暖通空调、给排水、变配电等多个专业。因此,在工程的前期将设计界面的问题进行明确,非常必要。 从另一个角度讲,将设计界面的问题进行明确,可以使业主在工程的前期或在设备定货之前,就明确提出界面接口要求,从而可以实现楼宇自控系统的完整性。 明确各方的责任及工作内容,避免出现问题时,互相扯皮。 确保实现系统设计的全部功能,避免资金的浪费。 (1)、与调节/控制的风阀及水阀的设计界面 一般系统中风阀与水阀的规格及控制模式,由设备工程师根据工况条件计算确定。因此,风阀与水阀调节/控制设计应与设备工程师配合,了解风阀与水阀的电动操作机构,配置相适应控制器。实际工程设计中,设备招标前风阀与水阀的电动操作机构往往难以准确确定,DDC输出类型。 还存在另一种情况,调节阀由控制工程师选配,这时需设备工程师提出控制工况要求,控制工程师应根据管径计算选择调节阀规格及控制模式。 风阀的控制应根据工况要求选择电动操作机构或配电子定位装置。 (2)、与配电控制箱的设计界面 配电控制箱内设本地与远程转换开关和控制用隔离中间继电器(无源或有源AC220V,见下图),本地手动控制,远程靠BAS的DDC向配电控制装置发出遥控启/停信号,并接收风机运行状态、过负荷及本地/远程控制转换开关状态信号。 本地DDC的电源(AC 220V)由配电控制箱提供,上图DDC有源控制和无源控制两种方式,笔者认为优选有源控制,因有时配电控制回路并未设控制隔离变压器,这样无源控制触点有可能直接接人AC 220V回路,造成与其他控制线路不能共管敷设;另一方面,自控系统的控制电源宜由自己提供,避免造成扯皮现象。 以上这些需要在采购配电控制箱之前提出来,便于厂家加工。 (3)、与制冷机组、电梯等自带控制装置的设计界面 一种是将监控信号采用干接点的方式接人BAS的DDC;一种是采用通信接口点对点或总线的方式接入BAS。干接点的方式实现起来比较简单,也比较可靠,不足之处是采集的信息量比较少;采用通信接口的方式可以克服干接点的不足,但实现起来比较难,受通信协议是否标准、厂家是否开放编码表等因素的制约。 (4)、与变配电、照明等系统的设计界面系统中的遥控单元、智能化仪表或开关、照明控制单元、电参数变送器等自动化器件,应配合强电设计选配,预置在配电柜或照明箱中。 2.5缺乏合理的网络架构规划设计。 在楼宇自控系统未招标选定设备前,设计院往往对楼宇控制网络架构规划设计不是很明确,DDC的布置比较随意,只注重控制原理及点表,网络架构形式、执行标准、设备配置标准选用等方面的设计相对来讲比较薄弱。 现在提起“Bus(总线)”、“Network(网络)”可谓名目繁多,令人眼花燎乱。但“Field Bus(现场总线)”因其对工控机(包括DCS、PLC、工业PC、数控等)、自动化仪表和过程控制自动化产生的巨大影响,已成为世人嘱目“热点”。早已有人把现场总线描述成“21世纪的过程控制总线”,“自动控制领域开创了一个新的时代一一现场总线控制系统(FCS,Fieldbus Control System)”。目前,在楼宇各自动化控制系统中底层流行采用现场总线控制网络,随着工控计算机及网络技术发展在建筑业广泛普遍的应用,现场总线技术必将成为“智能建筑”领域主要的发展方向之一。 伴随着信息技术的不断发展,BAS已不可缺少的成为Internet/Intranet网的一部分。楼宇自控系统双层网络结构内部也将随之发生变化,DDC以上的物理链路可通过建筑物内综合布线系统完成,采用VLAN技术可基于TCP/IP与其它系统共用LAN,通过OPC标准通信协议进行系统界面互联。 3 结论 为充分发挥楼宇自控系统的功能,需要设计单位周密详细的设计论证、统一规划,需要工程施工单位精心施工,更需要系统集成商以高度负责的态度,从用户角度出发,为每一个项目选择一个适合它本身的功能配置,甲方也尽早配备相应工程技术人员,加入到项目实施中,这样才有助于项目的接受和系统的运行维护,从而真正发挥楼宇自控系统的功效,创造良好的社会经济效益。 此外,尽管要电气工程师或控制工程师全面掌握相关专业知识很困难,但为便于与设备等相关专业工程师沟通,使设计的控制系统符合工况要求,正常合理运行,必需了解一些概念性的知识,及早消除目前设计行业中专业相关环节之间的“灰色地带”是关系系统成败的关键所在。 自动控制论文:VAV空调系统中的自动控制 摘要: 通过工程实例介绍了VAV变风量空调系统中水泵和风机的变频控制原理,以及现场直接数字控制DDC系统的控制过程,分析了VAV变风量集中空调系统的节能效果。 关键词: 变风量 变频控制 DDC控制器 节能 随着国民经济的快速发展,人民的生活品质正在逐步提高,对室内空气环境的要求也越来越高。为了满足人们的需要,建筑物空调系统正在快速的普及和发展。与此同时,建筑物的能耗也越来越大。据统计空调系统的能耗占建筑物总能耗的50~70%。因此,在满足人们需要的同时,必须利用现代先进的自动控制系统大力开发节能型空调系统。 集中空调是将所有空气处理设备都集中设置在一个空调房间里,空气处理所需的冷、热源由集中设置的冷冻站或锅炉房集中供给。VAV变风量集中空调系统,是相对于传统的定风量集中空调系统较先进的一种空调方式。它的基本原理是通过改变送入被控房间的风量(送风温度不变)来消除室内的冷、热负荷,保证房间的温度达到设定值并保持恒定。例如,夏季当室内温度高于设定值时就提高送风量,反之减小送风量;冬季当室内温度高于设定值时就减小送风量,反之提高送风量。这种空调方式可以显著的降低空调系统的能耗和改善空调系统的性能,提高空调系统的舒适度。 工程概况: 北京某大厦,总建筑面积12万m2,地上31层地下3层,建筑物功能为写字楼。空调冷源采用离心式冷水机组,热源采用市政供热系统。空调末端主要采用变风量空调系统。空调自控系统采用某公司的METASYS管理系统。 水系统的自动控制 如图1所示,空调冷冻水系统循环泵,由初级泵和次级泵组成。初级泵为定频泵,其流量只需满足冷水机组的额定流量。次级泵采用变频泵根据供回水之间的压差ΔP,控制水泵电机转速从而改变水泵的供水量。 控制过程: 当空调负荷逐渐减小,空调机组送风温度t达到设定值时,现场DDC控制器自动将空调机组的回水电动阀开度m减小,以减少机组水流量,此时系统供回水压差ΔP随之增大。通过DDC控制器自动调节变频器的输出频率使水泵转速n下降,从而减小系统水流量。同理,当空调负荷增大时,相应的??大系统的水流量。当次级泵b1满负荷运转时,流量仍不能满足空调系统需要时,DDC控制器自动开启次级泵b2。此时次级泵的流量大于初级泵的流量,系统回水通过旁通管回到次级泵进口,旁通的水量通过流量计q进行检测。如果旁通的水量大于某一设定值时,说明一台制冷机的制冷量不能满足负荷的需要。同时系统自动启动第二台制冷机。反之,停止一台制冷机。上述过程中电动阀、系统压差均采用PID的调节方式。控制系统中干扰量是空调负荷,检测变送装置是温度传感器、压差传感器,控制器是DDC执行器是电动阀、变频水泵。由于空调负荷的滞后性、每个房间空调负荷的不均匀性,使得末端空调机组电动阀不可能同时开大或同时关小,从而造成水系统压差的不稳定性。采用PID的调节方式可以实现超前调节、积分调节,使系统控制更加平稳。 水泵变频调速的节能原理 如图2所示,当空调系统刚开始运行时由于负荷大,系统的水流量为Q1,空调系统运行一段时间后负荷减小并且趋于稳定,水流量变为Q2。根据水泵流量Q、压力P、转速n和功率N间的如下关系: 可以看出改变水泵转速,使流量适应空调负荷的变化。水泵效率η1=η2=const ,水泵功率大幅度下降,具有显著的节能效果。 空调末端变风量系统的自动控制 变风量空调系统中的空调机组采用变频风机,送入每个房间的风量由变风量末端装置VAVbox控制,每个变风量末端装置可根据房间的布局设置几个送风口。如图3所示, 室内温度通过末端装置设在房间的温控器进行设定,温控器本身自带温度检测装置,当房间的空调负荷发生变化实际值偏离设定值时,VAVbox根据偏离程度通过系统计算,确定送入房间的风量。送入房间的实际风量可以通过VAVbox的检测装置进行检测,如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差,则VAVbox自动调整进风口风阀以调整送风量。例如夏季,当室内温度高于设定值时,VAVbox将开大风阀提高送风量,此时主送风道的静压P将下降,并通过静压传感器把实测值输入到现场DDC控制器,控制器将实测值与设定值进行比较后,控制变频风机提高送风量,以保持主送风道的静压。如果室内温度低于设定值时VAVbox将减小送风量。冬季和夏季的调节方式相同,但调节过程相反。具体控制过程如下图所示 上述控制过程中,控制对象为室内温度、主送风道静压P,检测装置为静压传感器,调节装置是现场DDC控制器,执行器是变频风机,干扰量是VAVbox风阀开度、空调负荷。另外,送风道的严密性也是不可避免的干扰量,但可以通过改善施工工艺使之减小到最小程度。由泵与风机的相似律可知,变频风机和变频水泵的节能原理是一样的,这里就不在重复叙述。 由于变风量系统在调节风量的同时保持送风温度不变,因此在实际运行过程中必须根据空调负荷合理的确定送风温度。例如夏季,当送风温度定的过高,空调机组冷量不能平衡室内负荷时,空调机组可能大风量工频运转,此时起不到节能效果。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定,并且通过控制空调机组回水电动阀,对送风温度进行有效的控制,控制过程如前所述。 为了使变风量系统更加稳定的工作、充分发挥节能效果,保持良好的室内空气品质。现场DDC可以对空调机组进行起停控制,通过设定时间表,使机组按时工作按时停止。对于有几十台甚至上百台空调机组的大厦来说,可以节省很多人工。DDC控制器通过监测新风与回风的焓值,确定新风与回风的混合比。在保持最小新风量的同时充分利用回风,以减少制冷机组能耗。DDC控制器还可以对空调机组过滤网前后的压差进行监测。当过滤网出现堵塞时会及时报警,以免长时间影响机组送风量。各个现场的DDC控制器通过网络控制器NCU与中央控制室之间进行信息交互,实现整个系统的集中控制。 空调系统的设计负荷,是考虑在最不利环境下的最大负荷。在实际运行的过程中,处于最大负荷运行状态的比例很小,所以采用变风量空调系统可以取得良好的节能效果。 自动控制论文:现代化大厦的楼宇自动控制 楼宇自动控制系统 (BAS Building Automation System),简称为楼控系统,又称为建筑设备自动化系统,是建筑智能的重要组成部分,将对整座建筑的空调系统、新风机组、制冷机组、冷却塔、风机盘管、水箱水位、照明回路等系统进行信号采集和控制,实现大厦设备管理自动化,起到集中管理、分散控制、节约能耗的作用。 1、工程概况沈阳房地产交易中心位于沈阳市中心地带,总建筑面积53000m2,总投资为6.2亿元,楼宇自动控制投资为312万元。大厦地上19层,地下2层。其中,地下两层为停车场,地上1-9层为房地产交易市场,10-19层为高级写字间。是一座对办公环境要求较高的现代化建筑。 2、需要控制的机电设备统计 (1)空调机组,共23台,分布于1-10层、17层、18层和地下1层。采用组合式空调机,室内回风与新风混合,经过滤器过滤,加热(或冷却)、加湿后送入室内; (2)新风机组,共22台,分布于9~19层,将新风经过滤器过滤,加热(或冷却)、加湿后送人室内; (3)送风机组,共8台,分布于地下1层和地下2层,夏天送自然风,冬天送热风,将新风经过滤器,加热(仅限于冬天)后送人室内 (4)冷冻/冷却水系统:冷冻站系统共有4台冷水机组、4台冷却泵、4台冷冻泵、1个分水器、1个集水器位于地下2层,还有4台冷却水塔(每台有三个风机)位于楼顶屋面; (5)换热站:在地下2层,有2台平板式换热器,两台空调热水循环泵; (6)给排水:有一个生活水池、6台生活水泵位于地下2层,11个积水坑(每个积水坑有两个污水泵,一用一备),分布于地下1层和地下2层; (7)热风幕:共36台热风幕,分布于地下1层、地上1层和3层; (8)照明:照明分为楼内照明和泛光照明,楼内照明控制84个回路,泛光照明控制20回路; (9)变配电:变电所在地下1层,共有4台变压器。需要监测每台参数; (10)风机盘管:共有362个风机盘管,分布于9~19层;(11)排风机:共有16台排风机,分布于地下1层和地下2层。 3、楼宇自控工程实施我们选择西门子的顶峰产品来完成沈阳房地产交易中心的楼宇控制工作,购置了2台MBC、28台MEC、22台DPU及若干模块和前端设备。其中MBC和模块分别用于冷站和变电所,每台MEC用来控制两台自主机组。DPU用来控制排污泵、照明回路、排风机等。前端设备分别用于空调机、新风机、冷/热站、积水坑等处,为了便于对各种设备的集中管理,我们在楼宇控制中心安装了1台康柏电脑、1台LQl600KⅢ打印机。 按有关标准和规定完成布线和设备安装I作以后,就可以实施对各种设备的监控了。下面分别说明各种设备的监控情况。 3.1 空调机组当空调机组工作时,控制程序将利用风道温度和 湿度传感器cPM65采集的回风温度和湿度与设定的温度和湿度进行比较,利用先进的比例积分微分(PID)算法闭环调节盘管供水阀门的开度(按冬季模式和夏季模式分别调节)和加湿器。由于算法先进,可使振荡最小,并保持精密的控制,始终使室内的温度和湿度接近于设定值。因为室外新风温度在大多数情况下都与设定值相差较多,无论升温还是降温,都要消耗能量:为此,我们根据空气质量检测的结果,由程序自行调节新风阀的开度,既可保证室内空气质量,又可避免能量的浪费。在春秋过渡季节,因无需温度调节,可将新风阀全开,以获得尽可能多的新鲜的空气。通过网络和软件,可以实现在中央控制室对各空调机组进行控制和管理。还可以将各空调机组的风机运行状态、风机故障报警、过滤阻塞报警、盘管低温报警等传到中央控制室的控制主机上,一旦有报警发生,程序将使现场控制器做出关机和开水阀等保护动作,以免设备受损。 3.2 新风机组因为新风机组和送风机组无回风,所以风道温度和湿度传感器GFM65安装在送风管道上。对新风机组和送风机组来说,只要机组工作,新风阀就得全开,不需要调节,所以选用开关式风阀驱动器。因为进来的都是新风,所以不用监测空气质量。其它情况与空调机组相同。 3.3 送风机组送风机组工作情况与新风机组大体相同。区别只有两点:其一,送风机是为地下车库送新风的,不需要调节湿度;其二,送风机组在发生火灾事故时必须启动,当消防系统启动送风机时,新风阀必须随之全开。为此,我们使用控制风机启/停的主接触器的辅助触点的开/闭来控制新风阀的开/关。 3.4 冷冻与冷却水系统冷冻/冷却水系统由冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、分水器、集水器和冷冻机组等组成。要监控的数据点数量多、类型复杂。我们利用一台MEC-40、若干模块、若干前端设备加上我们在Insigh基础上开发的软件完成这些设备的监控工作。具体控制情况如下:冷冻/冷却水系统由软件控制,严格按规定的顺序和时间间隔启/停各种设备,我们的控制顺序如下:开机:开冷却水阀门—开冷却塔风机—开冷却水泵—开冷冻水阀门—开冷冻水循环泵—开冷冻机组。 关机:关冷冻机组—关冷冻水循环泵—关冷冻水阀门—关冷却塔风机—关冷却水泵—关冷却水阀门。 冷冻机组运行时,随时检测冷冻/冷却水的水流状态,一旦有冷冻或冷却水停止流动,立即停止冷冻机组运行,以免结冰,造成冷冻机组损坏的严重后果。我们的程序不但可以控制每台冷冻机组的启/停,而且还可以使整个冷站达到最低能耗,达到最低的主机折旧率。在管道的适当位置设置温度传感器,以测量空调水供/回水温度,根据程序或管理的日程安排自动开关冷冻机组;根据管理的要求自动切换4台机组的运行次序,累计每台机组运行时间,自动选择运行时间最短的机组运行,使每台机组运行时间基本相等,以延长机组使用寿命。自动监测各关键设备的运行状态,故障报警,并按照实际情况自动启动备用设备;根据总管水流量及供/回温度,计算系统总负荷来控制空调机组的运行台数。当负荷大于一台机组的15%,则第二台机组运行。 我们在分水器和集水器之间安装了旁通调节阀,并在供/回水管路上分别安装了压力传感器,根据冷冻机组供/回水压力差来调节冷冻水旁通阀开度。确保冷冻水系统供水压力稳定。 我们在冷却水的供/回水总管之间安装了旁通调节阀,通过调整冷却塔风机运行台数和冷却水供/回水旁通阀开度,使冷却水供/回水温度保持在设定的范围内。 补水泵的启停也是由程序控制的。监测膨胀水箱水位,当水位降到低限时启动补水泵,当水位上升到标准水位时停补水泵。在实现自动控制的同时,在中央控制计算机上显示膨胀水箱的水位和补水泵的运行状态,并可做到超低水位报警。 3.5 热换站热换站与冷冻系统共用一个MBC-40.我们在管路的适当位置安装了温度传感器和热水调节阀。监测热换器二次侧的供水温度,程序将此温度和设定值进行比较,采用比例积分微分算法闭环调节换热器一次侧的供水流量。在保证供热要求的情况下,尽可能地节约能量。 3.6 给排水用水位开关监测生活水池的水位,根据设定的高低水位控制供水阀的开/关。水位降到低水位时开阀,升到高水位时关阀,并做到超低水位(水池将无水)和超高水位(水将溢出)报警。 根据供水管路的压力,控制供水泵的启停,监测供水泵的运行状态,故障时报警。用水位开关监测各积水坑的水位高/低,当达到高水位时启动排污泵,当水位下降到低位时停泵。每个积水坑中有两个排污泵,程序每次都选择累计运行时间少的泵运行,以确保设备使用均衡。为防止因排污泵等故障,造成污水溢出,我们监测了超限报警水位,当达到此水位时,系统将报警,以便工作人员及时处理。 3.7 热风幕沈阳房地产交易中心大厦采用的是电热幕,这种电热幕要求电热器关闭后,风扇要继续工作2-3min,以免余热散发不出来,造成损坏。厂家提供的电热幕有两个按键,分别控制电热器和风扇,可在现场手动操作。 楼控系统若想控制热风幕有两种方法:其一是用控制器分别控制电热器和风扇。从技术上讲很容易,但要增加一倍的控制点,而控制器的价格又很高,每增加一个控制点,将增加一千元左右的投资,建设方难以接受。另一种方法是将热风幕的供电回路分为主回路和辅助回路,主回路为电热器供电,辅助回路为风扇供电。重新设计一套控制回路,使主回路一接通,辅助回路随之立即接通,而当主回路继开时,辅助回路延迟一段时间才断开。这样做既达到了控制要求,也节省了投资,所以我们选择了这种方法。仅此一项,就为沈阳房地产交易中心节省了近四万元。在楼控中心计算机上,程序首先采集环境温度,当环境温度低于设定值(我们定为IOC)时,根据预先设定的时间表控制每台热风幕的启停,并显示热风幕的工作状态。当有特殊情况时,在现场和楼控计算机上都可对热风幕进行手动启停。 3.8 照明我们利用MBC、DPU、计算机和软件配合,对每一回路按预先设定的时间表进行控制。必要的时候,在现场和楼控计算机上都可对每一路灯进行手动开/关。对公共走廊和泛光照明也实现了光控制。即:当该处较亮时不开灯。每一路灯的状态可在计算机上显示,并可累计开灯时间。为防止突然灯灭,我们用数字输出点的常闭触点控制灯回路。 3.9 变配电我们监测了全部4台变压器的输出功率、功率因数、用电量和次级回路每相电压、电流,并可按时间累计这些数值。当出现过压、欠压、过流等异常情况时报警。所监测的各项参数均可在楼控计算机上显示。 3.10 风机盘管由于风机盘管在空调系统中只起微调作用,各个房间对温度的要求也不统一,很难集中控制。而且,可通讯的风机盘管控制器的价格是普通型的数倍(362个风机盘管控制器将增加相当多的投资),从性能价格比来看,至少在现阶段,采用连网集中管理分散控制风机盘管的方式意义不大。所以我们在风机盘管所在房间安装了手动风机盘管控制器,由各房间人员自行调节。但考虑到节能,我们将这些风机盘管分为4组,每组由计算机来控制其电源和水阀,避免楼内无人时还有许多风机盘管开着造成浪费。 3.11 排风机这些排风机平时用作排风,火灾时用作排烟。为了便于设备的集中管理,我们在不影响消防系统的情况下,对每台排风机进行启停控制,使其按一定的时间间隔定时启/停。必要的时候,在现场和楼控计算机上都可让每台风机进行手动启/停。计算机上可对每台风机的运行状态和故障状态进行监视,累计运行时间。 4、楼宇自控中央管理计算机楼控中央控制计算机上安装了楼控管理软件,我们在此软件基础上进行了二次开发,使其和各控制器实现通讯,完成对各控制器的管理。各种机电设备都是在现场控制器MBC、MEC的程序控制下工作的,但必要时,在楼控中央控制计算机上可以随时改变任意设备的启停状态。在屏幕上可以实现三维图像显示每台设备的系统图,如:冷水机组、水泵、空调机组等。现场控制器随时与楼控中央控制计算机交换数据,楼控中央控制计算机可显示所有测量点如温度、流量、压力、压差等动态趋势图,可监视各设备的工作状态和故障报警。一旦有报警发生,现场控制器将做好保护动作,计算机发出声音,同时在屏幕上显示出报警位置和性质,以提醒工作人员及时处理。可打印输出自动记录及空调系统负荷,并可根据管理部门要求以不同时段累计负荷情况并打印。 5、所取得的效果与同等规模,不采用楼宇自动化控制的大厦相比 (1)可节约电能30%以上; (2)可节约60%人力; (3)延长设备使用寿命; (4)可以更充分地满足用户需求。 自动控制论文:下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计 摘要:后浮箱水力自控闸门在突尼斯麦—崩水渠已运行20多年,发挥了很好的调节控制作用。本文结合工作实践,从闸门的工作原理、结构特点、闸门选型等方面,对该闸门进行了简明的技术分析和造型介绍及设计体会、认识。 关键词:后浮箱 水力 自动闸门 工作原理 结构特点 闸门选型 1 概述 自动化是科学技术现代化的重要内容,自动闸门则是水利工程实现自动化运行的一项重要设备。浮箱水力自动化闸门是一种借助水力和重力作用,可以自动启闭和调节的自动化闸门,具有运行可靠、结构简单等特点,越来越被广泛地应用于供水、灌溉、防洪、发电、水运等工程。 下游常水位水力自动控制闸门的特点是,在闸后为某一设计水位条件下,当下游需水量改变时,闸门能利用水力作用自动地进行启闭,以满足闸后需水量要求,无论闸上游水位如何变化,闸门的开度大小,以下游需水量的大小而变。这种闸门是专门为输水和灌溉渠道设计的,用作渠道进水闸、节制闸及分水闸等,可实现渠道水力自动调节和输水。 我国援助突尼斯共和国建设的麦-崩水渠工程,设计要求水渠的水位实现自动控制。该工程采用的控制下游水位的后浮箱闸门,是我院在国内尚无设计先例,又缺乏技术资料的情况下,自行研制设计的,经过多次室内水工模型试验和中间试验,获得了有关布置、结构主要参数等一系列技术数据后,进行了施工详图设计和制造。经安装运行后证实:下游常水位水力自动控制闸门启闭灵敏、运行可靠、易于维修,达到了预想的效果。 笔者有幸参加了突尼斯麦—崩水渠自动控制下游常水位的后浮箱闸门的设计工作,本文结合工作实践谈谈对该类型闸门的设计体会和认识,同大家交流,以有益于推广和应用。 2 闸门的工作原理 下游常水位闸门主要由面板、臂杆、配重箱、轴承以及浮箱、浮箱套等部位组成(见图1)。 3 闸门的结构特点 (1)闸门是一个有两个上支臂的弧形门,其左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来,两个上支臂支撑固定在空心圆筒上,支铰轴与弧形面板同心,浮箱则固定在空心圆筒的下游(见图1所示),浮箱外缘和内缘均为圆弧形且同心,并且圆心为支铰轴心。 (2)为防止过水时水流冲击浮箱下部,在浮箱的下部装设一个护套,让水只从箱套下游下部的孔隙中缓缓进入,以保持较平稳的运行。 (3)后浮箱水力自动闸门可以是露顶式也可以为潜没式,当上游取水的河道水位升降变化幅度大,而又能满足取水要求时,可选择为潜没式孔口,即上游设混凝土胸墙。由于弧形面板的圆心与闸门转动的支铰轴为同心,所以上游作用于弧形面板上的水压力合力作用线通过支铰轴心,不产生启、闭门力,所以闸门的动作只受下游水作用于浮箱底侧力的控制。 (4)为保证启闭灵活,门叶的两侧及顶部不与闸室两侧的闸墩以及胸墙接触,其间留一些小的缝隙,同时门叶面板为上部大底部小的梯形弧面,以确保在启闭过程中不与两侧闸墩触碰摩擦。在支铰轴上装有滚动轴承,使闸门开启转动时轴的摩阻力减小到最低限度。 (5)由于渠道内是经常有水的,所以闸门一般也均为开启状态,只是开启程度不同。当下游渠道需要检修而要求无水时,将后浮箱闸门上游的平板检修闸门关闭,使其不漏水,即可完全断流。 (6)闸门(包括浮箱)的整体重心应使其位于支铰轴心的上部并且偏下游侧,以使闸门自重为一个开度力矩,而下游浮箱(后浮箱)的浮力为一个关门力矩。调整闸门重心位置,可采用在浮箱内的适当位置加设铸铁配重块来实现。配重块是可以移动的,因此可以调整制造中产生的误差。 4 闸门的选型 下游常水位后浮箱水利自动控制闸门(简称后浮箱式闸门)的不同门型是按照浮箱半径R和孔口面积A来划分的。例如:56/25门型,即表示该门浮箱半径为56 cm孔口面积为25 dm2 。另外,按照作用水头的大小,闸门又分为高水头和低水头两种型号,两者不同之处在于两种门型具有相同的浮箱半径和孔口高度,而低水头型门的孔口宽度为高水头门的两倍。因此,当过闸水头损失相同时,低水头型门的过流能力为高水头型门的两倍,或者对于同一过闸流量,低水头型门的过闸水头损失比高水头型门的减少四倍,而最大允许水头则减少一半。 5 结语 下游常水位后浮箱水力自动控制闸门适用于采用等水位或等容量控制的输水渠道上,具有结构简单、设计方便、运行可靠和土建费用少等优点,如若与微机自动监测系统结合其效果会更加显著。我院自行研制的后浮箱自动闸门,已在我国援助突尼斯共和国麦—崩水渠工程中应用,取得了成功的设计经验。为此,建议将该类型闸门应用于南水北调配套工程中的供水渠系,依靠水力自动工作原理,做到节省能源和自动化运行,为实现南水北调工程提出的“四个一流”目标做出贡献。 自动控制论文:下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计 摘要:后浮箱水力自控闸门在突尼斯麦—崩水渠已运行20多年,发挥了很好的调节控制作用。本文结合工作实践,从闸门的工作原理、结构特点、闸门选型等方面,对该闸门进行了简明的技术分析和造型介绍及设计体会、认识。 关键词:后浮箱 水力 自动闸门 工作原理 结构特点 闸门选型 1 概述 自动化是科学技术现代化的重要内容,自动闸门则是水利工程实现自动化运行的一项重要设备。浮箱水力自动化闸门是一种借助水力和重力作用,可以自动启闭和调节的自动化闸门,具有运行可靠、结构简单等特点,越来越被广泛地应用于供水、灌溉、防洪、发电、水运等工程。 下游常水位水力自动控制闸门的特点是,在闸后为某一设计水位条件下,当下游需水量改变时,闸门能利用水力作用自动地进行启闭,以满足闸后需水量要求,无论闸上游水位如何变化,闸门的开度大小,以下游需水量的大小而变。这种闸门是专门为输水和灌溉渠道设计的,用作渠道进水闸、节制闸及分水闸等,可实现渠道水力自动调节和输水。 我国援助突尼斯共和国建设的麦-崩水渠工程,设计要求水渠的水位实现自动控制。该工程采用的控制下游水位的后浮箱闸门,是我院在国内尚无设计先例,又缺乏技术资料的情况下,自行研制设计的,经过多次室内水工模型试验和中间试验,获得了有关布置、结构主要参数等一系列技术数据后,进行了施工详图设计和制造。经安装运行后证实:下游常水位水力自动控制闸门启闭灵敏、运行可靠、易于维修,达到了预想的效果。 笔者有幸参加了突尼斯麦—崩水渠自动控制下游常水位的后浮箱闸门的设计工作,本文结合工作实践谈谈对该类型闸门的设计体会和认识,同大家交流,以有益于推广和应用。 2 闸门的工作原理 下游常水位闸门主要由面板、臂杆、配重箱、轴承以及浮箱、浮箱套等部位组成(见图1)。 面板和浮箱的前后侧板均做成圆弧形,其圆心都和转动轴轴心重合。浮箱底部的切线方向也通过轴心,门轴高程设置在下游设计水位上,如图2所示。 3 闸门的结构特点 (1)闸门是一个有两个上支臂的弧形门,其左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来,两个上支臂支撑固定在空心圆筒上,支铰轴与弧形面板同心,浮箱则固定在空心圆筒的下游(见图1所示),浮箱外缘和内缘均为圆弧形且同心,并且圆心为支铰轴心。 (2)为防止过水时水流冲击浮箱下部,在浮箱的下部装设一个护套,让水只从箱套下游下部的孔隙中缓缓进入,以保持较平稳的运行。 (3)后浮箱水力自动闸门可以是露顶式也可以为潜没式,当上游取水的河道水位升降变化幅度大,而又能满足取水要求时,可选择为潜没式孔口,即上游设混凝土胸墙。由于弧形面板的圆心与闸门转动的支铰轴为同心,所以上游作用于弧形面板上的水压力合力作用线通过支铰轴心,不产生启、闭门力,所以闸门的动作只受下游水作用于浮箱底侧力的控制。 (4)为保证启闭灵活,门叶的两侧及顶部不与闸室两侧的闸墩以及胸墙接触,其间留一些小的缝隙,同时门叶面板为上部大底部小的梯形弧面,以确保在启闭过程中不与两侧闸墩触碰摩擦。在支铰轴上装有滚动轴承,使闸门开启转动时轴的摩阻力减小到最低限度。 (5)由于渠道内是经常有水的,所以闸门一般也均为开启状态,只是开启程度不同。当下游渠道需要检修而要求无水时,将后浮箱闸门上游的平板检修闸门关闭,使其不漏水,即可完全断流。 (6)闸门(包括浮箱)的整体重心应使其位于支铰轴心的上部并且偏下游侧,以使闸门自重为一个开度力矩,而下游浮箱(后浮箱)的浮力为一个关门力矩。调整闸门重心位置,可采用在浮箱内的适当位置加设铸铁配重块来实现。配重块是可以移动的,因此可以调整制造中产生的误差。 4 闸门的选型 下游常水位后浮箱水利自动控制闸门(简称后浮箱式闸门)的不同门型是按照浮箱半径R和孔口面积A来划分的。例如:56/25门型,即表示该门浮箱半径为56 cm孔口面积为25 dm2 。另外,按照作用水头的大小,闸门又分为高水头和低水头两种型号,两者不同之处在于两种门型具有相同的浮箱半径和孔口高度,而低水头型门的孔口宽度为高水头门的两倍。因此,当过闸水头损失相同时,低水头型门的过流能力为高水头型门的两倍,或者对于同一过闸流量,低水头型门的过闸水头损失比高水头型门的减少四倍,而最大允许水头则减少一半。 5 结语 下游常水位后浮箱水力自动控制闸门适用于采用等水位或等容量控制的输水渠道上,具有结构简单、设计方便、运行可靠和土建费用少等优点,如若与微机自动监测系统结合其效果会更加显著。我院自行研制的后浮箱自动闸门,已在我国援助突尼斯共和国麦—崩水渠工程中应用,取得了成功的设计经验。为此,建议将该类型闸门应用于南水北调配套工程中的供水渠系,依靠水力自动工作原理,做到节省能源和自动化运行,为实现南水北调工程提出的“四个一流”目标做出贡献。 自动控制论文:流动电流混凝投药自动控制系统抗干扰能力的研究 摘要:本文阐述在国内一些自来水公司水厂应用流动电流混凝投药自动控制系统的调试过程中所遇干扰问题,并通过具体实验找到解决干扰问题的方法,为流动电流自控系统在有干扰存在的情况下的应用提供了重要经验。 关键词:流动电流 混凝 投药 自动控制 抗干扰 1. 流动电流混凝投药自动控制系统的检测控制原理 混凝投药是水处理工艺中的重要环节之一,位于水处理工艺的前端。投药量的多少直接影响后续工艺的处理效果,因此,研究该环节的自动控制非常有意义,国内外众多学者都对其进行了广泛深入的研究。这些研究中,应用的最为成功的当属流动电流混凝投药自控技术。该技术在80年代开始应用,到了90年代已经被大量的国内外水厂所采用。[1] 流动电流混凝投药自动控制技术的原理为:水中胶体粒子加药后,其ζ电位会发生变化,从而引起流动电流的变化,胶体电荷远程传感器通过检测流动电流的变化可以准确地反映水中加药量的多少,并传递信号给检测控制仪,控制仪根据传感器传递来的信号,经过程序的处理,输出控制信号给变频柜,通过改变供电频率来调整投药泵的投药量,使之达到最佳值。 干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统在生产应用中常遇到的重要问题,常由于不能及时排除干扰而致应用失败。相反地,干扰问题却很少得到报道。本文提供几则排除干扰的实例,可供工程界参考。 2. 流动电流混凝投药自动控制系统的干扰原因 流动电流混凝投药自动控制系统在实际工程中遇到的干扰主要有以下的两方面原因: 水质及混凝药剂方面;由于流动电流控制系统的检测装置传感器是直接与水样接触的,因此,如水中含有大量藻类、大量有机污染物、混凝药剂为有机高分子药剂或粘附性强的药剂会沾污传感器探头,造成检测信号失真,从而导致控制系统不能正常的进行控制工作。 电控方面;流动电流控制系统的传感信号和控制信号均为弱电信号,因此一旦有强电信号在流动电流控制系统的传感或控制信号线附近存在时就会产生干扰,会对控制系统的正常工作产生影响;当传感器接地不符合要求时,也会对流动电流的检测造成干扰;电源的污染(如动力电源存在大幅度的电压或电流变化)、控制系统周围有强电信号源(如大的电控柜、控制器等)、控制系统所放置的房间屏蔽不好内的都会造成流动电流控制系统的干扰,影响流动电流混凝投药自动控制系统的正常工作。 流动电流投药控制系统遇到干扰,可能出现检测值无规律的上下波动、检测值定时定向的有规律变化、计量泵的投药量不能及时随检测值变化而变化等现象。此时流动电流控制系统已不能准确及时的随水质水量的变化进行投药量的控制,必须找到干扰源并加以排除才能使其恢复正常工作。 3. 流动电流混凝投药自动控制系统干扰问题及解决方法实例 3.1 流动电流混凝投药控制系统由混凝药剂所引起的干扰 3.1.1 应用水厂情况简介 该水厂位于四川某城市,水厂原水为黄河水,平时浊度为100~1000NTU,最高浊度10000NTU以上,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图1。 3.1.2 初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定可以随着原水浊度变化及时调整混凝剂的投加量,两天后改为自动控制,开始时系统能够正常运行,但随着时间的推移检测值变得很不稳定,检测值在一天之内在水质水量都无很大变化的情况下发生数次无规律的变化,混凝剂投量无法达到自动控制,导致澄清池的出水时清时浑不能达到出水水质要求。具体情况见下面图2。 3.1.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了逐项的实验研究。首先,排除仪器设备存在质量问题,逐一更换了流动电流检测系统中的各部装置,从传感器到控制仪都用崭新的并经过严格检验的仪器进行替代实验,发现检测值仍然呈不定时无规律变化,从而确定不是仪器质量问题。其次,排除了电源污染的因素,认真检查了电源并对其周围的用电单位进行了细致的调查,确认该厂内部及周围不存在能对其动力电源造成污染的污染源。并且由以上纪录情况可知,流动电流检测值的变化是无规律的而且是不定时的,这样就可以排除是由于象定时电源污染引起的定时干扰的存在。由于流动电流的检测值的变化是逐渐出现而不是一开始运行就有的,因此可以排除由电控方面的干扰所引起的。再次,对流动电流控制系统传感器的接地情况进行了重新检查,经过仔细的分析和测试,确定其传感器的地线不合要求。因此,重新进行了传感器的地线安装,以三根铜管焊接而成的柱体为接地线的基础,并深埋入地面1.5米以下,测得的电阻R〈1Ω,完全符合国际标准。改造完成后进行系统监测,发现在无计量泵的启停时流动电流系统可以正常工作,检测值变化稳定及时。接下来将变频控制柜的安装位置移至电控间,而自动控制仪仍留在值班室。方案实施后,流动电流控制系统仍然未能正常的工作,经一周的监测,检测值仍然不稳定,投药量也不能得到很好的控制。最后,取混凝剂进行分析,发现在高浊度水的情况下使用了含有有机高分子成分的助凝剂。因此,改变了高分子助凝剂的投加点,使其在流动电流取样完成后再投加,而助凝剂的控制采用按一定的比例投加的方式。方案实施后,经半月的监测流动电流混凝投药控制系统检测值稳定,投药量得到很好的控制,出水水质达到所要求的标准。图3是一天运行情况的纪录。 3.2 流动电流混凝投药自动控制系统由于电源污染所造成的干扰 3.2.1 应用水厂情况简介 此水厂位于山东沿海某城市。该水厂原水为地表水,常年浊度为20~30NTU,最高浊度100NTU,pH为中性,其余的水质指标无特异的变化。该水厂的工艺流程见下图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在管式混合器出口处。传感器设在靠近取样点的反应池壁上。 3.2.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完成后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值比较稳定。两天后开始自动控制,第一天运行基本稳定,但发现在上午7-8时及下午4-5时,检测值发生有规律变化。在上午7-8时之间,检测值在加药量及水质不变的情况下会向上波动,导致加药量直线下降,出水水质变浑;在下午3-4时之间,在同样情况下检测值向下波动,导致加药量直线上升,出水水质变的过清。过了这两个时段,检测值会自动调整回正常状态,加药量及水质也会恢复正常。但这两个时段正好是一泵站调整流量的时候,所以认为是由于水量的变化引起的。但随着时间的推移,这种检测值的变化有时出现一天变化数次,并且有时又没有规律,以至混凝剂的投量无法达到自动控制。具体情况如图5所示。 根据以上纪录可知,流动电流控制系统检测值的变化多数是定时而且有规律的,并且在除此之外的时段内系统可正常工作,这就排除了流动电流控制系统自身以及传感器地线的问题。从控制理论分析,可能存在强电信号的干扰和电源有定时污染两方面干扰。3.2.3 解决方法的研究 根据以上的分析进行了解决方法的研究,首先对传感信号线的屏蔽情况进行检查,从新作了屏蔽工作,在信号线外加上金属套管并将其与强电电缆线分离。采取此种措施后,检测值的定时变化仍然存在,证明不是由于强电信号干扰。接着检测动力电源是否有污染的存在,终于发现在此水厂的附近有一大型工业设备生产工厂,每当它启动和停止工作时,水厂的动力电源即便非常不稳定,从而导致了控制仪工作的波动,我们即采取了相应的措施,在控制仪的电源上加上了稳压保护装置,干扰现象随即得到消除,控制仪开始稳定运行。经过一周的连续监测和观察,干扰现象已全部消除,控制系统工作稳定,投药量得到非常好的控制,沉淀池出水稳定地保持在6~9NTU范围内,整套流动电流控制系统达到了预期的自控投药的目的。图6纪录的一天运行数据。 3.3 流动电流自动控制投药系统由于信号线屏蔽问题所引起的干扰 3.3.1 应用水厂情况简介 该水厂位于安徽某市,该水厂原水为湖泊水,常年浊度为10NTU左右,最高浊度30NTU,pH为弱碱性,夏季水中藻类较多,以兰藻和褐藻为主。该水厂的工艺流程同图4。 投药点在进水管管式混合器之前,传感器的取样点设在反应池入口处,传感器的安装箱设在反应池的墙壁上。由于传感器安装位置与控制仪所在位置距离较远,因此为方便传感信号线的铺设,直接将其铺设在已有的动力电缆沟内与动力电电缆一起进入加药间室内。 3.3.2 流动电流的初始应用情况 流动电流控制系统安装完毕后,进行系统调试。开始两天系统采用手动控制的方式运行,检测值有不规律和不定时的变化,有时检测值在一段时间内非常稳定,有时却波动的非常厉害,在水质水量没有任何变化的情况下,投药量相差悬殊,导致沉淀池出水水质在一天内甚至几个小时内变化非常大。两天后改为自动控制,运行时上述情况依然存在,混凝剂投量无法得到控制,具体情况见下图7。 从上面的曲线图可以看出,流动电流的检测值变化很不稳定,而且并不是随水质水量而变化的。因为其为不定时及无规律变化,所以可能是由于流动电流控制系统本身电器元件有问题、或传感器与控制仪及控制仪与变频柜之间连接信号被强电信号干扰、或变频柜在工作时对控制仪有干扰、或不定时电源受污染等情况造成的。 3.2.3 解决方法的研究 根据以上分析,进行了一步一步的排除实验,最后对传感器与控制仪之间的双芯屏蔽信号线重新进行了铺设,将其从动力电缆沟中撤出,另设一专门的管沟铺设信号线,并在信号线的外面加套一金属套管,以确保流动电流信号不受强电信号的干扰。方案实施后,流动电流控制系统可以稳定正常地工作了。经一周的监测,检测值稳定准确,投药量得到了很好的控制,出水水质符合水厂的要求。图8为所纪录的一天运行数据。 4 总结 流动电流混凝投药自动控制系统在实际应用中,遇到的干扰因素非常复杂,因此必须在现场进行细致的分析和实验研究才能确定其解决方法。混凝剂的问题一般可以通过改变投加点或更换混凝剂种类加以解决。对于电控方面,由于其检测和传递的信号为弱电信号,非常容易受到外界电源污染以及强电及其它强信号的干扰,因此系统仪器仪表的安装环境,信号线的铺设以及有关地线的制作等都要严格遵守相应电控要求,这样才能有效的防止可能出现的干扰现象。总之,干扰问题是流动电流混凝投药自动控制系统实际应用中所遇的一个重要问题,必须认真加以解决才能保证该系统的成功应用。 自动控制论文:浅议卷烟机械自动控制技术 摘 要:在烟草加工过程中,机械技术的先进程度对企业的生产组织、生产规模、生产方式和能源消耗以及原材料消耗都有很大影响,因此,提高烟草机械技术先进水平能促进烟草工作的产品水平得到提高,同时也能促进质量得到提高,在产品品种和效益方面也能进行更新换代,因此,要保证烟草工业得到更好的发展,一定要不断提高机械的技术水平。烟草的机械技术水平已经慢慢成为了衡量烟草工业生产的现代化程度的标志之一,因此,在烟草品种越来越多,加工工艺越来越复杂的情况下,要对生产机械进行更新和改进,这样能够更好的实现烟草生产的自动化控制和机电一体化发展。 关键词:卷烟;机械自动控制;发展方向 烟草对人们的身体健康有一定影响,但是其在发展过程中也是有一定市场,因此,卷烟企业在发展过程中对技术进步提出了更高要求,同时在发展过程中不断引进先进的技术设备在生产中使用,而且在一些技术上,国内的生产工艺已经和国际先进水平在同一个高度,而且在卷烟生产自动化水平上也达到了一个较高水平。现在,工业企业在发展过程中正在向自动化生产方向前进,在这个过程中,自动控制技术、物流技术和信息技术都得到了综合应用。工业企业在工业信息化发展过程中,要先实现企业自动化发展。因此,卷烟企业要想更好的实现信息化发展,就一定要实现卷烟企业自动化发展,这样能够更好的促进企业发展。 1 我国卷烟机械的现状 为了更好的实现机械自动化,机械研究制造企业在发展过程中做出了很多努力,这样也使得机械制造方面得到了很大发展。在机械制造过程中,生产企业已经在自动化方向不但改进,同时对相关的数据进行采集、跟踪测试、对比分析,这样能够在机械制造过程中对出现的问题进行更好的解决,同时也能更好的实现机械自动化控制。现在,国产的卷烟生产设备在功能和产品质量方面已经达到了国外同类型设备的水平。在进行卷烟设备制造时,要不断积累经验,同时在设计的时候要不断进行创新,这样才能更好的利用新技术,同时也能更好的对电控系统进行全面的改造升级。在经济不断发展的过程中,精度较高的设备和仪器在工业生产中得到了应用,因此,在工业生产中热处理设备也有了很大方面的技术改进,在生产过程中对零件的热处理质量也有了很大的提高。科学技术的不断发展使得现在的基础工业在产品质量方面也有了很大改进,因此,这样也提高了卷烟生产中使用烟机零件质量。在烟机产品中,关键部位零件都是进口的标准件,在制造过程中和国产的构件进行了结合,这样能够保证采购质量要求,同时也能提高机组的使用稳定性和可靠性。 科学技术水平的不断提高,使得在卷烟生产过程中打叶复烤生产线和物流系统中都应用了集中控制系统,这样能为生产线管理提供现代管理手段,同时在进行监控的时候能够使用多套的监控系统,在操作现场能够使用电控柜的指示灯来进行控制,这样能更好的对操作现场进行查询和维修。企业在发展过程中为了更好的实现信息网络化发展,因此在发展过程中形成了管控一体化的控制系统,在生产过程中对车间生产数据进行采集,同时对数据进行处理,这样能够更好的为卷烟企业信息集成奠定基础。在工业生产过程中,现场总线控制系统的技术发展对卷烟企业来说非常重要,因此,要对其进行重视。 2 卷烟机械自动控制技术的发展方向 企业在发展过程中保持自身的竞争能力是非常重要的,对于卷烟企业来说也是如此,卷烟企业为了提高企业的竞争能力,要保证生产水平和国家生产水平要保持一致。自动控制技术不断在发展,现在,卷烟产品在竞争方面也出现了日益激烈的情况,因此,对卷烟企业的生产过程也提出了更高的要求。在工业控制技术中,新技术和新产品的不断发展,能够更好的保证企业生产过程中产品的竞争能力。现在,网络技术、通讯技术以及人机接口技术在信息技术应用中都得到了很好的发展,同时工业过程控制技术在发展过程中也在逐渐实现网络化发展。现在,控制系统结构正在向集散系统结构和网络结构发展,同时在硬件方面的在可靠性也非常高,在速度方面也非常快。在软件方面也更好实现了工业控制组态软件、数据管理软件、通讯软件、故障诊断软件等方面都得到了很好的发展。 3 卷烟机械自动控制技术的发展要求 3.1 网络化 在进行工业生产的时候,产品从原材料对成品都要 过很多的制造工序,对于一些较复杂的产品在生产过程中会存在着上百道工序,有时一个生产线需要上百台设备才能更好的完成生产。某些制造工艺复杂的工业产品需要分成若干条生产线才能完成,控制的对象十分分散。对工业过程控制系统而言,必须将工业自动化生产线分解为若干个控制子系统,但这些独立的控制子系统之间如不进行有效协调、集中监控管理,整个生产线就无法正常生产。网络化就是将各个控制子系统通过通讯网络建立数据交换联系,并实现集中监控,相互协调生产、工艺、质量参数,接受管理人员的工作指令。 3.2 智能化 在复杂的工业自动化生产线中,各控制子系统的控制任务重、实时性强,不可能通过通讯网络集中控制,控制子系统必须独立完成控制任务,并向中控传送控制状态、控制参数、报警信息等,接受中控指令。另外工业过程控制系统应具有预警提示、故障寻迹提示、辅助决策等智能功能。控制器、检测设备的智能化才能使工业过程控制实现真正的集散控制。工业过程控制系统的智能化减少了人工干预,但需要人工调度指令、维护保养、分析决策等,因此仍需要人机接口;同时系统的智能化使人工工作量大大减少,信息量大大增加,需要表达清晰,操作简便、友好的人机接口,提高人员的参与程度和工作兴趣。开发具有大屏幕显示、动态指示、实物动画、人机对话等功能的更加友好的人机接口也是智能化的方向。 3.3 数字化 在工业过程控制系统中有许多控制变量需要处理,传统的模拟量传输精度低、抗干扰能力差,影响控制回路的控制精度;同时数据采集量不准确会影响数据处理及科学分析,检测器、传感器、执行器、控制器的数字化是实现精确控制和科学分析的基础。 网络化、智能化、数字化使控制系统的配置简洁灵活,满足生产过程的精确控制,便于生产工艺的调整,满足多品种小批量生产的需要,适应柔性化生产和敏捷制造的潮流。近10年来国产烟草成套设备由于采用了先进的控制技术和控制器件,电控系统的可靠性、稳定性、可维护性和控制精度得到了很大的提高,并且随着计算机和网络技术的应用,电控系统的操作性和数据采集处理能力也大大提高。只要卷烟企业和烟机企业共同把握自动控制技术的发展趋势,结合烟草行业的实际需要,就能与国际先进水平保持同步。 4 结束语 经济的快速发展和科学技术水平提高是相辅相成的关系,科学技术的进步推动了经济的发展,同时经济在不断发展过程中也推动着科学技术水平的提高。在卷烟机械自动控制技术方面具有了很大的提高,这样能够更好的保证产品质量,同时也能在产品品种方面不断丰富,这样能够更好的促进卷烟企业发展。 自动控制论文:基于GPRS网络的路灯自动控制原理分析 [摘要]在现有路灯设备控制管理手段的基础上,本文根据国内外路灯自动控制方面的一些最新学术和应用成果,对当前较为成熟的网络技术进行了详细的分析与研究,在分析了其功能和实现上的优劣性的基础上提出了一种基于gprs网络的路灯监控方法。 [关键词]自动控制 监控 gprs网络 传统的光控方式易受环境照度影响,容易有错误动作;钟控方式自动校时工艺落后,易出现走时不准等问题,而且路灯控制装置没有实现集中管理,各自为战,准确性及可靠性相对较差,路灯的早亮晚灭现象无法得到快速有效的处理。本文的目的是改善传统路灯管理方式,高效准确实现路灯电网系统的自动控制,统一管理工作。在传统模式下,路灯生产管理信息的载体是图纸、报表、语言(如调度指令等),传递方式是手工交接。在这种机制下,信息的更新滞后于生产数据的变化,在生产管理活动的各个专业环节中,导致生产管理信息的“不全面、不一致、不及时、不准确”现象。解决这一严重问题的途径,是在生产各部门之间及部门内部各工作岗位之间,建立起信息及时传递和同步更新的共享机制和环境。由于路灯电网生产、规划、管理和经营具有天然的空间网络拓扑特征,建立基于gis技术的路灯应用平台,将是这种机制和环境的基础。 一、路灯监控系统gprs通信网络组建 为了建立路灯监控系统gprs通信网络以实现路灯的自动控制,应该从以下两方面来考虑。 首先,建立移动通信gprs业务中心和路灯监控中心的路由通道,利用现有的adsl等宽带技术或者odn、光纤等专线技术,通过有线方式建立通道,确保通道的畅通、数据通信的安全和数据传输的准确率。通过路由器确定通信服务器的固定ip,可以让移动绑定监控终端静态ip地址,保证所有监控终端不同的ip地址传输的数据都流向监控中心通信服务器,也就构成了监控网络多对一的基本条件,同时由于监控终端和监控中心的数据通道既有无线方式又存在有线方式。为了提高数据的可靠性和准确性,在数据传输协议时进行多种数据校验而达到排除数据误码和准确传输目的。 其次,根据移动gprs业务通信的特点,路灯监控中心通过专线、移动通信公司和远程监控终端运行连接,根据现有网络技术和成熟性考虑,系统中心和远程监控终端可以采用udp或tcp方式进行连接,从而构成n条虚拟的数据通道,实现数据的互访,建立路灯监控系统的通信体系。 二、路灯监控系统gprs通信专线故障自动判别和处理体系 随着路灯监控系统运行时间的推移,不能排除因外界因素而干扰专线,造成专线的断线、断路等问题的出现,而影响监控系统的命脉通信问题。经过多方考证和实验证明,采用如下实际可行方案实现专线故障判别。 首先,充分利用现有资源,利用tcp或udp协议内部功能,用软件实现网络跟踪,系统不断跟踪检测监控中心和移动gprs业务中心服务器之间的专线所有节点的路由畅通情况。一旦检测到那个节点出现故障,则立即进行报警处理。 其次,针对专线线路故障处理,必须进行如下处理,根据线路跟踪结果,分析故障出现的地点和故障类型。根据不同的故障类型和故障地点进行分析,利用短消息报警技术手将线路故障原因和故障地点发送到监控中心专线维护人员的手机中。专线维护人员可以根据报警情况进行进一步处理。如果是路灯监控中心内部问题,则自行解决,如果是专线问题,则让专线提供商解决,如果是移动问题,则需要移动解决。这样仅仅通过软件实现专线线路故障判别和报警处理,这样既能达到目的而能节省很多不必要的经济负担。因此,对gprs通信体系进行了比较完善的分析和处理,从而实现监控系统比较完善的通信体系。 三、路灯控制方式及系统总体结构 采用无线专网需要自建一座发射塔,组成一个无线发射网络,为了保证信号强度,可以利用高层建筑大楼楼顶建立通讯铁塔,架设主控电台天线,中央控制室可设在路灯局办公楼内,于中控室建立通讯主站。在远离中控室的市区开阔地带建筑物上建立中继站,覆盖周边地区;在各站配电箱位置安装站通讯天线。或者选择其他接力通信的方式。 系统主要由三部分组成:中控室主站系统、通讯网络系统、站分控系统。 中控室主站系统:主要由工控机、数据服务器、不间断电源、值班员工作站、大屏幕显示系统等组成(负责管理、监控整个系统的运行,监视、记录系统的运行状况)。 通讯网络系统:主要包括主基站数传电台及其天馈系统、中继站数传电台及其大馈系统、各分站数传电台及其天馈系统,组成数个一对多的通讯组,完成数据上行、下行的通讯功能。专网主要采用gprs网络组件。 站分控系统:全市路灯、景观灯每个箱式变电站、配电柜,安装一套站分控系统,主要负责接收主站数据命令、执行开关灯动作、下载存储时间控制表、采集运行电压、电流、电量数据,向主站上传数据等。 四、各分系统概述 中控室主站系统概述:专用的工控机;数据服务器;专用的维护工作站;负责维护系统参数,管理操作人员权限等;多台操作工作站,供值班人员使用;后备工控机,保证整个系统数据运行的实时性和可靠性;以及大屏幕显示系统、声音设备、手持机和相关的网络通一讯设备。 站分控系统概述:站点安装在现场电气控制箱内。站分控系统可以根据现场实际情况如线路的多少、路灯与景观灯的不同情况进行不同的配置组合。并要求具有很可靠的耐高低温指标,防水及防尘等级。 路灯地理信息的设计要从整体和系统的角度考虑其角色和作用,并有效地利用最新的信息技术,如gis技术、组件技术、web技术、数据仓库技术、case技术等,实现设施资源、工作流程、规划、设计、运行和维护等业务管理的信息化和智能化构造一个既相互独立、又相互协作、资源共享、可互操作的业务综合网络,实现路灯事业的经济效益和社会效益。 五、结论 城市路灯电网结构日趋庞大,安全运行管理任务十分繁重。路灯线路地域分布的广泛性和涉及地理信息的复杂性,致使原有的管理手段己经不能满足实际管理的需要,必须采用gis和mis相结合的技术,寻找一种以数据库管理为中心、空间数据集中式处理的工作平台,以便进行路灯电网管理数据的采集和更新以及多系统间的无缝集成。 提高亮灯的一致性,可实现全部路灯齐亮、齐灭的壮观景象,又可以避免各处钟控器和光控器的故障引起的失控而造成的电能浪费。但是我们国家在很多方面与国内先进的技术还有差距,还需要在以下两方面做进一步的研究工作,一方面适应范围需要更广,对于个别点存在误报情况的,只能采取延时上报等方式;另一方面执行效率还需要更高,对于程序的运行速度等问题还需要更好的优化过程。 自动控制论文:电力系统安全自动控制与继电保护 [摘要]有效保证电力系统的安全运行,对电力行业的可持续发展来说有着积极的意义。当前,电力系统逐渐朝着自动化和智能化的方向发展,电力系统安全自动控制系统和继电保护装置的作用也越来越重要,是预防电力系统故障的有力保证。随着技术的不断革新与升级,电力系统安全自动控制系统和继电保护装置的功能和作用也越发的完善,对维护电力系统的安全、平稳运行有着重要的作用。 [关键词]电力系统;安全自动控制;继电保护 电力系统的平稳运行,离不开安全自动控制与继电保护装置的支持。作为电力系统的重要组成装置,安全自动控制系统和继电保护装置的应用,能够有效控制故障的发生,进而维护电力系统运行的安全性和稳定性,有效解决其中存在的问题。就目前电力系统安全自动控制与继电保护的发展形势来看,仍然还有很大的进步空间,其发展潜力还有待于挖掘,以全面提升电力系统运行的安全。 1安全自动控制与继电保护的要求 1.1安全自动控制与继电保护的基本要求 安全自动控制与继电保护在安全性能方面需要满足以下基本要求。其一,安全可靠。安全自动控制系统与继电保护装置的作用就是维护电力系统的稳定运行,安全可靠是最基本的要求。在安全自动控制系统和继电保护装置的控制和保护区域,对该范围内的电气元件的异常情况以及系统设备运行故障迅速的予以处理,并且继电保护装置的职能是保护和控制该区域内的电气装置,非控制区域的故障,不需要启动保护装置,不逾越“本职”。明确安全自动控制系统和继电保护装的职责所在,以确保其可靠性[1]。其二,灵敏迅速。在安全自动控制与继电保护的控制范围,对于异常情况和故障能够及时的反应,其中继电保护测量元件起到了关键性的作用,确定规定的动作值,根据运行方式以及故障类型进行综合分析,作为制定点校验的参考,进而得出相关参数,以确定灵敏系数。在此基础之上,继电保护装置能够以最快的速度处理电气元件故障,进而控制故障的发生和“蔓延”,避免电力系统线路和装置受到严重的损坏。其三,选择性。在安全自动控制与继电保护发挥作用时,能够选择性的将故障元件予以切除,缩小停电区域范围,非故障区域能够继续运行,并及时的消除故障,将故障的影响限制到最小的程度,避免给社会生产生活带来不便。 1.2继电保护的关键点 在应用继电保护装置时,有几处关键的环节需要注意。其一,在继电保护装置检验方面。电流回路升流和电压回路升压试验要在继电保护装置检验过程的最后阶段进行,必须在其他项目试验完成之后,试验完成之后,定值、定值区以及二次回路接线不能发生改变。定期检验当中的负荷向量测量以及打印负荷采样值,不能在设备的热备状态下进行。其二,定值区的正确性对于继电保护装置安全运行十分关键。因此在修改定值时需要格外注意,打印定值单和定值区号,确保日期、变电站以及设备名称的准确性,做好工作记录,定值编号一定要予以注明,确保定值区的准确性。其三,继电保护装置的一般性检查。连接件的紧固性、焊接点是否存在虚焊以及机械特性都是重点检查的内容,以避免存在安全隐患,需要对螺丝、焊接点进行一一严格的检查,对松动和虚焊要及时的予以完善处理,进而保证继电保护装置的安全运行。另外,保护屏各装置机箱屏障接地检查,其中铜排接入地网的可靠性是十分关键的,必须严格予以检查,确保其符合相应的标准。对继电保护装置的检查工作,必须做好工作记录,并作为下一次检查的参考[2]。 2安全自动控制和继电保护装置的应用 安全自动控制和继电保护是有效保证电力系统安全运行的重要途径,对电力系统相关设备和元件进行保护,消除其中存在的故障,维护电力系统运行的安全与稳定。能够对电力系统运行进行实时监测,对于电力系统运行中的异常情况,及时的发现处理,避免其形成危害,在电力系统中发挥着重要的作用。 2.1电网调度自动化 安全自动控制和继电保护装置的应用,在电网调度自动化控制当中得以充分的体现。电力调度自动化主要利用信息技术来收集和处理数据,能够根据这些数据对电力系统的运行情况进行有效的分析。充分发挥安全自动控制和继电保护的重要作用,实现安全监测和实时控制的目的。由系统的调度中心统一进行调度,对变电站和发电厂进行远程控制,有效监测其运行情况,实现电力调度的自动化控制。发电自动控制、负荷预测、电力系统安全监视和分析以及电路恢复和紧急控制等内容都是电力调度自动化的重要体现,充分将安全自动控制和继电保护装置的作用发挥出来,使电力调度工作平稳有序的进行,进而保证电力系统运行的稳定性[3]。 2.2电力系统的安全控制 在电网调度自动化的基础之上,实现了电力生产、管理、传输的自动化控制,形成了完善的电力系统的安全控制系统。配电网,变电站以及发电厂都是安全控制的重点内容,利用安全自动控制系统和继电保护装置进行予以有效的保护和控制。安全监测、生产调度以及网络信息传输等内容实现了安全自动化控制。电力生产的效率得以有效提升,电力系统的更加安全可靠的运行,供电电压、电流的稳定性得到保障。在配电网、变电站、发电厂安全自动化控制,根据各自的结构特点,安全控制方法与控制效果会存在显著的差异。其中,发电站会由于发电方式的不同,其安全自动化控制方式也会存在不同,例如水电站和火电厂的安全自动化控制。配电网、变电站、发电厂的多级控制,促进了电力系统的安全自动化控制,更加安全平稳的运行下去。 2.3供电系统安全控制 在供电系统安全控制当中,利用安全控制系统以及继电保护装置,加强负荷控制、变电站安全自动化控制以及电力调度监控。在供电系统的运行当中,通过声频或工频控制的方式来控制负荷。变电站安全自动化控制和电力调度监控则实现了自动远程监控,充分发挥安全控制系统以及继电保护装置的重要作用,利用信息技术的优势,保证供电系统安全稳定的运行,为电力供应提供有力的安全保障[4]。 3结论 安全自动控制与继电保护在电力系统当中的应用,维护了电力系统的安全运行,促进了电力系统自动化和智能化的发展。在电力系统运行当中,电力系统安全自动控制系统和继电保护装置发挥着重要的作用,能够有效预防电力系统故障,消除安全隐患,成为保证电力系统安全运行的重要途径,以维护电力系统的安全运行。 作者:刘琦 单位:湖南省邵阳学院 自动控制论文:主排水泵自动控制系统论文 1系统组成 1.1系统采集的监控信号。 (1)开关量输入信号 这一信号主要是对水泵的开关进行控制,如果出现任何故障状态可以实现远程监控。而且每一个阀门的开关状态都可以通过相关的指令来完成,相关的检修指令是相对比较重要的构成部分,还可以实现控制指令,检修指令,对液位的报警情况进行控制。 (2)开关量出输出信号 输出信号主要是对水泵电机的启动和停止来进行控制,不仅可以对电动闸的开关进行控制,还可以对真空信号进行监控。可见,输出信号也是不可缺少的信号类型之一。 (3)模拟量输入信号 从这一类型的信号可以看出,水仓水位、水泵抽水真空度负压等。另外,对于电机的轴承、温度以及排水的流量等都可以进行监控。 1.3系统的基本特点。 从这一系统来看,其基本的特点主要表现为以下几个方面的内容:第一,要选择性能较高的可编程逻辑控制器来进行控制,然后借助以太网的通讯模块来对数据进行高效地处理。这种方式的实时性比较突出,而且数据处理工作也比较快。第二,可以检测到水仓中其他工况的设置情况,还可以促进水泵管路的分布更加均匀。减少故障的出现频率。第三,在整个系统中具有各种不同的可靠性措施,为了应急预案,采取的维护量比较少,达到无人值守的目的。第四,可扩展性比较强,可以随着根据系统运行的需要在增加节点数量。 2系统功能 2.1自动控制功能。 (1)通过对水位进行自动检测来实现各项参数的标准性和准确性,进而达到自动控制的标准 实现科学合理地调度和轮换工作,最终达到报警的目的。自动控制功能的实现效果比较明显。 (2)在系统运行的过程中,自动控制功能还表现在对超声波水位仪以及传感器结构来实现设备的配套工作 同时还可以应用PLC来对程序进行编制,减少水位传感器故障现象的出现,通过实时报警来对水文进行监测,提升自动控制的作用和价值。 (3)可以对水泵的运行程度进行自动控制 水泵投入使用之前需要检查相关的水位,同时还需要对供电参数进行明确。另外,水泵循环使用的相关记录还包括管网的压力检测以及负压检测等工作,只有这些参数全部符合标准才能够进行运行。 (4)可以对水仓中水位的变化情况进行控制 在高水位开启的情况下,水位如果达到了上限,对多台水泵可以进行及时地排水,进行低限时性停泵,可以实现水泵设备的自动开停。 (5)控制程序的运行就是对水泵的开启和停止的次数以及相关的运行时间来进行记录 并且根据运行的相关参数来实现自动启停。这样不仅可以提升水泵使用率,还可以直接找到故障泵,实现水泵的轮换,对故障进行发现和处理。提升矿井工作环境的安全性。 (6)如果系统出现了故障问题,可以通过查看监控画面的形式来提升系统的报警功能 以便施工人员能够及时地采取措施来进行解决。 2.2半自动控制功能 根据矿井工作的需要可以对运行方式进行切换,达到半自动控制的方式,在这种情况下,操作人员可以完全地操控水泵和其他设备的启停。 2.3就地控制功能 就地控制功能也是不容小觑的,当设备工作方式切换到就地位置时,就可以实现人工方式来对控制设备的启停进行控制,同时还可以随时对设备进行检修和维护。可见,就地控制功能是自动控制系统的重要功能之一。 2.4保护功能 从保护功能上看,主要包括超温保护、电机保护以及电动阀门保护等等。第一,超温保护主要是就是当水泵或者是电机轴承达到最高温度时,超过了警戒线就会自动进行报警。相关的工作人员就可以通过这一报警信号来采取解决对策。第二,电机保护就是对通过电机的电流和电压等进行监测,还包括对水仓水位的相关参数进行控制,对电机的系统运行功能进行保护。第三,电动阀门保护就是对阀门的故障信号以及水泵的连锁控制系统进行保护,同时对电动阀门的相关信息进行检测。 3经济效益与社会效益 针对本次所研究的系统来说,在安装该系统后,每天每班可减少水泵房司机2人,每工按100元计算,每年可节约用工资金365×2×3×100=21.9万元。系统保护齐全,运行安全可靠,减少了事故的发生,同时降低了水泵工的劳动强度,改善了工作条件,使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变。 4结语 如今,我国在煤矿井下排水的优化、排水系统的控制、改造设备及管道的合理布局方面得到了较好的效果,还有一些研究人员在排水系统的控制方面使用了智能控制,将模糊控制及一些先进算法应用到排水方案中,优化了煤矿排水系统的控制策略,使得矿井排水系统实现了实时监控、故障诊断、报警记录、信息显示和水泵轮换工作等。 作者:刘冰涛 单位:冀中能源股份有限公司东庞矿 自动控制论文:锅炉自动控制系统论文 1DCS系统的基本构成 DCS系统在很长时间就已经得到了相关方面的普及工作,而且其在实际中的应用效果也是非常好的,可以说在各个领域的自动化控制技术领域都有其不可取代的地位。DCS系统就是集散的控制系统,系统的优秀思想是通过分散控制,进而进行集中操作的指导方针。DCS系统主要是由上位系统还有下位系统构成,上位系统应用的是工业控制计算机,现场的数据,存储,还有报警处理,打印以及控制参数的设定等,都是运用组态软件来完成实时的显示工作。在实际的作业工作中,通过借助于工业控制计算机,然后对上位系统进行全方式的控制,这方面的内容主要包括应用WinCC组态软件,实现对现场数据进行的实时的显示,处理,还有对各种参数进行的设定,以及对所有数据进行存储的工作,对一些可能出现问题的数据,实现自动报警,还有最终数据的输出功能等。而下位系统是由PLC构成的,同时还要连接现场的一些设备。在上下位系统之间,通过应用Ethernet来实现通讯,其根本目的就是要满足对数据的实时监控。就目前而言,基础的自动化控制系统组件主要有S7-300系列的PLC硬件,而系统平台的主要界面是Windows2010,其监控软件是WINCCV6.0,相应的编程软件是STEP7V5.3。 2针对于DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案 2.1控制任务的运行方法。 (1)自动调节 通过对锅炉运行参数进行自动的调整,这样来适应外界的负荷,还有工质参数的要求,同时还能让锅炉保持在比较经济的工作状况下运行。 (2)程序控制 在程序控制方面而言,比如引风机,鼓风机,还有炉排的启动顺序等,它们控制开关的启、停以及运行等动作,通过先进的技术进行自动化的控制。 (3)保护联锁 如果是从保护联锁方面而言,比如锅炉在运行的过程中,这个系统配置对水位是否正常,以及压力是否正常等情况能够进行报警的系统功能,同时还包括那么针对保护作用的,对压力以及水位异常情况下的连锁保护功能。建立电气联锁保护系统,可以有效的预防和杜绝在设备关闭过程中的操作性失误。 2.2控制系统本身的功能 (1)控制燃烧系统 燃烧系统的控制的目的就是确保蒸汽管内的压力稳定,与此同时还要保证有足够的燃烧效率。所以为了平衡这二者的关系,操作人员在调节锅炉负荷以及燃料的时候,就需要及时的对送风,还有引风量进行有效的调节和改变。如果负荷增减的度量比较大,还可以选取调节措施为停开数层或某一层。 (2)锅炉送风自动控制系统 锅炉送风的主要目的是让投入的燃料,在炉膛燃烧的时候,能够自动的投入合适的风量,进而保证锅炉的原料的有效燃烧,从而来提高锅炉的工作效率。这里需要涉及到控制参数,而对送风的控制参数而言,主要是送风参数,还有煤气的压力参数,这两个参数可以让锅炉的热效率得到保证,通过借助不断的对送风机挡板开度的大小进行调整,进而来实现送风压力的自动调节的目的。如果有两台送风机同时的在运行,就应该并列其中的一个,而对另一个的送风机的挡板进行调节。 (3)对炉膛内负压力的调节 平衡量和引风量的目标,是当锅炉的运行处于稳定的状态时,要保持它的为微负压,做到这一点,系统就可以有效的并且安全的运行。炉膛中的负压自动控制机制,是通过调节引风机入口的风门开度来实现的,这个过程中,一定要保持炉膛内的负压在-20到10Pa的微负压状态之间,进而就可以保证锅炉安全的燃烧。 (4)对蒸汽温度的调节 在蒸汽温度的调节方面,现在基本上都是选用自制的冷凝水喷减温装置。它的工作原理是按照蒸汽的出口处,对温度测量的结果来判断的,通过自动打开调节阀,然后对温度进行有效的调整,以此来保证温度处于正常合理的范围之内,也就是在430到450℃之间。这些就是DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案,这个方案的有效落实,在实际的生产中,不仅能够给相关的操作人员以很大的方便性,而且还能有效的保障各个行业的生产加工工作,尤其是在对燃烧的锅炉的保护方面,只要按部就班的执行每一项的工作内容,而不是偷工减料的落实工作,锅炉在工作方面是不会出现比较严重的事故的,所以相关的领导和技术人员对一线的操作人员,一定要做好相关的培训工作,进而保证DCS控制系统在实际的生产中发挥其最大的作用,给企业创造出更大的价值。 3针对于DCS控制系统的控制联锁保护技术 3.1锅炉的保护设计和技术应用 为了安全的监控炉膛,更好的保证稳定的锅炉燃烧情况,所以就需要控制好DCS的软硬件。在运行的时候,被输送到燃烧炉跟前的高炉煤气,还有焦炉煤气分别从锅炉的燃烧器,送入到炉膛内部而进行燃烧过程,煤气燃烧所需要的空气是由鼓风机提供给,而鼓风机在工作的过程中,先要把冷空气送到空气的预热器内,然后通过加热后,再让热风道把热空气送进炉膛内。如果煤气的压力过低,或者鼓风的引风因为其他的故障而停止了工作,锅炉的内部就会发生回火而造成爆炸的事故,对锅炉中的所有气动阀来说,在切断层面上都必须要进行连锁控制,这样才能保证在出现异常的时候,所有的安全气阀都可以被自动的连锁系统给切断,也就是说,点火煤气压力控制点火小的气动阀,而喷气自动阀,还有高炉煤气压力控制高炉的大喷气动阀,在它们之间实现连锁和切断,这对于所有的气动阀来讲,如果让引风机以及鼓风机进行全部的控制,那么一旦出现鼓风,引风机停止作业的情况,就会造成所有的气动阀都会被快速的连锁切断。 3.2水位连锁保护技术的应用 针对于DCS控制系统方面,其在处理水位变化方面能够实现非常好的自动化控制。这个系统内设置了因压力的大小而导致水位偏高或偏低的声光报警装置,还有因水位偏低而停炉热工连锁保护保护功能。尤其是气泡水位的控制设计方案,其可以根据给水的流量,还有气泡液位和蒸汽的流量对给水阀进行合理化的调节,进而保护了锅炉水位的稳定性。 4总结 这种DCS系统的锅炉系统自动化控制系统,不仅能够达到上面的效果,而且还能很好地实现节能,环保以及降耗,并且最终能够达到良好的经济效益以及社会效益目的,以上通过对自动化控制系统设计经验的分析,尤其是在DCS系统反面下的锅炉系统自动化控制系统应用的阐述,希望能给业界人士提供一些借鉴。 作者:王玮琳 单位:西安磐石电力科技有限公司 自动控制论文:自动控制教学改革论文 一、改进教学方法 由于“自动控制基础”课程比较抽象,不同于一般的专业课,在授课过程中,学生普遍反映学习比较吃力,不知道这些知识学了用在什么地方,某些学生有“自动控制基础课程难学又没用”的想法,大部分学生的学习目的不明确,上课的注意力很容易不集中,传统教学方法严重影响学生的学习积极性。针对这种情况以及学生对应的偏船舶专业背景,在课堂教学中引入船舶中大量的控制系统应用的实例,如把船舶柴油机气缸冷却水温度控制系统、船舶燃油黏度控制系统、船用辅锅炉的水位自动控制系统、主机遥控系统和船舶火灾监控系统自动控制等等,穿插到本门课程的教学中。这种教学方法通俗易懂,学生能很快接受,从“要我学”转变为“我要学”,课下经常有学生请教实例中深层次的问题,学生普遍反映喜欢这种实例讲解。同时在教学中注意采用多种教学手段与方法,上课并不是简单地“念”多媒体课件,对于重要的数学推理以及公式,还是在黑板上进行推导,现代教学手段与传统教学方法有机结合,可以使得课程教学更加科学;课上多用启发式提问,增加学生对知识点的感性认识,让学生积极思考和分析,然后积极组织学生参与课堂讨论,最后教师加以总结。师生之间形成良好的互动,课堂教学氛围比较活跃,很大程度上调动了学生对学习的兴趣。 二、注重Matlab软件 在教学中的应用Matlab软件在欧美国家早在20世纪90年代就正式引入教学中,如今Matlab已经成为线性代数、控制理论、数理统计和数字信号处理等课程的基本教学工具,成为欧美国家大学生必须掌握的基本技能。自动控制基础课程理论复杂,公式也比较多,Matlab控制系统工具箱可以很好地处理以传递函数为主要特征的经典控制问题。将Matlab引入课堂教学中,不但可以提高教学质量,也能吸引学生的学习兴趣。例如时域分析中,系统对各种典型输入信号的响应传统上都是利用拉普拉斯变换法求解出系统输出的拉普拉斯变换,然后拉普拉斯逆变换得到输出的时间函数。由于江苏科技大学能源与动力工程专业学生以前没有学过复变函数与积分变换这类课程,加之过多的数学变换干扰了学生对时域分析的理解,特别是二阶振荡系统,得到的系统输出方程比较复杂,学生难以理解。而且课堂教学中做出准确的曲线也比较困难。在Matlab环境下,可以很方便地输入相应的参数,从而得到相应的响应曲线。再通过改变自然频率和阻尼比的大小,可以很直观地观察到这两个参数对时间响应曲线的影响。整个过程清晰明了,教学形象生动,复杂抽象理论的概念得以具体图形化,学生对知识点易于掌握,对课程的兴趣也得到提升。另外利用此软件在频率特性的Nyquist图、Bode图的绘制与分析以及系统的校正等传统教学难点的教学中也收到了很好的教学效果。课下也鼓励学生学习Matlab软件,建议课后部分作业用Matlab来完成。 三、加强实验教学课程的实践 教学环节在江苏科技大学是独立授课实验,授课教师与实验教师的沟通尤为重要。一方面,目前实验安排上尽量压缩讲解时间,减少演示性的实验项目,相关的理论知识学完后紧跟实验,增多设计性、综合性的开放实验内容,强化学生对基础知识的理解,培养学生的自主学习能力,确保学生不但能做出结果,还能知道为什么会有这样的结果;另一方面在Matlab环境下开展计算机辅助虚拟教学实验,“虚实”两种手段有机结合。对于动手能力强的学生,利用实验室现有的设备,引导学生自己设计实验项目,能力非常突出的,吸收到学校相关本科生创新计划的研究小组。充分发挥学生的学习主动性和创造性,为毕业后的工作或深造打下基础。 四、改革考核方式 “自动控制基础”课程为必修考查课,考核方式比较灵活,教师可以自由选择。以前都是采用开卷考试或者是小论文的方式,实施下来发现效果非常差,学生对本课程的重视程度不高,上课不听讲、睡觉,甚至干脆逃课的现象很多。而且自动控制基础的一些基本概念和理论必须掌握,所以考试是必要的。但单纯采用闭卷考试后,学生往往都在考试前突击复习,相当一部分学生的成绩都是勉强及格。后来改用平时成绩加期末考试卷面成绩综合的形式,平时成绩和期末考试卷面成绩各占50%,平时成绩由以下几部分构成:1.课堂考勤;2.课后作业,事先声明严禁抄袭,必须是自己独立完成,对于交上来的作业教师认真批改并及时讲解,作业有抄袭嫌疑的在课堂上向学生求证,几次下来作业抄袭现象得到了很好的遏制;3.课题提问环节,每次随机提问,而不是传统的按照学号顺序来,这样每个学生都觉得自己会被问到,上课就会集中注意力,认真听讲,同时也能检验学生的学习效果,每位学生在整个课程的教学过程中至少要被提问三次;4.额外加分项,课堂练习中有把握的学生可以上黑板来完成和讲解,效果良好的学生可以获得若干额外加分,份额为1—5分,为了公平起见,每个学生这样的机会是两次。期末考试不设填空题和选择题,一般为四到五道计算题,命题突出能力考核。以上教改措施经过近几届学生的实施,取得了一定的成效,效果显著,提高了教学质量,激发了学生的学习兴趣,加深了学生对课程知识的掌握,这也为后续课程的学习打下了良好的基础。但教学方面还有很多问题需要继续探索与完善,教学方法必须不断改进、不断总结、不断创新,达到进一步提高学生的学习主动性,增强学生的学习创新能力、实践能力的培养目标。 作者:徐华平潘朝峰刘炳霞单位:江苏科技大学
自动控制系统论文:主排水泵自动控制系统论文 1系统组成 1.1系统采集的监控信号。 (1)开关量输入信号 这一信号主要是对水泵的开关进行控制,如果出现任何故障状态可以实现远程监控。而且每一个阀门的开关状态都可以通过相关的指令来完成,相关的检修指令是相对比较重要的构成部分,还可以实现控制指令,检修指令,对液位的报警情况进行控制。 (2)开关量出输出信号 输出信号主要是对水泵电机的启动和停止来进行控制,不仅可以对电动闸的开关进行控制,还可以对真空信号进行监控。可见,输出信号也是不可缺少的信号类型之一。 (3)模拟量输入信号 从这一类型的信号可以看出,水仓水位、水泵抽水真空度负压等。另外,对于电机的轴承、温度以及排水的流量等都可以进行监控。 1.3系统的基本特点。 从这一系统来看,其基本的特点主要表现为以下几个方面的内容:第一,要选择性能较高的可编程逻辑控制器来进行控制,然后借助以太网的通讯模块来对数据进行高效地处理。这种方式的实时性比较突出,而且数据处理工作也比较快。第二,可以检测到水仓中其他工况的设置情况,还可以促进水泵管路的分布更加均匀。减少故障的出现频率。第三,在整个系统中具有各种不同的可靠性措施,为了应急预案,采取的维护量比较少,达到无人值守的目的。第四,可扩展性比较强,可以随着根据系统运行的需要在增加节点数量。 2系统功能 2.1自动控制功能。 (1)通过对水位进行自动检测来实现各项参数的标准性和准确性,进而达到自动控制的标准 实现科学合理地调度和轮换工作,最终达到报警的目的。自动控制功能的实现效果比较明显。 (2)在系统运行的过程中,自动控制功能还表现在对超声波水位仪以及传感器结构来实现设备的配套工作 同时还可以应用PLC来对程序进行编制,减少水位传感器故障现象的出现,通过实时报警来对水文进行监测,提升自动控制的作用和价值。 (3)可以对水泵的运行程度进行自动控制 水泵投入使用之前需要检查相关的水位,同时还需要对供电参数进行明确。另外,水泵循环使用的相关记录还包括管网的压力检测以及负压检测等工作,只有这些参数全部符合标准才能够进行运行。 (4)可以对水仓中水位的变化情况进行控制 在高水位开启的情况下,水位如果达到了上限,对多台水泵可以进行及时地排水,进行低限时性停泵,可以实现水泵设备的自动开停。 (5)控制程序的运行就是对水泵的开启和停止的次数以及相关的运行时间来进行记录 并且根据运行的相关参数来实现自动启停。这样不仅可以提升水泵使用率,还可以直接找到故障泵,实现水泵的轮换,对故障进行发现和处理。提升矿井工作环境的安全性。 (6)如果系统出现了故障问题,可以通过查看监控画面的形式来提升系统的报警功能 以便施工人员能够及时地采取措施来进行解决。 2.2半自动控制功能 根据矿井工作的需要可以对运行方式进行切换,达到半自动控制的方式,在这种情况下,操作人员可以完全地操控水泵和其他设备的启停。 2.3就地控制功能 就地控制功能也是不容小觑的,当设备工作方式切换到就地位置时,就可以实现人工方式来对控制设备的启停进行控制,同时还可以随时对设备进行检修和维护。可见,就地控制功能是自动控制系统的重要功能之一。 2.4保护功能 从保护功能上看,主要包括超温保护、电机保护以及电动阀门保护等等。第一,超温保护主要是就是当水泵或者是电机轴承达到最高温度时,超过了警戒线就会自动进行报警。相关的工作人员就可以通过这一报警信号来采取解决对策。第二,电机保护就是对通过电机的电流和电压等进行监测,还包括对水仓水位的相关参数进行控制,对电机的系统运行功能进行保护。第三,电动阀门保护就是对阀门的故障信号以及水泵的连锁控制系统进行保护,同时对电动阀门的相关信息进行检测。 3经济效益与社会效益 针对本次所研究的系统来说,在安装该系统后,每天每班可减少水泵房司机2人,每工按100元计算,每年可节约用工资金365×2×3×100=21.9万元。系统保护齐全,运行安全可靠,减少了事故的发生,同时降低了水泵工的劳动强度,改善了工作条件,使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变。 4结语 如今,我国在煤矿井下排水的优化、排水系统的控制、改造设备及管道的合理布局方面得到了较好的效果,还有一些研究人员在排水系统的控制方面使用了智能控制,将模糊控制及一些先进算法应用到排水方案中,优化了煤矿排水系统的控制策略,使得矿井排水系统实现了实时监控、故障诊断、报警记录、信息显示和水泵轮换工作等。 作者:刘冰涛 单位:冀中能源股份有限公司东庞矿 自动控制系统论文:锅炉自动控制系统论文 1DCS系统的基本构成 DCS系统在很长时间就已经得到了相关方面的普及工作,而且其在实际中的应用效果也是非常好的,可以说在各个领域的自动化控制技术领域都有其不可取代的地位。DCS系统就是集散的控制系统,系统的优秀思想是通过分散控制,进而进行集中操作的指导方针。DCS系统主要是由上位系统还有下位系统构成,上位系统应用的是工业控制计算机,现场的数据,存储,还有报警处理,打印以及控制参数的设定等,都是运用组态软件来完成实时的显示工作。在实际的作业工作中,通过借助于工业控制计算机,然后对上位系统进行全方式的控制,这方面的内容主要包括应用WinCC组态软件,实现对现场数据进行的实时的显示,处理,还有对各种参数进行的设定,以及对所有数据进行存储的工作,对一些可能出现问题的数据,实现自动报警,还有最终数据的输出功能等。而下位系统是由PLC构成的,同时还要连接现场的一些设备。在上下位系统之间,通过应用Ethernet来实现通讯,其根本目的就是要满足对数据的实时监控。就目前而言,基础的自动化控制系统组件主要有S7-300系列的PLC硬件,而系统平台的主要界面是Windows2010,其监控软件是WINCCV6.0,相应的编程软件是STEP7V5.3。 2针对于DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案 2.1控制任务的运行方法。 (1)自动调节 通过对锅炉运行参数进行自动的调整,这样来适应外界的负荷,还有工质参数的要求,同时还能让锅炉保持在比较经济的工作状况下运行。 (2)程序控制 在程序控制方面而言,比如引风机,鼓风机,还有炉排的启动顺序等,它们控制开关的启、停以及运行等动作,通过先进的技术进行自动化的控制。 (3)保护联锁 如果是从保护联锁方面而言,比如锅炉在运行的过程中,这个系统配置对水位是否正常,以及压力是否正常等情况能够进行报警的系统功能,同时还包括那么针对保护作用的,对压力以及水位异常情况下的连锁保护功能。建立电气联锁保护系统,可以有效的预防和杜绝在设备关闭过程中的操作性失误。 2.2控制系统本身的功能 (1)控制燃烧系统 燃烧系统的控制的目的就是确保蒸汽管内的压力稳定,与此同时还要保证有足够的燃烧效率。所以为了平衡这二者的关系,操作人员在调节锅炉负荷以及燃料的时候,就需要及时的对送风,还有引风量进行有效的调节和改变。如果负荷增减的度量比较大,还可以选取调节措施为停开数层或某一层。 (2)锅炉送风自动控制系统 锅炉送风的主要目的是让投入的燃料,在炉膛燃烧的时候,能够自动的投入合适的风量,进而保证锅炉的原料的有效燃烧,从而来提高锅炉的工作效率。这里需要涉及到控制参数,而对送风的控制参数而言,主要是送风参数,还有煤气的压力参数,这两个参数可以让锅炉的热效率得到保证,通过借助不断的对送风机挡板开度的大小进行调整,进而来实现送风压力的自动调节的目的。如果有两台送风机同时的在运行,就应该并列其中的一个,而对另一个的送风机的挡板进行调节。 (3)对炉膛内负压力的调节 平衡量和引风量的目标,是当锅炉的运行处于稳定的状态时,要保持它的为微负压,做到这一点,系统就可以有效的并且安全的运行。炉膛中的负压自动控制机制,是通过调节引风机入口的风门开度来实现的,这个过程中,一定要保持炉膛内的负压在-20到10Pa的微负压状态之间,进而就可以保证锅炉安全的燃烧。 (4)对蒸汽温度的调节 在蒸汽温度的调节方面,现在基本上都是选用自制的冷凝水喷减温装置。它的工作原理是按照蒸汽的出口处,对温度测量的结果来判断的,通过自动打开调节阀,然后对温度进行有效的调整,以此来保证温度处于正常合理的范围之内,也就是在430到450℃之间。这些就是DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案,这个方案的有效落实,在实际的生产中,不仅能够给相关的操作人员以很大的方便性,而且还能有效的保障各个行业的生产加工工作,尤其是在对燃烧的锅炉的保护方面,只要按部就班的执行每一项的工作内容,而不是偷工减料的落实工作,锅炉在工作方面是不会出现比较严重的事故的,所以相关的领导和技术人员对一线的操作人员,一定要做好相关的培训工作,进而保证DCS控制系统在实际的生产中发挥其最大的作用,给企业创造出更大的价值。 3针对于DCS控制系统的控制联锁保护技术 3.1锅炉的保护设计和技术应用 为了安全的监控炉膛,更好的保证稳定的锅炉燃烧情况,所以就需要控制好DCS的软硬件。在运行的时候,被输送到燃烧炉跟前的高炉煤气,还有焦炉煤气分别从锅炉的燃烧器,送入到炉膛内部而进行燃烧过程,煤气燃烧所需要的空气是由鼓风机提供给,而鼓风机在工作的过程中,先要把冷空气送到空气的预热器内,然后通过加热后,再让热风道把热空气送进炉膛内。如果煤气的压力过低,或者鼓风的引风因为其他的故障而停止了工作,锅炉的内部就会发生回火而造成爆炸的事故,对锅炉中的所有气动阀来说,在切断层面上都必须要进行连锁控制,这样才能保证在出现异常的时候,所有的安全气阀都可以被自动的连锁系统给切断,也就是说,点火煤气压力控制点火小的气动阀,而喷气自动阀,还有高炉煤气压力控制高炉的大喷气动阀,在它们之间实现连锁和切断,这对于所有的气动阀来讲,如果让引风机以及鼓风机进行全部的控制,那么一旦出现鼓风,引风机停止作业的情况,就会造成所有的气动阀都会被快速的连锁切断。 3.2水位连锁保护技术的应用 针对于DCS控制系统方面,其在处理水位变化方面能够实现非常好的自动化控制。这个系统内设置了因压力的大小而导致水位偏高或偏低的声光报警装置,还有因水位偏低而停炉热工连锁保护保护功能。尤其是气泡水位的控制设计方案,其可以根据给水的流量,还有气泡液位和蒸汽的流量对给水阀进行合理化的调节,进而保护了锅炉水位的稳定性。 4总结 这种DCS系统的锅炉系统自动化控制系统,不仅能够达到上面的效果,而且还能很好地实现节能,环保以及降耗,并且最终能够达到良好的经济效益以及社会效益目的,以上通过对自动化控制系统设计经验的分析,尤其是在DCS系统反面下的锅炉系统自动化控制系统应用的阐述,希望能给业界人士提供一些借鉴。 作者:王玮琳 单位:西安磐石电力科技有限公司 自动控制系统论文:PLC自动控制系统论文 一、PLC和智能模块的发展现状及趋势 PLC是一种在继电逻辑控制之后迅速发展起来的计算机工业自动控制装置,其强大的抗干扰能力和可靠度被广泛运用于多种工业自动化设备中。随着对PLC研究的深入和技术的发展成熟,越来越多的复杂自动控制系统纷纷将PLC作为了首选技术。与多年前的PLC功能相比,如今的PLC厂商已开发出各种各样的配套功能模块,智能化的处理能力也在不断增强,完全能够适应各类工艺生产流程,如输入输出模块,便是现今应用范围最广的PLC自动控制系统智能模块,其实现了采集外部模拟量和控制内部数字量的两种功能,甚至有一些品牌的输入输出模块已完全嵌入了A/D和D/A的功能,满足了市场的需要。然而,随着旧工艺旧设备的改造和工业控制系统的复杂程度提高,原厂配套的智能模块出现了功能性瓶颈,具有一定的滞后性,且因定制造价过高的原因,国内外开始对自动控制系统智能模块展开了更深层次的研究。 二、基于PLC自动控制系统的设计 1、PLC自动控制系统的结构构成PLC自动控制系统是通过PLC对工业生产中的储位、压力、流量和温度等生产要素进行控制的一种智能化系统,在此过程中,需进行PID的运算,通常在PLC厂家可以采购到配套的PID控制程序和过程控制模块,对于生产要素的采集和输出都有较为方便的控制方法,但基于价格和操作性的原因,不少PLC自动控制系统还是采取自己编程的方式,这对于复杂的PLC自动控制系统实现更多需求和工艺调整的控制策略,具有成本更低和操控性更强的特点。PLC自动控制系统的工作流程主要是:通过测量感应元件对信号进行反馈输入,进入A/D模块转变为系统能够识别的数字信号,再与控制参数进行比对,接着进入PID运算单元,得到偏差结果的计算,最后由D/A模块转变信号输出至执行元件,开始动作的执行。 2、PLC自动控制系统的智能化实现本文以储料储存和输送控制为例子,采用三菱公司生产的FX2N-48MR-001PLC对PLC自动控制系统的智能化实现过程进行具体介绍。 (1)储位的采集:寄存器M21闭合检测储位并选择输入通道读取储位值信号,A/D模块开始工作,再经缓冲存储器读取进入辅助继电器中,最后将数字信号储存入寄存器,等待PID的运算。 (2)PID的运算:首先,我们要初始化设定PID的固定指令参数表,即设定检测时间、增益滤波、微积分增益等参数。其次,设置独立的PID指令寄存器,当PID出现运算错误时,及时调整寄存器的ON和OFF状态,中断指令,而实际采集储位值信号时,也是通过中断和跳转指令和子程序调用指令来运算的。 (3)电动阀的输出:电动阀主要作为进出料控制的手段,是通过PID的控制和D/A模块的转换,将PID运算的模拟量结果进行输出工作,其输出值会储存在辅助继电器和缓冲储存器中,触发输出通道进行D/A转换的过程。 三、基于PLC自动控制系统的上位监控设计 1、上位监控介绍基于PLC自动控制系统的上位监控是由组态软件对上下位的通信进行衔接,且实时监控并记录PLC自动控制系统运行情况的管理方法。其采用组态软件对PLC、智能模块以及设备仪表等进行采集现场信号的工作,当系统运行到报警参数设置范围内的状态时,组态软件会以监控界面和移动终端设备等途径提醒工作人员。同时,该上位监控软件对历史数据能够进行统计和储存,便于对数据变量配置进行优化和完善。 2、上位监控界面设计上位监控界面设计分为两个步骤,一是画面的开发,通过组态软件对工业流程图的图形图表绘制,根据各设备的位置、规格和连接方式,通过缩小比例的显示方式表示在计算机屏幕中;二是工程变量的设置,监控界面中的工程变量往往用于集中进行生产监控和预警控制,因画面的直观效果,自动控制系统能够在监控界面中随时发现工业生产各个环节的运行状态,简而言之,设置工程变量即是在画面开发之后对各生产要素和连接方式的属性定义。 3、远程监控设计随着互联网的高速发展,远程监控与PLC自动控制系统结合起来,成为了PLC自动控制系统的一个很重要的智能模块。组态软件中内嵌有B/S结构,可以让自动控制系统的监控手段脱离现场的监控,随时随地对工业生产进行监控和管理,亦可设置纯浏览权限,只能访问监控界面,进行实时数据观察,该方式已成为了上位监控的重要发展方向。 四、基于PLC自动控制系统的智能模块设计 为满足PLC应用于各种自动控制系统的要求,配套输入口的模块购买成本十分高昂,而且相对固定的性能和无法扩展的弊端对于小型自动控制系统和老工艺改造项目具有较差的灵活性。针对于此,本节将阐述智能输入输出口模块在PLC应用中的二次设计过程。 1、智能输入输出口模块的设计方案智能输入输出口的设计主要通过编程来自定义种类各异的逻辑功能,实现与PLC联通信息,输入输出模拟量,并于上位监控界面中显示的功能。其中,智能输入输出口模块优秀控制器采用单片机作为主机来完成通信的传输和数据的控制,PLC作为辅机来对两者进行联通。而单片机逻辑电路设计交由CPLD来完成,所有模块和输入输出外设都经过CPLD与单片机利用总线连接,实现抑制容易、兼容性强等特点。 2、硬件模块设计 (1)单片机模块单片机是智能输入输出口模块的优秀部分,本文对单片机的选择为兼容8051指令代码的单片机,该类型单片机的功耗、速度和抗扰性能都得到了市场的良好反响。其次,该类型的单片机采取外部晶振模式并内置2个30pF电容对波特率的把握较为稳定和快速。由于STC12LE5A60S2和CPLD的供电电源为3.3V,所以可以直接进行总线连接。同时,本文将单片机的ALE引脚、中断、P2和WR/RD接口与CPLD连接,易于控制矩阵式键盘的操作。 (2)CPLD模块CPLD是自定义逻辑编程开发的专用集成电路,其利用配套的输入软件、开发软件和仿真软件对内部逻辑烧写实现电路设计、仿真和优化的制作过程。在CPLD的选择上,首选电源电压为3.3V的CMOSEPLD,满足管脚数量大于144个、I/O口大于116个的高性能和高密度要求。 (3)D/AC和A/DC模块D/AC模块的主要作用是输出0~5V的模拟量,为满足不同电路的设计要求,其输入方式应满足市面常见的直接数字和单、双缓冲并存的输入方式,至于模拟信号是否在转换后通过电流形式输出还是电压输出,本文对此不作要求;A/DC模块的主要作用是转换数字量信号,并经单片机发送至PLC进行PID运算。按照常见的自动化控制系统的要求,A/DC模块必须具备8路采集通道,且采集精度应符合8位分辨率的要求。 3、软件模块设计 (1)CPLD程序的编写CPLD程序的编写主要是对总线地址译码、读写时序、数码管扫描、键盘自动扫描的操作,通常采用AHDL语言来完成工作。其编程流程为:首先,进行总线地址译码,获取单片机对A/DC和D/AC模块的读写时序,通过读写时序判断A/DC和D/AC模块的转换状态;其次,传输采集数据给单片机,通过对数码管的1KHz信号扫描模式,将数据显示与LED上;最后,根据键盘自动扫描200Hz信号的结果,判断单片机中断的按键动作,输出至总线。 (2)单片机程序的编写单片机程序的编写主要是对主程序、功能菜单程序、显示程序和模块通信和控制进行设计。此过程是对智能输入输出口模块人机交互界面的设计,应以简单便捷的操控设计为原则,满足通信和控制模块的功能性需求。 4、PLC和智能输入输出口模块的串行通信实现PLC和智能输入输出口模块的串行通信实质上是模拟量和数字信号的传输通信,其通讯数据以每帧10个字符为单位进行传输工作,并采用STX作为起始标志,ETX作为结束标志,中间部分为命令码和校验码,通讯模式通常使用9600bps串口波特率和相同的传输数位,此过程中数据的读写工作均交由单片机完成,即将单片机作为编制通信程序的主机,以实现数据通信的需求。 作者:马婷单位:江苏省连云港财经高等职业技术学校 自动控制系统论文:热电厂输煤计算机自动控制系统 电力存在于人们日常生活、工作的每一个环节,无处不在,现代社会的经济发展进离不开电力,是国家进行经济建设、工业活动的重要保障,电力不管是对个人的生活质量还是对国家的发展建设都具有重大的影响作用,所以热电厂的发展运行情况是人们关注的热点,而输煤系统作为供应燃料生产电力的重要保障,是热电厂运行的重要构成,对热电厂的生产效率有着至关重要的作用。选用热电厂输煤计算机自动控制系统能够及时监测输煤运行过程中的各种参数情况、减少电厂工作人员的工作强度,增强电厂的设备和相关工作人员的安全系数,尽量减少或防止意外事故的发生及扩大,保障热电厂的正常能够正常、持续地运行。 1热电厂输煤计算机自动控制系统的原理 热电厂输煤系统可以分为两大部分:上煤和卸煤,为了保障热电厂的正常运行,对输煤过程中的各项设备功能及协助操作有着严格的要求标准,热电厂输煤计算机自动控制系统能够控制并及时调整输煤过程的现场设备运行,并对所有的现场输煤设备进行联锁控制,保证整个输煤系统能够正常持续地运行。而热电厂输煤计算机自动控制系统在设计时都应该要包含联锁启动、故障报警、停止和紧急停止4个基本功能,符合以下原理要求: (1)在给热电厂供煤时,各个设备的启动和停止应该要设定一种特定的顺序,即要能够对各个设备之间进行联锁控制。 (2)设备启动和停止过程设置要结合热电厂的实际工作情况计算后,设置合理地时间间隔(延时功能)。所有设备启动的延时统一设置为一个数值如15s,而停车延时可以根据不同的设备按照日常输煤工作的实际经验经过计算后分别设置为几种不同的数值,如10s、15s、20s、25s,只要保证设置的延时时间停车时破碎机要是空载的状态,同时在输煤皮带上要没有剩余的煤,延时数值的要结合热电厂输煤设备实际情况合理设置。 (3)输煤系统运行时,监测运行情况,一旦有设备发生故障的时候,立即发出报警信号并且能够自动控制停车,同时,前面的供料设备也需要跟着停车,后面的设备也要按照特定的顺序和延时进行联锁停车。 (4)在每条输煤的皮带上都设置双向跑偏开关,跑偏多少角度时发出告警信号,跑偏多少角度时发出告警并且自动停车,跑偏角度参数设置可以根据以往经验设置。 (5)可以直接在线选择启用备用的设备进行运行。如果有特殊情况发生时,可以把之前的供煤方式变成两条输煤线路的设备交叉供煤的方式。(6)可以把各个机电设备的运行情况记录显示出来,并且能够实时记录输煤过程中发生的报警、自动停机等情况。根据这些基本原理建立热电厂输煤计算机自动控制系统能够保障输煤系统正常运行下去,把各种可能发生的情况处理方法存入系统,及时快速地操作各种输煤设备,并持续监控整个输煤过程中的运行情况,发生意外状况时能够及时报警并按设置处理,有效防止意外事故的扩大,提高热电厂的生产效率,加强输煤过程的管理。 2热电厂输煤计算机自动控制系统的优点 热电厂输煤多是依靠皮带进行输送的,具有有皮带数量大、输煤工作繁杂;设备分布范围广、输送线路长、应用过程中故障事件多;设备启动要求高等特点。而传统的输煤系统是基于继电接触器产生的,针对上述特点在热电厂的运行过程中经常会发生皮带跑偏、撕裂或者是落煤的管道经常堵塞等这些生产故障,需要耗费极大人力成本及时间成本,而随着人们对电力的需求增加,热电厂规模的日益扩大,传统的输煤系统开始难以满足热电厂的需要。以PLC为优秀控制管理的输煤计算机自动控制系统能够更好地满足热电厂的市场需求,降低电力的生产成本,热电厂采用计算机自动控制系统输煤具有几个优点: (1)便于数据采集、处理工作。输煤计算机自动控制系统中,采集数据这项工作是计算机系统的主要工作内容,它将对输煤各个环节过程中的数据、规格进行实时监测,并且及时记录存储监测数据,同时,计算机自动控制系统里面包含各种数学运算、数据转换、数据排序、查找、为操作等多项功能,便于工作人员及时查阅、计算和处理输煤过程中的数据,提高输煤系统的工作效率。 (2)操作性强、可靠性高。热电厂输煤计算机自动控制系统在对系统的运行过程进行监测时,如果数据出现异常变化,可以根据事先设置好的报警数值发出报警信号,并及时调整设备运行状态,减少设备发生故障的概率、提高输煤系统的运行效率,保障热电厂工作的正常运行。 (3)适用范围广。热电厂的输煤系统中设备比较繁多,同时分布的比较分散,而要更好地完成输煤工作就需要多种设备之间相互配合密切,输煤计算机自动控制系统能够远距离控制各种设备的操作进行,并进行联锁控制,使设备与设备之间的操作既能够独立完成,又能够合作互动。 (4)便于数据联网和通信。计算机自动控制系统一般都可以相互之间进行联网、数据传送、通信,这样可以及时反映处理热电厂输煤过程中产生的问题,节省人力成本及时间成本。因为热电厂输煤计算机自动控制系统的这些优点,能够帮助输煤系统可靠准确地持续运行,并能及时响应输煤现场的各种意外事故,提升输煤系统的自动化,减轻热电厂操作工人的工作强度,缩短输煤设备的空载运行时间,提高热电厂的工作效率和生产能力。 3结论 热电厂输煤系统是一个设备众多、布置分散并且运行环境差的工业系统,而计算机自动控制系统能够通过可编程控制器的控制来自动控制上煤和卸煤,能够在系统出现故障时,及时地发出报警信号,并根据事先的数据设置自动采取相应措施,保证整个热电厂输煤系统可靠、稳定地运行,减少或防止各项意外事故的发生扩大,提高热电厂的工作效率,减少热电厂工人的工作强度,为热电厂的生产奠定基础。 作者:赵奇远 唐银敏 单位:南阳热电有限责任公司 南阳农业职业学院 自动控制系统论文:楼宇自动控制系统的智能建筑论文 1工程概况 苏州吴中区南溪江路商务中心位于南溪江路和明溪路交叉口,总建筑面积120585.21m2,其中地上建筑面积82871.71m2,地下建筑面积37713.5m2,建筑高度85.3m。主要功能为商业、办公、酒店,地下室为汽车库和设备用房。酒店为五星级酒店(金陵饭店)。南溪江路商务中心采用了楼宇自动控制系统实现了对建筑的智能管理。本文仅介绍BAS系统中空调能耗管理系统的应用。 2设计依据 1)《20kV及以下变电所设计规范》(GB50053-2013)。2)《低压配电设计规范》(GB50054-2011)。3)《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-1995(2005版))。4)《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)。5)《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-2013)。6)《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2006)。7)《综合布线系统工程设计规范》(GB50311-2007)。 3系统原理 本设计采用新型集散控制系统——现场总线系统(FCS系统),能把控制功能分配至现场每个控制回路,并完全分散在现场仪表中,从而提高了系统的可靠性,实现真正的分布式控制。本系统可分为:设备层、控制层和管理层,主要监控对象为AHU、PAU等空调系统及水泵、电梯等设备的运行及故障信号。建筑设备监控主机控制室设在监控中心内,通过光HUB及BNA把TCP/IP协议转换成C-BUS,从而连接多台DDC直接数字控制器(可带远程输入输出模块),把各楼宇设备连通起来;还可通过ODBC、API等接口方式完成与其他系统的通信,实现建筑内的资源共享和综合管理。本建筑BA系统的监控及自诊断功能设于一层监控中心内。建筑物共设33台空调机组,其中5台采用空气净化变频机组。8台排风机组由专用PLC可编程控制器控制。一般变风量空调及一般组合式空调控制原理:由送(回)风传感器控制调节冷、热水电动二通调节阀,同时根据需要对风管电加热器进行分级调节,在电加热器后设置高温保护开关,当保护开关动作时,关闭电加热器;当风机停止时,连锁关闭电动二通阀。对组装式空调器风机进行变频控制,由室内温度控制调节冷、热水电动二通调节阀,同时根据需要对风管电加热器进行分级调节。在电热器后设置高温保护开关,当保护开关动作时,关闭电加热器的电源;当风机停止时,连锁关闭电动二通阀和电加热器。要注意风机开,电加热器才能开。随着高、中、低过滤器阻力的改变,通过控制变频器改变风机转速以维持风量,保证换气次数不变,延长过滤器的使用寿命。在送风总管上设风管压差传感器,同时在夜间值班模式下改变风机运行转速以降低能源消耗。 4供电电源 本系统设备电源由控制室配电箱引来,容量为三相5kW(配UPS不间断电源)。DDC直接数字控制器就近安装于各个空调设备机房内,电源由就近配电箱引出,容量为单相0.5kW。 5电气接地 在建筑工程设计中,供配电设计非常重要,而接地系统是其中的重要组成部分,占据重要地位,因为它能直接影响供电系统的安全与稳定。特别是近年来,社会科技越来越发达,智能化楼宇的出现在给我们带来方便的同时也产生了新的问题。本工程采用TN-S系统。在设置该系统过程中,根据其工作零线与专用保护线以及它们连接的位置,设置智能化楼宇系统的安全保护、交流工作、电子设备直流接地系统、防雷保护系统,以保障智能化楼宇的安全。 6结束语 楼宇自控系统是建筑智能化系统的重要组成部分,它是为实现建筑的使用功能服务。一幢智能化建筑需要自控设计系统承包商、建筑施工单位、业主等各方人员共同协调、密切配合、精心设计和组织施工。楼宇自控技术在智能建筑中的应用节能效果显著。有理由相信,我国智能楼宇自控系统应用将更加合理,技术发展也将更加成熟。 作者:张哲张晓萍单位:苏州设计研究院股份有限公司 苏州工业园区设计研究院股份有限公司 自动控制系统论文:电厂自动控制系统(装置)Y2K问题测试 【摘要】针对发电厂计算机自动控制系统(装置)2000年问题(Y2K问题),阐述相应的测试方法、步骤及分类,认为应根据不同的测试对象,采取不同的测试方法和步骤;无论测试对象如何,一些测试方法是基本的,具有一定的共性。 【关键词】发电厂自动控制系统2000年问题测试 发电厂Y2K测试所涉及的对象一般有:(1)计算机自动检测装置或检测系统,包括测量仪器仪表和有关的检定系统等;(2)计算机控制装置或系统,包括PLC、单回路/多回路调节器和监控系统;(3)其它计算机自动控制系统(设备),如分散控制系统(DCS)。对于不同的测试对象,应根据其具体运行情况及相应功能,采取不同的测试方法和步骤,才能最有效地测试不同对象的Y2K问题。但无论对象如何,有些测试方法是基本的和共性的。本文从发电厂Y2K问题测试方法、步骤、需选时间点段及发电厂Y2K问题分类等几方面进行讨论。 1测试方法 对于发电厂计算机自动控制系统(装置)Y2K问题,一方面要测试系统能否顺利跨越2000年,能否识别非法和无效日期,所有日期显示是否正确;另一方面,更要测试系统在2000年前后能否稳定运行,功能是否正常,会不会引起误报警乃至保护误动作等。对于不同测试对象,应有不同的测试方法。 1.1自动检测仪表 对自动检测仪表进行Y2K问题测试,一般最好用离线测试法,即用备品备件外接信号源来对其进行测试,以免在测试过程中产生干扰信号,影响整个系统运行。 1.2PLC和控制器 首先应根据该PLC或控制器对系统的影响程度,决定进行离线还是在线测试。但有相当一部分PLC和控制器可能没有日期和时间设置功能,无法进行直接测试。在这种情况下,应分2步进行:第一,若该设备有源代码,应对源代码进行分析,确定应用软件何处用了时间功能,如定时器等;判断这些时间功能是由实时时钟或系统时钟产生的,还是由计数器或脉冲产生的。若是由实时时钟产生的定时,可能有Y2K问题;若是由计数器产生的定时,软件本身应不会有Y2K问题。第二,应对该控制器的硬件电路进行分析,确定硬件电路是否有备用电池和实时时钟RTC芯片等。若没有这些芯片,硬件本身应没有Y2K问题。如果以上2步都有明确结论,就可确定该设备是否有Y2K问题。 对于类似单回路/多回路调节器的控制器,可直接测试其控制功能是否正常,也即对控制器硬件和应用软件同时进行Y2K问题测试。对于由工业控制计算机构成的控制器,应首先对工控机本身进行测试,再对应软件(如控制软件等)进行测试。对于PLC,先用编程器对PLC本身进行测试,再对应用软件进行测试。需注意的是,用编程器修改的是PLC本机的日期及其时钟,而非编程器日期。 1.3监控系统 监控系统由上位机和下位机构成,或由人机接口MMI加PLC构成。首先应根据该监控系统对整个系统的影响程度决定是进行离线测试,还是进行在线测试。监控系统的Y2K问题测试分2大部分,即下位机测试和上位机测试。先对下位机进行测试,方法与1.2节所述类似;再对上位机测试,包括上位机本身和应用软件测试;最后,对上位机和下位机同时进行测试,测试系统运行有无异常、功能是否正常。 1.4DCS系统 DCS是整个发电机组监控的神经中枢。为保证安全,在进行DCS测试前,应确保机组已停运。对于DCS,应首先进行单项测试,再进行系统测试,确保整个DCS不受Y2K问题影响。(1)DCS单项测试。先进行单个控制站、工程师站操作站的硬件和操作系统是否存在Y2K问题及其严重性,再对工程师站、SOE、控制站的各种应用软件及其功能进行测试,如工程师站组态功能是否正常、SOE事件记录功能是否正常、控制站的数据采集和控制功能是否正常。(2)DCS系统测试。单项测试后,为确认DCS控制站、操作员站和工程师站等单元间的接口、DCS数据库(包括实时数据库和历史数据库)、DCS监控和保护系统等的Y2K问题,应进行DCS系统测试。测试前,先找到DCS主时钟,通过修改主时钟时间对DCS进行系统测试,在各个关键时间段上考察DCS功能是否正常。必须进行测试的功能模块有:保护、控制、操作、显示、事件记录、报警、打印、趋势、组态、报表和上载/下载等。 2测试步骤 为尽可能减少对整个系统运行的影响,保证设备安全,测试前应认真、仔细地做好安全措施,包括现场安全措施、测试设备软件备份和系统设置备份等。(1)测试前,准备好系统启动盘和软件安装盘等;(2)测试过程中,记录所有测试数据和过程;(3)测试完成后,恢复系统及其设置,包括恢复系统日期和其它设置到测试前状态,如电气、执行机构等。 2.1测试前 在实施测试前应做好以下工作:(1)确认被测试系统的相关资料和台帐的正确和完整性;(2)验明所有的日期输入、输出、显示和内部时钟;(3)做好被测系统软件和数据备份;(4)记录被测系统的设定参数;(5)测试前排除或记录异常现象;(6)找出被测系统与外部系统的接口参数;(7)编写测试作业指导书或测试规程;(8)开会审核测试作业指导书或测试规程;(9)做好被测系统的现场安全措施。 2.2测试中 在实施测试时应做好下面工作:(1)严格按测试作业指导书实施测试;(2)遵守测试程序的顺序;(3)准备应急人员以应付意外事故;(4)输入测试数据进行测试;(5)记录所有测试情况和数据。 2.3测试后 完成测试后应继续做好如下工作:(1)将系统时钟回调到正确的正常时间;(2)在测试前,如被测系统与外部系统断开,则恢复系统连接;(3)删除所有测试文件,并将系统恢复至测试前状态;(4)重新启动被测系统,观察系统运行是否正常;(5)准备支持任何测试后的生产启动;(6)保证可用于审核和复阅的详细测试结果。 3需要选择的日期 无论发电厂Y2K问题的测试对象如何,以下日期是必须测试的:(1)特殊日期测试。以往软件设计时,常把99/9/9作为特殊日期标志。在这种系统中,若输入99/9/9,系统功能可能会发生异常,甚至不能执行系统功能。因此,必须测试1999/9/9。(2)世纪跨越测试。对于世纪跨越1999-12-312000-1-1,这是必须测试的日期。这时,要判断系统能否正确跨越世纪、系统正常运行且现有功能是否不变和系统在21世纪时能否正常处理日期数据。(3)闰年测试。在设计软件时因未考虑到2000年是闰年,因此若需处理与日期相关的功能时,系统可能会出现异常,导致不能正常处理日期数据。所以2000-2-282000-2-29,2000-2-292000-3-1是必须测试的日期。(4)人为设置日期测试。系统应承认有效的日期测试,包括:1999-9-9,1999-12-31,2000-1-1,2000-2-28,2000-2-29,2000-3-1,2000-12-31,2001-1-1,2001-2-28,2001-3-1,2004-2-28,2004-2-29,2004-3-1;系统应拒绝(无效)的日期测试,包括:2000-2-30,2001-2-29,2004-2-30,0000-00-00。(5)其它日期测试。如2000-12-312001-1-1,2010-1-1,2038-1-1等。以上日期,对于任何对象都应测试,且为更全面地测试对象的Y2K问题,还应根据具体情况考虑其它日期测试。 4问题分类 根据北仑发电厂(1999/1/25~2/3)和嘉兴发电厂(1999/2/16~2/26)的计算机自动控制系统(装置)Y2K问题测试情况,Y2K问题对发电厂计算机自动控制系统(装置)的影响可归结为以下4个方面。 4.1没有实时时钟芯片或时钟功能的控制系统(装置) 这部分设备虽然属于计算机或单片机控制器,但因没有实时时钟芯片或时钟功能,设备中没有日期和实时时钟,因此不存在Y2K问题。如小汽轮机控制器505、ROTORK电动头、PMC轴封控制器和DFS火检等。 4.2“Y2KReady”的自动控制系统(装置) “Y2KReady”是指在通电或断电状态下,系统(装置)的时钟存在Y2K问题,但系统功能不受影响,能照常运行。如:(1)不能顺利跨越2000年,需要通过人工设置到2000年,但系统功能不受影响,可正常运行。如在世纪跨越时,年份变为1900,因有些操作系统最早年份为1980年,因此系统显示1980年,需人工设置为2000年,如新华DEH使用的工控机、西门子DCS编程器PG750、SOE等。(2)无法识别或拒绝非法日期的设备,但不影响其功能,如某电厂的质量流量计,接受了2001年2月29日。(3)闰年问题。某电厂的废水系统PLC,2000年2月28~29日测试,实测现象为3月1日,但系统运行正常。(4)日期显示问题。某电厂2号灰控PLC,2000年2月28~29日测试,实测现象为2月28日,即时间变化,日期不变,但系统功能正常,运行稳定且无异常。 4.3“Y2KOK”的自动控制系统(设备) “Y2KOK”是指在通电或断电状态下,系统(设备)时钟不存在Y2K问题,且系统功能正常,运行无异常。这类设备有:某电厂的网控闭锁装置、电除尘中央管理机及炉内加药系统等。 4.4“Y2KNotOK”的自动控制系统(设备) “Y2KNotOK”是指在通电或断电状态下,系统(设备)时钟存在Y2K问题,且系统功能不正常,运行异常,如某电厂的硅表。 5结束语 通过Y2K问题的测试,一方面可掌握发电厂自动控制系统(装置)Y2K问题的严重程度;另一方面可借此制定Y2K问题的解决方案及各种应急措施,具有重要意义。所提出的测试方法、步骤、选择的时间段和分类等几方面问题,可供发电厂同行参考,希望共同对此问题进行深入、细致地探讨,为保障机组安全、经济运行,顺利跨入21世纪打下良好基础。 自动控制系统论文:水位自动控制系统设计 近年来对城市供水提出了更高的要求,水塔水位控制自动化系统被不断地改造,以适应社会的发展和人民生活水平的提高,满足及时、准确、安全和保证充足供水。目前水位自动控制系统有很多成熟的产品,控制手段主要有单片机监控、比较电路监控、利用PLC和传感器构成水塔水位恒定的控制系统等,运行可靠,可实现远程监控和无人值守。在许多偏远地区,特别是居住相对分散的农村地区,供水问题也待解决。如果仍然沿用人工方式,劳动强度大,工作效率低,安全性难以保障。本文针对乡镇和偏远农村家庭供水的特点,设计一款简单实用、符合要求的水位自动控制系统。 1水箱水位自动控制系统的组成 针对偏远农村分散居住,取水不方便(包括从水井取水)的特点,考虑到农民生活消费水平不高,设计的供水系统必须是既方便农民的生活,又经济实惠等特点的水箱水位自动控制系统。水箱水位自动控制系统的组成。 由图中可知,水位自动控制系统电路主要由主电路和控制电路两大部分组成。主电路是一台抽水水泵,由220V交流电源电压供电。控制电路由包括整流、滤波、稳压电路、感应电路及限流限压电路组成。 2水箱水位自动控制系统的设备 水位自动控制系统的设备只需选用价格低廉、安全可靠的设备。 由设备表可知,所有的设备都是简单而常用的小型设备,价格低廉,控制和维护简单易于掌握,对远离城市的偏远地区非常适用。传统的水位控制系统通常使用传感器进行上、下限控制,以保证水位在上、下限之间。此设计中只用三根导线来代替传感器放置在上、下限水位之间,利用水的导电特性完成上、下限水位的自动控制,节省了购买传感器的费用,也不必考虑传感器的故障,进一步降低成本,提高系统的可靠性。 常见的生活用水供应系统工作形式是由外来补充水源(一次水源)向一个高位水塔和一个低位水池补水,再由高位水塔和低位水池(二次水源)向各用户供水。此设计主要考虑针对家庭供水系统(或者某些单独取用水之处),因此只需用(储)水箱而非水塔供水。系统供水是由水箱直接供应,不用考虑由位置高度所形成的压力来进行供水,不用气压供水,不必在屋顶上设置水箱,也不用单独建筑水塔,仅在厨房或需用水的地方放置一足够大的(储)水箱即可满足供水要求。 3水箱水位自动控制系统的控制原理 该水箱水位自动控制系统结构简单,控制原理如下:系统上电后,交流电源经整流、滤波、稳压后,由电位器调节获得12V直流工作电压。当水箱水位低于下限时,接触器线圈失电,其常闭触头使水泵接通工作,抽水到水箱中;当水位上升到上限时,接触器线圈得电,常闭触头断开,常开触头闭合,水泵停止抽水。 V1、V2用来保护LM317输出端电压为安全电压,使其免受短路电流的影响;V3用来保护三极管,同时避免触电事故的发生。水位的上、下限可通过调整三根导线的位置设定。 4测试应用 该设计经安装调试,结合实验室给排水系统进行测试,效果良好。正式应用于某乡镇几个家庭的日常用水装置中已将近两年,至今未发生故障。该系统在运行期间稳定性高,完全符合预先规定的标准,只需将控制电路稳压输出调整在10V-12V之间,可投入使用。可用交流变压器供电,也可以用直流供电。 5结束语 设计的水箱水位控制系统因价格便宜,结构简单,使用方便,不易发生故障,可用于要求不高的给排水系统中,特别适用于城镇及偏远山区取水装置。 自动控制系统论文:污水处理自动控制系统研究 摘要:随着经济社会的发展,人们在工业生产、生活中产生的各种类型的污水越来越多,如何处理污水一直是人们热议的话题,近年来,随着污水处理自动控制系统的不断完善,污水处理自动控制系统使用率及净化效果也越来越好。本篇文章主要是介绍污水处理自动控制系统的常见类型、特点、发展现状,详细论述了污水处理自动控制系统在国内外应用研究方面的基本情况,并结合当前污水处理情况分析了其今后的发展趋势。 关键词:污水处理;自动控制系统;发展情况;发展趋势 近年来,随着生态环保型社会的建设,无论是各级政府、专家学者还是人民群众,对如何处理生活中的污水都给予了非常高的关注度,这些都推动了污水处理厂污水处理自动控制系统的发展、应用。随着对污水处理自动控制系统研究的深入,人们对其类型、制约因素等将会有更深层次的认识,这有有助于进一步加快污水处理自动控制系统的研究、应用和处理效果。 1污水处理厂自动控制系统论述 设置污水处理自动控制系统最终目的高效率、低能耗的处理各种类型的污水,溶解氧、流量等是污水处理厂中普遍使用的自控变量,作用非常明显,即管控供气、回流污泥、化学药剂投加量等,只有准确处理三者之间的各种比例关系,污水处理才能达到理想的效果。随着科学技术的发展,当前,主要有数据监控采集系统、全厂自动控制系统2种类型。数据监控采集系统,信息化程度高,采集监控对象主要是污水处理过程中的数据参数,作用对象比较简单,在功能上不能单独实现全场生产的自动化控制。全场自动控制系统功能比较齐全,作用内容比较系统,集监控和采集数据于一体,组态非常灵活,界面易为操作者接受,方便扩展,且由于使用时间较长使得技术应用非常成熟,在目前污水处理厂中的普及率非常高。随着污水处理自动控制系统的发展,当前,主要有3种常见类型:PLC可编程序控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等不同种类,这是目前使用率较高的自动控制系统类型。PCL在可靠性、控制能力方面表现非常好,编程类型简单,只要操作工人简单学习就可快速使用,外部环境对该系统产生的影响非常小,系统运行比较稳定,同时,该系统有不同类型的接口,与其他的设备可以非常简单的接通,在灵活性、可扩展性等方面也有令人满意的效果,正是其简单易行的特点,使得该系统一旦出现问题,技术人员可以快速完成修复工作。DCS主要体现的是标准化、模块化、系列化,可以实现集中操作管理,该系统在自主性、协调性等方面表现较好,对信息技术的依赖性比较高,具有比较高的工业使用受众面,在使用率、普及率上占有一定的市场比例。FCS的特点比价简单,即主要依靠通信网络,可操作性强及分散功能快等特点。 2污水处理自动控制系统的应用研究现状 与国外相比,尤其是已经高度使用计算机系统操作污水处理自动控制系统的欧美国家,很多地方的污水处理自动控制系统已经高度信息化、自动化、智能化,无论是数据采集还是过程监控等大部分都可以由计算机代替人工完成,技术含金量非常高。同时,在各种技术应用上也比较成熟,一旦某个系统故障,在一定时间内如果无法快速排出,可以快速转换到人工操作进行手动处理,很少出现污水处理自动控制系统停运的现象,从而保障了污水处理厂全天候24小时的正常运行。在欧美国家应用比较典型的系统是SCADA系统,在污水厂中该系统在传统在线感应器方面配备齐全,例如,常见的温度计、水位表等可方便用于污水处理过程中的数据采集。不同国家的经济政策、环保政策等都会对配备传感器的数量、水质、处理效果等产生不同程度的影响。最初,我国在污水处理方面的各种费用明显不足,国外使用比较普遍的自动控制系统配备不全。近年来,随着各级政府对污水处理工作认识程度的提高,污水处理工作中的信息化处理程度不断提高,无论是生产还是污水管理等都进入了快速发展时期,信息技术的快速发展也为污水处理行业的生产管理自动化、信息化、智能化等提供了有力的支持。当前,从宏观形势上看,我国的污水处理控制水平主要包括手动操作、半自动控制和全自动控制3个层面,每个层面都有不同的适应类型,发展方向也不尽相同。 3污水处理自动控制系统的未来发展趋势 虽然污水处理自动控制系统越来越受到重视,但是该系统并没有达到非常高的普及率,这也是与该系统自身的缺点是分不开的,例如,检测工具有时候会出现问题,在可靠性、稳定性方面做的不够好;污水厂中的传感线主要作用还是体现在检测方面,投入费用、维护成本都比较高;大多数污水厂建成时间比较久远,很难结合当下的新技术在原有基础上再造;自动控制系统缺少专业的操作人员,操作人员缺少自动系统方面的理论知识和实践经验,在操作过程中很容易发生安全事故。今后,污水处理自动控制系统将进一步突出安全性,更加注重人性化、科学化,随着信息技术的发展,有关污水处理系统的研究进一步深入,该系统自身存在的不少问题将会迎刃而解,将会大大推动该系统的普及应用。 随着社会科学技术的发展,人们环保意识的不断增强,对污水处理自动系统的研究、应用力度将越来越大,污水处理工作也将迈上新的台阶,更好的服务于经济社会发展和人民群众的健康生活。 作者:周志强 单位:秦皇岛市第一污水处理厂 自动控制系统论文:自动控制系统在污水处理的运用 摘要:随着环保意识的不断增强,人们开始越来越重视对环境的保护。然而,在经济迅速发展的今天,工厂污水的随意排放,给人们的生产和生活带来巨大影响的现象随处可见。因此,做好污水的处理工作显得尤为重要。本文主要从当今国际国内社会污水处理的现状入手,明确这一领域中自动控制系统的组成、特点及其在污水处理过程中所起的作用,进而能为我国自动控制系统在污水处理中得到更充分、更合理的运用找到有效方法和途径。 关键词:自动控制系统;污水处理;运用 随着资源节约型—环境友好型社会提出,生态文明建设得到了不断地发展,人们的环保意识也在不断增强。但是,面对经济发展所带来的污水肆意排放问题却始终没有得到彻底的解决。究其原因,有企业的环保意识不强,但同时也不乏有处理污水的技术设备不过关,不能很好的对企业排出的污水进行处理等原因。因此,要真正解决这一问题,需要更好地运用一些先进的技术,其中就包括自动控制系统。我们要通过采取各种措施,让自动控制系统在污水处理中充分发挥它的作用。 1污水处理中的自动控制系统的组成、特点 污水处理中的自动控制系统即是要求采用一些先进的技术,包括计算机技术、虚拟的网络技术、数据的组成分析系统、图像的呈现的手段等来实现对污水处理的全程的监控和管理,在确保把污水中的杂质从中分离出来的同时还要求确保处理过的杂质和清水能够进行再次的循环利用。通过自动控制系统来实现污水处理的这一目标,要求其必须具备一定的基础硬件,比如说,能够精确监测水质酸碱度的设备要具备、能够及时准备对这些监测数据进行整合梳理的数据的组成分析系统要具备,能够将这些数据汇集在一起的数据网络也需要建立,还包括一些显示器、打印机等等也都是这一系统的必备要素。当然,在这一体统在运用实施的过程中,还有一个更加关键的因素,即能够掌握控制分析这一系统的人。对于污水处理中的自动控制系统,他需要的设备的技术含量较高,精确度较强,对人综合素质的要求也极其严格。但从这一系统的使用过程来看,它仍然具有其他系统所无法比拟的优越性,例如,他的适应性较强,减少人为因素的影响使得数据的准确度甚至精确度较高,开放性也比较强,同时,在这一污水处理过程中,由于自动控制系统的应用还能省去更多的人了和物力,可以为企业节约更多的经济成本和劳动力成本,从而可以为企业的扩大再生产提供保障。 2自动控制系统在污水处理中的运用现状 自动控制系统在污水处理上的应用最早是出现在国外,因而,这方面的技术和设备对比我国国内也具有明显的优势。尤其是在一些欧美国家,自动控制系统在他们城市和工业污水的处理上很早就已经开始使用。他们使用电脑进行数据的全面记录,同时采用一些先进的技术设备进行了远程的监控和控制,甚至在某些地方、某些领域都已经完全实现了自动化的污水处理操作。比如在当今的美国社会,一些规模较大的污水处理设备厂均有一套适合自己的、相对集中而又有所分散的自动控制系统在不断的工作。他们不需要更多的人力,有的只是或多或少、设置井然合理的计算机,他们不断在对整个污水的处理的环节在进行控制,包括污水中废弃物的沉淀是否达标、过滤是否合格、反复冲洗的次数是否无误、化学物质的投放对污水净化是否安全等等都有自动化的设备在监控和控制。随着我国对保护环境的日益重视,这些自动控制系统也在我国得到了越来越广泛的使用。比如在我国山东某污水处理公司,也已经开始使用这一系统进行污水的处理工作。他通过一种优秀的电子器件,使用光缆,双绞线等将这一优秀电子器件与电脑服务器的终端、操作站等进行链接,形成自己集团单位的一个局域网。凭借这一局域网络,它可以对污水处理的整个情况进行控制和管理,取得了很大的成效。然而,由于我国在资金技术等方面还存在较大差异,对于自动控制系统也仅仅是在一些大型的污水处理单位进行使用,对于那些小型的污水处理厂却只能望洋兴叹,无法真正的采用这一设备。再加上这一设备由于技术的原因,也不能真正的实现完全的自动化,很多时候对污水处理情况的检测还得需要人力去进行抽样检测,这也给我们的污水处理工作方面实现自动控制系统的处理带了很大的障碍。这也需要我们不断的研究和思考,积极学习外国的先进经验,引进外国的先进设备,再结合自身条件的基础之上,努力实现把自动控制系统真正的应用在污水处理这一领域中。 3自动控制系统在污水处理中的运用 近年来,随着市场经济的发展以及人们对污水处理标准的不断提高,自动控制系统在这一领域中的运用也显得至关重要。通过自动控制系统,实现污水处理厂生产运行远程监控,在污水处理厂的进水槽、粗格栅、细格栅、沉砂池、生化处理池、沉淀池、污泥处理站、出水槽等处理单元分别安装不同类型的传感器探头及控制模块,用于检测进、出水质、流量、COD、NH3、PH值、加药量等运行处理指标、通过各传感器探头数据采集,控制模块将数据传送到中央计算机中心,其会根据实时数据进行分类,并及时做出分析判断,根据运行处理水质的各项指标与设计要求对比,得知当前的运行状态,计算机通过控制模块发出指令,及时调整运行状态,确保出水水质合格。针对这一设备在我国的运用现状,例如:资金技术的缺乏导致的这一系统不能在中小企业被广泛运用;设备原因导致检测的结果和标准与先进的发达国家还存在这很大的差距;人才的匮乏是这一设备在运用的过程中也困难重重……,我提出了一些改进的意见。 3.1大力发展科学技术,提高该设备在使用过程中的精细度 我们把自动控制系统应用于污水处理领域,主要的目的就是保证我们所处理的污水达到我们的排污标准,不仅不会对周边的环境产生恶劣的影响,同时在此基础之上,还可以对其处理过的污水及杂质进行再次的循环使用。因此,这就需要设备具有较高的精细度,不仅要精确检测,还要做到细致入微。在水质的检测标准上,也应该尽量做严格,与国际的标准接轨。在我国,很多污水处理的企业仍然采取那种原始的、古老的自动控制系统的水质标准作为自己的标准,殊不知,时代在进步,社会在发展,我们的自动控制系统的水质标准也应该不断的被提高。如果不符和当今水质标准的水排放到其他水域中,或者对这样的水质进行循环再利用,同样也会给社会的环境和人们的生命健康带来巨大的影响。因此,我们必须做到要让水质的检测标准更高一点,与国际更接近一点。 3.2继续贯彻人才强国战略,培养能够研制开发自动控制系统的高端人才 当今世界的竞争是科技的竞争,更是人才的竞争。尤其是对一些尖端的科研领域和高精度的实践领域,人才的需要则先得更加紧迫。在污水处理这个具体的实践过程中,自动控制系统可谓是当前最尖端的技术,他能够在节约最大成本的同时是污水的处理程度达到最佳。然而,在我国,能顾真正懂得这些技术、能够对这些技术轻松驾驭的人才恐怕是少之又少。我们国家可以通过优厚的报酬、待遇等来积极吸引外国在污水处理领域的尖端人才,让他们为我们在这一领域更好的让自动控制系统发挥作用提供更多的指导。同时,对于我们自身培养的人才也应该对其进行培训和再培训,以保证他们的技术水平能够及时的时代与要求保持一致,与时俱进。 3.3设备维护的重视程度急需加强 再先进的技术如果你不注重对其进行后期维护的话,也不可能正常运行,更不可能达到我们的理想标准。在我国,也曾一度引进过外国的先进设备,但是在使用的过程中出现的各种问题却没有得到及时解决,所以最后的设备系统都只能成为一个空架子,形同虚设。因此,我们必须重视自动控制系统在使用过程中的维护,同时保证效果维护的效果最佳。 4结语 社会的发展对环境保护的要求也越来越高,因此,要达到这一标准,在污水处理的过程中使用自动控制系统这将是一种必然趋势。相信,随着国家和社会的重视,随技术的进步和发展,我国自动控制系统在污水处理中的应用一定会越来越广,由此产生的社会效益和经济效益一定会越来越高。 作者:吕威 单位:广西来宾工业投资集团有限公司 自动控制系统论文:自动控制系统在城市污水处理过程中的应用 摘要:对于任何一个城市来讲,污水的处理都是十分重要的,如果处理不好,直接会造成城市整体运作出现问题。因此,本次研究工作以污水处理为出发点,通过对现阶段自动控制的应用进行分析,总结出现阶段存在的问题与不足,并有针对性的提出相应的解决方法与策略,为更好的保证城市的污水处理工作打下坚实的基础。 关键词:自动控制;城市污水处理;应用;分 污水的集中处理在过去很长一段时间内都占据着主要的地位。但是就实际的操作情况来看,采用集中处理的方式对污水进行相应的处理在管理等方面都有着较好的效果,现阶段已经初具规模,这一方式能够更好的促进城市中污水的处理工作。不过在实际的操作过程中,仍然存在着一定的问题需要解决。比如,在完成集中设备的建立过程中,需要耗费大量的人力与财力,同时在建设的时间上也较长。这样一来,由于城市的发展速度相对较快,而相配套的污水处理系统却没有办法快速的建立起来,这就给污水的处理带来较大的压力。因此,对污水处理的方式进行创新是十分必要的,本文以此为契机,重要介绍了自动控制系统在城市污水处理中的问题,并针对问题提出相应的解决策略。 1污水处理中自动控制系统的应用分析 污水在应用自动控制技术时,主要是使用了自动化检测系统。现阶段我国已经有很多污水处理机构使用了该系统对污水进行相应的处理。在实际的操作过程中,曝气池也是十分重要的,在对该部分进行测量的时候,对于测量的精度等也有着十分重要的要求,而这些数据也对污水的处理起着至关重要的作用。因此,每一个污水处理厂在实际的操作中都会对这几个重要环节进行重要的检测。(1)污水处理中水泵自动控制系统的应用。在污水处理过程中,由水泵所组成的自动控制系统在工作时需要根据时间来进行自动的调整,而调整的两个模式分别为备用与气动两种。如果在具体使用的过程中,仅打开一个水泵没有办法满足控制要求时,就需要将另外的一个水泵也打开,让两个水泵一起工作。同时,水泵在运行的过程中,可以使其依据水的流量来进行自动的控制,从而实现科学的控制以保证整个设备在运行过程中能够始终处于最佳的状态,从而有效的减轻相关工作人员的劳动强度。(2)污水处理中流量的自动控制分析。在污水处理过程中,流量的控制主要是对整体系统运行过程中各个参数进行有效的了解,根据相关的参数以实现对污水处理的控制,一旦出现问题,就可以对其进行快速的修正。就实际情况来讲,在进行污水处理的时候一定要提升对水表面的冲击力,此时便需要对其进行一个较为精确的把握,此时测量所得到的数据最为精确。在这一过程中,如果使用人为的方法进行测量时,由于人的主观性所造成的误差较大,但是在使用自动控制系统后,就可以很好的控制该误差,从而有效的提升测量的精度,而且测量所得的有效数据较多,能够很好的被工作人员所使用。 2污水处理过程中自动控制系统应用的问题分析 (1)限制因素较多。就现阶段我国的实际情况来看,已经建立完成的污水处理厂无论是设备还是人员方面都有着较大的限制。特别是有一些污水处理厂存在自动控制技术落后,相关设备陈久,管理不到位的情况。而伴随着我国对污水处理要求的不断提升,这些污水处理厂明显会感受到来自各个方面的压力,当引进了较为先进的设备后,相关的工作人员并不能够很好的使用这些设备,这就造成了整体工作效率与效果无法进一步的提升。(2)线上控制的稳定性不足。随着我们对污水处理要求的不断提升,自动控制技术的相关学科在整体控制系统也得到了长足的进步,特别是现场总线技术与PLC的应用,但是在使用的过程中,稳定性问题仍然无法完全满足人们的要求。就实际情况而言,污水的处理是十分复杂的,整体系统在数据的处理问题上十分多,同时在这一过程中也在不断的变化,这些问题的存在都会给整体控制系统带来较高的难度。由此可以看出,污水处理厂虽然使用了自动控制系统,但同时还需要相关的人员在现场进行实地的操作,同时有针对性的进行相应的调整,以确保整体系统运行的稳定。(3)自动控制系统自身缺陷分析。随着污水处理厂更多的使用自动控制系统,使得该项技术也有了较快的发展,不过就实际的应用情况来讲,该技术自身仍然存在着一定的问题。比如所使用的自动控制技术与软件有明显的缺陷。在实际中,自动控制技术许多都是直接从国外引进而来,这也就造成了许多操作人员在操作中处理不当。比如对污水处理的探头进行控制时,当该探头完全被污水淹没后,所检测到的数据便会出现问题,另外,由于污水的组成十分随机,这也会影响到探头所检测到的数据,甚至会影响到整体设备。 3自动控制系统的改进建议 (1)当污水处理过程的稳定性还未得到很好的解决时,相关的工作人员应当具有较高的能力,从而有效的提升整体系统的稳定运行,一旦出现问题,应当能够进行及时的解决。(2)在进行实际的操作过程中,应当将自动控制技术与网络相结合,通过网络来实现对整体污水处理的过程进行有效的控制,从而在真正意义上解决工作人员的繁重劳动。(3)随着自动控制技术应用程度的不断提升,每一个污水处理厂都需要配套相关的专业人员,并定时的去这些工作人员进行相应的专业化培训工作,以确保他们能够更好的保证污水处理工作的正常运作。 4总结 自动控制技术在污水处理过程中的应用不断深入,有效的促进了整体污水处理工作效率的提升,能够很好的控制相关有害物质的排放,对环境的保护起到的至关重要的作用。不过就现阶段的情况看来,虽然自动控制技术的使用已经有了长足的进步,但是仍然存在着一些问题需要解决,这些问题的存在会严重的影响到污水的正常处理。因此,对该技术进行深入的研究是十分必要的。 作者:屈科科 解军艳 单位:济源职业技术学院 自动控制系统论文:污水处理中自动控制系统的运用 [摘要]在目前的污水处理中,自动化控制系统正发挥着越来越重要的作用,提升净水质量、加强节约能耗、完善资源优化等优点使污水处理自动控制系统正得到越来越广泛的应用。尽管目前我国的污水处理中的自动控制系统配备使用率已达到相当水平,但其带来的问题也十分显著。本文立足于目前的污水处理系统的运用现状,以污水处理的系统构成即控制方式为切入点,分析污水处理自动控制系统的组成控制方式和存在的问题,并针对存在的问题提出改进建议,以期为相关研究工作提供有益借鉴。 [关键词]自动控制系统;污水处理;故障 0引言 随着近年来我国的工业化发展进程不断推进,实施可持续发展战略以应对资源与环境问题成为我国现代化建设的主题。在这样的背景下,面对我国水资源紧张的不利形势,如何做好污水处理控制引起了国家和有关单位的高度重视。另外,计算技术和自动化的管理控制系统逐步发展,污水处理自动控制系统正被越来越多的污水处理厂开发使用,这一自动控制系统具有节约能耗、降低成本、提高水质等优点,可以说,这种污水处理自动控制系统对于我国目前的污水处理行业来说有着十分重要的意义。 1自动控制系统的发展历史和应用现状 污水处理的自动控制思想最早可以追溯到20世纪70年代的美国,伴随第三次科技革命的兴起,美国不少污水处理工程将计算机控制模式引入到加药环节,这种自动化的操作模式流程简易、钒用量控制精确等优点使其获得了良好的应用效果。因而自动控制系统在污水处理中得到了推广使用,德国、日本等国也先后开展相关研究并最先实现计算机控制。经过几十年的发展,今天的污水处理自动控制系统已经逐步发展完善,自动化程度也有了大幅度提升。污水处理中的自动控制系统,其工作原理是利用网络通信依靠主计算机对控制设备、执行器件、检测元件实行整体管控,实现污水处理的集中调控、集成分析和数据集中处理。目前我国的污水控制系统在经过初期的引进和中期的消化吸收环节后,已经取得了长远发展,工业Ethernet配合FCS、PLC控制构成了我国最新一代的污水处理自动控制系统。在我国目前的污水处理自动控制系统中,主要应用FCS、PLC、DCS等控制系统进行综合管理。其中FCS又称现场总线控制系统(FieldbusControlSystem),其最大特点莫过于以先进的网络传输取代传统硬件传输,FCS利用网络技术实现了处理现场控制器、传感器和执行器的关联。PLC则被称为可编程控制系统(ProgrammableLogicControlSystem),通过计算机数据处理以加强控制执行中的可靠性和抗干扰性,实现开关量的逻辑控制。DCS,又称集散控制系统(DistributedControlSystem),作为最新的4C控制技术,DCS能够实现连续性的物理量监控调节,并能与PLC技术实现相互协调处理。 2自动控制系统构成及控制方式 2.1硬件系统 (1)中央监控系统。顾名思义,利用中央计算机对污水处理的每一个环节进行总体把控。中央监控系统不但要分析大量数据,还要兼备检测和调配工作,所以系统运行时要配备相应的显示输出设备。中央监控系统能够在第一时间将各项参数、机器运行状态等数据信息在显示屏上展现出来,能够更合理地处理污水,反映故障信息。(2)现场控制系统。对于污水处理的自动控制系统而言,现场控制无疑是十分重要的。因此在污水处理厂,PLC更多地被用作现场控制系统的控制器。正如上文所述,PLC是一种新型的可编程控制系统。它将计算机技术应用到系统控制中,因此不少大型处理控制系统需要多台PLC进行连接工作。PLC的广泛应用离不开它的稳定的抗干扰性。在复杂的污水处理现场,以中央控制为优秀,作业现场一般设置多个控制站以加强各部分间的控制,并以网络作为信息连接的桥梁。PLC可以在复杂的环境下实现高效率的环境监测和数据传输,模块化的管理方式也使其更容易优化运行。(3)模拟显示系统。在自动化的控制系统中,反映数据往往要通过计算机控制下的显示设备进行输出显示,因此,模拟显示系统也是硬件系统中的重要部分。其主要作用就是输出动态数据,进而帮助工作人员依据污水处理的实际状况进行对应的监控管理,并对系统异常等问题进行及时反应,帮助工作人员采取相关措施。 2.2软件系统 污水处理的自动控制系统中主要配备三个种类的软件,主要为系统系统、数据库软件和应用软件。下面就对这三种软件进行详细分析:(1)系统软件。以MicrosoftWindowsNT操作系统为主,配有开放性接口,能够应对多用户、多任务的处理工作。(2)数据库软件。其作用是实现对数据的第一时间监控,并生成相关操作记录以供数据分析,此外,数据库管理软件还能够进行清晰的数据梳理工作。(3)应用软件。在污水处理的整体控制中,应用软件可起到十分重要的作用,具体包括生产管理数据库、生产查询图形、完善日常设备管理等。相应的管理者可以轻松便捷地实现管理。2.3控制方式污水处理的自动化系统控制方式可以分成三方面:(1)远程监控。即对中央控制室运用网络技术对各个分散终端进行实时监管,远程监控的广泛使用让技术人员可以便捷地获取吸刮泥桥、曝气机、水泵等设备的运转信息进而开展控制。(2)现场监控。即利用PLC系统完成对现场的设备管控,将设备情况通过网络传输及时有效地提供给PLC总站进而实现监督管理。(3)手动监控。处理现场的各个设备在进行开关转换时都需要进行人为的手动控制和操作,较之远程管理,手动控制更具优先性,且在应对可编程控制系统的突发故障时,能够更易于控制操作,降低风险。 3自动控制系统存在的问题和改进建议 尽管近年来自动控制系统在我国的污水处理实践中得到了广泛应用并取得了长足进步,但不可否认,相关发展还十分不完善,自动化系统控制在具体操作中依然存在着十分明显的问题。本文接下来就对这些问题予以列举总结。 3.1自动控制系统存在的问题 3.1.1自动控制系统缺乏线上稳定性 在污水处理自动控制系统中,现场总线控制系统、可编程控制系统以及集散控制系统正不断发展完善,系统的稳定性始终是发展的重点所在。污水处理实在是一个极为复杂的过程,系统所要处理的数据种类繁多且往往处在不断变化中,无疑在一定程度上增加了污水处理系统的控制难度。因此多数污水处理厂在应用自动控制系统的同时,同样需要工作人员在现场进行操作管理,并针对分析结果进行对应的管理工作进而保证系统运行的稳定。 3.1.2自动控制系统受制于多种限制因素 在我国,不少已经建成投用的污水处理厂存在着设备、人员方面的限制性因素。其中,不少污水处理厂自控技术落后,处理效能与管控权责不明,配套设施匮乏,设备管理漏洞百出。随着对应的排放标准提高,污水处理自动控制设备的知识储备出现了明显不足,工作人员无法掌握引进设备的操控技巧,而单一的培训方式也不能从根本上解决内部员工的问题。 3.1.3自动控制系统控制力缺失 我国目前的污水处理厂中普遍设置了监视措施,但实际的管理效力却往往不能达到预期要求。一方面,相关工作人员数据分析能力有限,当工作人员不能处理好相关数据时,自动控制系统也就失去了其原有的控制执行效率。工作人员的疏忽还体现在污水处理中的节能减耗问题上,有关人员往往不能认识到能源与经济效益的关系,这种不合理的操作也造成了对于污水处理厂的风险投资被限制。另一方面,经管自动控制系统在处理污水时能够保障一定的排放标准,但相关管理部门却不能产生足够的重视,与风险投资者也缺乏必要的沟通,因而各种各样的限制因素造成了不利于污水处理自动控制系统的推广和使用。 3.1.4自动控制系统本身的缺陷 尽管近年来污水处理的自动化控制系统进步迅速,但许多技术方面的缺陷不可避免。例如自控技术及相关软件存在缺陷、仪器设备不规范等。由于许多关键技术由国外引进,因而工作人员在处理过程中很容易出现操作不当的问题。以污水处理的探头控制为例,相关数据的采集很有可能会因为污水的淹没而出现问题,且污水中的成分构成十分不规则,导致探头被缠等情况影响最终的数据分析,情况严重时还有可能造成设备损坏。 3.2自动控制系统今后的改进建议 针对上文所述的污水处理自动控制问题,本文在进行分析总结后提出了相应的改善思路以供相关行业研究者参考借鉴。(1)保障自动化控制系统的稳定性,由于污水处理的自动化控制系统依靠总线控制因而尚存在线上的不稳定性。因而污水处理厂应当对系统的稳定性管理足够重视,加派必要的工作人员参与到污水处理系统的管理中是十分必要的,依此来弥补系统不稳定性所造成的数据误差。(2)重视工作人员的技能素养构建,加强专业人员的培训指导,并通过专业人员对厂区的工作人员进行必要的技术引导,进而完善设备的使用,规避因为工作人员操作不当而产生的事故。(3)要不断拓展智能控制在污水领域的管理深度,完善配套的管理措施。避免出现模糊操作、理论控制等。同时,利用仿真建模的手段,针对市场化需求改革污水处理技术,并与其他控制应用相结合,从而提升系统的管理控制效率。最后是将污水处理与信息技术相结合,将数字网络技术应用到自动控制中,应用最新的遥感控制技术,完善机械化的操作流程,为现场工作人员减轻工作压力与负担。 4结语 综上所述,随着我国的工业化发展,自动控制系统正越来越多地被应用到污水处理领域,并取得了十分显著的成绩。与传统的污水处理工艺相比,自动化的控制系统污水处理效率更高,污染物排放更少,资源利用率也得到了大幅度提高,社会效益和环境效益得到了保证,因而在污水处理中应用自动化的控制系统是有积极意义的。但与此同时,我国的污水处理自动控制系统也存在着许多问题。首先是我国的技术起步晚,优秀科技多由国外引进,自主研发能力弱,因而实际操作效率要明显落后于西方发达国家。其次是相关技术配备缺失,污水处理仪器精度低,因而国家和相关领导企业应当加强投入力度,推动优秀技术的研习进而缩小与世界先进水平的差距。随着我国科学技术的发展,应当抓住现代系统的优秀技术,推动科学与信息的一体化进程,使自动管理系统更好地为污水处理系统服务,这样我国的污水处理行业将会取得更大的进步。相信经过不懈的努力,自动控制系统将会在污水处理中发挥更加重要的作用。 作者:冯锋 单位:太平洋水处理工程有限公司 自动控制系统论文:自来水厂投药间自动控制系统设计分析 摘要:自来水厂投药间控制是自来水质量控制的重要环节,该环节通过对自来水进行化学处理,以此来保证自来水正常使用,文章对其设计研究进行分析。 关键词:自来水;投药;设计控制系统 前言 水是我们生活中不可或缺的必备品,而能够供人类饮用的洁净的自来水更是人类赖以生存的保障。如果想要城市建设正常发展,首先要保证城市供水系统的稳定运行。根据国家的相关规定,不同用途的水在各个方面有不同的标准。随着近几年污染的加剧,国家对饮用水的评价标准也不断变化,所以在对这些新标准的研究中逐步深入,从而带动了饮用水研究的新标准。 1自来水加工工艺阐述 自来水的处理过程大致可以分为以下四个方面:取水泵房、净水车间、送水泵房和脱水泵房。取水泵房的作用是将未经处理的水送进反应池准备开始净化:净水车间包括反应池、沉淀池、滤池、加氯加药间以及排泥系统,这一环节在整个净水处理系统中起着至关重要的作用,负责对水进行净化;送水泵房是将处理过后的达到标准的自来水送出去供用户使用;最后,脱水机房就是对废水的回收处理及再利用。虽然在处理过程中运用了大量的常规处理方法,比如:生物预处理工艺、深度处理工艺、膜处理工艺、富营养化原水的除藻技术等等,虽然初见成效,但远远不能达到标准所需,因此需要进一步更深的技术探索,这是一项任重而道远的任务,所以国内外相关专业人士都投入到进一步的研究中并加以实施。在自来水加工工艺中,投药间是一个化学处理车间,通过加入矾和氯对自来水进行化学处理。投药控制直接影响到自来水的物理、化学性质。 2投药间投矾系统 2.1沉淀阶段 这一环节的成败对自来水质量的好坏将产生直接影响,首先将药剂加入到原水中进行化学反应,该反应会生成矾水花,这时加入物理作用即剧烈搅拌,会使这些絮状物凝结成块。之后,由于重力作用这些絮状物会在反映池中与水分离开来。 2.2过滤阶段 沉淀阶段在混凝和沉淀的双重作用下会产生大量的颗粒杂质,紧接着进入过滤阶段,通过这一步骤,初步清除了一部分杂质,也处理掉了在沉淀阶段不易清除的更小的悬浮物质,从而使水质更加洁净,此过程在滤池中进行。另外,一些剩余的杂质会排放到排泥池以供脱水机房的回收再处理。最后,为了去除肉眼所看不到的水中的细菌、病毒等不易处理的微生物,需要加氯进行深加工。 2.3电搅拌阶段 首先,将矾剂和清水投入矾池中加以搅拌,由隔膜计量泵根据源水的流量按比例加到源水管道中,在混合槽中充分混合后进入折板反应池中充分反映,最后沉淀池中的排泥池机会除去由水中的杂质凝聚成的较大的颗粒物。投矾泵、伺服控制器等组成整个投矾系统。电搅拌机主要是对溶液进行搅拌并使其充分均匀混合,使加入的药与所需净化的水达到最大的接触面积,能够使药效充分发挥。计量泵可以用来运送药液并且可以计量药液的质量,在运输的过程中还可以根据实际情况的需要改变需要输送的流量,进行调节,此技术在净水领域被经常使用。提升泵可以运送废水、污水,同时又可以提升污水,在使用过程中非常方便。 2.4开度调节 以实际用水量为参考,通过控制器自动调节计量泵机组的开度,当水量增加时,加大开度,增加计量泵的冲程以减少投矾量,相反,如果水量减少,减少开度,减少计量泵的冲程以减少投矾量。在整个系统中,反应池、沉淀池和滤池中都需要加上排泥装置,污泥从这些池子中被排放到调节池,这都要根据不同工厂的具体情况而定排泥时间。排泥后,可以用污泥浓缩机和污泥切割机对污泥进行再处理,其中回收的水资源可以再次参加净化过程,而处理出来的污泥则可以输送出去作为其他用途。 3投矾系统注意事项 (1)想要控制混凝效果,必须要对原水浊度、待滤水浊度、混凝剂的流量等进项检测,可以通过先进的浊度仪和流量计来采集上述数据。(2)在投矾过程中,系统为混凝和沉淀双闭环系统,内环控制混凝,外环控制浊度。混凝效果可以通过浊度仪来检测,如果浊度仪值越低,表示投矾效果为最佳,相反,同理可得。浊度是一种光学效应,是光线透过水层时受到阻碍的程度表示水层对于光线散射和吸收的能力。它不仅与悬浮物的含量有关,而且还与水中杂质的成分、颗粒大小、形状及其表面的反射性能有关。同时,浊度环在线沉淀池出水浊度,通过串级主控反馈回路,构成闭环反馈系统。通过高精度的双闭环控制,系统能够全自动的控制沉淀池出水浊度。如果是在不好的天气期间,浊度会增加,这时系统就会自动加大投矾量,保持最优的絮凝剂控制效果。隔膜计量泵是投泵系统的执行部件,计量泵由马达驱动,控制器控制开度,通过调节开度达到最佳的混凝和沉淀效果。(3)手动、PLC远程控制是投矾计量泵开度调节控制实现两种控制方式,手动方式顾名思义即通过人工方式调节来控制计量泵开度,PLC远程控制即在接收到现场的浊度仪信号后,经其处理后输出控制信号实现对计量泵开度的调节,使浊度保持在一定范围内。(4)现场手动、PLC远程自动或者手动控制、现场自动是投泵系统计量泵速度调节控制实现的三种控制方式。 4投加氯控制系统 源水在经过混凝、沉淀、过滤后,水中大量的颗粒物已经被清理出去,但还是会有一定数量的微生物,包括对人身体有害的细菌、病毒等等,因此必须用比较彻底的消毒方法去除。通常使用的是目前国内普遍使用的加氯消毒法,也就是说把液氯气化成氯气后通过水射器加到水中,从而起到杀菌的目的。 4.1加氯系统作用 加氯系统主要是由氯瓶、自动切换阀、加氯机、水射器等组成。氯气通过管道,经过蒸发器后,再到加氯机里。同时加氯机的控制又是非常自由的,既可以手动调节,也可以自动控制。系统主要分为前加氯和后加氯两个部分,进行前加氯这一步骤的目的是杀死水中的青苔、氧化部分有机物等,同时降低亚硝酸盐的生成;后加氯的目的是杀死细菌等,保证水质的质量,抑制水中残留物的繁殖。 4.2投氯系统运行方式 投氯系统主要有两种方式:PLC远程控制、现场手动。现场手动方式允许操作人员在现场控制柜操作旋钮来控制投加量。氯气瓶自动切换装置可以通过设定的既定程序实现自动控制的功能,同时,系统还设有漏氯自动吸收控制装置和漏氯检测仪,如果氯瓶中的漏氯超过一定数量,装置会自动启动,对氯气进行中和处理。 5结束语 自来水厂投药间控制是自来水质量控制至关重要的环节,通过加入矾和氯对自来水进行化学处理,实现自来水的原水利用和回收废水的再利用,投药控制也会直接影响到自来水的质量。通过现代先进的设备,可以努力促进以上实验系统的自动控制并使其成为可以为人民造福的重要自来水净化措施。 作者:黄震宇 单位:中山市大丰自来水有限公司 自动控制系统论文:自动控制系统下职校教学论文 一、职校电气控制中自动控制系统的软件和硬件的教学特点分析 计算机控制的自动控制系统主要由工业生产对象和计算机控制系统两个大部分构成,通过计算机将被控端的相关数据和参数进行采样分析,通过输入通道将模拟量转化成数字数据,对被控对象进行数字化的控制,并通过计算机进行监控,通过计算机完成控制、运算、判断、比较等各项功能,计算机通过实时的数据采集进行实时决策和控制,适时的向执行机构发出控制指令。通过上述过程的不断重复执行,使整个系统按照静态和动态指令进行控制和执行。通过计算机控制的自动控制系统包括被控对象和计算机两大部分构成,其中硬件包括控制主计算机、设备和接口电路等构成,通过各传感器将信号采集,经过计算机将数据进行处理和分析,对被控对象进行反馈控制,软件系统包括通用软件和开发软件,开发软件具有各种数字语言处理程序、编辑程序、仿真程序等。自动控制的计算机系统根据控制对象的不同,所采用的控制系统也不同。应用最多的是操作指导控制,它的特点是可以将生产过程中的数据进行收集和加工处理,操作者根据这些参数进行必要的操作和控制,这个系统最大的优点是操作简单、稳定可靠,常用于数据检测和数字模型的处理和新程序的调试等。另一类分级控制系统的应用也是比较多的,它是由几台大中小型的计算机组成,分别执行各种功能,分为指挥计算机控制系统和控制级计算机系统,可以根据管理的范围和企业规模的大小分为公司级、工厂级和车间级等。在自动控制系统中,单片机的应用也是非常广泛的,单片机具有可靠性高、功能强、体积小的优势,具有扩展性强的功能,可以实现多级和分布式控制。 二、职校教学中单片机控制的开发及应用分析 在职校教学中,单片机应用的开发过程有别于一般的电子产品的开发,除了硬件设计的合理和接线准确外,还要进行软件的编辑,要考虑软件和硬件的兼容性。对于单片机控制系统的开发一般是要根据应用系统的功能确定总体的设计方案、进行硬件和软件开发、在设备上开展仿真测试和实验、进行设备的安装和调试、最后是产品化的生产和推广应用。硬件的开发要在系统总体设计的框架下完成,软件的开发具有实时性、可靠性和灵活性的特点,采用模块化开发的方法,进行主程序开发、子程序开发、中断服务程序的开发等,在各个模块内还可以细化顺序结构、循环结构、分支结构等。在安装调试时要确认软件和硬件的设计合理和准确,符合要求后再进行正式的安装和调试,根据控制的效果和要求对系统的稳定性进行测试和验证,满足设计方案的目标和要求。 三、结语 总而言之,电气自动控制技术的应用大大提高了现代工业生产的效率,降低了人工成本,但在实际应用时还是会出现一些自动化设备无法完全代替人工的情况,相信在自动化技术不断完善的今天,这些情况会得到改善和进步,人工智能的应用会越来越稳定和成熟。 作者:纵信单位:江苏省盐城机电高等职业技术学校 自动控制系统论文:自动控制系统对污水处理的重要性 1城市污水处理自动控制系统系统分析 在城市污水处理厂的自动控制系统中通常采用集中监测方式,同时辅以分散控制方式,中控室可以实时监控整个污水处理厂的工作情况,具体的生产工艺控制采用就地单独控制的方式。 1.1自动控制系统的特点 污水处理自动控制系统比较复杂,涉及到的物理量也比较多,既有模拟量也有数字量;同时控制方式也多种多样,包括实时控制和顺序控制等,还有闭环控制和开环控制。同时,其最终控制对象是CODCr、BOD5、SS和pH值,这不同于一般控制系统。为了使污水处理过程中的上述参数合格,需要对处理设备的运行状态、进泥量和排泥量、各工艺段的处理时间、加药量、进水量及排水量等进行综合控制,这些都大大增加了自动控制系统的复杂性。目前,污水处理自动控制系统已经由简单的逻辑控制发展到更为发展的分散控制阶段,这使得自动控制系统有更好的开放性、适应性和经济性及扩展性等。 1.2自动控制系统的组成与结构 现代污水处理自动控制系统通常设置有总站和子站,总站是指厂级的计算机系统,子站指的是现场级的计算机系统,实行的二级监控集散模式。厂级的计算机系统主要是对污水处理厂的运行管理情况进行集中监测,对全厂所有工艺设备的控制和监测主要通过对PLC的管理来实现。自动控制系统的子站主要包括以下几个:鼓风机子站、污泥回流泵房子站、鼓风机子站、一级处理子站、回用水加压泵房子站、污泥脱水间子站、配电子站等。自动控制系统采用通讯技术、自动化技术、网络技术、计算机技术、图形显示技术、数据库技术构建成等综合技术以实现自动化远程监控。 硬件构成包括COD、pH值、溶解氧等传感器;采集控制单元包括PLC和数据采集模块;中央监控单元包括服务器等,另外还有一些辅助设备,如显示器和打印机等。软件构成包括自行研发的软件,还有主流的INTOUCH、FIX、WIZCON,KINGVIEW等。国内自动化系统基本上都在Windows或NT上开发运行,用于Windows和NT上的数据库引擎通常有SQLServer,MySQL,Interbase等。 1.3自动控制系统的功能 污水处理控制系统的功能包括:生产过程自动控制、实时在线监视、故障显示报警、联锁保护、自动生成报表等。这些功能能够提高污水厂的处理效率,提高企业的管理水平和劳动生产率,保证设备正常运行,减轻工人的劳动强度。 (1)在线监视功能在线监视功能是自动控制系统的重要功能之一,借助该功能动态的工艺流程图都可以在中控室的计算机屏幕上显示,同时现场设备的运行状态、一些重要工艺参数的变化情况及仪表监测数据等也可以很清楚地显示在子站界面上。可以很方便地利用鼠标和键盘根据设备的运行状态对系统进行干预。 (2)实时管理显示管线状态参数,全线工艺流程图,方便系统的维护。并且可以实时记录操作过程,将操作行为按时间顺序存入历史数据库,以便有据可查,责任到人。 (3)控制方式的选择污水处理厂第一级由控制中心集中监控,第二级由各子站PLC控制,对各操作设备进行手动或自动选择在控制系统中就可以完成。同时,应将手动操作方式作为自动控制方式的一个补充。 (4)报警处理有设备出现故障时,首先预先设定的操作命令会对故障进行初次处理,并且系统会显示报警画面,来提示操作人员对故障进行处理。报警窗口分为两部分:当前报警和历史报警。当前报警会显示目前存在的报警,已处理的报警消失后和它相关的报警信息都会从当前报警中消失;历史报警不仅显示目前存在的报警并且报警得到处理后其相关的报警信息仍可以显示和查询。 2结语 自动控制系统与传统的人工控制方式相比,大大提高了污水处理自动化水平和管理水平,同时也大大提高了污水处理的质量、减少了有害物质的排放,产生了很好的经济效益和社会效益。由于污水处理的自动化技术在起步比较晚,我国在这方面与西方发达国家仍然有很大的差距,集中体现在缺乏自主研发的控制系统、优秀设备和精密仪表的生产质量较低、设备故障率较高、国产设备与国外设备的接口配套方面存在问题等。因此我们要加大这方面的研发投入,以进口缩小与世界先进水平的差距。 作者:吴海峰单位:重庆工程职业技术学院 自动控制系统论文:浅谈自动控制系统中创造性思维方法的应用 摘要 当前,在世界创新技术革命挑战面前,在激烈的国际竞争中,世界各国都把创造性思维与方法的应用,开发创造力作为一项战略任务。因为,在知识经济时代,在科学技术突飞猛进的浪潮中,发明创造及各种创新,对于科学的繁荣、经济的腾飞、民族的昌盛和国家的富强起着至关重要的作用。因此,在技工教育中自动控制系统的创造性思维与方法的应用,自动控制设备的技术创新技改,理论与实习教学的创新改革也必须步入到创新浪潮中,这样才能促进技工教育的不断发展。 关键词 创造性思维;方法;自动控制系统;应用 思维是人脑的机能,是认识活动的高级形式,是创造力的优秀。思维的定义是指“人脑对客观事物概括和间接的反映”。而创造性思维是指:重新组织已有的经验,提出新的方案或程序,并创造出新思维成果的思维方式。创造性思维是多种思维形式的综合体,包括抽象思维、形象思维、逻辑思维、非逻辑思维、发散思维和收敛思维等。 各种创新活动,实质上就是创造性思维与方法的应用。在创新过程中,往往根据不同的创新对象,则运用针对性很强的思维方法,去探索研究。同时,还根据创新对象的特点,运用不同的创新技法,这样创新的成功率、效率就会大大提高。俗话说:“磨刀不误砍柴工”。说明了工具方法的重要性。无数的创造、发明及创新的事实证明“工欲善其事,必先利其器”,即只有思路对头,方法得当,才会收到事半功倍的效果,否则,欲速则不达。在创造性思维与方法中,创新技法很多,其中“缺点列举法”是较为常用的方法。在自动控制系统专业理论课程的教学实践中,笔者曾经运用“缺点列举法”为广东风华高新科技股份集团有限公司成功创新设计制作一套“自动控制异丙醇回收装置”,并把这套自动控制装置作为教学案例,收到良好的教学效果。 所谓“缺点列举法”,简单地说,就是挑毛病,即是抓住事物的缺点,存在的问题,以确定解决问题及创新目标所选择的方法。“缺点列举法”的应用程序方法如下: 1)尽量列举出事物的缺点(运用发散思维); 2)将缺点归类整理(运用收敛思维。 把缺点列成功能性缺陷,原理性缺陷、结构性缺陷、造型性缺陷、材料性缺陷、制造工艺性缺陷、使用维修性缺陷等; 3)针对缺点,加以分析; 4)实施改造创新。 在改造创新的过程中,针对某个缺点,经过创新后,则产生出一种新的产物。这种新的产物可以转化为商品或进行申请专利。可以说,目前世界上所有物品都是经过找缺点创新再找缺点再创新……不断发展过来的。人类的历史,就是一部发明创造史。 笔者在运用“缺点列举法”进行技术创新制作异丙醇回收装置的做法如下,供大家参考。 广东风华高新科技集团有限公司在有引线独石电容器的生产过程中,需要用异丙醇溶液对独石电容器半成品进行清洗,清洗完后要对异丙醇溶液进行回收复用,以降低成本。 一直以来,该公司的异丙醇回收装置很简单。其回收过程是用电炉盘发热丝加热铁桶盛装的机油,由机油传热给装有异丙醇的玻璃容器,异丙醇经加热后达到沸点蒸发成蒸汽。此蒸汽导出后再经玻璃管冷却成液体异丙醇。这套装置设备简陋,技术落后,存在许多缺点。自己运用“缺点列举法”,把该套装置的缺点列出。其主要缺点如下: 1)回收率低; 2)回收纯度低,因为没有温度控制而造成水蒸汽与二丙醇蒸汽混合; 3)热散失大,因为加热电炉盘没有保温装置; 4)耗电大,因为电炉盘仅加热铁桶底部造成加热效率低; 5)操作不方便、不安全; 6)玻璃器皿容易破烂; 7)工人操作劳动强度大等。 根据以上所列缺点,进行归类整理、分析。确定解决技术问题及确定创新制作异丙醇回收装置的整合解决方案,主要的创新构思如下: 1)采用夹套结构,用不锈钢制成一台加热炉,夹套发热管直接加热由不锈钢容器盛装的机油。同时,夹套外层加保温材料,提高加热效率。 2)采用温度自动控制系统,自动控制异丙醇沸点温度。原回收装置没有温度控制,因此,使混杂在异丙醇溶液中的水也能加热成水蒸汽,这样回收纯度就很低。当加入温度自动控制系统后,使加热回收的异丙醇(异丙醇沸点温度为85℃)溶液温度控制在90℃~95℃度之间,这样,异丙醇溶液能够加热成气体回收,而水(水沸点温度为100℃)就不能,大大提高回收纯度。 3)为提高回收效率,在加热炉顶部加装一个集气室,集气室内壁加导流片,防止凝固在内壁上的冷凝液回流到蒸发炉内重新加热蒸发。 4)冷却器采用不锈钢螺旋管式与冷却水进行热交换,提高冷却效率。 5)回收液的添加采用气压导流法,减轻工人劳动强度。原回收液的添加是用人工用力抱起用玻璃瓶盛装的回收液倒进加热的玻璃瓶内进行加热回收。但回收液的添加采用气压导流法后,后果就大不一样,原回收液是用玻璃瓶盛装,改为不锈钢容器,而且加热回收的不锈钢容器比原加热回收的玻璃瓶大几倍,大大提高回收效率。而且在准备回收与正在进行加热回收的不锈钢容器之间用气压塑料管连接起来,并在准备回收的不锈钢容器上安装一个压缩空气阀门,需要添加回收液时,只要打开阀门,回收液就源源不断地流进到加热回收的不锈钢容器内,这样,节省了大量的人力,同时也大大提高回收效率。 6)控制加热器的电气开关采用固态开关,防止电弧引燃异丙醇(异丙醇属易燃品)引起爆炸,保证回收安全。 7)加热炉容器外加装液位计,监视异丙醇回收液位高度,防止干烧出事。 按照以上的设计构思,创新出一个整合技术解决方案,创新制作出一台新型的异丙醇回收装置,经成功试验后又继续制作了几套,使用后均达到了以上各项技术指标要求,满足了生产工艺要求,克服改进了原回收炉的缺点,增加了一些科学合理的新技术。从结构、性能、工艺、技术、质量、安全保证及操作方法等方面,进行了整合解决创新,大大提高了回收纯度,回收效率、节能降耗、安全可靠、减轻工人劳动强度及改善操作环境等。这个技改创新项目,每年为公司创造了数百万元的经济效益。得到企业领导的高度赞赏,并获得广东风华高新科技集团有限公司颁发的科技进步一等奖。 创造性思维与方法中的“缺点列举法”的运用是比较直观的,针对性强、思路清晰,主要是针对某个缺点运用发散思维去寻找创新的突破口,最终定能找到较好的创新解决方案。这种方法比较实用,容易获得成功。 在技工教育中,创造性思维与方法在自动控制系统的创新应用,自动控制设备的技术创新技改,理论与实习教学的创新改革等都可以广泛应用。近年来,自己主要负责我校的“电子技术应用”、“电气自动化设备安装与维修”及“维修电工”等专业的高级班、技师班课程如《电子技术》、《电工基础》、《现代电工新技术教程》及《自动控制系统》等专业理论课教学。为了提高教学质量和效率,自己把这套成功创新实用的《自动控制异丙醇回收装置》做成课件,作为专业理论课教学的典型案例,学生、教师非常欢迎,起到了良好的教学效果,为技工教育作出了自己的贡献。 自动控制系统论文:基于s7-300污水处理的自动控制系统设计 摘要 本文以山东华阳化工污水处理厂为例,设计了污水处理厂自动监控系统。该系统以西门子公司的S7-300PLC作为数据采集及控制单元,配合各种检测和控制设备对污水处理中的各种数据进行采集,通过上位机实现集中控制。 关键词 污水处理 组态软件 计算机监控系统 模块化 0 引言 本文以山东华阳污水处理厂为例,介绍了污水处理自动监控系统的设计方法。 本系统以工业控制计算机、可编程逻辑控制器及现场仪表构成三级监控系统。可编程控制器选用西门子公司的S7-300系列PLC,根据工艺流程在电控间设立4个分布控制站。上位机采用WINCC作人机界面,通过CP5611以Profibus协议与各站进行数据通讯,完成数据采集、处理、监督及控制功能。 1 工艺流程 该污水处理厂采用德国生化污水处理工艺,日处理水规模为2万m3。工艺流程如图1所示。 2 方案设计 2.1 设计思想 根据实际现场勘测及工程需要,本着可靠、稳定、高效的原则,整个系统设置为3大部分,企业管理级采用100Mbit/s 标准工业以太网。数据采集部分采用ET200M分布式智能化I/O单元,用Profibus DP现场总线结构。过程控制器AS314,采用12Mbit/s MPI总线结构,负责整个系统的调节及控制。控制室设置两台操作员站(OS),其中一台操作员站兼作工程师站(ES),采用100Mbit/s 标准工业以太网。工程师站负责整个系统的编程及组态,操作员站负责日常的系统监控,两台操作员站在监控操作上互为补充。 2.2 各单元功能描述 3.2.1 中央控制室 中央控制室设有工程师站和操作员站,工程师站即能完成系统组态、调试及控制参数的在线修改和设置等,又能完成对整个污水处理厂的数据采集、监控,报表及打印等功能。操作员站主要完成对整个污水处理厂的数据采集、监控、报表及打印等功能。 3.2.2 分布式控制站 共设两个分布控制站,各站实现功能如下: 1)PLCl站 (1)对粗格栅的监控,对细格栅的监控;(2)对提升泵(含变频器)控制,进水井闸阀状态的读取;(3)对污泥泵的监控,污泥流量的监测,积算;(4)对脱水机的监控,压榨机的调节控制。 2)PLC2站 (1)曝气池内氧含量的读取;(2)鼓风机的起停控制,设置溶解氧定值用于鼓风机的自动调节;(3)鼓风机的温度、压力信号的读取及对鼓风机的过热保护;(4)回风阀及冷凝水电磁阀的状态读取;(5)对刮稀泥机的监控。 3.2.3 现场控制柜 各现场电控柜具有两部分功能:一是进行现场的手动操作,二是与各个远程RIO站连接,将各设备状态信号传送到PLC。现场手动操作具有比分布控制站和中央控制室更高的优先权,只有将状态开关打到自动状态,自动控制程序才起作用。所以在接入自动监控系统前,首先要完成对现场各控制柜的调试。 4 控制系统实现 4.1 系统硬件实现 4.1.1 中央监控室 中央监控室设两台中央监控计算机、彩色喷墨打印机等。两台监控计算机均为戴尔工控机酷睿双核 1G内存,320G硬盘,并带CP5611卡以实现与Profibus总线的通讯,分为工程师站和操作员站,配windowsxp Sever/Rrofessional操作系统,并配有STEP7 V5.3 SP3和WINCC6.0软件。通过上位机,操作人员可以远程控制现场各设备的运行。 4.1.2 分布式控制站 1)PLC1站负责对粗格栅、进水泵房、细格栅、压榨机及等设备的数据采集和现场控制柜的操作。对剩余污泥泵的启停控制及状态检测,并设有一台液位开关,当泥位到达下限时停泵并报警。对污泥流量的测量及流量值的累计、对排放水投药量的控制以及对脱水机房脱水机及其他电机的启停控制。主要配备CPU模块314-1AG13、307-1KA00电源模块各1块,4块32点DI模块SM321,2块16点DO模块SM322,2块8路AI模块SM33l和2块8路AO模块SM332。 2)PLC2站 PLC2站主要完成曝气池的含氧量的测量,根据测量到的含氧量对鼓风机的起停控制、曝气池温度、液位的测量以及对刮稀泥机的控制。主要配备CPU模块314-1AG13、307-1KA00电源模块各1块,2块32点DI模块SM321,2块16点DO模块SM322。 4.2 系统软件设计 整个系统软件分为上位机监控软件和PLC现场控制软件。 上位监控软件采用1024点的西门子WINCC组态软件对系统进行监控。主画面显示整个污水处理厂的工艺流程。通过主画面的各按键进入不同的分画面,分画面是按照各个远程RIO来设计的。监控系统还具备了实时故障报警和历史数据归档的功能。 PLC的编程使用STEP 7 V5.3 SP3编写,实现PLC对过程数据的初步处理。在STEP7中,有3种编程语言可用来编程,分别是梯型图(LAD)、语句表(STL)、功能块(FBD)。 首先建立新项目,插入PLC站,插入各模块的顺序完成硬件组态,然后开始编制PLC程序。 5 结论 本系统已于2009年8月投入实际运行,自投入运行以来,控制系统运行稳定可靠,设备工作状况良好,使用维护方便,各项指标均达到设计要求,解决了污水处理厂设备分散、复杂、难以控制的难题,使出水指标稳定达到国家二级排放标准,同时节约能源、降低能耗,受到了厂方的好评。
工厂电气自动化控制技术研究:对于工厂中电气自动化控制技术的研究 摘要:目前,随着我国国民经济的快速发展以及科学技术的不断进步,工业企业的健康发展也得到了有效性提升与创新,而电气自动化控制技术更是在工厂实际生产活动中得到了广泛运用,这对于工厂的可持续发展来说具有至关重要的作用和意义。现阶段,电气自动化控制技术已开始成为工厂发展与生产的一种重要手段,且过去的传统型人工生产与操作技术已逐渐转变成现代的先进电气自动化控制技术。本文简要叙述了当前电气自动化控制技术的状况与发展,详细分析了工厂中电气自动化控制技术的各个重要功能,以期为工厂的日常生产活动提供更好的服务,最终使工厂取得最大化经济效益和社会效益。 关键词:电气自动化 控制技术 工厂 近年来,随着我国社会主义市场经济的快速发展以及电气自动化的不断进步,电气自动化控制技术已开始广泛应用于工厂中,成为工厂运行与操作的最佳手段。但在实际生产活动中,工厂仍缺乏一套健全完善的控制体系,导致系统快速运行与传输得不到保障,有关数据也无法及时更新[1]。因此,为了能够促进工厂中电气自动化控制技术不断向前发展,必须针对其在工厂中的实际应用情况采取有效性解决措施,以确保电气自动化控制技术能够在工厂中顺利施行,最终达到获取最大化经济效益和社会效益的目的。本文就工厂中的电气自动化控制技术展开进一步深入探讨。 1、当前电气自动化控制技术的状况与发展 电子信息技术对电气自动化控制技术的整个发展过程来说有着十分重要的作用,也就是说电气自动化控制技术在一定程度上取决于电子信息技术。自上世纪50年代以来,人们已开始越来越重视电气自动化技术,近年来更是广泛应用于各个领域中。 1.1电气自动化控制技术的实际状况 信息技术在电气自动化中得到广泛应用,这从管理的角度上看,电气自动化体系的相应业务数据处理正被信息技术逐步简化,有效监控了整个生产过程的实际动态情况,达到保证数据完整与全面的目的。而且信息技术在电气自动化装备的革新上也充分发挥着应有效用,例如微电子技术推动了电气自动化控制体系中存在的部分装备界限从传统定义转变成模糊化定义。在日常维护与检修工作中采用电气自动化控制技术能够促使系统更加容易操作,也就是电气自动化凭借计算机技术对系统进行控制,实现人机结合的良好操作界面,使系统控制日益灵活,同时能够快速产生集成效果,应用Windows操作平台在不同程度上均能够让维护与检修工作更加便利与直观[2]。 1.2电气自动化控制技术的发展 我国电气自动化应用最为广泛的地区是长三角地区和珠三角地区,主要是因为这两个地区属于我国的前沿阵地,与此同时还是我国市场经济的重要发展地区。位于长三角地区和珠三角地区的企业实施一系列电气自动化改革后,均获得了健康、稳定、持久的发展,并在激烈的竞争环境中迅速发展起来;而部分没有实施电气自动化改革的企业,因受到了次贷危机的影响开始逐步迈向衰退期。电气自动化除了能够显著提高企业的经济效益与社会效益外,还能够强化企业在市场中的优秀竞争力,使生产效率得以全面发挥。在大量减少用工的基础上,还能够进一步降低人为操作的失误率,这不仅节约了人员成本,还大大提升了企业的劳动生产率。 2、工厂中电气自动化控制技术的重要功能 在工业企业中实施电气自动化控制技术,主要是为了能够实现可持续发展与现代化生产,其对于工业企业的持久发展来说具有至关重要的作用和意义。因此,一定要在工业企业中全面发挥电气自动化控制技术的效用,并不断更新与完善其功能,只有这样工业企业才能健康、稳定的发展。下面本文就工厂中电气自动化控制技术的保护功能、测景功能、自动控制功能和监控功能展开讨论。 (1)保护功能。电气线路与设备实行自动化控制时,在不同条件下会产生各种不同的故障,如果电路电流高于设备电路规定的实际使用限度与范围,那么系统就会及时终止运行,而实现这一过程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障与检测体系,依照不同情况自动更换与调整系统设备的相应电流与线路,将保护设备的效用充分发挥出来[3]。 (2)测景功能。电气设备运行时,一定要做好相应的观察与测定工作,其主要是为了能够在日常运行活动中找出所存在的不足之处,并加以完善和改进,以达到提高电气设备生产效率与使用效率的目的。若想要全面了解与掌握工厂中电气设备的实际运行状况,就要合理选用测量线路的相应参数设备和仪表测试器,通过有效性措施做好观察与控制工作,最后利用已掌握和控制好的有关信息来完善与创新电气设备的运行及操作。 (3)自动控制功能。该功能主要为了控制具有庞大体积的大电流开关设备与高压开关设备。电气设备在实际运行工作中,通常会采用分散型操作方式来管理与控制整个系统,通过操作系统对分与闸进行全面控制,特别是电气设备出现突发性故障时,系统会及时切断电路,而为了实现这一过程就要合理科学的建立出一个能够自动管理与控制供电设备与电气操作设备的系统,只有这样才能及时有效地控制与管理整个供电设备,使电气自动化控制技术的自动控制功能得以实现,最终达到保证电气自动化控制技术正常运行的目的。 (4)监控功能。人们无法用肉眼分辨电气自动化控制技术是否存在电流,也无法分辨电气设备是否带电。针对这一情况,应有效的制定出与之相应的信号指示与信号标示,并加以完善[4]。比如采取故障声音与信号灯等各种提醒措施来严格控制与管理电气自动化控制设备,只有这样才能及时分析与掌握电气设备的实际运行情况和具体生产情况,这不仅大大提升了电气设备的日常维护效率,还有效缩短了人工处理故障时间。 3、工厂中电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势 目前,随着我国国民经济的快速发展以及科技水平的不断提高,工业企业的各种电气设备生产工艺也得到了相应改进、完善与创新,尤其是在计算机技术运用方面更为突出,从传统型发展转变成智能化发展是必然趋势,也只有这样才能促进电气自动化控制技术不断向前发展。例如现阶段的电气自动化控制技术虽然已达到了自动化控制的目的,但在电气设备的自动控制上仍存在着一些守旧观念,还需对其采取有效性改进措施,以顺利转变成高效、便利和环保的控制方式[5]。尽管当前的电气自动化控制技术仍是把微计算机作为主要优秀的网络化自动控制体系,但在不同程度上均已表明电气控制技术与计算机技术相同,所以在此前提与计算机技术快速发展的条件下,电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势一定会十分光明,最终迈向科学化与智能化的发展道路。 4、结束语 综上所述,根据过去的实际运行工作发现,工厂实施电气自动化控制技术不但能够获得显著成效,还可以得到最大化经济效益和社会效益。电气自动化控制技术的应用在很大程度上能够增强工厂电气设备在日常运行过程中的安全性、稳定性与可靠性,使操作程序更为简单快捷,大大减缓了工人劳动强度以及缩短了工人劳动时间。但近年来随着工业的快速发展以及生产规模的逐步壮大,许多电气设备的运用也开始出现各式各样的问题,针对这一情况必须要对电气自动化控制技术进行合理调整与改进,以便电气自动化控制技术能够为工厂生产提供更好的服务,最终使工厂获得最大化经济效益与社会效益。 工厂电气自动化控制技术研究:对工厂中电气自动化控制技术的探究 摘要:随着工业企业电气自动化的控制技术的不断应用和普及,电气自动化控制技术在工厂中的地位更是显得越来越重要,已经成为了工厂生产和发展重要技术之一,已经逐步替代了传统的人工生产和操作的模式,文中对电器自动化控制技术进行的逐步的分析和讨论,希望能起到一定的借鉴之处。 关键词: 工厂 电气自动化 控制技术 前言 在工厂中采用电气自动化控制技术, 可以说一直以来的效果和运行情况都非常的好, 在实际工作中采用自动化控制技术其可靠性非常的高, 稳定性方面也比较好,而且在实际操作过程中,其操作方法也非常的方便,但是,随着生产规模的发展和提高, 很多设备在应用方面还是出现了一些问题, 需要我们在实际工作中不断的对其完善和创新。 一、电气自动化控制技术的发展和现状 在电气自动化控制技术的发展过程中,电子信息技术的作用是不可忽视的,很大程度上来说,电气自动化控制技术是依赖于电子信息技术的,随着智能化控制的不断发展,它经历了从无到有的过程,并不断朝着更加成熟的方向发展。上世纪50 年代,人们是从电气设备的出现中得到启发,开始关注电气自动化技术,继电器和接触器开始投入电气运行,使得机器能够依据人的意愿以及事先设定的目标来进行工作;60年代开始,出现了现代控制理论,生产的过程控制及管理得到有效优化,进一步推进了自动化进程,电气自动化也得到了质的飞跃;70 年代,通信及微电子技术以迅猛的发展速度闯入人们的视野,电气自动化面临更为复杂的控制系统,仅仅借助以前的现代控制理论的技术难以应对,由此开始出现人工智能与计算机通信技术相结合的高新技术,大大促进了电气自动化的发展;直到80 年代,电气自动化控制技术已经发展得较为成熟,在很多领域得到了应用。分析电气自动化控制技术的现状,可以从两个方面入手。 1 电气自动化系统的信息化 信息技术不断渗透到电气自动化中,首先,从管理层面上来看,信息技术不断简化电气自动化系统中的业务数据处理,实现对生产过程的全面动态监控,确保数据的全面和完整;其次,在电气自动化设备的更新上,信息技术发挥着重要作用,比如:微电子技术使得电气自动化控制系统中的一些设备的界线由过去的定义明确向模糊化转变; 2在检修和维护上,电气自动化控制技术使系统更加简单和易操作 电气自动化依托计算机技术来实现对系统的控制,具有友好的人机操作界面,相应的控制系统灵活,并且易于集成,Windows 操作平台的使用使得维护和检修更加直观和简单。 二、电气自动化控制技术的主要功能 电气自动化控制技术是工业企业实现现代化生产和发展的重要手段和途径, 在工业企业发展中发挥着不可或缺的位置和地位,为此,为了能够让其为工业发展做出更多的贡献,发挥出更多的作用,我们一定要在其功能方面进行不断的完善和创新,下面我们就对其主要功能, 进行简单的论述和分析。 1电气自动化控制技术自动控制功能 在电气自动化控制技术自动控制功能中其控制的高压和大电流开关设备的体积都是非常庞大的,通常情况下,实际运行过程中,都是采用分散操作,对系统进行控制和管理的,使用操作系统来控制,分、和闸的,尤其是在设备如果发生故障的时候,那么系统就会自动的切断电路,为此,这就需要有一整套科学合理自动控制和管理电气操作设备, 以及供电设备的自动控制的系统,,可以及时的对供电设备进行有效的自动控制和管理, 让自动化控制技术可以实现自动控制功能, 为电气自动化控制技术运行提供有效的保障。 2电气自动化控制技术保护功能 电气设备和线路在进行自动化控制过程中,不同情况下有时候会发生一些故障, 有时电路的电流会超过设备电路的使用限度和范围, 这样系统就会自动的终止, 停止运行, 这就需要制定和完善出一整套检测和排除故障的手段和方法,根据不同的情况,可以及时的系统设备的线路和电流进行自动的调整和却换, 起到一定的保护设备的作用。 3电气自动化控制测景功能 为了能够不断的完善和提高电气设备的使用效率和生产效率, 我们要在电气设备运行过程中, 进行及时的观察和测定, 目的,是为了可以在运行中找到不足之处, 然后对其进行完善和创新, 如果想要在电气设备中及时的了解和掌握电气设备的工作情况和运行情况, 那么就需要我具备相应的仪表测试器以及测量线路的各种参数设备, 采用科学合理的手段和方式, 来对其进行有效的观察和控制,然后,通过控制和掌握相关的信息, 对其进行运行和操作不断的完善和创新。 4电气自动化控制技术的监控功能 电子自动化控制技术中,电,是我们用眼睛看不到的, 设备中是不是带电或者是不带电,我们从表面上是根本看不出来的,更别说是肉眼了,为此,为了能够更及时的对电气自动化控制技术进行, 及时的监控和控制, 这就需要我们制定和完善出一定的信号指示和标示, 例如采用信号灯或者是故障声音提醒的形式, 对电气自动化控制中的设备,进行及时的管理和控制,这样就会对电气设备的生产和运行情况及时的掌握和分析,提高了电气设备维护的效率,减少了人工排除故障的时间。关于监控的方式有: (1) 集中监控方式 这种监控方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,处理器的任务相当繁重,处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控,伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂,查线不方便,大大增加了维护量,还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。 (2) 远程监控方式 远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线的通讯速度不是很高,而电厂电气部分通讯量相对又比较大,所有这种方式适合于小系统监控,而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。 (3)现场总线监控方式 现场总线监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外,还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O 卡件、模拟量变送器等,而且智能设备就地安装,与监控系统通过通信线连接,可以节省大量控制电缆,节约很多投资和安装维护工作量,从而降低成本。另外,各装置的功能相对独立,装置之间仅通过网络连接,网络组态灵活,使整个系统的可靠性大大提高,任一装置故障仅影响相应的元件,不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。 结束语 近些年以来, 电气自动化控制技术已经成为了工厂操作和运行的重要手段和方式, 在工厂的生产中,发挥重要的作用,但是在实际运行过程中, 如何建设和保证一整套科学合理的控制系统,保证系统的快速运行和传输,及时的更新和传输相关数据, 已经成了我们当今工业产业需要面临和及时解决的问题,为此,为了能够满足工厂中电气自动化控制技术的发展形式, 我们就一定要根据工业企业运用电气自动化控制技术的实际情况,解决相关的问题,为工厂电气自动化控制技术实施提供有效的保障。 工厂电气自动化控制技术研究:工厂中电气自动化控制技术的应用 摘要:在我国社会不断发展和进步的大背景下,工业企业的发展速度和趋势也在大幅度的提高和创新,电气自动化的控制技术已经得到了不断的应用和普及,电气自动化控制技术在工厂中的地位更是显得越来越重要,已经成为了工厂生产和发展重要技术之一。 关键词:工厂、电气自动化控制、应用 一、前言 电气自动化是一门以电气系统的运行、控制、研发为对象的实践应用性学科。人类社会发展到当代,解放人类的双手,最大程度实现机械运行与控制的自动化。不断创新,推动电气设备自动化的进一步深化发展,提高其系统运行使其向智能化方向发展智,强化电气自动化系统工作的安全性、稳定性,有利于企业生产效率的提升以及市场竞争力的增强。 二、电气自动化发展历程 电气自动化技术是与电子和信息技术紧密结合在一起的一门电气工程应用技术学科,在信息网络、电子技术、智能控制的推动下,电气自动化经历了从无到有、从发展到成熟的过程。 在上个世纪五十年代,第一次提出“自动化”概念,电力、电机等产品的出现催生了电气自动化,而继电器和接触器的发明和广泛应用使得机器能够根据人的意志和设定来完成事先安排好的判断及逻辑功能,推动了电气自动化的发展变革;在上个世纪六十年代,现代控制理论的提出和计算机的应用推进了自动控制和信息处理的结合进程,自动化进入综合自动化阶段,可以实现生产过程控制与管理的有效优化,电气自动化得到了质的飞跃;在上个世纪七十年代,随着通讯、IT、微电子等技术的快速发展,自动化对象逐渐延伸为大型复杂的系统,出现许多问题难以借助现代控制理论予以解决,通过研究这些问题使自动化理论和手段实现了革新,产生了综合利用系统工程、计算机、人工智能、通信技术等高新技术,应用于复杂系统的高级自动化系统,促进了电气自动化的快速发展;从上个世纪八十年代开始,电气自动化得到快速发展,目前已经较为成熟,电气自动化已是高新技术的重要组成部分,在工业、医学、国防、农业等领域得到了广泛的应用,极大地促进了人工智能、航空航天、交通、制造技术等诸多领域技术的发展,对国民经济的发展起到了重要的作用。 三、电气自动化控制技术的影响因素及应用 1、电气自动化控制技术的影响因素 (1)设备元器件质量问题 由于电气自动化控制设备元器件的生产厂家众多,产品质量高低不同。一般,生产设备元器件的厂家规模较小,没有健全的质量管理体系,其元器件质量难以合格;此外,在市场经济体制下,元器件厂家之间的恶性竞争会使部门厂家重价格二轻质量,造成电气自动化控制设备的可靠性指标偏低的现象,对设备的正常安全工作产生影响。 (2)工作环境多样,操作维护不当 不同的行业具有的工作环境,有些工作环境甚至是非常恶劣的。电气自动化控制设备需要面对多种多样的工作环境,以应对环境因素对电气自动化控制设备的不利影响。这些不利的环境因素主要包括气候因素、机械作用力因素与电磁干扰因素。 ①机械作用力因素,主要是指电气自动化控制设备在不同运载工具中可能会受到的各种机械作用力,例如,冲击、震荡以及离心加速力等,这些机械作用会严重影响和损坏电气自动化控制设备的元器件,或者改变其参数,或者致使其严重变形和断裂,或者造成设备金属件出现疲劳破坏; ②气候因素,主要包括湿度、温度、气压、大气污染、厌恶等,这些不利的环境因素会严重影响电气自动化控制设备的性能、损坏设备结构、运行运动灵活性以及温升过高等,甚至造成设备完全毁坏,无法正常工作; ③电磁干扰因素,该因素是非可见因素,但是不能忽视对电气自动化控制设备的不利影响,通常来讲,电气自动化控制设备的工作充斥着各种电磁波,这些电磁波会增大设备的输出噪声,造成其工作失稳,甚至对设备安全产生影响。 除此之外,人员因素的影响也非常重要。由于电气自动化控制设备比较复杂,掌握和熟练操作的难度较大,因此,操作人员不熟练和不正确的操作均会影响甚至损坏设备。 2、电气自动化控制技术的应用 随着电气自动化控制技术的发展。电气自动化控制的应用领域也越来越广阔,包括电气自动化控制用于电气产品优化设计、故障预测及诊断、控制与保护等。 (1)优化设计。电气产品的优化设计是一项复杂的工作,集中了理论学科知识和经验知识两方面的内容。在传统的电气产品设计中,主要采用的方法是设计经验结合大量的实验手段验证,缺乏足够的技术支持,工作量庞大,效率低下,难以得到合理最优的设计方案。随着计算机技术的突飞猛进,加上人工智能技术的运用,电器产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计,极大地减少了产品从构思到设计到生产的时间,设计越来越优质化、高效化、智能化。遗传算法和专家系统是电气自动化控制技术用于优化设计的两种主要的方法。遗传算法的特点是直接对结构对象进行操作,具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力;能自动获取和指导优化的搜索空间,自适应地调整搜索方向,不需要确定的规则。遗传算法的这些性质非常适合于产品优化设计,因此广泛应用于电气产品的人工智能优化设计。专家系统应用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。它也是产品优化设计的一个重要手段,目前仍处于研究阶段,实际运用较少,未来具有很大的发展前景。 (2)故障诊断。电气设备的故障具有非线性、不确定性和复杂性等特点,采用传统的方法诊断效率低、准确率不高。电气自动化控制方法的引进大大提高了故障诊断的准确率。模糊逻辑、专家系统、神经网络是电气智能化技术用于故障诊断的方法。例如电气自动化控制故障诊断技术运用于发电机及电动机进行的故障诊断时,将模糊理论与神经网络相结合,不仅保留了故障诊断知识的模糊性,还结合了神经网络学习能力强的优点,共同实现对电机故障的诊断,大大提高了故障诊断的准确率。 (3)智能控制。电气自动化控制技术是目前的主流技术,已经得到了广泛的应用,但未来的发展方向是电气智能化控制。智能化控制方法主要是专家系统控制、模糊控制、神经网络控制。目前主要应用于以下方面:对所有开关量、模拟量的实时数据进行采集与处理;对各主要设备和系统的运行状态进行实时智能监视;通过键盘或鼠标实现对系统的控制;记录故障并进行在线分析。 五、结语 作为现代先进科学的优秀技术和工业现代化的重要标志,电气自动化使使产品的控制、操作及监视,可以在无人(或少人)直接参与的条件下,根据预定的计划或程序自动地进行的技术。电气自动化控制可以显著提高工作的可靠性、运劳动生产率、行的经济性、改善劳动条件等,使人们告别了繁重的体力劳动、部分脑力劳动,避免在恶劣、危险的环境中工作,同样也能够增强人类认识世界、改造世界的能力。 工厂电气自动化控制技术研究:关于工厂电气自动化控制技术的探析 摘 要:目前,随着我国国民经济的快速发展以及科学技术的不断进步,工业企业的健康 发展也得到了有效性提升与创新,而电气自动化控制技术更是在工厂实际生产活动中得到了广泛运用,这对于工厂的可持续发展来说具有至关重要的作用和意义。现阶段,电气自动化控制技术已开始成为工厂发展与生产的一种重要手段,且过去的传统型人工生产与操作技术已逐渐转变成现代的先进电气自动化控制技术。本文简要叙述了当前电气自动化控制技术的状况与发展,详细分析了工厂中电气自动化控制技术的各个重要功能,以期为工厂的日常生产活动提供更好的服务,最终使工厂取得最大化经济效益和社会效益。 关键词:电气自动化控制技术 工厂 在工厂中采用电气自动化控制技术, 可以说一直以来的效果和运行情况都非常的好, 在实际工作中采用自动化控制技术其可靠性非常的高, 稳定性方面也比较好,而且在实际操作过程中,其操作方法也非常的方便,但是,随着生产规模的发展和提高, 很多设备在应用方面还是出现了一些问题, 需要我们在实际工作中不断的对其完善和创新。 一、电气自动化控制技术的发展和现状 在电气自动化控制技术的发展过程中,电子信息技术的作用是不可忽视的,很大程度上来说,电气自动化控制技术是依赖于电子信息技术的,随着智能化控制的不断发展,它经历了从无到有的过程,并不断朝着更加成熟的方向发展。上世纪50 年代,人们是从电气设备的出现中得到启发,开始关注电气自动化技术,继电器和接触器开始投入电气运行,使得机器能够依据人的意愿以及事先设定的目标来进行工作;60年代开始,出现了现代控制理论,生产的过程控制及管理得到有效优化,进一步推进了自动化进程,电气自动化也得到了质的飞跃;70 年代,通信及微电子技术以迅猛的发展速度闯入人们的视野,电气自动化面临更为复杂的控制系统,仅仅借助以前的现代控制理论的技术难以应对,由此开始出现人工智能与计算机通信技术相结合的高新技术,大大促进了电气自动化的发展;直到80 年代,电气自动化控制技术已经发展得较为成熟,在很多领域得到了应用。分析电气自动化控制技术的现状,可以从两个方面入手。 1.电气自动化系统的信息化 信息技术不断渗透到电气自动化中,首先,从管理层面上来看,信息技术不断简化电气自动化系统中的业务数据处理,实现对生产过程的全面动态监控,确保数据的全面和完整;其次,在电气自动化设备的更新上,信息技术发挥着重要作用,比如:微电子技术使得电气自动化控制系统中的一些设备的界线由过去的定义明确向模糊化转变 。 2.在检修和维护上,电气自动化控制技术使系统更加简单和易操作 电气自动化依托计算机技术来实现对系统的控制,具有很好的人机操作界面,相应的控制系统灵活,并且易于集成,Windows 操作平台的使用使得维护和检修更加直观和简单。 二、电气自动化控制技术的影响因素 1.设备元器件质量问题 由于电气自动化控制设备元器件的生产厂家众多,产品质量高低不同。一般,生产设备元器件的厂家规模较小,没有健全的质量管理体系,其元器件质量难以合格;此外,在市场经济体制下,元器件厂家之间的恶性竞争会使部门厂家重价格而轻质量,造成电气自动化控制设备的可靠性指标偏低的现象,对设备的正常控制和安全工作产生影响。 2.工作环境多样,操作维护不当 不同的行业具有不同的工作环境,有些工作环境甚至是非常恶劣的。电气自动化控制设备需要面对多种多样的工作环境,以应对环境因素对电气自动化控制设备的不利影响。这些不利的环境因素主要包括气候因素、机械作用力因素和电磁干扰因素等。 三、工厂中电气自动化控制技术的重要功能 在工业企业中实施电气自动化控制技术,主要是为了能够实现可持续发展与现代化生产,其对于工业企业的持久发展来说具有至关重要的作用和意义。因此,一定要在工业企业中全面发挥电气自动化控制技术的效用,并不断更新与完善其功能,只有这样工业企业才能健康、稳定的发展。下面本文就工厂中电气自动化控制技术的保护功能、测量功能、自动控制功能和监控功能展开讨论。 1.保护功能。电气线路与设备实行自动化控制时,在不同条件下会产生各种不同的故障,如果电路电流高于设备电路规定的实际使用限度与范围,那么系统就会及时终止运行,而实现这一过程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障与检测体系,依照不同情况自动更换与调整系统设备的相应电流与线路,将保护设备的效用充分发挥出来。 2.测量功能。电气设备运行时,一定要做好相应的观察与测定工作,其主要是为了能够在日常运行活动中找出所存在的不足之处,并加以完善和改进,以达到提高电气设备生产效率与使用效率的目的。若想要全面了解与掌握工厂中电气设备的实际运行状况,就要合理选用测量线路的相应参数设备和仪表测试器,通过有效性措施做好观察与控制工作,最后利用已掌握和控制好的有关信息来完善与创新电气设备的运行及操作。 四、工厂电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势 目前,随着我国国民经济的快速发展以及科技水平的不断提高,工业企业的各种电气设备生产工艺也得到了相应改进、完善与创新,尤其是在计算机技术运用方面更为突出,从传统型发展转变成智能化发展是必然趋势,也只有这样才能促进电气自动化控制技术不断向前发展。尽管当前的电气自动化控制技术仍是把微计算机作为主要优秀的网络化自动控制体系,但在不同程度上均已表明电气控制技术与计算机技术相同,所以在此前提与计算机技术快速发展的条件下,电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势一定会十分光明,最终迈向科学化与智能化的发展道路。 五、结束语 综上所述,根据过去的实际运行工作发现,工厂实施电气自动化控制技术不但能够获得显著成效,还可以得到最大化经济效益和社会效益。电气自动化控制技术的应用在很大程度上能够增强工厂电气设备在日常运行过程中的安全性、稳定性与可靠性,使操作程序更为简单快捷,大大减缓了工人劳动强度以及缩短了工人劳动时间。但近年来随着工业的快速发展以及生产规模的逐步壮大,许多电气设备的运用也开始出现各式各样的问题,针对这一情况必须要对电气自动化控制技术进行合理调整与改进,以便电气自动化控制技术能够为工厂生产提供更好的服务,最终使工厂获得最大化经济效益与社会效益。 工厂电气自动化控制技术研究:浅谈电气自动化控制技术在工厂实践中的应用 [摘 要]电气自动化控制技术在工厂企业中的应用非常广泛,随着科技发展和电气自动化程度的不断提高,电气自动化控制系统的开发和应用备受关注。本文阐述了工厂电气自动化控制技术的基本概念,以及该技术在工厂实践中的应用范围,同时对目前存在的问题进行简单分析。 [关键词]电气自动化 变换器 自动化控制 一、引言 随着科学技术的迅猛发展和社会的不断进步,工厂电气自动化控制技术发生了翻天覆地的变化和变革,突飞猛进。这不仅大大提高了社会、企业、生产线等各个层面上的工作效率,同时也提高了企业的自动化水平和电气管理水平。随着电气自动化控制技术的不断更新和广泛应用,人类研究出适用于各行各业的电气控制技术,同时也对电气管理的观念、方法、手段都提出了更高的要求和标准。本文主要介绍我国工厂企业电气自动化控制技术的应用、现状以及改善对策,通过分析电气自动化控制技术在工厂中的应用情况和发展特征,提出有利于改善工厂电气自动化控制技术的策略和方法。 二、工厂电气自动化控制技术 简而言之,工厂电气自动化控制技术主要是指由软件、机械和电子等共同构成的一个能够大大提高工厂生产速度和效率的控制系统,它主要依赖于先进的计算机和微电子等技术的支撑,目的在于精确保障工厂的生产效益过程。我国引进电气自动化控制技术最早始于二十世纪八十年代初期,当时主要将自动化控制技术应用于PLC、变频器和工控机等少数领域。这些新技术的运用和开发,大大地推动了整个中国制造业的自动化发展进程,为我国的现代化建设作出了不可替代的巨大贡献。 理论上看,所谓电气自动化,指的就是把电气设备控制、可编程序控制器电力拖动、电机学等结合在一起而形成的专业。电气自动化以其操作性强、设备简单、应用领域广等特点在经济社会发展中的各个领域得到广泛的应用。工厂中加强电气自动化控制有利于提高工厂效率,减少劳动费用支出,解放生产力,降低生产成本,缩短生产周期,增加工厂效益,促进企业的平稳较快发展。可以提高生产的柔性,增强产品对市场的适应性,提高产品质量,减少生产准备时间和库存,增加企业员工对企业的满足感,增加用户满意度等。简言之,电气自动化的目的在于提高生产效率,降低生产成本,从而实现生产效益的可持续性发展。但是,当前我国工厂中电气自动化控制技术较之西方发达国家相比仍存在一定的差距,电气自动化控制技术使用不够广泛,在使用过程中的控制和管理不够规范,不利于电气自动化应用能力的有效发挥,不能更好的促进国民经济的又好又快发展。因此,必须对工厂中电气自动化控制技术加以系统化的介绍和普及,使得各类工厂在电气自动化控制技术的应用过程中能够更好的发挥其作用,促进工厂效益的提高。 三、电气自动化控制技术在工厂实践中的应用 工厂中电气自动化控制技术几乎处处可见,任何一个现代化工厂都离不开电气自动化控制技术的支撑。笔者总结,自动化控制在工厂实践中的应用主要体现在以下几个方面: 第一,电气自动化控制技术在火电厂的应用。 电气自动化控制系统作为火力发电站主控制系统的重要内容,其主要任务是保持发电机组的各项输入和输出之间的能量平衡,同时要不断消除运行过程中内外干扰信号,以满足电网对于机组负荷的需求,确保机组稳定运行在火电厂中,电气自动化控制技术的主要功能是参与调频和调峰,接受电网负荷调度,控制汽机锅炉之间能量传输平衡,协调锅炉内燃料、引风、送风以及给水等各个子系统的控制。 第二,电气自动化控制技术应用于变换器电路的控制管理。 在工厂电气自动化控制技术中,变电器电路逐渐呈现出由低频向高频方向发展的趋势。随着科学技术的不断发展,我们发现PWM变换器能够更好的适应电气自动化控制设备的各项性能,在优化设备参数的同时,还能减少谐波对电网的影响,帮助我们解决低频区的电动机转矩脉动问题。因此,这种方式应该更好地在工厂电气自动化控制过程中广泛应用。 第三,电气自动化控制技术应用于监控管理。 工厂中电气自动化控制技术最为普及和常见的应用在于监控管理,比如:现场总线的监控,集中监控和远程监控等。现场总线监控工作的应用基础是以太网和现场总线等计算机网络技术的广泛应用,它在对监控系统进行设计的时候更有针对性,可以根据不同的间隔对其功能的利用、分析进行,从而可以在很大程度上减少大量的模拟量变送器和隔离设备,有利于减少成本支出,缩短工作周期,促进工厂电气自动化控制技术的更好发展;集中监控的优点在于简便易行,不论是维护工作和是运行工作以及系统设计,都具有很强的可操作性;相比而言,远程监控方式具有一定的局限性,往往只对较小的系统起到良好的监控效果,不适合全场的电气自动化系统的构建,但远程监控也有其自身的优点在于它能够最大限度的节约电缆的使用量,从而减少费用支出,具有很强的灵活性,可靠性也比较高。电气自动化控制技术使监控方式更加集中化,大量信息能够被中央控制器集中采集和分析、控制,达到良好的监控效果,降低运行费用,使各个功能模块之间的装置相对独立。 四、电气自动化控制技术的问题分析 随着科学技术的不断发展,以及Microsoft的Windows平台的广泛应用,使得电气自动化控制技术和计算机技术紧密结合。电气自动化控制是工业现代化发展的重要标志,也是现代科学技术的关键。依靠现代科学技术的进步是电气自动化控制发展的必然选择也是必然要求,对电气自动化企业来说,自动化技术可以大大降低人工的劳动强度和企业成本,提高检测的准确度和信息传输的时效性,为企业的生产过程提供进一步的技术保障体系,同时也可有效地避免安全事故的发生,保证设备的安全运行。目前,电气自动化控制经过长期发展和完善,取得了显著成效,但是仍然存在着一定的问题:第一,电气自动化控制系统的问题,目前,大多数发电厂中的升压站隔离开关的操作仍然使用传统的按钮操作模式,这种方式在运行时间相对较长时容易在开关节点处出现异常,最终导致无法正常操作等问题。目前市场上按钮质量无法得到保证,备品备件更换后使用寿命短,而且对运行设备进行按钮的更换风险大,使用成本高而且经济效益低,工厂内部使用的公用系统操作存在着使用不方便的问题。第二,电气自动化控制技术在监控应用中遇到的问题,传统监视系统无法实现对工厂内微机机电保护装置及电气自动装置的故障报告等信息的监视,操作人员无法直接查看到相关报告信息,对这些装置的运行状况无法准确掌握,无法及时采取相关信息。目前,这些报告信息的整理和保存均需要人工整理、存储和传输,且大多数工厂对电气自动化设备信息的监视仍然采用传统的中央信号光字牌,因此传统设备存在寿命短、成本高、耗能大、经济效益和社会效益差等问题。电气自动化控制系统在使用过程中,上述问题或弊端是难免的,这就要求企业在应用电气自动化控制系统时能够及时采取措施解决问题、排除障碍:随着电气化的不断发展,电气设备对操作人员的要求也越来越高,电气自动化控制系统在设计与安装时,往往忽略对操作人员培训工作,因此在电气自动化系统安装过程中,应随时让维护和操作该设备人员了解安装过程,这有助于操作人员对新系统产生感性认识。通过专业培训,操作人员能更好理解电气自动化控制系统,科学合理地应付突然出现故障及恶劣运行环境下维修,有利于设备的稳定顺行。 五、结束语 随着社会现代化发展和网络化的逐步普及,自动化控制涉及的产业和领域也在不断拓宽,同时促进了相关科学技术的更新,使得控制系统更加完善,自动化程度也越来越高。经济全球化的不断深入发,电气自动化工程控制系统在我国社会经济发展中起着越来越重要的作用。
自动化控制论文:人工智能技术电气自动化控制论文 1人工智能技术的特点和优势 人工智能技术是人类科学技术不断发展进步的必然结果,也是工业发展过程中,促进工业自动化科学化发展的重要推动力量。在人工智能技术的发展中,科技的发展和工业技术的进步会促进人工智能技术的发展;反之,人工智能技术的进步,可以完成那些人类自身无法办到、技术条件效果不好的生产技术操作。当前的人工智能主要是计算机技术的发展结果,随着计算机技术的飞速发展,通过对计算机信息特点和操作性能的了解和设计,使计算机操作系统具有更多更先进的人工化反应,并在实际的信息技术处理过程中,通过其系统内部的人工化、智能化识别和处理系统,对电气自动化控制和其他工业技术领域在运行中的问题进行自主解决。如今,人工智能技术已经取得了较大的进步,其研究发展项目也越来越多,越来越先进,实用性越来越强。人工智能技术已经广泛运用与工业自动化、过程控制和电子信息处理等先进的技术领域。人工智能技术通过模糊理论算法、遗传算法和模糊神经算法等方式,可以在电气自动化控制中,采取更灵活多变的控制方式,对电气自动化设备运行中的不稳定因素和动态变化进行自主的调整,从而保障其运行的准确和高效,减少出错率。人工智能技术的运用,可以大大减少在电气自动化控制等领域的人力成本,并且能够解决一些工作人员无法有效监控和解决的问题,做到及时有效。 2人工智能技术在电气自动化控制中的应用 2.1人工智能控制实现了数据的采集及处理功能 在电气设备的运行过程中,数据的采集和处理是了解电气设备自动化控制情况,发现运行过程中的问题和提出解决办法的重要依据。在传统的自动化控制中,由于技术水平和实际运行中的动态变化,数据的采集和传输无法做到准确和稳定,保存数据容易出现丢失的情况。人工智能技术的使用,可以保障电气自动化运行过程中对动态信息的及时收集和稳定传输,对相关数据的保存工作也更安全,这就提高了电气自动化的控制水平,充分保障了电气运行中的安全性和稳定性。 2.2人工智能控制实现了系统运行监视机报警功能 电气自动化控制是用电气的可编程控制器,控制继电器,带动执行机构,完成预期设计动作的过程。在此过程中,系统内部各部分之间的运行都要严格按照设计模型和函数计算的基础上进行,如果系统中的一点出现问题,就会造成整个自动控制系统的故障。在以往的自动化控制系统运行中,对系统内部各部分之间的运行数据和运行状态进行实时监测,对运行中的特殊情况进行及时的报警处理,帮助自动化系统及时处理可能出现的故障,提醒电气管理人员加强对电气系统的管理。 2.3人工智能控制实现了操作控制功能 电气自动化控制的主要特征之一就是通过计算机的一键操作,就可以实现对电气系统的整体控制,保障电气自动化运行符合现实的需要。传统的自动化系统的操作,需要靠人工对系统各个环节进行人工操作,从而促进自动化系统内部的协调和配合,这种方式既降低了自动化运行的效率,也增加了自动化系统的故障发生频率。人工智能技术对电气自动化系统的控制,是通过各种先进的算法,按照电气自动化的需求,对自动化系统进行自动化和智能化设计,从而实现对电气自动化控制系统的同时操作,大大提高了自动化控制的效率,减少了单独指令操作中容易出现的不协调情况的发生。 3人工智能技术在电气自动化控制中的控制方式 3.1模糊控制 模糊控制以模糊推理和模糊语言变量等为理论基础,并以专家经验作为模糊控制的规则。模糊控制就是在被控制的对象的模糊模型的基础之上,运用模糊控制器,实现对电气控制系统的控制。在实际控制设计过程中,通过对计算机控制系统的使用,使电气自动化系统形成具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统,从而达到对电气自动化系统的科学控制。 3.2专家控制 专家控制是指在进行电气自动化控制过程中,利用相关的系统控制理论和控制技术的结合,通过对以往控制经验的模拟和学习,实现电气自动化控制中智能控制技术的实施。这种控制方式具有很强的灵活性,在实际运行中,面对控制要求和系统运行情况,专家控制可以自觉选取控制率,并通过自我调整,强化对工作环境的适应。 3.3网络神经控制 网络神经控制的原理就是基于对人脑神经元的活动模拟,以逼近原理为依据的网络建模。神经控制是有学习能力的,属于学习控制,对电气自动化控制中出现的新问题可以及时提出有效的解决办法,并通过对相关技术问题的分析解决,提高自身的人工智能水平。 4结语 人工智能技术是科技发展到一定程度的必然结果,也是促进科技继续发展和工业自动化技术更加进步的重要推动力量。电气自动化控制的操作要求使人工智能在电气自动化中的运用越来越广,随着人工智能技术的发展,电气自动化控制技术也将逐渐提高,系统运行效率也会不断增强。 作者:姜关胜 单位:75240部队 自动化控制论文:智能技术电气自动化控制论文 一、智能技术的优势 与传统的自动化技术相比,智能控制无模型运转,提高了电气系统的管控效率。同时,智能技术的精度更高,减少了设计中的不可预测问题。因而设计对象模型阶段中便会存在不能估量或是预测的问题。人工智能技术实现了系统的实时调节,利用鲁棒性变化和响应时间提高其工作能力,实现自动化过程。智能技术已经成为现代企业管控的必然趋势,与传统的管控装置相比具有先进性,满足电气自动化工程建设的需求。针对不常见的数据,传统的自动化控制技术无法完成评估工作,但智能技术的出现解决了这一问题,实现了对系统录入信息的有效很快速处理。针对不同的对象,智能技术可显示不同的管控效果,使管控的效果具有针对性。但在目前的智能技术发展程度下,多种控制对象问题无法解决。因此,应从技术方面对智能技术进一步剖析和研究,促进该技术的完善,才能对我国工业以及相关行业的发展起到积极作用。 二、人工智能技术应用 基于电气自动化的复杂性,其操作过程应精细且注重细节。一旦操作失误,将导致系统故障甚至造成安全事故。因此,人工智能技术应用的优秀技术在于程序化问题,将复杂化的程序通过智能手段转化为简便化。通过系统日常资料的分析,对设备故障采取积极的应对措施。在具体应用过程中,人工智能技术主要表现为以下几个方面。 (一)智能化设计分析 人工智能技术关系到电力工程以及电路的设计。在传统的设计模式下,工作人员的工作量大,需要大量的试验验证,并且对不合理部分进行改进。因此常出现考虑不周全的问题,处理问题的效率较低,对于难度较大的问题,传统的处理方案无法解决。这使得智能化设计成为必然。现阶段,电力企业逐步实现了智能化设计,全面考察了问题的难度,提高了处理问题的能力和效率。但同时,智能设计对于操作人员提出了更高的要求,要求其掌握专业知识和智能系统操作技巧,并且操作人员还应具有与时俱进的精神,对智能系统进行适当的改良设计。利用人工智能设计,可有效提高数据分析的准确性,将复杂问题简单化。 (二)PLC技术应用 随着电力企业规模的扩大,电力生产对于技术具有更高的要求,基于此的PLC技术成为企业生产和建设的重要目标。PLC技术是一种常见的人工智能技术,目前主要应用于工业、电力企业,具有良好的效果。其是在继电控制装置基础上发展起来的智能技术,该系统的主要作用在于优化了系统工艺流程,从而根据企业需求对运营现状进行调整,确保其运营的协调性。PLC技术以自动控制系统为主,手动控制技术为辅。对于提高电力系统生产实践具有重要作用。在电力生产中,PLC人工智能化技术的使用还实现了自动化目标切换,继电器逐渐代替了实物元件,不但提高而来管控效率,还确保了系统的运行安全。 (三)智能诊断和CAD技术应用 智能诊断系统的出现是电气运行复杂化的结果。该诊断系统要求操作人员具有较多的实践经验,改善了传统模式的手工设计方案,充分体现了信息时代的优势。科技的发展也使得CAD技术逐渐实现了智能化,缩短了产品设计实践。智能化技术优化了CAD技术,对产品设计质量的提高具有积极作用。目前,在电力系统中,遗传算法是人工智能技术的重要表现之一,通过科学的计算方法,提高了数据统计和计算的精确度。基于遗传算法的重要作用,应得到企业的重视。在电力系统运行过程中,如何区分故障和征兆是一个难题,智能化技术通过专家系统和神经网络系统可快速有效的分析出系统故障和安全隐患,并提供一定的解决办法,确保了电力系统的运行问题。 (四)神经网络技术应用 神经网络系统是智能技术的重要体现之一,其作用在于分析和处理系统故障。可对系统故障进行准确定位,并且减少了定位时间。同时,还可完成对非初始速度及负载转矩的有效管控。神经系统设计具有多样性,具有反向学习功能。利用神经网络系统的两个子系统,可实现对机电参数转子速度和电子流的评判和管控。目前,智能神经网络系统主要应用于分析模式和信号处理上。由于其包含非线性函数估算装置,因此对于电气自动化控制具有积极作用。其主要优势在于无需对控制对象建立数学模型,因此工作效率高,噪音小。 三、总结 随着科技的不断发展,电气自动化控制系统逐渐实现了数字化和智能化。智能技术的使用提高了自动化控制的效率,基于人工智能理论的智能技术是电力企业发展的必然。智能技术不仅是计算机技术的重要组成部分,也对计算机技术具有一定的依附性。但目前,智能技术的应用尚存在一定的缺陷,甚至存在一定的错误。基于此,应提高操作人员对智能控制化技术的认识,以保证智能化技术的可持续发展。 作者:许武文 单位:海南师范大学 自动化控制论文:智能化技术下电气工程自动化控制论文 1智能化技术的理论基础 从20世纪50年代开始,一直到现在的几十年探索中,人工智能化已经可以像人一样进行感应与行动,凭借着高效率、高精度以及高协调性等特点超越来传统的控制技术。随着计算机技术的不断发展,对人的思维能力进行模拟的构想现在已经得到了实现,后来在程序语言编制上,智能化模拟的可实施性也得到而来增加。随着电气工程自动化控制技术的不断发展,智能化技术的市场得到不断拓宽,这种技术的应用不仅可以使电气工程的工作速度得到提高,同时还在电气工程中节约了大量的人力与物力[1]。智能化技术在整个电气自动化控制行业中主要是利用不断实践来进行的,其中包含的内容十分广泛并复杂。智能化技术属于计算机高端技术的一种,因此要想很好的掌握其应用,那么必须要具备专业性计算机理论知识。智能化技术不仅有效有提升了电气自动化控制的工作效率,同时也也很大程度上降低了工作人员的压力,优化了资源配置,促进了电气工程自动化系统的稳定运作。 2智能化技术的主要特点分析 对于很多人来说,智能化技术是一个陌生的词汇,然而它却与我们的生活息息相关,下面我们就对它的主要特点进行阐述,帮助大家深入理解智能化技术。作为电力系统中的关键环节,电气工程自动化控制对电力系统的正常运行存在着决定性的作用,为了保证电气工程的顺利发展,从而有效提升恒业的整体水平,对智能化技术进行应用是大势所趋。 2.1高精度与高效率 在电气工程自动化控制中,精度与效率是两项重要指标,在智能化技术指导留下,对多个CPU与高速CPU芯片进行使用,电气工程控制工作效率与精度得到了显著的提高。 2.2多系统控制 智能化技术的应用可以有效减少相关工序,同时还能使工作效率得到显著提高,目前该项技术在电气工程自动化控制中的实际应用正朝着系统控制的方向发展着。 2.3科学计算的可见性 在电气工程自动化控制中,智能化技术的应用可以对数据进行有效的处理,不仅可以通过文字和语言进行信息交流,同时还能利用图形与动画实现信息交流,这在很大程度上提升了工作的效率。 3智能化技术在电气工程自动化控制中的应用 在电气工程自动化控制系统中应用智能化技术,有效提升了系统的工作效率,降低了工作人员的压力,对于电气工程自动化控制中智能化技术的应用主要体现在三个方面:(1)怎样将智能化技术应用到电气工程中对病因的诊断与维修之中;(2)如何对电气产品与设备进行优化设计;(3)通过怎样的形式对电气工程智能化控制进行实现。 3.1对电气工程自动化控制中的病因进行诊断 利用传统的人工方式对电气工程系统中的病因进行诊断是非常复杂的,同时对工作人员的要求也非常高,而且也不能对病因进行准确的诊断。在电气工程自动化控制中难免会发生一些设备和数据问题,依靠人工诊断方式往往不能对病因进行及时的诊断与处理。而智能化技术的应用不仅可以使病因诊断的效率得到明显提高,同时还可以使定时检测与诊断得到实现,在这一过程中很多问题的出现都会得到避免。 3.2对电气工程设计进行优化 在传统电气工程设计中,往往需要通过工作人员在工作过程中进行反复的实验才能完成。在这一过程中工作人员很有可能不会考虑到一些具体情况。如果真的出现复杂性的问题,也不能对其进行及时的解决,在这种情况下,工作人员不仅要掌握大量的专业设计知识,同时还要很好的将自己已经掌握的理论知识运用到实际应用中。智能化技术得到应用以后,设计人员就可以利用计算机网络和相应的软件对电气工程自动化控制进行设计,这样一来,设计数据的准确性得到而来增加,同时设计样式也非常丰富,另外,还能对一些复杂问题进行及时的处理,电气工程自动化控制的顺利运行就得到而来有效的保证。 3.3对整个电气工程进行自动化控制 电气工程控制系统中存在着很多控制环节,智能化技术的应用正好可以使对整个电气工程的自动化控制得到实现。智能化技术在应用过程中通过神经网络与模糊控制等方式实现对电气工程的自动化控制。其中,神经网络控制的应用是非常关键的,它可以进行反向的算法,同时具有多层次的结构。在神经网络控制的子系统中,其中的一个子系统可以结合系统参数对转子的速度进行调控与判断,而另一个子系统就可以按照以上参数对转子的速度进行判断与控制。目前神经网络控制已经在识别模式以及信号处理等方面得到了广泛的应用。智能化手段的应用使电气工程的远距离与无人操控自动化控制得到了实现,通过公司局域网的帮助,智能化技术的应用使得对电气系统各环节的实际运行情况进行了详细的反馈分析。 4结语 综上所述,电气工程自动化领域中智能化技术的应用已经取得了显著的成就,同时智能化技术还会逐渐在其他各领域中得到广泛应用。在目前激烈的市场环境中,对电气自动化控制的要求逐渐升高,在这种情况下,需要相关工作人员在目前理论研究的基础上进行深入的分析和研究,不断增强电气工程中自动化控制的性能,只有这样,才能使电气系统的工作效率得到进一步提高,进而使人们的各种需求得到满足,最终促进企业的市场地位得到显著的提升。 作者:张华平 单位:泰州机电高等职业技术学校 自动化控制论文:灌区闸门远程自动化控制系统 摘要:本文以国内某大型灌区为例,在灌区远程测报系统的基础上进行了闸门自动控制研究,通过无线调制解调器连接上位机(PC机)与下位机(单片机),将下位机采集到的数据传输到上位机,根据用户要求的流量控制闸门的开度和时间,为灌区的运行和管理提供保证,为提高系统的可靠性,采用了一些可供类似工程借鉴的可行技术。 关键词:远程自动化控制 闸门 单片机 闸门调节是灌区工程中经常采用的手段,闸门控制的研究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测,并把数据传输到管理部门,但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外特别是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平,如美国的SRP灌区自动化灌溉系统,可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息,通过计算机处理后,控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例,对闸门的自动监控进行了研究。 1、系统的总体设计 本系统采用无线数据传输技术,分一个主站和若干个子站,通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络,对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器,编码器对水位及闸门开度信号进行编码,在通过避雷器将编码信号传给数采仪,数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机,上位机即系统主站,可分别与不同的子站建立联系,查询各测点的数据,并按照用户的要求对各闸门进行控制,下位机中的控制箱接收到此信息,经过计算,发出控制信号自动控制闸门到一定的开度,达到自动控制的目的。 图1 闸门远程自动监测与控制结构图 2、下位机系统设计 设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计,本文提出闸门的运行控制模式,并进行可靠性处理,然后利用无线传输设备与上位机进行通讯,传输数据。 2.1 下位机硬件电路设计 本系统采用AT89系列单片机,采用矩阵式键盘进行输入数据,键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键,通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换,时间设置键用于修改日期和时间,控制键用于对电机启停进行控制。 2.2 闸门控制系统设计 本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值(或水位值),当要求的流量值(或水位值)与系统所测的流量值(或水位值)不一致时,单片机启键闭合,闸门电动装置控制箱自动启动电机,提升或下降闸门,当所要求的流量值(或水位值)与当前所测流量值(或水位值)相等时,单片机闭键闭合,电机自动停止,达到自动控制的目的。 闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种,在实时型控制模式中,上位机根据用户要求的流量,利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位,然后和下位机联系,下位机接到信号后,由电动装置控制箱控制电机的正反转,达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间,下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门,进行控制。 2.3 无线通讯设备SRM6100调制解调器 SRM6100无线调制解调器原是美国Data-Linc Group公司生产的军用产品,现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法,在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术,在无阻挡物的情况下,两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里, 可实现PLC(可编程控制器)和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频,扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态,包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作,以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。 2.4 下位机可靠性处理 为了精确控制电动闸门的关闭,避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象,本系统在电动轴上安装了转矩传感器,用来监测闸门输出轴的转动力矩,以判断闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度,本系统在转动轴上安装了光电码盘,考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替,为了避免错位和丢码,采用双光耦技术,光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形,89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时,并判断转动方向,计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象,系统会自动报警,切断电机电源并显示故障情况。 2.5 下位机软件设计 下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能,串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如下: 3、上位机设计 上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具,将各个功能模块化,分别解决相应问题,再将各个模块组装,构成上位机软件系统的优秀,上位机软件系统的结构如图3所示,通信模块位于最底层,其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上,本文利用VB的API函数编写串口通讯程序,程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要作用就是为水位、流量、闸位等建立数据库,并对其进行管理。 4、结语 本文以国内某灌区为例,全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计,对其软件开发和硬件选择作了全面阐述,并总结了提高自动化系统可靠性的经验,为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具,具有较高的使用价值和广泛的应用前景。 自动化控制论文:上海闵行水厂排泥水处理的自动化控制 摘要:目前在全国自来水行业中,几乎没有一家自来水厂对排泥水处理自动化控制进行系统的研究和应用。前几年上海市自来水公司在对水厂排泥水处理工艺研究的基础上,在闵行水厂一车间(净水能力7×104m?3/d)进行了排泥水处理生产性研究。为了能与国际接轨,同时与目前水厂的自动化相适应,在确定合理的处理工艺后配以高度的自动化,使系统在PLC中央控制下达到自动运行的程度,为今后水厂排泥水处理自动控制提供了有益的设计依据和参数。 关键词:排泥水处理 自动控制 水能力 1 排泥水处理的自动控制 针对上述工艺,要实现自动运行,必须解决下列问题: ① 排泥水截留池如何自动控制; ② 如何自动排放浓缩池的浓缩污泥; ③ 平衡池的污泥量如何控制; ④ 如何自动配制PAM溶液; ⑤ 如何对离心脱水机的PAM加注进行自动控制; ⑥ 当某泵发生故障时,如何保证系统继续运行; ⑦ 作为一个排泥水处理工程,如何协调整个系统的运行。 2 各单体的自控原理与设计 2.1 截留池的运行控制模式 截留池主要用来收集沉淀池排泥水和离心脱水机的分离水,而后由输送泵将排泥水从截留池输送至浓缩池。水厂采用了智能化泵吸—虹吸排泥方式,排泥时间和排泥水量都随原水的浊度和泥沙沉降特性而变化。在截留池中安装一个液位仪,一个搅拌器(用于均匀池中的泥水浓度,不使泥沙沉淀下来)。通过截留池液位的高和低来控制输送泵和控制池中搅拌器的开和停。为了对进入浓缩池的排泥水量进行控制,在排泥水输送管道上安装了一个流量计,用来反映进入浓缩池的排泥水水量,并且采用变频器实施对输送泵的流量控制,达到对浓缩池进水流量的控制。 2.2 浓缩池的自控设计 浓缩池的作用是将较低浓度排泥水变成较高浓度的污泥水,而后送到平衡池。如何对较高浓度的污泥进行自动排放是浓缩池能否自动运行的关键。由于浓缩池运行时间和进浓缩池的排泥水水量具有不确定性,故定时排放污泥行不通;由于浓缩池液位稳定,故也不能用液位仪。这里唯一变化的是浓缩污泥的浓度,所以在浓缩池中设计安装一个浓度计,用污泥浓度数值的高和低来自动控制排泥泵的开和停,即浓缩污泥的排放。通过对开始排泥和终止排泥的污泥浓度值进行设置,可达到:①使浓缩池始终高效运行;②控制平衡池的污泥浓度。 2.3 平衡池的自控设计 平衡池是一个缓冲池,主要作用是保证进离心脱水机的污泥浓度稳定。对它的控制主要有两点:①池中污泥要均匀;②池中污泥水不能溢出,也不能排空,所以在池中安装一个液位仪和一个搅拌器。搅拌器的作用是均匀池中浓缩污泥浓度,不使泥沙沉淀下来。液位的高低则决定浓缩池排泥泵、离心机进泥泵和搅拌器的开和停。 2.4 配制自动化 高分子絮凝剂一般为颗粒状或粉末状固体,不能直接投放到污泥水中,必须采用一配制系统。该系统可分为五部分:①粉末储存器,用以储存足量的PAM固体;②螺旋投加器,由两支小型螺旋输送杆组成,用以均匀地将PAM固体送入斗型输送器,它的出口开启、关闭受一时间继电器控制;③斗型输送器与水射器,用来承接PAM固体,并使之与水均匀混合而后送至搅拌熟化池;④搅拌熟化池,用以搅拌PAM与水的混合液,让PAM与水充分混合熟化;⑤投加池,用以承接搅拌熟化池来的PAM溶液,以供PAM投加泵投入离心机中。整个配制系统应能如下运行:首先确定配制浓度,计算出投加固体量和投加时间,而后通过时间继电器确定投加时间。一旦固体投入漏斗后,则自来水将与固体料混合,并由压力水通过水射器送至搅拌池搅拌熟化,搅拌池溶液达到某液位时,水源自动关闭。当投加池PAM溶液用到某低液位时,系统将自动打开搅拌池的投放出口,配制好的PAM溶液由搅拌池送至投加池,然后系统自动再配制溶液,整个系统能周而复始自动配制溶液以用于离心脱水机的PAM絮凝剂投加。 2.5 离心脱水机及加药量的自控 离心脱水机的作用是将浓缩污泥进行固液分离,是固液分离好坏的关键脱水机械。要使泥与水能很好地分离,除了离心机的转速、差速控制因素之外,PAM投加量的自动控制是至关重要的。投加量的控制涉及到进泥量、进泥浓度、加注量和加注率的选定。对这些问题的设计思路是:①对进泥浓度进行监测,在平衡池中安装了一个污泥浓度计,以显示进入离心机的浓缩污泥浓度;②对进泥量进行监控,在进泥管道上安装一个流量计,在污泥泵上加一个变频器控制,以控制进泥量;③加注量则采用计量加注泵来控制PAM絮凝剂的加注,PAM絮凝剂则完全由PAM自动配制系统供应,这样能完美地实施离心脱水机和加药量的自动控制。 2.6 泵的故障排除 对每一环节中的泵都配备一台备用泵,并对每一污泥泵安装流量传感器,设置流量报警,对进离心机的污泥泵设置压力报警,同时每个泵给出一个运行状态信号,一旦某泵发生故障,备用泵能自动切换。泵的轮番使用通过PLC进行。 2.7 全系统的控制 系统采用了SLC 500小型可编程控制器族作为中央控制,它具有一个固定的控制器以及模块化控制器,模块化控制器在系统配置方面相当灵活,配以各类继电器就能设计一个用于本系统的控制器系统,使各单位协调运作,以达到运行的自动化。 与此同时也采用Panelview 550扁平面板终端设备提供快速和直观的显示。整个系统控制灵活、显示直观、设置简便、操作容易。 3 系统的运行自控 3.1 截留池的运行 沉淀池排泥水经管道流入截留池,池中液位开始上升。PLC接收来自截留池液位仪的信号,当达到某一高度后,PLC发出指令,开启输送泵,排泥水由输送泵送至浓缩池,输送量则由流量计显示并反馈到PLC,PLC可通过变频器对输送泵进行流量控制。 在实际运行中,设置输送泵启动液位为1.5m,停止液位为1.0m;搅拌器的启动为1.0m,停止为0.5m;输送的排泥水量为80~150m3/h。 3.2 浓缩池的运行 浓缩池一旦进水即开始运行。池中的浓度计连续监测池中某点位污泥浓度的变化,信号随时反馈给PLC。当达到某一浓度后,PLC发出指令开启浓缩池至平衡池的排泥泵,较高浓度的浓缩污泥就被送入平衡池积蓄起来。 沉淀池停止排泥之后,截留池的水位会慢慢下降,PLC收到截留池低液位信号后发出指令,停止输送泵运作,浓缩池也停止运行。但排泥泵的运行会降低浓缩池内污泥浓度,PLC在收到浓缩池浓度计的低浓度信号后即发出指令,停止排泥泵运行。 在实际运作中,将排泥泵的启动设置在池内污泥浓度为1.0%,停止浓度为0.1%。 3.3 平衡池的运行 平衡池的运行主要通过对浓缩池排泥泵的限定设置以及对离心机进料污泥泵的限定设置来控制。? 在实际运作中,设置排泥泵的启动液位为3.0 m,停止为3.5 m。这样,整个排泥水的收集、浓缩、积蓄就在PLC控制下周而复始,自动运行,无人操作。 3.4 离心机污泥脱水的运行 PLC收到离心机开启信号后,延时发出指令,自动开启离心机进泥泵、PAM加注计量泵和螺旋输送器,并接受来自进泥流量计和加注计量泵的信号。根据平衡池污泥浓度计的数值、进泥流量计的数值、PAM配制浓度、最佳加注率,就可以确定计量投加泵的流量,并通过PLC设置。这样PLC自动控制PAM加注泵变频器的设定频率值以控制投加量,离心脱水机对浓缩污泥的固液分离就可自动进行。 在实际运行中,PAM投加量的确定须依据进泥量和进泥浓度而定,加注率一般设定在1.0~1.5 kg/t干泥。 对所有泵都配有报警装置和备用泵并通过PLC控制,一旦运行泵发生故障,报警信号发至PLC,则PLC会自动控制切换备用泵运行,以保证在对故障泵进行维修时不影响系统的连续自动运行。 4 结论 综上所述,采用PLC作为中央控制,配以液位仪、浓度计、流量计作为一级仪表组合,自动连续监测运行状况,并将监测值实时送到PLC。PLC发出指令,指令会通过中间开关继电器和变频器,对系统的泵等设备进行开停、流量变化等控制,以达到运行的高度自动化。? 通过PLC的终端显示面板,也可以随时对运行参数进行重新设置,以达到最佳运行条件。在整个系统的运行中,达到了无人操作的程度。 自动化控制论文:水工业自动化控制技术的发展趋势 摘要:工业自动化领域的发展趋势:控制系统的智能化、分散化、网络化及管理控制一体化。 关键词:水工业 自动化控制技术 1 控制系统的智能化、分散化、网络化 工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化,而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。 1.1现场总线的崛起 半个多世纪以来,工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS)等4代过程控制系统,当前我国水工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系统阶段。这里要说明一点,DCS既是一个过程控制体系的名称,有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品,这种DCS系统相对较为封闭,而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的,因此相对较为开放。 与早期的一些控制系统相比,DCS系统在功能和性能上有了很大进步,可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制,但其仍然是一种模拟数字混合系统,从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递,仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输,而不是数据通信,难以实现仪表之间的信息交换,因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现,从而由集散控制过渡到彻底的分散控制,正是在这种需求的驱动下,自20世纪80年代中期起,现场总线便应运而生,并通过激烈的市场竞争而不断崛起。 现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表,使它们各自都具有了数字计算和通信能力,即所谓“智能化”;采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带,把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络,并按公开、规范的通信协议,使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换,形成多种适应实际需要的控制系统,即所谓“网络化”;由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品,因而它所需要的控制信息(如实时测量数据)不采取向PLC或计算机存取的方式,而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取,在现场总线控制系统(FCS)的环境下,借助其计算和通信能力,在现场就可进行许多复杂计算,形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。 FCS成为发展的趋势之一,是它改变了传统控制系统的结构,形成了新型的网络集成全分布系统,采用全数字通信,具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点,形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络,顺应了控制网络的发展要求。 1.2现场总线的现状和标准化问题 目前,国内、外的现场总线有60几种之多,由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景,在商业利益的驱动下,导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下,修改后的IEC 61158.3~6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集,它们分别是:①基金会现场总线FF(原有的技术规范IEC 61158);②Control Net;③Profibus;④P—Net;⑤FF HSE;⑥Swift Net;⑦Word FIP;⑧Intferbus。这8种现场总线中,④、⑥是用于有限领域的专用现场总线;②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来,本质上以远程I/O总线技术为基础,通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能;①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来,具有总线供电和本征安全功能;①、⑧属于现场设备级总线,②、⑤属于监控级现场总线;③、⑦则是包括两个层次的现场总线。 以上8种类型的现场总线采用完全不同的通信协议,例如:Profibus采用的是令牌环和主/从站方式;FFHSE是CSMA/CD方式;WordFIP是总线裁决方式。因此,要这8种现场总线实现相互兼容和互操作几无可能。面对这种多总线并存的局面,系统集成将面临更为复杂的任务,系统集成技术也将会有很大的发展。 1.3现场总线的新动向—工业以太网 长期以来的标准之争,实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一代系统的发展,人们开始寻求新的出路,一个新的动向是从现场总线转向Ethernet,用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛的网络技术,在IT领域已被使用多年,已有广泛的硬、软件开发技术支持,更重要的是启用以太网作为高速现场总线框架,可以使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用,国际上成立了工业以太网协会,开展工业以太网关键技术的研究。此外,开发设备网供应商协会(ODVA)已经了在工厂现场使用以太网的全球性标准——以太网/IP标准。该标准使用户在采用开放的工业应用层网络的同时,能利用可买到的现成的以太网物理介质和组件,也即由多个供应商所提供的可互操作的以太网产品。随着网络技术的发展,以太网应用于工业领域所要面对的网络可确定性问题、环境适应性问题、包括总线供电和本征安全问题都会迅速得到解决。 2 管理控制一体化 工业自动化领域的另一个发展趋势是管理控制系统的一体化。 2.1何谓管控一体化 在市场经济与信息时代的飞速发展中,企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大,现代工业企业对生产的管理要求不断提高,这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制,同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台,把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起,通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理,形成一个意义更广泛的综合管理系统。 2.2现场总线为管控一体化铺平了道路 企业信息网络是管控信息集成的基本条件,没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集,建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享,以及与外部世界的信息沟通。 水工业和一般企业网络大致可分为3层,即企业管理层,过程监控层和现场控制层。 管控一体化解决方案中的现场控制层由现场总线设备和控制网段构成,把传统的集散系统控制站(如水处理企业的PLC分站)的功能分散到了现场总线设备,此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络,充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点,为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础,现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路;过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成,现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连,或者监控层直接由现场总线来担当;监控站可以完成对控制系统的组态,执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能;企业管理层由各种服务器和客户机等组成,用于集成企业的各种信息,实现与Internet的连接,完成管理、决策和商务应用的各种功能。 2.3管控一体化的支持环境与系统集成 基于系统之间横向数据交换及控制系统与管理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加,现场总线的应用越来越广泛,制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局,管控系统建立统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时,采用分布式网络系统,采用C/S或B/S结构,可以在实现企业各层次功能模型的同时,实现网络连接在结构上的简化,从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境,为实现数据资源共享的目标奠定了基础。 如前所述,在多总线并存的局面下,系统集成成为实现管控一体化信息系统的中心任务。系统集成是要按照一定的方法和策略将相同或不相同厂商的现场总线产品相互连接,并使上层应用与下层现场设备之间完成双向数据沟通,使之成为一个可以满足用户需求的整体。因此,系统集成既包括硬件产品的集成,也包括软件产品的集成。对硬件集成来说,需要借助网桥、网关沟通总线接口。一般同种总线的网段采用中继器实现网段的延伸,采用网桥实现不同速率网段之间的连接;不同类型的总线网段之间以及现场总线与以太网等异构网络之间采用网关实现互连,如公司与生产厂或其他部门距离较远时,采用公共数据网或电话网来实现局域网的连接,这在水工业的城市污水处理和截流系统、自来水厂站之间及供水管网调度系统等方面也是经常会遇到的问题。因此可以预计,今后这类通信接口产品将会变得很热门,从软件集成来说,通过OPC、ODBC等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现,能将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中,具有很大的硬件灵活性,并且可以提供与多种管理软件的连通性,从而可较为经济地解决管控系统之间的连接。 目前各个国家都在竞相开发自己的现场总线技术与产品,形成以现场总线为基础的一体化解决方案下的企业信息系统。现在已经推出产品的如西门子公司以Profibus总线为基础的PCS7、罗斯蒙特公司的基于FF总线的Plantweb等,管控一体化软件则有美国信肯通公司的Think DO、Lntellntion公司的iFIX等。 3 对水工业自动化发展的思考 综上所述,现场总线技术的发展,引起了自动化系统结构和自动化控制概念的变革,进一步推动了管控一体化企业信息系统的建立,它集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体,成为流程工业自动化发展的趋势。随着市场经济的发展和加入WTO的临近,工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严峻的挑战,对企业的生产经营管理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立,将是增强企业竞争力的重要途径,问题是对于水工业来说,这种必要性到底有多大?水工业尽管有自己的特殊性,但在实现生产过程和经营过程的整体优化,在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。特别是信息技术的不断发展,网络的普及,将会使管控一体化的重要性日益显露出来,由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。 要构建管控一体化网络,必先以现场总线所形成的底层网络为基础,但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓,原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立,但客观事实是IEC通过了8种总线标准,估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观;原因之二是现场总线在系统集成上存在困难,条件还不成熟,尤其是由国家支持研制开发的FF总线,其OEM产品的开发和应用也还要假以时日;此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下,一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态,同时还应结合水工业的具体条件,对诸如如何保护和利用现有资源,对原来的DCS系统进行改造,选用何种总线以及如何组网和系统集成等问题加以研究和讨论,并建议国家城市给水排水工程技术研究中心成立一个机构,像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样,负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流,指导行业对这一新技术的推广和应用,以促进水工业自动化发展的进程。 自动化控制论文:论长寿排水公司污水处理厂自动化控制 摘要:本文介绍了长寿污水处理厂实施自动化控制的实践,论证了自动化系统对污水处理运行管理的重要作用,提出了智能化是自控系统发展方向的观点。 关键词:污水处理厂 自动化控制 设备改造 1.污水处理可能对三峡库来说还算是一个新星的行业,在三峡库区新建的污水处理厂中,大部分设置了自动化控制系统,力求对整个污水处理过程实行全面监控。但由于这项工作尚处在实践摸索阶段,与国外水平相比存在较大差距,主要问题是: (l)主要控制设备功能不稳定,特别是在线仪表的准确性和稳定性来看,不能完全达到由计算机控制的要求。 (2)自控水平低,距智能化自动控制还有很大差距。 (3)运行条件变化范围大,某些工艺环节尚在不断调整。 (4)运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。 由于以上条件限制,大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。长寿污水处理厂针对以上问题,自2003年5月试运行到现在来看,根据实际运行,并通过对部分设备的改造和完善,加之对现场运行操作人员的技术培训,使中控室具有集中控制、监视、现场故障报警等功能。操作人员可在中控室进行操作,为安全稳定运行提供了保障。 2. 长寿排水公司自控概况 长寿污水处理厂处理长寿区20万人生活污水及工业废水,我厂监控系统采用工业以太网集中控制系统。此系统包括1个监控中心(中控室)、6个现场PLC站(模拟屏PLC0、配电间站PLC1加药间站PLC2、脱水间PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站)。配电间站主要控制提升泵站、格栅井、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵站、剩余泵站、贮泥池的自动运行;模拟屏站主要对模拟屏的数据处理控制;加药间站主要是对加药间的自动控制;脱水间2个站分别对1号和2号脱水机进行自动控制,紫外光站是对紫外光消毒系统进行控制。中控室则对全厂设备的控制操作及监视。现场分站采用的PLC可编程控制系统是美国AB公司以太网系统。 3. 对设备的改造与完善 长寿污水处理厂从试运行以来,由于现场电气及机械设备存在一些问题,直接影响了自控系统的正常运行。根据存在的问题,结合实际运行情况及工艺要求,对自动化控制系统的现场控制设备进行了部分技术改造。 3.1 对现场一些设备进行改造 由于我厂增加了一台脱水机和PLC柜,为了把新增的这台脱水机PLC柜的运行信号联到中控室,避免重新进行布线。使用交换机联接两台脱水间PLC柜,通过一根信号线接到中控室交换机。改造现场和配电机曝气机的二次控制回路,解决了中控室不能控制曝气机启停的问题。 1号2号氧化沟的变频曝气机由于控制转换开关处在开关柜 控制和机旁控制方式时,变频器模拟量4~20mA电流输入电路断开,使得不能输入变频器运行频率,变频器控制失效,不能运行。经考虑,短接模拟量电流输入的转换开关控制回路。 变频器频率信号(模拟量)、运行信号(开关量)没有输出给 PLC,使得上位机无法判断曝气机是否运行。过后经自动化人员改进后,只给出变频器频率信号(模拟量),运行信号可有可无(开关量)。 3.2 对PLC源程序的修改、优化 试运行中,我厂由于采用的是巡检制度,将各分散值班点集中到中心控制室值班操作。所以必须对比较重要的报警参数根据实际情况做进一步的修改。通过对PLC可编程控制器的源程序进行修改、编译,主要是启停液位、报警液位、逻辑控制、出水流量、加药间液位、提升泵站液位差等。不仅实现了设备按工艺流程运行的要求,而且机械设备运行的准确性、安全性有了很大提高,电气故障大为减少。故障点检查也很方便,大大降低了电气设备的故障率,使现场自动运行更加稳定。更主要的是为自动化控制的顺利实现创造了条件。 另外对高压配电系统和一套独立的监控系统,如出现任何故障不仅有指示灯光报警,而且还配有语音报警系统,使值班人员一目了然,可清楚地判断故障发生的部位并做及时处理,避免事故的发生。 3.4 安装视频监视系统的 为了让操作人员真正在中控室控制全厂、监视全厂、管理全厂,长寿污水处理厂于2002安装了BAXALL系列摄像机视频监视系统。它配合原有的自控仪表,对进水粗格栅、细格栅、提升泵、排砂泵、搅拌机、砂水分离机、氧化沟曝气机、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脱水间、办公室等10多个场所的现场情况,进行24小时全天候监视。 这套视频监视系统运行可靠。在中控室里,通过对摄像机的遥控。可以监视全厂20多个部位工艺设备的运行情况。如果按工艺流程在现场巡查一遍,需要30分钟左右,而通过视频监视系统,几分钟就可以对全厂工况浏览一遍,大大提高了工作效率。 3.5 提升泵站和格栅井的控制 污水提升泵站安装两台潜水泵一用一备,在上位机设定常用/备用,按如下原理进行控制: 当泵站内水位达到1.70m时,一台泵启动 ; 当水位降至0.80m时,水泵停机,并发出报警信号。 粗、细格栅分别有时间控制/液位差控制,2种控制方法,我厂现在用的是时间控制。 格栅井安装粗、细格栅机两台,运行依据其前、后超声波液位差计测得的水位差进行控制。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过20cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动开机。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至10cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动停机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过30cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动开机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至20cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动停机。 粗格栅、细格栅还可以通过在上位机设定运行、停止间隔时间的方式定时开启停止。当格栅每运行15分钟后停15分钟。皮带输送机、螺旋输送机与格栅联动,及格栅运行时,同时运行。 两组涡流沉砂池,每组涡流沉砂池内安装一台搅拌机和排砂泵,搅拌机长期运行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分离器。排砂泵每运行10分钟后停20分钟,时用,砂水分离器与排砂泵同时工作,以上设备均可在中心控制室监控。 3.6 氧化沟的自动控制 本工程氧化沟设两组,日处理污水能力40000m3/d,每组氧化沟设计日处理能力2万m3/d。每组氧化沟PDSL-325(C)型倒伞型表面曝气机三台,其中1#,3#机组为恒速,逆时钟方向运转,单台机组充氧量为119kgO2/h;2#机组为变频调速,顺时针方向运转,单台机组充氧量为23~119kgO2/h,电机功率均为55KW;每组氧化沟安装两台溶解氧检测仪(DO仪)和一台污泥浓度检测仪(MLSS仪),一台DO仪和MLSS仪安装在接近出水口处,另一台DO仪安装在缺氧区。另一组氧化沟设备与该组氧化沟对称,倒伞型表面曝气机的运行按照氧化沟内溶解氧值(DO值)进行自动控制,其DO值以接近出水口处的DO仪的测定值为准。 当DO值在0.2mg/L DO值 1.2mg/L范围内时三台电机都开启;当DO值在1.2mg/L DO值 3.0mg/L范围内时开一台恒速机和一台变频调速机;其中变频调速机的调速频率分为五段(频率随着DO值减小而增大);当DO值在3.0mg/L DO值 4.0mg/L范围内时只开一台恒速机。如果DO值不在以上范围内那么开一台恒速机和一台变频调速机(频率固定)。 氧化沟内设一台污泥浓度(MLSS)测定仪,将MLSS测定仪测定值传送至中控室,用于调节活性污泥回流泵站及电动套筒阀的运行。 氧化沟内安装的各检测仪器(如DO仪、MLSS仪)的数据,由PLC1进行采集。然后PLC1将采集的数据通过控制层网络送至中控室用于控制相关设备运转。 3.7 回流泵站的自动控制 污泥回流泵站安装潜水轴流泵两台,按如下原理进行控制: 在泵站出水侧及吸水侧(套筒阀井处)各设一台超声波水位计,出水侧设两个水位,一个正常水位7.8m,一个报警水位8.4m,吸水侧设四个水位,一个正常水位5.30m,一个启动水位5.00m,一个高限报警水位5.80m,一个低限报警水位4.40m; 当两个氧化沟的污泥浓度同时高于3000mg/L时,开启1台污泥回流泵,如果其中任何一个氧化沟的污泥浓度低于3000mg/L时只开启2台污泥回流泵。 本控制程序能使两泵交替工作(统计工作时间),负荷均等,从而延长二泵工作寿命。 3.8 剩余泵站和贮泥池的自动控制 本泵站安装100QW70-7-3型潜水排污泵一台,其工作原理如下: 当贮泥池液位低于2.0m时,剩余污泥泵自动开启。当贮泥池液位高于4.5m时,剩余污泥泵站剩余污泥泵根据液位计信号自动停止运行,贮泥池液位在中心控制室显示及报警。另外,当贮泥池水位计超过贮泥池设定的最高水位或最低0.5m时,水泵亦由中控室控制自动切断水泵电源,泵站停止工作。 贮泥池安装超声波液位计,当液位为1.5m时,向脱水间PLC发出污泥泵停泵停止运行信号。 3.9 加药间的自动控制 溶解、溶液池为两组,每组2 m;每组内安一台搅拌机,和超声波液位计一套,工况一用一备; 溶解池加料加水后,搅拌机工作15分钟,搅拌机停车,溶液池的液位预报警(液位现场确定); 当一格溶解池最低液位时(液位现场确定),自动关停药液输出电磁阀同时开启另一溶液池的电磁阀; FeCl3液按照出水流量计信号自动调节频率,手动调节冲程控制投加量,使其出水水质达到国家一级排放标准。 3.10 紫外光的自动控制 紫外光消毒采用的是德国威得高系统,控制方式采用的是液位控制,并由液位控制出水的电动阀门自动行动,使液位始终保持在1.7m,紫外光灯启动±5%左右。 3.11 脱水间的自动控制 脱水间加药池设有一液位探头,当液位低于设计标准时,脱水机停止。 脱水机的控制主要还是以人工控制为主,操作人员在PLC柜在启停各个设备。 3.12 现场仪表的控制 我厂的主要仪表有:液位计、进水PH值、溶解氧、污泥浓度、COD在线仪、浊度仪、出水流量计(其中大部分的在线仪表都自带得有温度计)。 显示的具体形式以具体数值显示为主,操作人员可直观地读取各种数据。 3.13 高压配电系统监视功能 此功能主要是对高压配电及供电系统的开关是合是断,通过在上住机(CRT)显示来提示有关人员。具体显示以示意图的形式实现。 3.14 时间累计、故障次数和报警功能 主要功能是对所有设备运行的时间进行统计。报警功能是对设备运行出现的故障都有灯光和声音提示,准确及时地提示操作人员哪台设备出现了故障。故障出现时,运行设备立即停止运行。此部分功能的实现,为有关人员确定设备大修时间及日常保养次数提供了依据。 4. 自控系统的使用效果 4.1 快速准确地反映运行异常情况 当现场现出任何的异常情况,可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行,相应地计算机作故障情况记录,方便设备故障排除、管理、维护等。 4.2 促进了职工技求素质的提高 实行自控,运行人员合并值班操作,对职工素质的要求也相应地变为复合型,这就进一步激发了职工特别是青年职工学文化、学技术的积极性。 4.3 为降低运行成本创造了条件 5. 自控系统的发展前景是智能化 从长寿排水公司自动化控制水平看,只是完成了人对设备简单的机械性能的操作,这种系统在智能化高度发达的今天显得很粗糙。因为污水处理的可变因素很多,有水量、浓度、温度、气量、微生物状态、系统配水情况。供电情况、机械运行情况等等,是一个非常复杂的系统,只靠预先设定的简单程序就想控制好生产全过程是不可能的。我们需要一种更高级的控制系统,使之能对生产过程出现的各种数据给予采集、计算、分析,得出目前运行状态是否正常的结论,并能给操作人员以有益的提示,从而使自动化控制能够真正实现智能化。 自动化控制论文:滴灌系统的自动化控制的研究 摘要:本文介绍了引进的以色列先进的滴灌技术,同时从滴灌系统、节水效果到滴灌的自动化控制作了详尽阐叙,并对百果园第二期工程建设提出了滴灌系统的设想,以此范例,作出了在我国果园灌水实现滴灌自动化的一般方法和建议。 关键词:计算机 自动化 电磁阀 1 简介 是国家果茶良种场XX省优质果茶良种繁育场,是国家“九五”种子工程在湖南实施的重点项目,建于1998年8月,1999年三月由农业部授名为“国家(湖南)果茶良种场”。 厂址位于XX市西郊雷锋大道7公里处,占地面积620亩。为加速实施全省农业结构的调整,先后从美国?法国?埃及?日本及国内10多个省市科研育种单位引进优质果茶品种资源158个,优质果茶种苗40多万株,建成果茶母本园150亩。每年可向社会提供优质果茶苗木200多万株,果茶母(接)穗1万公斤以上,生产优质果茶产品1000吨以上。 果茶场也是省城第一座以品茶、园艺、垂钓为主题的农业观光园。这里空气清新,景色怡人。春有草莓、樱桃、“明前”茶;夏有枇杷、苹果、葡萄、桃、李、杨梅、无花果与瓜类;秋有板栗、柿、枣、梨、猕猴桃;冬有柑桔、橙类等。一年四季。百果飘香,是个名副其实的“百果园”。 该厂第二期工程将于2003年完成,面积将扩至1000多亩。年生产优质果茶苗木将达到1000万株,优质果茶产品产量也将成倍增加,更多的农业高新技术将落户该场。果茶苗木和产品的生产、检测、采后处理、加工和多种农业观光设施将全部完善和配置。届时,一个全新的高科技生态农业示范、观光园将会展现在你的面前。 百果园是农业高科技的结晶,而滴灌系统是其中的重中之重。百果园现建成的620亩果园,全部由从以色列引进的先进滴喷灌系统控制,该园地势起伏较大,最高处海拔达86.60m,最低处64.72m,传统灌水方式很难进行,而先进的滴灌系统由于对地形的适应能力强,而且特别适应山地丘陵地区,所以滴灌正好大施其能,由低处水库中取水,经过过滤加压,然后由遍布全园的各种管道把带有肥料、除虫剂的水准确地送到每片需水地园中,保证果树的正常需水。不过其系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量还不能实现有效的控制,有望进一步提高。 2 滴灌系统 滴灌就是滴水灌溉技术,它是利用低压管道系统,使滴灌水成点滴地、缓慢地、均匀而又定量地浸润作物根系最发达的区域,使作物主要根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态。滴灌不同于传统的地面灌溉湿润全面积土壤,因此滴灌有节约灌溉用水量、促进作物生长和提高产量的作用,是一种很有发展前途的局部灌水技术。 百果园主要种植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果树,如果采用其它灌水方法,不仅浪费水资源,而且很难保证满足果树的需水量,而滴灌具有省水节能、省工省地省肥、操作简单,易于实现自动化、对土壤地形适应性强、保护和保持生态环境等优点,所以滴灌成为了百果园地首选。 2.1百果园滴灌系统的组成 百果园滴灌系统主要由水源、首部枢纽、输配水管网和尾部设备灌水器以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成,如图所示。全园滴灌系统组成示意图: 1.水源 2.水泵 3.供水管 4.蓄水池 5.逆止阀 6.施肥开关 7. 灌水总开关 8.压力表 9. 主过滤器 10. 水表 11. 支管 12. 微喷头 13. 滴头 14. 毛管(滴灌带、渗灌管) 15.滴灌支管 16.尾部开关(电磁阀) 17.冲洗阀 18.肥料罐 19.肥量调节阀 20.施肥器 21.干管 2.1.1 水源 江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌要求的均可作为水源,百果园采用从园中的水库中取水。 2.1.2 首部枢纽 百果园的首部枢纽包括泵组、动力机、肥料罐、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力表、流量计等。其作用是从水库中取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。百果园中采用五级加压式离心泵,在水库中取水,现取现用,计划建一水塔蓄水。 2.1.3 输配水管网 输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和灌水器。包括干、支管和毛管三级管道,毛管是微灌系统末级管道,其上安装或连接灌水器。微灌系统中直径小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材,大于63毫米的常用聚氯乙烯(PVC)管材。百果园中干、支管采用PVC管和UPVC管,毛管采用PE管。 2.1.4 尾部设备 尾部设备是微灌系统的关键部件,包括微管和与之相联的灌水器(小微管、滴头、微喷头、滴灌带、渗灌头、渗灌管等)插杆等。灌水器将微灌系统上游所来的压力水消能后将水成滴状、雾状等施于所需灌溉的作物根部或叶面。 2.2 百果园滴灌灌溉系统 灌溉系统的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司负责承建,全园采用先进的滴、喷灌相结合的微灌节水技术,是我国南方发展节水农业的典范,其具体情况见下: 2.2.1 设计原则 滴灌灌溉系统设计除了满足节水、节能、省力等之外,通常应遵循以下主要原则: ①必须满足果园果树生长对水分的要求; ②灌溉系统设计应结合耕作实际,便于操作; ③应使所选择的灌水方法既能满足作物的灌溉要求,又不因灌溉而造成病害、虫害的发生; ④在尽可能的情况下,灌溉系统设计时应考虑施肥及喷药装置; ⑤在尽可能的情况下,应使灌溉系统在满足灌溉要求的同时,工程建设的综合造价最小。 2.2.2 设计步骤 2.2.2.1资料的收集在系统设计时,必须掌握以下资料: ①地形资料:根据实际情况测绘大比例尺地形图,其中包括果园的平面布置、道路、水源位置、高差等。 ②土壤资料:主要是土壤理化性质、地下水埋藏深度和土层厚度等。土壤理化性质主要包括土壤类别、干容重、含盐情况、土壤田间持水率等。 ③气象资料:区域年均降雨量及季节分布、平均气温、极端气温(包括最高、最低气温)、最大冻土层深度、无霜期、蒸腾蒸发资料等。 ④水源资料:水源属性(个人或集体)、种类、水源位置、水质、含沙情况、水位、供水能力、利用和配套情况等。若水源为机井时,还应调查机井的静水位和动水位,当地下水水位较浅时,一定要调查清楚地下水位及其周年变化规律。若水源为渠水时,应调查清楚水源的含泥沙种类、含沙量、水位、供水时间、可能的配水时间等。同时,还应特别注意水源的保证率问题,不论是只用于果园的水源还是与周围大田混用的水源,都应考虑这个问题。 ⑤百果园作物种植资料:其中包括作物的种类、种植密度(其中最主要的是行距和株距)等。 ⑥百果园的环境资料:包括百果园周围的地形、交通和供电等。 2.2.2.2 灌水方法的选择灌水方法选择适当与否,除了影响工程投资外,还直接影响着灌溉系统的效益发挥和灌溉保证率。因此,应根据作物种类、作物的种植制度、种植季节、水源情况、果园设施情况、工程区社会经济情况等,合理地选择相对投资较省、灌溉保证率较高且有利于果园果树生长的灌水方法。百果园灌溉系统的灌水方法采用以滴灌为主,滴喷灌相结合的方式。 2.2.2.3 滴灌系统布置,百果园滴灌系统的管道分干管、支管和毛管等三级,布置时干、支、毛三级管道要求尽量相互垂直,以使管道长度和水头损失最小。通常情况下,园内一般出水毛管平行于种植方向,支管垂直于种植方向。 2.2.2.5 滴灌系统控制灌溉面积大小的计算在灌溉水源能够得到充分保证的条件下,滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时,滴灌面积为 2.2.2.6 管网水力计算滴灌系统各级管道布置好以后,即可从最末端或最不利毛管位置开始,逐级推算各级管道的水头损失(包括沿程水头损失和局部水头损失)。在设计中,同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水头之间的差值,不超过滴头设计工作压力的20%,流量差值不超过10%;对于采用压力补偿式滴水器时,仅要求区域内滴头流量差值不超过10%,并据此确定支、毛管的最大设计长度;在滴灌中,由于管网中水流压力通常小于0.3兆帕,所以多选用PVC塑料管道。 管道中水流在运动过程中的压力损失通常包括沿程阻力损失和局部阻力损失。工程设计中塑料管道的沿程阻力损失常选用式(4-1 6)、(4-17)计算,局部阻力损失常用式(4-18)计算。 ①沿程阻力损失hf 当管道有多个出水口时,管道的沿程阻力应考虑多口出流对沿程阻力的折减问题,多口出流折减系数k,对应计算公式 工程设计中为了计算方便,局部阻力损失也常按沿程阻力损失hf的10%估算。 2.2.2.7 管道系统设计包括各级管道的管材与管径的选择、各级固定管道的纵剖面设计、管道系统的结构设计。 ① 管材的选择:可用于灌溉的管道种类很多,应该根据滴灌区的具体情况,如地质、地形、气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件,结合各种管材的特性及适用条件进行选择。一般情况下,对于地理固定管道,可选用钢筋混凝土管、钢丝网水泥管、石棉水泥管、铸铁管和硬塑料管。钢管易锈蚀和腐蚀,最好不要选用。随着材料工业的发展,地埋管道多选用塑料管。选用塑料管时一定要注意,不同材质的塑料管在几何尺寸相同的情况下可承受的工作压力相差甚远,特别是在使用低密度聚乙烯管(PE管)时,一定要注意管壁的厚度是否达到了能承受系统所要求压力的厚度,若没有达到,千万不能使用,否则将会埋下隐患,造成运行时管道发生爆破,甚至导致整个管道系统瘫痪。用于滴灌地埋管道的塑料管,最好选用硬聚氯乙烯管(UPVC管)。对于口径150毫米以上的地埋管道,硬聚氯乙烯管在性能价格比上的优势下降,应通过技术经济分析选择合适的管材。塑料管经常暴露在阳光下使用,易老化,缩短使用寿命。因此,地面移动管最好不采用塑料管。 ② 管径的选择:当轮灌编组和轮灌顺序确定之后,各级管道在每一轮灌组所通过的流量即可知道。通常选用同一级管道在各轮灌组中可能通过的最大流量,作为本级管道的设计流量,依据这个设计流量来确定管道的管径。若某一级管道,其最大流量通过的时间占管道总过水时间的比例甚小,也可选取一个出现次数较多的次大流量,作为管道的设计流量来确定管径。同一级管道的不同管段通过的最大流量不同时,可分段确定设计流量。(a)支管管径的确定:支管是指直接安装竖管和滴头的那一级管道。支管管径的选择主要依据灌溉均匀的原则。管径选得越大,支管运行时的水头损失就越小,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量就越接近,灌溉均匀度就越接近设计状况。但这样增大了支管的投资,对移动支管来说还增加了拆装、搬移的劳动强度。管径选得小,支管投资减少,移动作业的劳动强度降低,但由于运行时支管内水头损失增大,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量差别增大,结果造成果园各处受水量不一致,影响滴灌质量。为了保证同一支管上各滴头实际出水量的相对偏差不大于20%,国家标准GBJ85-85规定:同一支管上任意两个滴头之间的工作压力差应在滴头设计工作压力的20%以内。显然,支管若在平坦的地面上铺设,其首末两端滴头间的工作压力差应最大。若支管铺设在地形起伏的地面上,则其最大的工作压力差并不见得发生在首末滴头之间。考虑地形高差Z的影响时上述规定可表示为 许的水头损失即为从式(4-20) 可以看出:逆坡铺设支管时,允许的hw的值小,即选用的支管管径应大些;顺坡铺设支管时,因Z的值本身为负值,其允许的hw的值可以比0.2hp大些,也就是说因支管顺坡铺设时,因地形坡降弥补了支管内的部分水力坡降,选用的支管管径可适当的小些。 当一条支管选用同管径的管子时,从支管首端到朱端,由于沿程出流,支管内的流速水头逐次减小,抵消了局部水头损失,所以计算支管内水头损失时,可直接用沿程水头损失来代替其总水头损失,即h'f=hw,式(4-20)可改写为 滴头选定后,满头的设计工作压力可从滴头性能表中查得。两滴头进水口高程差(实际上就是两滴头所在地的地面高差)可以从系统平面布置图中查取。则h'f即可求出。利用公式h'f=FfLQm/db,在其他参数已知的情况下反求管径d,d就是该支管可选用的最小管径的计算值。因管材的管径已标准化、系列化。因此,还需按管材的标准管径将计算出的管径规范取整。对滴灌系统的支管,考虑到运行与管理的方便,最大的管径一般不超过100毫米,并且应尽量使各支管取相同的管径,至少也需在一个作业区中统一。对于固定管道式滴灌系统,地理支管的管径可以不同,但规格不宜太多,同一条支管一般最多变径两次。 (b)支管以上各级管道管径的确定:一般情况下,这些管道的管径是在满足下一级管道流量和压力的前提下按费用最小的原则选择的。管道的费用常用年费用来表示。随着管径的增大,管道的投资造价(常用折旧费表示)将随之增高,而管道的年运行费随之降低。因此,客观上必定有一种管径,会使上述两种费用之和为最低,这种管径就是我们要选择的管径,称之为经济管径。经济管径中对应的流速称为经济流速。图4-7就是用最小年费用法计算经济管径的原理示意图。用这种方法确定管径概念清楚,但计算相当繁琐,往往需要分别计算出多种管径的年投资和年运行费,比较后再确定。随着科学技术的进步,计算机技术的飞速发展,许多优化设计方法,如微分法、动态规划法等已在管道灌溉管网的设计中得到应用,具体方法可参阅有关书籍。 对于规模不太大的滴灌工程,也可用式(4-22)、式(4-23)的经验公式估算管道的直径: 容是确定各级固定管道在平面上的位置及各种管道附件的位置。管道的纵剖面应力求平顺,减少折点,有起伏时应避免产生负压。 ⅰ 埋深及坡度:地埋管的埋深指管径距地面的垂直距离,埋深应根据当地的气候条件、地面荷载和机耕要求确定。一般管道在公路下埋深应为0.7~1.2米;在农村机耕道下埋深为0.5~0.9米。地埋管的坡度主要视地形条件而定,同时也应考虑地基好坏及管径大小。一般在地形条件许可的情况下,管径小、基础稳定性好的管道坡度可陡一点;反之应缓些。总的来说,管道坡度不得超过1:1,通常控制在1:1.5~1:3以下。 ⅱ 管道连接及附件:地埋管道的连接多采用承插或黏接的形式,转向处用弯头,分水处用三通或四通接头,管径改变处采用异径接头,管道末端用堵头。为方便施工和安装,同类管件应考虑其规格尽量统一。 为了按计划进行输水、配水、管道系统上应装置必要的控制阀。白果园中为了实现灌水的有效控制,设置了30多个电子阀.而且各级管道的首端还设了进水阀或水分阀;当管道过长或压力变化过大时,设置节制阀。为保证管道的安全运行,还安装一些附设装置。自压系统的进水口和各类水泵吸水管的底端应分别设置拦污棚和滤网,管道起伏的高处应设排气装置,自压系统进水阀后的干管上设高度高出水源水面高程的通气管,管道起伏的低处及管道末端设泄水装置,管道可能发生最大水锤压力处设置安全阀。 2.3 评价 从整体上来看,XX白果园的滴灌系统是建设的比较完善的一套滴水灌溉系统,设计施工都符合现代滴灌的要求,是一套先进的现代化滴水灌溉系统,而且产生了很好的经济效果。不过当时考虑到经济条件的限制,其毛管采用了单行直线布置,灌水均匀度不高,鉴于对多种毛管布置形式的比较分析,笔者认为百果园应改进为双行毛管平行布置;而且其控制系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量都不能实现有效的控制,故需进一步对其控制系统加以设计改进。正在建设的二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中的不足,特别是应该实现灌水的全自动控制。 3 灌溉自动化控制系统 灌溉中的滴灌系统,能很方便实现自动化控制,灌水的自动化控制能有效的实现节水灌溉,也是农业实现现代化的要求。对微灌的自动化控制,根据控制系统运行的方式不同,一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类: ①手动控制系统 系统的所有操作均由人工完成,如水泵、阀门的开启、关闭,灌溉时间的长短,何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低,控制部分技术含量不高,便于使用和维护,很适合在我国广大农村推广。不足之处是使用的方便性较差,不适宜控制大面积的灌溉。 ②全自动控制系统 系统不要人直接参与,通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中,除灌水器、管道、管件及水泵、电机外,还包括中央控制器、自动阀、传感器(土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等)及电线等。 ③半自动控制系统 系统中在灌溉区域没有安装传感器,灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序,而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等,有的一部分实行自动控制,有的是几部分进行自动控制。 为了对先进的滴灌自动化控制系统有具体认识和了解,下面我们将对滴灌的自动化控制作详细介绍: 3.1 滴灌首部控制枢纽 滴灌自动化系统的基本控制方法有:时间控制、水量控制和反馈控制三种。时间控制系统是按预定好的时间放水或关水;水量控制系统是按照设计的配水量放水或关水;反馈控制系统是根据灌区内湿度感受器的反应,然后将信号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。滴灌系统更便于完全实现自动化,这在地多人少、劳力紧张的边远地区,沙漠地带的防护林区,铁路路基沿线,经济力量雄厚的城郊蔬菜种植区显得特别重要。目前,国外发达国家在滴灌区普遍使用了计算机管理系统,并通过专用的滴灌系统软件来控制和检测作物生长、土壤状况和气象趋势,取得了良好的效果。大大提高了现代化的土壤水分、作物生长测定技术的可能性和实用性,具有农艺上的综合性,为人们充分利用现代化仪器设备在滴灌系统中应用提供了巨大的潜力。滴灌系统软件根据作物对水分的需求和土壤墒情制定出合理的灌溉计划和作物管理计划。 3.2 作物生产管理计划制定 控制软件系统应能提供一套科学的管理系统,它通过提高作物产量和品质以及减少用水量来提高水分利用效率,能给农民及有关用户提供一套针对灌溉方案制定作物生产管理的先进、完善的管理系统,用户能够使用它获得他们的每一块农田的土壤水分状况图,方便的数据资料存取能够得到每一块农田的准确土壤水分含量,还能够确定准确的日水分利用量,能够给每块农田制定出合理的灌溉管理决策,能够根据每一块农田各自的灌水量需求对不同农田进行灌溉优先排序,以便制定优化灌溉计划使农场或用户获得整体最高产量。 控制软件系统应能允许灌溉管理者根据作物水分需求和作物对灌溉的反应制定合理的灌溉计划,作为一个完整的灌溉计划和作物生产管理软件包,它能够对灌溉决策的制定和作物管理进行数据资料存储、运算处理、显示输出。土壤水分数据资料主要由中子探测仪、石膏电阻块和张力计测定获得。天气数据资料由自动气象站获得,作物生长资料如籽粒大小(直径)、株高和叶片硝酸盐含量等可直接田间测定,根据相应的作物响应,作物生长资料结合土壤水分资料能够制定出合理的灌溉计划,通过实际调查能够提高作物产量、品质和水分利用效率的管理技术能够详细地验证作物生长、土壤水分和气候之间的关系,因此能很好地解决一些灌溉管理和作物生长问题,其中包括过量灌溉导致的灌溉水排渗问题、肥料向根部以下淋溶损失问题以及为了达到高产稳产目标的籽粒重和穗粒数或结果率的控制管理问题。 3.3 滴灌系统灌溉计划制定 滴灌系统灌溉计划一般是指确定何时进行灌溉及应该的灌溉量,灌溉计划的应用可消除代价巨大的不可预测的农业灾害,如在作物生长临界期由于土壤类型和作物自身生长能力,不同的农田具有不同的土壤水分亏缺量和日水分利用量,因此不同的农田需要不同的灌溉计划。农民通过土壤水分测定技术利用软件处理和显示不同层次土壤水分特征,能加深对发生于土壤内的各种过程的理解,以便进行更精细的灌溉计划和灌溉管理决策的制定,以确保土壤水分总是保持作物生长所需的最佳含水量。 当土壤水分和被作物利用的水分的准确数量被测定后,通过软件可以计算下一次滴灌的日期和准确的灌水量,它将考虑当前每天水分利用状况、天气变化和历史资料来帮助管理者制定以后的灌水计划。它把农田从最干到最湿分为不同等级。了解需要灌溉补充的水量有助于协调不同用户之间和同一用户内部的水分供给,充分了解雨后何时开始灌溉能使农民最大限度地利用自然降水,而把灌水过多和灌水不及造成地危险减到最小。 3.4 土壤水分时间图和深度图的应用 3.4.1 时间图 时间显示某一指定土壤容积含水量、根区土壤含水量或作物响应随时间的变化。时间图的基本显示:直线表示根区土壤含水量的饱和点和需灌溉补充点;供给的和有效的灌溉和降雨情况;箭头指示预测的灌溉日期;关于水分饱和点、需灌溉补充点、当前和过去的土壤水分测定值及计划安排的灌水日期和灌水量的总结表;作物生长及其对灌溉管理技术措施的响应;该软件所做的时间图可进行大小调整,通过调整纵坐标轴上的最大值和最小值及横坐标上的日期范围能够把图形中用户想要的区域或作物生长期内的某特定阶段的图形放大。图形能够进行叠加来同时比较不同地点的田块或不同年份的数据。当季和前季的作物的生长,土壤水分和天气资料的叠加图形比较灌溉管理达到高度的协调一致。用户可以选择任何关键数据来建立相互作用关系图。 3.4.2 深度图 深度图显示土壤容积含水量沿土壤剖面随深度的变化而变化的情况,通过该软件和现代化仪器结合能够迅速直接测定和分析土壤水的剖面分布情况。根区吸收水分模式可以在深度图中看到,对深度图分析能使农民确定每一种农作物包括块根作物在土壤剖面中被研究的土壤体积范围和土壤剖面的每一深度层的作物利用的水分数量、土壤紧实度、土壤质地变化、高石灰岩含量、地下水位和盐分等问题能够通过对根部活动的仔细分析而发现。深度图也可以用来确定渗入和排出土壤剖面的水分的运动状况及深度和数量,从中能够给定灌溉饱和点和需灌溉补充点的准确设计值。灌溉或降水后从土壤的根区排出的水分数量能够通过深度图准确测定,根据可以调节灌溉所用时间以避免水分从土壤剖面排出而损失,控制土壤剖面排出水的数量将防止地下水水位地升高和土壤养分的淋溶损失,同时也将降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度图是一个非常有用的工具,能够解决在不同类型土壤中灌溉水的水平和垂直运动的关键问题,通过分别绘制灌溉前和灌溉后距滴管不同距离的各个点的土壤水分含量图可比较灌溉水的运动状况,用户能够利用研究所得的结果来减少水分和肥料排渗,同时确保作物根系能够一直得到适量的水分。 3.5 软件的程序特点 3.5.1程序结构 滴管软件的数据存储于一个树状结构,这使得制定灌溉方案是查询数据资料非常方便。管理人员可能负责管理几个农场或几块农田,每个农场或农田可能有许多检测点,每一个检测点都有一套不同时间收集的实际测定的读数记录。输入的数据经过计算机软件处理,能显示有关每一单个田块的详细资料,还能够向农民分别显示每一年的作物种植的详细资料。能够显示农场的每个监测田块或某一年份的每一监测点的情况,指明灌溉饱和点和需灌溉补充点,当前作物日水分使用情况,土壤水分平衡和预测出的三次灌溉的日期,土壤水分含量和作物日用水量的测定值,对未来作物在整个生长季节的长期的用水量作出估算。显示某一具体的时期的每一深度层的土壤水分含量的读数记录和根区的总水分含量,同时显示土壤水分需要量,中子仪测定并估算的日水分使用量。利用滴灌软件可进行数据资料综合分析,从中总结重要的信息形成报告,以帮助制定每日的管理决策方案。同时也可以编辑出前几个生长季的作物生长、水分管理。土壤等数据资料,并进行综合分析,为以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的评价标准。该软件程序的所以结构层次能为所选择的农场、监测点和某一日期建立报告。报告分为五种:深度图、时间图、记录读数报告。监测点报告和灌溉计划报告。用户可以根据自己的需要已及自己微机系统对程序进行修改编译,选择公制和英制计量单位进行数据资料综合分析,将田间测定得到的数据读数记录自动粘贴到没一个具体的农场栏、监测点栏和日期栏。每一个监测点的测定日期,时间及估计的水分日利用量能够在粘贴之前输入。 3.5.2 数据输入在读数记录屏幕中可以人工录入和显示田间实际收集的数据,如土壤水分张力计的读数、作物籽粒大小。有关作物的数据可以测定得到,作物生长参数与土壤水分含量相关联可以确定作物生长期的水分需求量。气候数据资料可以人工输入或由气象站自动装载。天气数据参数的个数没有限制,它可以与任一个作物生长测定值和任一水平的土壤水分含量相关联制作相互作用关系图。从气象数据资料中可以得到蒸发损失的总水分量的数据并且把它与测定的日水分使用量相比较来调整该地区的作物灌溉计划。 3.5.3 软件的数据处理利用滴管软件可以计算使土壤剖面达到灌溉饱和点所需的准确时间数。同时计算自从播种或其他生长时期(如发芽、开花等)以来的天数,使土壤水分能够与过去多年的作物生长资料数据参数同步分析,以确定作物水分利用效率。使用作物累积日水分方程。能够很好地评估作物总产量,尤其是对于玉米、小麦和棉花。可以通过作物-水分方程和气象资料估算理论产量。通过速率方程,计算作物生长速率。计算作物当前日水分利用量占整个生长季日水分利用量地比例。同时也可计算不同水分含量地土壤水分变化速率,这些速率地变化表明土壤紧实问题和土壤干旱地程度。滴灌软件可以分析某一作物在生长季内日水分利用状况地资料。结合现代先进地土壤水分测定仪器使用,该软件能够指导我们最有效地利用有限的水资源获得最大农业效益。例如能够确定每次灌溉的准确时间和灌水量。同时减小过量灌溉和水分不足对产量的影响。建立各种不同作物之间水分利用及水分利用效率的差异;建立如不同品种、土壤紧实情况、不同的耕作史等不同条件下水分利用及水分利用效率的差异;建立现代耕作技术和传统耕作技术条件下的水分利用效率的关系。确定灌溉和降水的利用效率,用以观察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和盐化问题,能够减少土壤养分的淋溶损失问题。建立土壤水分含量、作物长势及天气状况的数据库以使作物产量和质量获得持续稳定的提高,使高效农业可持续发展。 3.6灌溉自动化控制系统 要实现灌水的自动化,必须有自动灌溉控制器,该装置由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成,能够按土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉(沟灌、喷灌、滴灌、渗灌),达到高产、高效、和节水的目的。适用于庭院花圃、苗圃、果园、菜地和农地。随着经济发展,庭院花圃、苗圃水分的自动灌溉倍受欢迎。它能省水省事,使花木生长更好。一亩庭院花圃、苗圃地投资1.0-1.5万元,可以建立自动灌溉控制系统。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉,节能、省水,使菜地和农地产量和质量明显提高。智能化,精准化灌溉技术是伴随着计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步实现的 自动化计算机灌溉控制系统大约在80年代初由雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司开发、研制成功,并投入使用。由于技术复杂、应用难度大,价格高昂,这种控制设备最早应用于高尔夫球场灌溉系统的控制上。90年代,计算机工业的硬件、软件飞速发展,使得灌溉系统中央计算机系统操作难度越来越小,功能越来越丰富,价格也逐渐降了下来。这种系统在园林绿化上用得也越来越多了起来,雨鸟公司针对不同用途,研制、开发出了中央计算机控制系统:Maxicom 智能化灌溉中央计算机控制系统具有如下功能: ① 动采集各种气象数据,计算并记录蒸发蒸腾量ET; ② 根据前一天的ET值自动编制当天灌溉程序并实施灌溉; ③ 可由连接的土壤湿度传感器、风速传感器、雨量传感器等干涉程序,启动、关闭、暂停灌溉系统; ④ 连接流量传感器可自动监测、记录、警示由于输水管断裂引起的漏水及电磁阀故障;最大限度利用管网输水能力; ⑤ 运行程序而不起动灌溉系统(干运行),测试程序合理性,不合理时预先修改; ⑥ 自动记录、显示、储存各灌溉站的运行时间;自动记录、显示、储存传感器反馈数据,以积累资料,修改程序,修改系统等。 ⑦ 频繁灌溉功能:可将设计好的灌水延续时间分成若干时段,以便提供足够的土壤入渗时间,减少坡地或粘性土地地面径流损失。 ⑧ 一套中央计算机系统可控制无数台田间控制系统(称为卫星站),一套中央计算机控制系统可控制小到一个公园, 大到上百个公园,甚至全城的所有灌溉系统。 ⑨ 储存数百套灌溉程序;一台田间控制器(卫星站)可使4个轮灌区独立灌溉或同时灌溉。 ⑩ 手动干涉灌溉系统:可在阀门上手动启、闭系统,可在田间卫星站上手动控制系统,也可在计算机上手动启、闭任何一站,任何一个电磁阀。可控制灌溉系统以外的其它设备,如:道路或公共场所灯光,大门、喷泉、水泵等 自动化中央计算机控制系统主要由中央计算机,集群控制器(CCU),田间控制器(卫星站),电磁阀构成。中央计算机可装置在任何一个地方。比如:一套中央计算机系统控制50个公园的灌溉系统。中央计算机可安装在市园林局认为合适的位置。CCU安装在各个公园内。中央计算机与CCU之间的通讯,可采用有线连接(近距离),无线连接,电话线连接或移动通讯方法连接。一台CCU最多可连接28个田间控制器。CCU与田间控制器之间同样可选上述数种通讯方式。 由中央计算机到终端电磁阀的工作过程为:中央计算机编程,并将程序下达到CCU。CCU将各轮灌区灌溉控制程序再发到相关田间控制器。田间控制器依中央计算机制作的程序启闭各轮灌区电磁阀。如下图所示: 中央计算机上的初始程序由控制人员编制,之后,计算机每日自动收集由气象站采集的气象数据,计算ET值,并不断对原有程序自动修改。如遇传感器传来异常信息(如降雨,过分干燥,系统漏水...),自动中断或暂停程序,待异常情况排除后,继续恢复程序运行。 如果将智能泵站连接到中央计算机控制系统上,则效果会更好。这样从水泵到电磁阀之间复杂的系统将由一个高度智能化的系统管理起来,可做到最大限度地节水、节能,最大限度地保护系统设备运行,避免灌溉系统常发生的下列几种问题: ① 过量灌溉或灌水不足,浪费水资源或不能满足植物需水; ② 管网破裂,漏失水; ③ 系统运行压力不合理; ④ 水泵运行效率低下; ⑤ 地形起伏不平时或土壤入渗率低产生地面径流,浪费宝贵的水资源; ⑥ 降雨时,灌溉系统照常灌溉; ⑦ 管理、维护成本高。 3.7 百果园灌溉的自动化控制设计 百果园一期工程灌水基本实现了半自动化控制,可以使用电脑控制各电磁阀的开启。我们可在其基础上加以改进与提高,使其实现灌水的全自动化,具体见下: 3.7.1 控制原理 自动化控制采用电子技术对田间土壤温湿度、空气温湿度等技术参数进行采集,输入计算机,按最优方案,控制各个阀门的开启及水泵的运行状态,科学有效地控制灌水时间、灌水量、灌水均匀度,为项目区作物提供一个良好的地、水、肥、气、热条件,促使其高产、稳产。同时进行控制软件及优化灌溉制度的研究,最终形成灌溉专家决策系统。另外,通过变频器控制改变电机转速,调节管道压力,为管道、滴灌等其他灌溉工程的自动化提供依据。具体包括以下几个方面: ① 田间土壤含水量、盐分、地温、空气温度、湿度、降水、风速、管道压力等参数的自动化采集 ② 自动化控制设计安装 ③ 监控软件设计 ④ 变频系统设计,通过改变水压力,为微喷、滴灌等工程的自动化提供依据 ⑤ 系统运行管理模式评价,包括系统评价、灌水指标、灌溉制度等 3.7.2 控制系统的组成 欲实现真正意义上的全自动控制,需要控制田间参数及对象很多,例如土壤湿度、盐分、空气温度、相对湿度、降水量、风速、管道压力、阀门开启、水泵电机旋转等,都要送入控制器。考虑到要控制的对象较多,又要满足良好的人机界面要求,可以采用工业控制计算机作为整个控制系统的优秀,来协调各部分的工作。 系统的组成如下图所示,整个系统的工作主要工控机和变频器两部分来控制,其中变频器主要用于控制水泵电机的旋转,工控机主要用来采集田间土壤及气象指标,按照设定的程序,控制各地块中电磁阀的开启,并通过变频器控制电机的运行状态,协调整个系统的工作。 3.7.3 监控软件监控软件是工控机能够完成控制功能的重要基础,监控软件设计的好坏直接关系到整个系统的质量和可靠性。根据项目要求及滴灌的特点,笔者建议百果园采用雨鸟公司的“Maxicom”中央控制系统,该软件只需用户输入各地块种植作物种类及种植日期,系统便会自动计算当前作物所处生育期,确定出各自要求的土壤状况及气象信号,控制水泵电机的运行状态及阀门的开启,自动完成整个灌水过程,完全不需要人工干预,实现全自动控制。 该控制软件在此所完成的主要功能及特点如下: ① 自动采集田间数据:系统根据软件中所预先设定的时间,自动地采集土壤湿度、温度风速、雨量等参数,进行相应的处理后,实时显示在屏幕上。 ② 作物生育期的判断:当管理人员输入各地块所种植的作物及种植日期后,系统便根据计算机时钟自动计算出各种作物已种植的天数,判断出作物所处的生育期,自动查找资料库中所存的原始资料,确定出当前作物最适宜的土壤含水量及灌水定额。 ③ 滴灌的全自动控制:系统采集田间及气象数据后,将当前各地块土壤含水量与作物适宜含水量相比较,若土壤实际含水量小于作物要求下限值,便自动开启该地块的第一个电磁阀。进行灌溉。达到所需灌水定额后,自动关闭第一个电磁阀,同时开启下一个电磁阀,直到完成整个地块的灌溉任务。灌溉过程中,若出现温度过低、风速过大以及降雨过程等天气时,系统会自动暂停当前的灌溉任务,并保存当前状态。当气象条件满足时,继续进行未完成的任务。 ④ 形式多样的控制方式:全自动控制外,系统还允许管理人员采用半自动、手动等控制方式。全自动方式只需运行人员输入各地块的作物信息,系统便会根据作物、土壤、气象等条件自动完成灌溉的全过程,无需人工干预。所谓半自动方式,是指系统允许用户根据实际情况控制开停机。用户可人为启动某个阀门,或某个地块,甚至是所有地块均轮灌一次。当然这些操作全部都是通过键盘或鼠标来完成的,而且在工控机屏幕上均有明显的提示。所谓手动方式是指人工去开启各个电磁阀,笔者建议百果园选用美国雨鸟公司生产的电磁阀:手动、电动两用阀门,既可手动,又可电动,使用非常方便。当手动打开某个电磁阀时,喷头出水,主干管道压力开始下降,系统会自动通过变频器升高水泵电机转速,维持管道压力的恒定,直到完成灌溉任务。 ⑤ 丰富的办公自动化功能:系统在运行过程中,可自动生成各种定时、日、月、年报表,并通过打印机打印出来。其内容包括各种气象及土壤参数,可从各报表中得到土壤湿度变化曲线、日最高风速、月平均气温、全年总降水量等原始资料,为用户研究当地的气象及土壤变化情况提供翔实的依据。 ⑥ 良好的可维持性:可维护性是衡量软件质量好坏的重要指标之一,在编写本系统时我们也充分考虑了这一点,例如用户在种植一类新作物时,可能系统的资料库中并没有该作物,便无法确定其适宜土壤含水量和灌水定额。此时,用户可按自定义按钮,通过鼠标各键盘输出这些参数,系统便会根据用户所定义的数值运行。另外,用户还可很方便地修改灌水定额、管道压力等参数,满足实际情况的需要。 ⑥ 友好的人机界面:系统中大部分界面均为示意图形,实时显示各传感器送来的数值及系统当前的运行状态,一目了然。需要用户操作的部分全部为中文界面,工作人员无需学习便可完成所有操作。另外,在任一界面下,用户都可以通过按帮助按钮得到相应的提示,指导用户完成相应的功能。 3.7.4 效果 百果园通过增加自动化控制系统后,灌水时间、灌水量和灌溉周期等完全根据果树某些需水参数自动启闭水泵和自动灌溉,人的作用仅仅是调整控制程序和检修控制设备。既提高了水的有效利用率,又节省了人力,同时也提高了果树的产量,可以产生良好的经济效果。 3.8 第二期工程的设想 正在建设第二期工程计划今年完工,第二期工程的滴灌系统我建议基本上参照第一期工程建设,也采用滴喷灌相结合的方式,其水源计划应采用水塔蓄水,用以缓解枯水期水库少水的矛盾,该可以区采用先进的电脑全自动控制方式,实行精确灌水,管道布置采用固定式(干管、支管)和移动式(毛管)的有机结合。二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中毛管布置形式的不足,还特别是应该增加灌水的全自动控制部分,实现灌水的全自动化,精确控制作物的有效灌水。 4 存在的问题及建议 通过对滴灌系统的学习与认识,笔者系统的学习了滴灌这种先进的果园节水灌溉方法,在实践的基础上深化了理论,并对滴灌和滴灌系统有一些不成熟的认识与建议。 4.1 滴灌的优缺点 4.1.1 百果园滴灌的优点 4.1.1.1 水的有效利用率高,在滴灌条件下,灌溉水湿润部分土壤表面,可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时,由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤,其他区域土壤水分含量较低,因此,可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流,且易掌握精确的施水深度,节水效果达50%-90%。 4.1.1.2 环境湿度低,滴灌灌水后,土壤根系通透条件良好,通过注入水中的肥料,可以提供足够的水分和养分,使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态,灌水区域地面蒸发量也小,这样可以有效控制保护地内的湿度,使果园中作物的病虫害的发生频率大大降低,也降低了农药的施用量。 4.1.1.3 提高作物产品品质,由于滴灌能够及时适量供水、供肥,它可以在提高农作物产量的同时,提高和改善农产品的品质,使果园的农产品商品率大大提高,经济效益高。 4.1.1.4 滴灌对地形和土壤的适应能力较强,由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作,且滴头的出流均匀,所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时,滴灌还可减少中耕除草,也不会造成地面土壤板结。 4.1.2 百果园滴灌的缺点 4.1.2.1滴灌的滴头很容易堵塞和磨损,产生灌水的不均,严重影响节水效果。 4.1.2.2滴灌的各管道的压力有所差异,会产生局部压力过高而使管道容易损坏,滴头的压力不均甚至会产生雾化,损坏滴头,浪费水资源。 4.1.2.3 滴灌一般仅润湿作物根系区土体的一部分,所以作物根系的发展可能限制在围绕每一滴头的湿润区,这样容易产生作物根系的腐烂,进而引起作物倒伏。 4.1.2.4 滴灌的管道布置要充分利用当地地势与地形,在原则的基础上加以灵活运用,如干管的布置、毛管的布置,取水方式等。 4.2 滴灌的建议 4.2.1 百果园应加强灌水的自动化控制,保证各种果树的精准灌水,实现精确的节水灌溉 4.2.2 滴灌的水量应该有保证,应该建一水塔蓄水,确保枯水期各种果树的需水要求 4.2.3 滴灌的毛管布置应采用单行带环形状态管布置和双行平行布置相结合,确保果树灌水均匀度。 4.2.4 滴灌技术的应用应该和其他节水灌溉技术相结合,互相补给,更好的发挥优势。 4.2.5 国家应鼓励进行滴灌技术的研究,加大科研推广投入的力度,研制开发经济实用的滴灌管材,解决滴头易堵塞的难题等,滴水灌溉技术应该在政府的规划安排下,由政府投资和农民出资相结的优惠政策下在全国范围鼓励推广发展。 5 结束语 滴灌是一种高效节能省水增产的微灌灌溉技术,它具有很多优点,适合我国的国情,具有很强的推广优势,而且很方便实现灌溉的全自动控制,滴灌将成为二十一世纪发展我国节水灌溉的重点,是加速我国农业实现节水灌溉、精准农业和设施农业的有效途径,将更好的促进我国农业的现代化!的滴灌自动化系统在经济上是合理的,技术上是可行的,将成为我国南方生态农业建设的典范! 自动化控制论文:1992lxm工业蒸汽锅炉的自动化控制过程与实现 摘要:本文叙述了工业锅炉控制系统的工作原理,具体阐述了锅炉控制中的几个重要的控制回路的控制算法,以及变频器在锅炉改造中的应用,提出了锅炉控制系统的基本设计思路和各个环节控制实现方法。 关键词:工业蒸汽锅炉 炉膛负压 蒸汽压力 变频控制 水位三冲量 一、引言 锅炉微机控制,是近年来开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,我国现有中、小型锅炉30多万台,每年耗煤量占我国原煤产量的1/3,目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率,降低耗煤量,降低耗电量,用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 工业锅炉采用微机控制和原有的仪表控制方式相比具有以下明显优势: 1.直观而集中的显示锅炉各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用数据,能在显示器上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值,并能按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象,减少观察的疲劳和失误; 2.可以按需要随时打印或定时打印,能对运行状况进行准确地记录,便于事故追查和分析,防止事故的瞒报漏报现象; 3.在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值,并修改系统的控制参数; 4.减少了显示仪表,还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元,(例如加法器、微分器、滤波器、限幅报警器等),从而减少了投资也减少了故障率; 5.提高锅炉的热效率。从已在运行的锅炉来看,采用计算机控制后热效率可比以前提高5-10%,据用户统计,一台20T的锅炉,全年平均负荷70%,以平均热效率提高5%计,全年节煤800吨,按每吨煤380元计算每年节约304000元; 6.锅炉系统中包含鼓风机,引风机,给水泵,等大功率电动机,由于锅炉本身特性和选型的因素,这些风机大部分时间里是不会满负荷输出的,原有方式采用阀门和挡板控制流量,浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电达到30%-40%; 7.锅炉是一个多输入多数出、非线性动态对象,诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时,所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通过计算机实现比较方便; 8.锅炉微机控制系统经扩展后可构成分级控制系统,可与工厂内其他节点构成工业以太网。这是企业现代化管理不可缺少的; 9.作为锅炉控制装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行,减轻操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中,有十分周到的安全机制,可以设置多点声光报警,和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。 综合以上所述种种优点可以预见采用计算机控制锅炉系统是行业的大势所趋。下面我们来共同探讨锅炉控制系统的原理和结构。 二、锅炉控制系统的一般结构与工作原理 常见的工业锅炉系统如图1所示。首先除氧水通过给水泵进入给水调节阀,通过给水调节阀进入省煤器,冷水在经过省煤器的过程中被由炉膛排出的烟气预热,变成温水进入汽包,在汽包内加热至沸腾产生蒸汽,为了保证有最大的蒸发面因此水位要保持在锅炉上汽包的中线位置,蒸汽通过主蒸汽阀输出。空气经过鼓风机进入空气预热器,在经过空气预热器的过程中被由炉膛排出的烟气预热,变成热空气进入炉膛。煤经过煤斗落在炉排上,在炉排的缓慢转动下煤进入炉膛被前面的火点燃,在燃烧过程中发出热量加热汽包中的水,同时产生热烟气。在引风机的抽吸作用下经过省煤气和空气预热器,把预热传导给进入锅炉的水和空气。通过这种方式使锅炉的热能得到节约。降温后的烟气经过除尘器除尘,去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。 锅炉微机控制系统,一般由以下几部分组成,即由锅炉本体、一次仪表、PLC、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成,一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机。控制系统包括手动和自动操作部分,手动控制时由操作人员手动控制,用操作器控制变频器、滑差电机及阀等,自动控制时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行,除此以外为保证锅炉运行的安全,在进行微机系统设计时,对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置,以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置,以免锅炉发生重大事故。 微机控制系统由工控机、显示器、打印机、PLC、手操器、报警装置等组成,能完成对给水、给煤、鼓风、引风等进行自动控制,使锅炉的汽包水位、蒸汽压力保持在规定的数值上,以保证锅炉的安全运行,平稳操作,达到降低煤耗、提高供送汽质量的目的,同时对运行参数如压力、温度等有流程动态模拟图画面并配有数字说明,还可对汽包水位、压力、炉温等进行越限报警,发出声光信号,还可定时打印出十几种运行参数的数据。以形成生产日志和班、日产耗统计报表,有定时打印、随机打印、自定义时间段打印等几种方式。 锅炉控制系统的硬件配置,目前有几种,功能较好首推可编程序控制器PLC,适合于多台大型锅炉控制,由于PLC具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能,所以抗干扰能力强,能置于环境恶劣的工业现场中,故障率低。PLC编程简单,易于通信和联网,多台PLC进行链接及与计算机进行链接,实现一台计算机和若干台PLC构成分布式控制网络,另外使用PLC加上位机的控制系统具有很好的扩容性,如需要增加控制点或控制回路只需添加少量输入输出模块即可,为以后的控制系统升级改造和其他功能的添加打下良好基础,也为以后一机多炉控制系统等其他工厂级自动化网络打下良好基础。虽然,从短期的角度看价格稍高,如果从长远观点看,其寿命长,故障率低,易于维修,值得选用。 三、锅炉控制系统中各控制回路的介绍 锅炉控制系统,一般有蒸汽压力、汽包液位、炉膛负压、除氧器水位、除氧器压力等控制系统。锅炉的燃烧控制实质上是能量平衡系统,它以蒸汽压力作为能量平衡指标,不断根据用汽量与压力的变化调整燃料量与送风量,同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用。 3.1 锅炉给水控制回路 给水自动调节的任务是使给水流量适应锅炉的蒸发量,以维持汽包水位在允许的范围内。给水自动调节的另一个任务是保持给水稳定。在整个控制回路中要全面考虑这两方面的任务。在控制回路中被调参数是汽包水位(H),调节机构是给水调解阀,调节量是给水流量(W)。 对汽包水位调节系统产生扰动的因素有蒸发量D、炉膛热负荷(燃料量M),给水量(W)。 ① 蒸发量D扰动作用下水位对象的动态特性 当给水流量不变,蒸发量忽然增加D时,如果只从物质不平衡角度来看,则反映曲线如图2(a)中的H1(t)所示,但由于蒸发量增加时,汽包容积增加,水位将上升,水位的反映曲线如图2(a)中的H2(t) 所示。H1(t)和H2(t)相结合,实际的水位阶跃反应曲线如图2(a)中的H(t)所示。 ② 炉膛负荷扰动(燃料量M扰动)时水位对象的动态特性 燃料量增加M时,蒸发量大于给水量,水位下降。但开始是由于有虚假水位存在,水位线上升,然后再下降。如图2(b)中所示。 ③ 给水流量(W)扰动时的水位对象的动态特性 当蒸发量不变,而给水量阶跃扰动时。汽包水位如图2(c)所示。在开始阶段。由于刚进入得水水温较低。使汽水混合物中的汽泡吞量减少。水位下降,如图2(c)中的H1(t)所示。而H2(t)反映了物质不平衡引起的水位变化,H1(t)和H2(t)相加得到了总的给水量扰动的阶跃反应曲线H(t)。 由于给水调节对象没有自平衡能力,又存在滞后。因此在一般锅炉控制系统中汽包液位回路采用闭环三冲量调节系统。所谓三冲量调节系统就是把给水流量W,汽包水位H,蒸汽流量D三个变量通过运算后调节给水阀的调节系统。具体调节过程方框图如图3所示。 先通过蒸汽流量变送器和给水流量变送器取得各自的信号乘以相应的比例系数,通过比例系数可以调节蒸汽流量或给水流量对调节系统的影响力度。通过差压变送器取得水位信号作为主调节信号H。如果水位设定值为G,那么在平衡条件下应有D*Dk-W*Wk+H-G=0的关系式存在。其中Dk为蒸汽流量系数 Wk为给水流量系数。如果再设定时,保证在稳态下D*Dk=W*Wk那么就可以得到H=G。此时调节器的输出就与符合对应,给水阀停在某一位置上。若有一个或多个信号发生变化,平衡状态被破坏,PI调节模块的输出必将发生变化。当水位升高了,则调节模块的输出信号就减小,使得给水调节阀关小。反之,当水位降低时,调节模块的输出值增大,使给水阀开大。实践证明三冲量给水单极自动调节系统能保持水位稳定,且给水调节阀动作平稳。 锅炉给水系统中还有一个比较重要的控制回路是给水压力回路,因为汽包内压力较高,要给锅炉补水必须提供更高的压力,给水压力回路的作用是提高水压,使水能够正常注入汽包。但在蒸汽流量未达到满负荷时,对给水流量的要求也不高。在老式的锅炉系统中一般采用给水泵一直以工频方式运转,用回流阀降低水压防止爆管,现在一般采用通过变频器恒压供水的方式控制水压,具体实现方式是: 系统下达指令由变频器自动启动第一台泵运行,系统检测给水管的水压,当变频器频率上升到工频时,如水压未达到设定的压力值,系统自动将第一台电机切换至工频直供电,并由变频器拖动第二台水泵运行,如变频器运行到工频状态时供水母管压力仍未达到设定压力值系统自动将第二台水泵切换至工频直供电,再由变频器拖动第三台运行,依次类推,直至压力达到设定值。若锅炉需要的给水量减少,变频控制系统可自动降低变频器的运行频率,如变频器的频率到零仍不能满足要求,则变频器自动切换至前一台水泵进行变频运行,依次类推。变频恒压供水控制系统的实质是:始终利用一台变频器自动调整水泵的转速,切换时间以管网的实际压力和设定压力的差值决定,同时保证管网的压力动态恒定。值得注意的是为了防止变频器报警停机或其他故障造成水泵不转会引起锅炉缺水,所以应该加反馈装置确保变频器正常工作。 除此之外锅炉的供水系统中还包括除氧器压力控制和除氧器水位控制,除氧器压力控制主要是为了保证除氧器口有足够的蒸汽压力用于将软化水除氧,这是一个单闭环控制回路,输入参数是除氧器压力输出参数控制除氧器进汽阀。除氧器水位控制主要是为了保证除氧器内有足够的水提供给锅炉,这是一个单闭环控制回路输入参数,是除氧器水位输出参数控制除氧器进水阀。 3.2 锅炉燃烧调节系统 燃烧过程自动调节系统的选择虽然与燃烧的种类和供给系统、燃烧方式以及锅炉与负荷的联结方式都有关系,但是燃烧过程自动调节的任务都是一样的。归纳起来,燃烧过程自动调节系统有三大任务: ① 维持汽压恒定。汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不相适应,必须相应地改变燃料量,以改变锅炉的蒸汽量。 ② 保证燃烧过程的经济性。当燃料量改变时,必须相应地调节送风量,使它与燃料量相配合,保证燃烧过程有较高的经济性。 ③ 调节引风量与送风量相配合,以保证炉膛压力不变。 燃烧调节系统一般有三个被调参数,汽压p、烟气含氧量a和炉膛负压pt。一般有3个调节量,他们是燃料量M,送风量F和引风量Y。燃烧调节系统的调节对象对于燃料量,根据燃料种类的不同可能是炉排电机,也可能是燃料阀。对于送风量和引风量一般是挡板执行机构或变频器。 燃烧调节系统是一个多参数变量调节系统。这种调节系统通常把它简化成互相联系,密切配合但又相对独立的3个单变量系统来实现。为便于分析,下面我们按3个系统来分别分析。这三个系统分别是以燃料量维持锅炉压力恒定的蒸汽压力调节系统,以送风量维持锅炉经济燃烧的送风调节系统,以引风量维持炉膛负压稳定的炉膛负压调节系统。 3.2.1 蒸汽压力调节对象的特性 引起蒸汽压力变化的主要原因是燃料量和用汽负荷发生变化。其动态特性如下。 ① 燃料量扰动下的汽压变化特性 在用汽负荷不变的情况下,如锅炉燃料量(B)发生B的阶跃扰动,此时汽压的飞升曲线如图4(a)所示。此时对象没有自平衡能力,具有较大的迟滞和惯性。但如果锅炉出口的用汽阀门开度不变,那么由于汽压因燃料量扰动而发生变化时,蒸汽流量也将发生变化。由于汽压变化时,蒸汽流量增大自发地限制了汽压的变化,因此对象有平衡能力。此时汽压的飞升曲线如图4(b)所示。 ② 用汽负荷扰动下的汽压变化特性 负荷阶跃扰动下,汽压变化的动态特性也有下列两种情况:当用汽阀门阶跃扰动时,对象表现出具有自平衡能力,没有延迟,但有较大的惯性,并有一个与阀门变化成比例的启始飞跃,飞升曲线如图4(c)所示;当用汽量阶跃扰动时,其飞升曲线如图4(d)所示,此时对象没有自平衡能力,如果不及时增加进入锅炉的燃料量,那么,汽压将一直下降。 3.2.2 送风自动调节对象的特性 送风调节系统的工作好坏,直接影响炉膛的空气过剩系数的变化也就是排出烟气的含氧量。引起空气过剩系数变化的主要扰动是燃料量和送风量配比。风量扰动下对象的动态特性具有较大的自平衡能力,几乎没有延迟和惯性,近似为一比例环节。而燃料量扰动时,需经过输送和燃烧过程而略有延迟。由于送风系统几乎没有延迟和惯性。所以在燃料充足的情况下送风量的大小将比较直接的反应在锅炉的蒸汽压力上。那么怎样才能保证股风量和燃料量的搭配适宜,这里我们引入了风煤比这个概念。风煤比就是在当前风量下所能燃烧的煤的最大值。在控制作用中风煤比主要是根据当前风量来限制炉排的转速,防止由于风量不够导致煤不能充分燃烧。该参数对节煤和环保都有很大意义。因为如果不能充分燃烧将会导致煤渣的含炭量增高,这样比较浪费煤,同时还会造成烟气含炭量增高影响排放。 3.2.3 炉膛负压自动调节对象的特性 炉膛负压自动调节对象的动态特性较好,但扰动通道的飞升时间很短,飞升速度很快。 根据以上对燃烧系统调节对象的分析,下面我们针对燃烧自动控制系统三个任务对控制采用的方案进行分析。 燃烧过程控制系统一般采用的控制流程图如图5(a)所示,先通过蒸汽压力变送器经滤波后取得信号,与设定蒸汽压力进行比较,判断出鼓风PI调节器调节的方向和大小,通过鼓风PI调节单元计算出鼓风变频器的输出大小。同时把该信号输出给风煤比计算单元,相应的算出在当时的风量下炉排的最大输出值。再把蒸汽压力的差值信号送给炉排PI调节器,通过炉排PI调节单元计算出炉排变频器的输出大小。经过风煤比限位,输出给炉排变频器。在实际调试过程中我们往往把鼓风PI调节中的比例系数设的比炉排PI单元的大,这样可以很好的保证鼓风系统对蒸汽压力的敏感度要高于炉排。实践证明通过该方法控制下锅炉的蒸汽压力稳定性好,在蒸汽负荷变化时相应程度高。灰渣含碳量低。 炉膛负压的大小对于节能影响很大。负压大,被烟气带走的热量大,热损失增加,煤耗量增大,理想运行状态应在微负压状态。它能明显增加悬浮煤颗粒在炉膛内的滞留时间,增加沉降,减少飞灰,使煤充分燃烧提高热效率。但由于负荷变化,需要改变给煤量和送风量,随之也要改变引风量,以保证炉膛负压的稳定,但由于系统有一定的滞后时间,为避免鼓风变化而引起炉膛负压的波动,系统中引入鼓风信号作为前馈信号对引风机进行超前调节。炉膛负压控制系统一般采用的控制流程图如图5(b)所示,调节原理比较简单属于单闭环调节系统,它的输入量是炉膛负压输出量是引风变频器,同时引入鼓风量作为前馈信号。 另外系统各回路中都设置了手自动两种操作方式,为了实现无扰动切换,系统引入了各控制对象的反馈值,在手动操作时PLC输出会自动跟踪控制对象的反馈,当切换到自动状态时可以进行无扰动切换,使系统平稳的过渡到自动状态。 四、锅炉控制系统组成结构 上面我们针对锅炉控制系统的各控制回路原理的做了简要分析,依据以上分析,我们知道构建一个可靠的、智能随动的智能控制系统是保证锅炉安全生产的基础。锅炉控制系统是典型的多变量、纯滞后、强耦合的控制系统,如果不能在控制策略和软件实现上很好地解决多变量解偶关系和滞后响应问题,那么,实施智能锅炉控制系统改造后同样也将无法实现预期的目标。 在控制系统设计上我们采用集中控制分散驱动(P—T方案)的集散控制思想,把控制系统分为三层: a) 信息管理层:完成系统关键技术数据的设定、实时数据和运行状态的监视与控制、历史数据的查看、数据报表的记录与打印、报警与故障的提示处理等功能;主要由上位工控机(IPC)、组态开发软件、应用程序、通讯模块等组成; b) 控制层:主要完成各种控制动作命令、实时数据的采样与处理、连锁动作的关联表达、控制算法的实现、异常现象的自动处理等功能;主要由可编程逻辑控制器(PLC)的开关量模块、模拟量模块、智能PID调节仪、变频器、PLC应用程序等组成; c) 设备层:主要接受来自PLC的控制命令,执行相应的动作或提供相应的检测数据。主要由断路器、交流接触器、压力变送器、温度变送器、流量变送器、电动开关阀、模拟信号隔离分配器等组成。 五、结束语 综上所述,锅炉控制系统改造具有很好的市场发展空间和投资收益前景,值得广泛地推广。它不仅能够通过自动化控制技术实现安全生产的目的,还能够节煤节电并能使排放更环保,总之锅炉的计算机自动化控制是锅炉行业发展的大势所趋,也是一项利国利民的发展方向。 自动化控制论文:水工业自动化控制技术的发展趋势 摘要:工业自动化领域的发展趋势:控制系统的智能化、分散化、网络化及管理控制一体化。 关键词:水工业 自动化控制技术 1 控制系统的智能化、分散化、网络化 工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化,而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。 1.1现场总线的崛起 半个多世纪以来,工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS)等4代过程控制系统,当前我国水工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系统阶段。这里要说明一点,DCS既是一个过程控制体系的名称,有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品,这种DCS系统相对较为封闭,而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的,因此相对较为开放。 与早期的一些控制系统相比,DCS系统在功能和性能上有了很大进步,可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制,但其仍然是一种模拟数字混合系统,从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递,仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输,而不是数据通信,难以实现仪表之间的信息交换,因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现,从而由集散控制过渡到彻底的分散控制,正是在这种需求的驱动下,自20世纪80年代中期起,现场总线便应运而生,并通过激烈的市场竞争而不断崛起。 现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表,使它们各自都具有了数字计算和通信能力,即所谓“智能化”;采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带,把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络,并按公开、规范的通信协议,使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换,形成多种适应实际需要的控制系统,即所谓“网络化”;由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品,因而它所需要的控制信息(如实时测量数据)不采取向PLC或计算机存取的方式,而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取,在现场总线控制系统(FCS)的环境下,借助其计算和通信能力,在现场就可进行许多复杂计算,形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。 FCS成为发展的趋势之一,是它改变了传统控制系统的结构,形成了新型的网络集成全分布系统,采用全数字通信,具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点,形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络,顺应了控制网络的发展要求。 1.2现场总线的现状和标准化问题 目前,国内、外的现场总线有60几种之多,由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景,在商业利益的驱动下,导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下,修改后的IEC 61158.3~6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集,它们分别是:①基金会现场总线FF(原有的技术规范IEC 61158);②Control Net;③Profibus;④P—Net;⑤FF HSE;⑥Swift Net;⑦Word FIP;⑧Intferbus。这8种现场总线中,④、⑥是用于有限领域的专用现场总线;②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来,本质上以远程I/O总线技术为基础,通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能;①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来,具有总线供电和本征安全功能;①、⑧属于现场设备级总线,②、⑤属于监控级现场总线;③、⑦则是包括两个层次的现场总线。 以上8种类型的现场总线采用完全不同的通信协议,例如:Profibus采用的是令牌环和主/从站方式;FFHSE是CSMA/CD方式;WordFIP是总线裁决方式。因此,要这8种现场总线实现相互兼容和互操作几无可能。面对这种多总线并存的局面,系统集成将面临更为复杂的任务,系统集成技术也将会有很大的发展。 1.3现场总线的新动向—工业以太网 长期以来的标准之争,实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一代系统的发展,人们开始寻求新的出路,一个新的动向是从现场总线转向Ethernet,用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛的网络技术,在IT领域已被使用多年,已有广泛的硬、软件开发技术支持,更重要的是启用以太网作为高速现场总线框架,可以使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用,国际上成立了工业以太网协会,开展工业以太网关键技术的研究。此外,开发设备网供应商协会(ODVA)已经了在工厂现场使用以太网的全球性标准——以太网/IP标准。该标准使用户在采用开放的工业应用层网络的同时,能利用可买到的现成的以太网物理介质和组件,也即由多个供应商所提供的可互操作的以太网产品。随着网络技术的发展,以太网应用于工业领域所要面对的网络可确定性问题、环境适应性问题、包括总线供电和本征安全问题都会迅速得到解决。 2 管理控制一体化 工业自动化领域的另一个发展趋势是管理控制系统的一体化。 2.1何谓管控一体化 在市场经济与信息时代的飞速发展中,企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大,现代工业企业对生产的管理要求不断提高,这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制,同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台,把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起,通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理,形成一个意义更广泛的综合管理系统。 2.2现场总线为管控一体化铺平了道路 企业信息网络是管控信息集成的基本条件,没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集,建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享,以及与外部世界的信息沟通。 水工业和一般企业网络大致可分为3层,即企业管理层,过程监控层和现场控制层。 管控一体化解决方案中的现场控制层由现场总线设备和控制网段构成,把传统的集散系统控制站(如水处理企业的PLC分站)的功能分散到了现场总线设备,此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络,充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点,为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础,现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路;过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成,现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连,或者监控层直接由现场总线来担当;监控站可以完成对控制系统的组态,执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能;企业管理层由各种服务器和客户机等组成,用于集成企业的各种信息,实现与Internet的连接,完成管理、决策和商务应用的各种功能。 2.3管控一体化的支持环境与系统集成 基于系统之间横向数据交换及控制系统与管理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加,现场总线的应用越来越广泛,制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局,管控系统建立统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时,采用分布式网络系统,采用C/S或B/S结构,可以在实现企业各层次功能模型的同时,实现网络连接在结构上的简化,从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境,为实现数据资源共享的目标奠定了基础。 如前所述,在多总线并存的局面下,系统集成成为实现管控一体化信息系统的中心任务。系统集成是要按照一定的方法和策略将相同或不相同厂商的现场总线产品相互连接,并使上层应用与下层现场设备之间完成双向数据沟通,使之成为一个可以满足用户需求的整体。因此,系统集成既包括硬件产品的集成,也包括软件产品的集成。对硬件集成来说,需要借助网桥、网关沟通总线接口。一般同种总线的网段采用中继器实现网段的延伸,采用网桥实现不同速率网段之间的连接;不同类型的总线网段之间以及现场总线与以太网等异构网络之间采用网关实现互连,如公司与生产厂或其他部门距离较远时,采用公共数据网或电话网来实现局域网的连接,这在水工业的城市污水处理和截流系统、自来水厂站之间及供水管网调度系统等方面也是经常会遇到的问题。因此可以预计,今后这类通信接口产品将会变得很热门,从软件集成来说,通过OPC、ODBC等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现,能将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中,具有很大的硬件灵活性,并且可以提供与多种管理软件的连通性,从而可较为经济地解决管控系统之间的连接。 目前各个国家都在竞相开发自己的现场总线技术与产品,形成以现场总线为基础的一体化解决方案下的企业信息系统。现在已经推出产品的如西门子公司以Profibus总线为基础的PCS7、罗斯蒙特公司的基于FF总线的Plantweb等,管控一体化软件则有美国信肯通公司的Think DO、Lntellntion公司的iFIX等。 3 对水工业自动化发展的思考 综上所述,现场总线技术的发展,引起了自动化系统结构和自动化控制概念的变革,进一步推动了管控一体化企业信息系统的建立,它集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体,成为流程工业自动化发展的趋势。随着市场经济的发展和加入WTO的临近,工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严峻的挑战,对企业的生产经营管理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立,将是增强企业竞争力的重要途径,问题是对于水工业来说,这种必要性到底有多大?水工业尽管有自己的特殊性,但在实现生产过程和经营过程的整体优化,在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。特别是信息技术的不断发展,网络的普及,将会使管控一体化的重要性日益显露出来,由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。 要构建管控一体化网络,必先以现场总线所形成的底层网络为基础,但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓,原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立,但客观事实是IEC通过了8种总线标准,估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观;原因之二是现场总线在系统集成上存在困难,条件还不成熟,尤其是由国家支持研制开发的FF总线,其OEM产品的开发和应用也还要假以时日;此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下,一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态,同时还应结合水工业的具体条件,对诸如如何保护和利用现有资源,对原来的DCS系统进行改造,选用何种总线以及如何组网和系统集成等问题加以研究和讨论,并建议国家城市给水排水工程技术研究中心成立一个机构,像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样,负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流,指导行业对这一新技术的推广和应用,以促进水工业自动化发展的进程。 自动化控制论文:上海闵行水厂排泥水处理的自动化控制 摘要:目前在全国自来水行业中,几乎没有一家自来水厂对排泥水处理自动化控制进行系统的研究和应用。前几年上海市自来水公司在对水厂排泥水处理工艺研究的基础上,在闵行水厂一车间(净水能力7×104m?3/d)进行了排泥水处理生产性研究。为了能与国际接轨,同时与目前水厂的自动化相适应,在确定合理的处理工艺后配以高度的自动化,使系统在PLC中央控制下达到自动运行的程度,为今后水厂排泥水处理自动控制提供了有益的设计依据和参数。 关键词:排泥水处理 自动控制 水能力 1 排泥水处理的自动控制 排泥水处理采用的工艺流程见图1。 针对上述工艺,要实现自动运行,必须解决下列问题: ① 排泥水截留池如何自动控制; ② 如何自动排放浓缩池的浓缩污泥; ③ 平衡池的污泥量如何控制; ④ 如何自动配制PAM溶液; ⑤ 如何对离心脱水机的PAM加注进行自动控制; ⑥ 当某泵发生故障时,如何保证系统继续运行; ⑦ 作为一个排泥水处理工程,如何协调整个系统的运行。 2 各单体的自控原理与设计 2.1 截留池的运行控制模式 截留池主要用来收集沉淀池排泥水和离心脱水机的分离水,而后由输送泵将排泥水从截留池输送至浓缩池。水厂采用了智能化泵吸—虹吸排泥方式,排泥时间和排泥水量都随原水的浊度和泥沙沉降特性而变化。在截留池中安装一个液位仪,一个搅拌器(用于均匀池中的泥水浓度,不使泥沙沉淀下来)。通过截留池液位的高和低来控制输送泵和控制池中搅拌器的开和停。为了对进入浓缩池的排泥水量进行控制,在排泥水输送管道上安装了一个流量计,用来反映进入浓缩池的排泥水水量,并且采用变频器实施对输送泵的流量控制,达到对浓缩池进水流量的控制。 2.2 浓缩池的自控设计 浓缩池的作用是将较低浓度排泥水变成较高浓度的污泥水,而后送到平衡池。如何对较高浓度的污泥进行自动排放是浓缩池能否自动运行的关键。由于浓缩池运行时间和进浓缩池的排泥水水量具有不确定性,故定时排放污泥行不通;由于浓缩池液位稳定,故也不能用液位仪。这里唯一变化的是浓缩污泥的浓度,所以在浓缩池中设计安装一个浓度计,用污泥浓度数值的高和低来自动控制排泥泵的开和停,即浓缩污泥的排放。通过对开始排泥和终止排泥的污泥浓度值进行设置,可达到:①使浓缩池始终高效运行;②控制平衡池的污泥浓度。 2.3 平衡池的自控设计 平衡池是一个缓冲池,主要作用是保证进离心脱水机的污泥浓度稳定。对它的控制主要有两点:①池中污泥要均匀;②池中污泥水不能溢出,也不能排空,所以在池中安装一个液位仪和一个搅拌器。搅拌器的作用是均匀池中浓缩污泥浓度,不使泥沙沉淀下来。液位的高低则决定浓缩池排泥泵、离心机进泥泵和搅拌器的开和停。 2.4 配制自动化 高分子絮凝剂一般为颗粒状或粉末状固体,不能直接投放到污泥水中,必须采用一配制系统。该系统可分为五部分:①粉末储存器,用以储存足量的PAM固体;②螺旋投加器,由两支小型螺旋输送杆组成,用以均匀地将PAM固体送入斗型输送器,它的出口开启、关闭受一时间继电器控制;③斗型输送器与水射器,用来承接PAM固体,并使之与水均匀混合而后送至搅拌熟化池;④搅拌熟化池,用以搅拌PAM与水的混合液,让PAM与水充分混合熟化;⑤投加池,用以承接搅拌熟化池来的PAM溶液,以供PAM投加泵投入离心机中。整个配制系统应能如下运行:首先确定配制浓度,计算出投加固体量和投加时间,而后通过时间继电器确定投加时间。一旦固体投入漏斗后,则自来水将与固体料混合,并由压力水通过水射器送至搅拌池搅拌熟化,搅拌池溶液达到某液位时,水源自动关闭。当投加池PAM溶液用到某低液位时,系统将自动打开搅拌池的投放出口,配制好的PAM溶液由搅拌池送至投加池,然后系统自动再配制溶液,整个系统能周而复始自动配制溶液以用于离心脱水机的PAM絮凝剂投加。 2.5 离心脱水机及加药量的自控 离心脱水机的作用是将浓缩污泥进行固液分离,是固液分离好坏的关键脱水机械。要使泥与水能很好地分离,除了离心机的转速、差速控制因素之外,PAM投加量的自动控制是至关重要的。投加量的控制涉及到进泥量、进泥浓度、加注量和加注率的选定。对这些问题的设计思路是:①对进泥浓度进行监测,在平衡池中安装了一个污泥浓度计,以显示进入离心机的浓缩污泥浓度;②对进泥量进行监控,在进泥管道上安装一个流量计,在污泥泵上加一个变频器控制,以控制进泥量;③加注量则采用计量加注泵来控制PAM絮凝剂的加注,PAM絮凝剂则完全由PAM自动配制系统供应,这样能完美地实施离心脱水机和加药量的自动控制。 2.6 泵的故障排除 对每一环节中的泵都配备一台备用泵,并对每一污泥泵安装流量传感器,设置流量报警,对进离心机的污泥泵设置压力报警,同时每个泵给出一个运行状态信号,一旦某泵发生故障,备用泵能自动切换。泵的轮番使用通过PLC进行。 2.7 全系统的控制 系统采用了SLC 500小型可编程控制器族作为中央控制,它具有一个固定的控制器以及模块化控制器,模块化控制器在系统配置方面相当灵活,配以各类继电器就能设计一个用于本系统的控制器系统,使各单位协调运作,以达到运行的自动化。 与此同时也采用Panelview 550扁平面板终端设备提供快速和直观的显示。整个系统控制灵活、显示直观、设置简便、操作容易。 3 系统的运行自控 3.1 截留池的运行 沉淀池排泥水经管道流入截留池,池中液位开始上升。PLC接收来自截留池液位仪的信号,当达到某一高度后,PLC发出指令,开启输送泵,排泥水由输送泵送至浓缩池,输送量则由流量计显示并反馈到PLC,PLC可通过变频器对输送泵进行流量控制。 在实际运行中,设置输送泵启动液位为1.5m,停止液位为1.0m;搅拌器的启动为1.0m,停止为0.5m;输送的排泥水量为80~150m3/h。 3.2 浓缩池的运行 浓缩池一旦进水即开始运行。池中的浓度计连续监测池中某点位污泥浓度的变化,信号随时反馈给PLC。当达到某一浓度后,PLC发出指令开启浓缩池至平衡池的排泥泵,较高浓度的浓缩污泥就被送入平衡池积蓄起来。 沉淀池停止排泥之后,截留池的水位会慢慢下降,PLC收到截留池低液位信号后发出指令,停止输送泵运作,浓缩池也停止运行。但排泥泵的运行会降低浓缩池内污泥浓度,PLC在收到浓缩池浓度计的低浓度信号后即发出指令,停止排泥泵运行。 在实际运作中,将排泥泵的启动设置在池内污泥浓度为1.0%,停止浓度为0.1%。 3.3 平衡池的运行 平衡池的运行主要通过对浓缩池排泥泵的限定设置以及对离心机进料污泥泵的限定设置来控制。? 在实际运作中,设置排泥泵的启动液位为3.0 m,停止为3.5 m。这样,整个排泥水的收集、浓缩、积蓄就在PLC控制下周而复始,自动运行,无人操作。 3.4 离心机污泥脱水的运行 PLC收到离心机开启信号后,延时发出指令,自动开启离心机进泥泵、PAM加注计量泵和螺旋输送器,并接受来自进泥流量计和加注计量泵的信号。根据平衡池污泥浓度计的数值、进泥流量计的数值、PAM配制浓度、最佳加注率,就可以确定计量投加泵的流量,并通过PLC设置。这样PLC自动控制PAM加注泵变频器的设定频率值以控制投加量,离心脱水机对浓缩污泥的固液分离就可自动进行。 在实际运行中,PAM投加量的确定须依据进泥量和进泥浓度而定,加注率一般设定在1.0~1.5 kg/t干泥。 对所有泵都配有报警装置和备用泵并通过PLC控制,一旦运行泵发生故障,报警信号发至PLC,则PLC会自动控制切换备用泵运行,以保证在对故障泵进行维修时不影响系统的连续自动运行。 4 结论 综上所述,采用PLC作为中央控制,配以液位仪、浓度计、流量计作为一级仪表组合,自动连续监测运行状况,并将监测值实时送到PLC。PLC发出指令,指令会通过中间开关继电器和变频器,对系统的泵等设备进行开停、流量变化等控制,以达到运行的高度自动化。? 通过PLC的终端显示面板,也可以随时对运行参数进行重新设置,以达到最佳运行条件。在整个系统的运行中,达到了无人操作的程度。 自动化控制论文:论长寿排水公司污水处理厂自动化控制 摘要:本文介绍了长寿污水处理厂实施自动化控制的实践,论证了自动化系统对污水处理运行管理的重要作用,提出了智能化是自控系统发展方向的观点。 关键词:污水处理厂 自动化控制 设备改造 1.污水处理可能对三峡库来说还算是一个新星的行业,在三峡库区新建的污水处理厂中,大部分设置了自动化控制系统,力求对整个污水处理过程实行全面监控。但由于这项工作尚处在实践摸索阶段,与国外水平相比存在较大差距,主要问题是: (l)主要控制设备功能不稳定,特别是在线仪表的准确性和稳定性来看,不能完全达到由计算机控制的要求。 (2)自控水平低,距智能化自动控制还有很大差距。 (3)运行条件变化范围大,某些工艺环节尚在不断调整。 (4)运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。 由于以上条件限制,大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。长寿污水处理厂针对以上问题,自2003年5月试运行到现在来看,根据实际运行,并通过对部分设备的改造和完善,加之对现场运行操作人员的技术培训,使中控室具有集中控制、监视、现场故障报警等功能。操作人员可在中控室进行操作,为安全稳定运行提供了保障。 2. 长寿排水公司自控概况 长寿污水处理厂处理长寿区20万人生活污水及工业废水,我厂监控系统采用工业以太网集中控制系统。此系统包括1个监控中心(中控室)、6个现场PLC站(模拟屏PLC0、配电间站PLC1加药间站PLC2、脱水间PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站)。配电间站主要控制提升泵站、格栅井、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵站、剩余泵站、贮泥池的自动运行;模拟屏站主要对模拟屏的数据处理控制;加药间站主要是对加药间的自动控制;脱水间2个站分别对1号和2号脱水机进行自动控制,紫外光站是对紫外光消毒系统进行控制。中控室则对全厂设备的控制操作及监视。现场分站采用的PLC可编程控制系统是美国AB公司以太网系统。 3. 对设备的改造与完善 长寿污水处理厂从试运行以来,由于现场电气及机械设备存在一些问题,直接影响了自控系统的正常运行。根据存在的问题,结合实际运行情况及工艺要求,对自动化控制系统的现场控制设备进行了部分技术改造。 3.1 对现场一些设备进行改造 由于我厂增加了一台脱水机和PLC柜,为了把新增的这台脱水机PLC柜的运行信号联到中控室,避免重新进行布线。使用交换机联接两台脱水间PLC柜,通过一根信号线接到中控室交换机。改造现场和配电机曝气机的二次控制回路,解决了中控室不能控制曝气机启停的问题。 1号2号氧化沟的变频曝气机由于控制转换开关处在开关柜 控制和机旁控制方式时,变频器模拟量4~20mA电流输入电路断开,使得不能输入变频器运行频率,变频器控制失效,不能运行。经考虑,短接模拟量电流输入的转换开关控制回路。 变频器频率信号(模拟量)、运行信号(开关量)没有输出给 PLC,使得上位机无法判断曝气机是否运行。过后经自动化人员改进后,只给出变频器频率信号(模拟量),运行信号可有可无(开关量)。 3.2 对PLC源程序的修改、优化 试运行中,我厂由于采用的是巡检制度,将各分散值班点集中到中心控制室值班操作。所以必须对比较重要的报警参数根据实际情况做进一步的修改。通过对PLC可编程控制器的源程序进行修改、编译,主要是启停液位、报警液位、逻辑控制、出水流量、加药间液位、提升泵站液位差等。不仅实现了设备按工艺流程运行的要求,而且机械设备运行的准确性、安全性有了很大提高,电气故障大为减少。故障点检查也很方便,大大降低了电气设备的故障率,使现场自动运行更加稳定。更主要的是为自动化控制的顺利实现创造了条件。 另外对高压配电系统和一套独立的监控系统,如出现任何故障不仅有指示灯光报警,而且还配有语音报警系统,使值班人员一目了然,可清楚地判断故障发生的部位并做及时处理,避免事故的发生。 3.4 安装视频监视系统的 为了让操作人员真正在中控室控制全厂、监视全厂、管理全厂,长寿污水处理厂于2002安装了BAXALL系列摄像机视频监视系统。它配合原有的自控仪表,对进水粗格栅、细格栅、提升泵、排砂泵、搅拌机、砂水分离机、氧化沟曝气机、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脱水间、办公室等10多个场所的现场情况,进行24小时全天候监视。 这套视频监视系统运行可靠。在中控室里,通过对摄像机的遥控。可以监视全厂20多个部位工艺设备的运行情况。如果按工艺流程在现场巡查一遍,需要30分钟左右,而通过视频监视系统,几分钟就可以对全厂工况浏览一遍,大大提高了工作效率。 3.5 提升泵站和格栅井的控制 污水提升泵站安装两台潜水泵一用一备,在上位机设定常用/备用,按如下原理进行控制: 当泵站内水位达到1.70m时,一台泵启动 ; 当水位降至0.80m时,水泵停机,并发出报警信号。 粗、细格栅分别有时间控制/液位差控制,2种控制方法,我厂现在用的是时间控制。 格栅井安装粗、细格栅机两台,运行依据其前、后超声波液位差计测得的水位差进行控制。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过20cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动开机。 当粗格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至10cm,粗格栅机、皮带轮输送机自动停机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差超过30cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动开机。 当细格栅机前,后超声波液位差计测得的水位差降至20cm,细格栅机、螺旋输送机,压榨机自动停机。 粗格栅、细格栅还可以通过在上位机设定运行、停止间隔时间的方式定时开启停止。当格栅每运行15分钟后停15分钟。皮带输送机、螺旋输送机与格栅联动,及格栅运行时,同时运行。 两组涡流沉砂池,每组涡流沉砂池内安装一台搅拌机和排砂泵,搅拌机长期运行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分离器。排砂泵每运行10分钟后停20分钟,时用,砂水分离器与排砂泵同时工作,以上设备均可在中心控制室监控。 3.6 氧化沟的自动控制 本工程氧化沟设两组,日处理污水能力40000m3/d,每组氧化沟设计日处理能力2万m3/d。每组氧化沟PDSL-325(C)型倒伞型表面曝气机三台,其中1#,3#机组为恒速,逆时钟方向运转,单台机组充氧量为119kgO2/h;2#机组为变频调速,顺时针方向运转,单台机组充氧量为23~119kgO2/h,电机功率均为55KW;每组氧化沟安装两台溶解氧检测仪(DO仪)和一台污泥浓度检测仪(MLSS仪),一台DO仪和MLSS仪安装在接近出水口处,另一台DO仪安装在缺氧区。另一组氧化沟设备与该组氧化沟对称,倒伞型表面曝气机的运行按照氧化沟内溶解氧值(DO值)进行自动控制,其DO值以接近出水口处的DO仪的测定值为准。 当DO值在0.2mg/L DO值 1.2mg/L范围内时三台电机都开启;当DO值在1.2mg/L DO值 3.0mg/L范围内时开一台恒速机和一台变频调速机;其中变频调速机的调速频率分为五段(频率随着DO值减小而增大);当DO值在3.0mg/L DO值 4.0mg/L范围内时只开一台恒速机。如果DO值不在以上范围内那么开一台恒速机和一台变频调速机(频率固定)。 氧化沟内设一台污泥浓度(MLSS)测定仪,将MLSS测定仪测定值传送至中控室,用于调节活性污泥回流泵站及电动套筒阀的运行。 氧化沟内安装的各检测仪器(如DO仪、MLSS仪)的数据,由PLC1进行采集。然后PLC1将采集的数据通过控制层网络送至中控室用于控制相关设备运转。 3.7 回流泵站的自动控制 污泥回流泵站安装潜水轴流泵两台,按如下原理进行控制: 在泵站出水侧及吸水侧(套筒阀井处)各设一台超声波水位计,出水侧设两个水位,一个正常水位7.8m,一个报警水位8.4m,吸水侧设四个水位,一个正常水位5.30m,一个启动水位5.00m,一个高限报警水位5.80m,一个低限报警水位4.40m; 当两个氧化沟的污泥浓度同时高于3000mg/L时,开启1台污泥回流泵,如果其中任何一个氧化沟的污泥浓度低于3000mg/L时只开启2台污泥回流泵。 本控制程序能使两泵交替工作(统计工作时间),负荷均等,从而延长二泵工作寿命。 3.8 剩余泵站和贮泥池的自动控制 本泵站安装100QW70-7-3型潜水排污泵一台,其工作原理如下: 当贮泥池液位低于2.0m时,剩余污泥泵自动开启。当贮泥池液位高于4.5m时,剩余污泥泵站剩余污泥泵根据液位计信号自动停止运行,贮泥池液位在中心控制室显示及报警。另外,当贮泥池水位计超过贮泥池设定的最高水位或最低0.5m时,水泵亦由中控室控制自动切断水泵电源,泵站停止工作。 贮泥池安装超声波液位计,当液位为1.5m时,向脱水间PLC发出污泥泵停泵停止运行信号。 3.9 加药间的自动控制 溶解、溶液池为两组,每组2 m;每组内安一台搅拌机,和超声波液位计一套,工况一用一备; 溶解池加料加水后,搅拌机工作15分钟,搅拌机停车,溶液池的液位预报警(液位现场确定); 当一格溶解池最低液位时(液位现场确定),自动关停药液输出电磁阀同时开启另一溶液池的电磁阀; FeCl3液按照出水流量计信号自动调节频率,手动调节冲程控制投加量,使其出水水质达到国家一级排放标准。 3.10 紫外光的自动控制 紫外光消毒采用的是德国威得高系统,控制方式采用的是液位控制,并由液位控制出水的电动阀门自动行动,使液位始终保持在1.7m,紫外光灯启动±5%左右。 3.11 脱水间的自动控制 脱水间加药池设有一液位探头,当液位低于设计标准时,脱水机停止。 脱水机的控制主要还是以人工控制为主,操作人员在PLC柜在启停各个设备。 3.12 现场仪表的控制 我厂的主要仪表有:液位计、进水PH值、溶解氧、污泥浓度、COD在线仪、浊度仪、出水流量计(其中大部分的在线仪表都自带得有温度计)。 显示的具体形式以具体数值显示为主,操作人员可直观地读取各种数据。 3.13 高压配电系统监视功能 此功能主要是对高压配电及供电系统的开关是合是断,通过在上住机(CRT)显示来提示有关人员。具体显示以示意图的形式实现。 3.14 时间累计、故障次数和报警功能 主要功能是对所有设备运行的时间进行统计。报警功能是对设备运行出现的故障都有灯光和声音提示,准确及时地提示操作人员哪台设备出现了故障。故障出现时,运行设备立即停止运行。此部分功能的实现,为有关人员确定设备大修时间及日常保养次数提供了依据。 4. 自控系统的使用效果 4.1 快速准确地反映运行异常情况 当现场现出任何的异常情况,可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行,相应地计算机作故障情况记录,方便设备故障排除、管理、维护等。 4.2 促进了职工技求素质的提高 实行自控,运行人员合并值班操作,对职工素质的要求也相应地变为复合型,这就进一步激发了职工特别是青年职工学文化、学技术的积极性。 4.3 为降低运行成本创造了条件 5. 自控系统的发展前景是智能化 从长寿排水公司自动化控制水平看,只是完成了人对设备简单的机械性能的操作,这种系统在智能化高度发达的今天显得很粗糙。因为污水处理的可变因素很多,有水量、浓度、温度、气量、微生物状态、系统配水情况。供电情况、机械运行情况等等,是一个非常复杂的系统,只靠预先设定的简单程序就想控制好生产全过程是不可能的。我们需要一种更高级的控制系统,使之能对生产过程出现的各种数据给予采集、计算、分析,得出目前运行状态是否正常的结论,并能给操作人员以有益的提示,从而使自动化控制能够真正实现智能化。 自动化控制论文:滴灌系统的自动化控制的研究 摘要:本文介绍了引进的以色列先进的滴灌技术,同时从滴灌系统、节水效果到滴灌的自动化控制作了详尽阐叙,并对百果园第二期工程建设提出了滴灌系统的设想,以此范例,作出了在我国果园灌水实现滴灌自动化的一般方法和建议。 关键词:计算机 自动化 电磁阀 1 简介 是国家果茶良种场XX省优质果茶良种繁育场,是国家“九五”种子工程在湖南实施的重点项目,建于1998年8月,1999年三月由农业部授名为“国家(湖南)果茶良种场”。 厂址位于XX市西郊雷锋大道7公里处,占地面积620亩。为加速实施全省农业结构的调整,先后从美国?法国?埃及?日本及国内10多个省市科研育种单位引进优质果茶品种资源158个,优质果茶种苗40多万株,建成果茶母本园150亩。每年可向社会提供优质果茶苗木200多万株,果茶母(接)穗1万公斤以上,生产优质果茶产品1000吨以上。 果茶场也是省城第一座以品茶、园艺、垂钓为主题的农业观光园。这里空气清新,景色怡人。春有草莓、樱桃、“明前”茶;夏有枇杷、苹果、葡萄、桃、李、杨梅、无花果与瓜类;秋有板栗、柿、枣、梨、猕猴桃;冬有柑桔、橙类等。一年四季。百果飘香,是个名副其实的“百果园”。 该厂第二期工程将于2003年完成,面积将扩至1000多亩。年生产优质果茶苗木将达到1000万株,优质果茶产品产量也将成倍增加,更多的农业高新技术将落户该场。果茶苗木和产品的生产、检测、采后处理、加工和多种农业观光设施将全部完善和配置。届时,一个全新的高科技生态农业示范、观光园将会展现在你的面前。 百果园是农业高科技的结晶,而滴灌系统是其中的重中之重。百果园现建成的620亩果园,全部由从以色列引进的先进滴喷灌系统控制,该园地势起伏较大,最高处海拔达86.60m,最低处64.72m,传统灌水方式很难进行,而先进的滴灌系统由于对地形的适应能力强,而且特别适应山地丘陵地区,所以滴灌正好大施其能,由低处水库中取水,经过过滤加压,然后由遍布全园的各种管道把带有肥料、除虫剂的水准确地送到每片需水地园中,保证果树的正常需水。不过其系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量还不能实现有效的控制,有望进一步提高。 2 滴灌系统 滴灌就是滴水灌溉技术,它是利用低压管道系统,使滴灌水成点滴地、缓慢地、均匀而又定量地浸润作物根系最发达的区域,使作物主要根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态。滴灌不同于传统的地面灌溉湿润全面积土壤,因此滴灌有节约灌溉用水量、促进作物生长和提高产量的作用,是一种很有发展前途的局部灌水技术。 百果园主要种植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果树,如果采用其它灌水方法,不仅浪费水资源,而且很难保证满足果树的需水量,而滴灌具有省水节能、省工省地省肥、操作简单,易于实现自动化、对土壤地形适应性强、保护和保持生态环境等优点,所以滴灌成为了百果园地首选。 2.1百果园滴灌系统的组成 百果园滴灌系统主要由水源、首部枢纽、输配水管网和尾部设备灌水器以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成,如图所示。全园滴灌系统组成示意图: 1.水源 2.水泵 3.供水管 4.蓄水池 5.逆止阀 6.施肥开关 7. 灌水总开关 8.压力表 9. 主过滤器 10. 水表 11. 支管 12. 微喷头 13. 滴头 14. 毛管(滴灌带、渗灌管) 15.滴灌支管 16.尾部开关(电磁阀) 17.冲洗阀 18.肥料罐 19.肥量调节阀 20.施肥器 21.干管 2.1.1 水源 江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌要求的均可作为水源,百果园采用从园中的水库中取水。 2.1.2 首部枢纽 百果园的首部枢纽包括泵组、动力机、肥料罐、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力表、流量计等。其作用是从水库中取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。百果园中采用五级加压式离心泵,在水库中取水,现取现用,计划建一水塔蓄水。 2.1.3 输配水管网 输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和灌水器。包括干、支管和毛管三级管道,毛管是微灌系统末级管道,其上安装或连接灌水器。微灌系统中直径小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材,大于63毫米的常用聚氯乙烯(PVC)管材。百果园中干、支管采用PVC管和UPVC管,毛管采用PE管。 2.1.4 尾部设备 尾部设备是微灌系统的关键部件,包括微管和与之相联的灌水器(小微管、滴头、微喷头、滴灌带、渗灌头、渗灌管等)插杆等。灌水器将微灌系统上游所来的压力水消能后将水成滴状、雾状等施于所需灌溉的作物根部或叶面。 2.2 百果园滴灌灌溉系统 灌溉系统的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司负责承建,全园采用先进的滴、喷灌相结合的微灌节水技术,是我国南方发展节水农业的典范,其具体情况见下: 2.2.1 设计原则 滴灌灌溉系统设计除了满足节水、节能、省力等之外,通常应遵循以下主要原则: ①必须满足果园果树生长对水分的要求; ②灌溉系统设计应结合耕作实际,便于操作; ③应使所选择的灌水方法既能满足作物的灌溉要求,又不因灌溉而造成病害、虫害的发生; ④在尽可能的情况下,灌溉系统设计时应考虑施肥及喷药装置; ⑤在尽可能的情况下,应使灌溉系统在满足灌溉要求的同时,工程建设的综合造价最小。 2.2.2 设计步骤 2.2.2.1资料的收集在系统设计时,必须掌握以下资料: ①地形资料:根据实际情况测绘大比例尺地形图,其中包括果园的平面布置、道路、水源位置、高差等。 ②土壤资料:主要是土壤理化性质、地下水埋藏深度和土层厚度等。土壤理化性质主要包括土壤类别、干容重、含盐情况、土壤田间持水率等。 ③气象资料:区域年均降雨量及季节分布、平均气温、极端气温(包括最高、最低气温)、最大冻土层深度、无霜期、蒸腾蒸发资料等。 ④水源资料:水源属性(个人或集体)、种类、水源位置、水质、含沙情况、水位、供水能力、利用和配套情况等。若水源为机井时,还应调查机井的静水位和动水位,当地下水水位较浅时,一定要调查清楚地下水位及其周年变化规律。若水源为渠水时,应调查清楚水源的含泥沙种类、含沙量、水位、供水时间、可能的配水时间等。同时,还应特别注意水源的保证率问题,不论是只用于果园的水源还是与周围大田混用的水源,都应考虑这个问题。 ⑤百果园作物种植资料:其中包括作物的种类、种植密度(其中最主要的是行距和株距)等。 ⑥百果园的环境资料:包括百果园周围的地形、交通和供电等。 2.2.2.2 灌水方法的选择灌水方法选择适当与否,除了影响工程投资外,还直接影响着灌溉系统的效益发挥和灌溉保证率。因此,应根据作物种类、作物的种植制度、种植季节、水源情况、果园设施情况、工程区社会经济情况等,合理地选择相对投资较省、灌溉保证率较高且有利于果园果树生长的灌水方法。百果园灌溉系统的灌水方法采用以滴灌为主,滴喷灌相结合的方式。 2.2.2.3 滴灌系统布置,百果园滴灌系统的管道分干管、支管和毛管等三级,布置时干、支、毛三级管道要求尽量相互垂直,以使管道长度和水头损失最小。通常情况下,园内一般出水毛管平行于种植方向,支管垂直于种植方向。 2.2.2.4 滴灌灌溉制度的拟定 ①灌水定额:是指作为滴灌系统设计的单位面积上的一次灌水量,如果用灌水深度表示,可用式(4-8)计算,即 H——计划湿润层深度(米),一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果树0.3-1.0米; p——土壤湿润比,70%-90%。 ②设计灌水周期:滴灌设计灌水周期是指按一定的灌水定额灌水后,在作物适宜土壤含水率的条件下,保障作物正常生长的可能延续时间T,用式(4-9)计算,即 ③一次灌水延续时间:一次灌水延续时间是指把设计灌水定额水量,在不产生径流的条件下,均匀分布于果园田间所用的灌水时间,用式(4-10)计算,即 i. 轮灌区数目的确定:(a)对于固定式滴灌系统,轮灌区数目可按式(4-11)计算:(b)对于移动式滴灌系统,则有: ii. 一条毛管的控制灌溉面积:(a)对于固定式滴灌系统,毛管固定在一个位置上灌水,控制面积为 f=SeL (4-13) 式中 f——每条毛管控制的灌溉面积(平方米) L——毛管长度(米),移动式滴灌系统中为出流毛管长度。 (b)对于移动式滴灌系统,一条毛管控制的灌溉面积为 2.2.2.5 滴灌系统控制灌溉面积大小的计算在灌溉水源能够得到充分保证的条件下,滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时,滴灌面积为 2.2.2.6 管网水力计算滴灌系统各级管道布置好以后,即可从最末端或最不利毛管位置开始,逐级推算各级管道的水头损失(包括沿程水头损失和局部水头损失)。在设计中,同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水头之间的差值,不超过滴头设计工作压力的20%,流量差值不超过10%;对于采用压力补偿式滴水器时,仅要求区域内滴头流量差值不超过10%,并据此确定支、毛管的最大设计长度;在滴灌中,由于管网中水流压力通常小于0.3兆帕,所以多选用PVC塑料管道。 管道中水流在运动过程中的压力损失通常包括沿程阻力损失和局部阻力损失。工程设计中塑料管道的沿程阻力损失常选用式(4-1 6)、(4-17)计算,局部阻力损失常用式(4-18)计算。 ①沿程阻力损失hf 当管道有多个出水口时,管道的沿程阻力应考虑多口出流对沿程阻力的折减问题,多口出流折减系数k,对应计算公式 ②局部阻力hj 工程设计中为了计算方便,局部阻力损失也常按沿程阻力损失hf的10%估算。 2.2.2.7 管道系统设计包括各级管道的管材与管径的选择、各级固定管道的纵剖面设计、管道系统的结构设计。 ① 管材的选择:可用于灌溉的管道种类很多,应该根据滴灌区的具体情况,如地质、地形、气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件,结合各种管材的特性及适用条件进行选择。一般情况下,对于地理固定管道,可选用钢筋混凝土管、钢丝网水泥管、石棉水泥管、铸铁管和硬塑料管。钢管易锈蚀和腐蚀,最好不要选用。随着材料工业的发展,地埋管道多选用塑料管。选用塑料管时一定要注意,不同材质的塑料管在几何尺寸相同的情况下可承受的工作压力相差甚远,特别是在使用低密度聚乙烯管(PE管)时,一定要注意管壁的厚度是否达到了能承受系统所要求压力的厚度,若没有达到,千万不能使用,否则将会埋下隐患,造成运行时管道发生爆破,甚至导致整个管道系统瘫痪。用于滴灌地埋管道的塑料管,最好选用硬聚氯乙烯管(UPVC管)。对于口径150毫米以上的地埋管道,硬聚氯乙烯管在性能价格比上的优势下降,应通过技术经济分析选择合适的管材。塑料管经常暴露在阳光下使用,易老化,缩短使用寿命。因此,地面移动管最好不采用塑料管。 ② 管径的选择:当轮灌编组和轮灌顺序确定之后,各级管道在每一轮灌组所通过的流量即可知道。通常选用同一级管道在各轮灌组中可能通过的最大流量,作为本级管道的设计流量,依据这个设计流量来确定管道的管径。若某一级管道,其最大流量通过的时间占管道总过水时间的比例甚小,也可选取一个出现次数较多的次大流量,作为管道的设计流量来确定管径。同一级管道的不同管段通过的最大流量不同时,可分段确定设计流量。(a)支管管径的确定:支管是指直接安装竖管和滴头的那一级管道。支管管径的选择主要依据灌溉均匀的原则。管径选得越大,支管运行时的水头损失就越小,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量就越接近,灌溉均匀度就越接近设计状况。但这样增大了支管的投资,对移动支管来说还增加了拆装、搬移的劳动强度。管径选得小,支管投资减少,移动作业的劳动强度降低,但由于运行时支管内水头损失增大,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量差别增大,结果造成果园各处受水量不一致,影响滴灌质量。为了保证同一支管上各滴头实际出水量的相对偏差不大于20%,国家标准GBJ85-85规定:同一支管上任意两个滴头之间的工作压力差应在滴头设计工作压力的20%以内。显然,支管若在平坦的地面上铺设,其首末两端滴头间的工作压力差应最大。若支管铺设在地形起伏的地面上,则其最大的工作压力差并不见得发生在首末滴头之间。考虑地形高差Z的影响时上述规定可表示为 许的水头损失即为从式(4-20) 可以看出:逆坡铺设支管时,允许的hw的值小,即选用的支管管径应大些;顺坡铺设支管时,因Z的值本身为负值,其允许的hw的值可以比0.2hp大些,也就是说因支管顺坡铺设时,因地形坡降弥补了支管内的部分水力坡降,选用的支管管径可适当的小些。 当一条支管选用同管径的管子时,从支管首端到朱端,由于沿程出流,支管内的流速水头逐次减小,抵消了局部水头损失,所以计算支管内水头损失时,可直接用沿程水头损失来代替其总水头损失,即h'f=hw,式(4-20)可改写为 滴头选定后,满头的设计工作压力可从滴头性能表中查得。两滴头进水口高程差(实际上就是两滴头所在地的地面高差)可以从系统平面布置图中查取。则h'f即可求出。利用公式h'f=FfLQm/db,在其他参数已知的情况下反求管径d,d就是该支管可选用的最小管径的计算值。因管材的管径已标准化、系列化。因此,还需按管材的标准管径将计算出的管径规范取整。对滴灌系统的支管,考虑到运行与管理的方便,最大的管径一般不超过100毫米,并且应尽量使各支管取相同的管径,至少也需在一个作业区中统一。对于固定管道式滴灌系统,地理支管的管径可以不同,但规格不宜太多,同一条支管一般最多变径两次。 (b)支管以上各级管道管径的确定:一般情况下,这些管道的管径是在满足下一级管道流量和压力的前提下按费用最小的原则选择的。管道的费用常用年费用来表示。随着管径的增大,管道的投资造价(常用折旧费表示)将随之增高,而管道的年运行费随之降低。因此,客观上必定有一种管径,会使上述两种费用之和为最低,这种管径就是我们要选择的管径,称之为经济管径。经济管径中对应的流速称为经济流速。图4-7就是用最小年费用法计算经济管径的原理示意图。用这种方法确定管径概念清楚,但计算相当繁琐,往往需要分别计算出多种管径的年投资和年运行费,比较后再确定。随着科学技术的进步,计算机技术的飞速发展,许多优化设计方法,如微分法、动态规划法等已在管道灌溉管网的设计中得到应用,具体方法可参阅有关书籍。 对于规模不太大的滴灌工程,也可用式(4-22)、式(4-23)的经验公式估算管道的直径: 容是确定各级固定管道在平面上的位置及各种管道附件的位置。管道的纵剖面应力求平顺,减少折点,有起伏时应避免产生负压。 ⅰ 埋深及坡度:地埋管的埋深指管径距地面的垂直距离,埋深应根据当地的气候条件、地面荷载和机耕要求确定。一般管道在公路下埋深应为0.7~1.2米;在农村机耕道下埋深为0.5~0.9米。地埋管的坡度主要视地形条件而定,同时也应考虑地基好坏及管径大小。一般在地形条件许可的情况下,管径小、基础稳定性好的管道坡度可陡一点;反之应缓些。总的来说,管道坡度不得超过1:1,通常控制在1:1.5~1:3以下。 ⅱ 管道连接及附件:地埋管道的连接多采用承插或黏接的形式,转向处用弯头,分水处用三通或四通接头,管径改变处采用异径接头,管道末端用堵头。为方便施工和安装,同类管件应考虑其规格尽量统一。 为了按计划进行输水、配水、管道系统上应装置必要的控制阀。白果园中为了实现灌水的有效控制,设置了30多个电子阀.而且各级管道的首端还设了进水阀或水分阀;当管道过长或压力变化过大时,设置节制阀。为保证管道的安全运行,还安装一些附设装置。自压系统的进水口和各类水泵吸水管的底端应分别设置拦污棚和滤网,管道起伏的高处应设排气装置,自压系统进水阀后的干管上设高度高出水源水面高程的通气管,管道起伏的低处及管道末端设泄水装置,管道可能发生最大水锤压力处设置安全阀。 2.3 评价 从整体上来看,XX白果园的滴灌系统是建设的比较完善的一套滴水灌溉系统,设计施工都符合现代滴灌的要求,是一套先进的现代化滴水灌溉系统,而且产生了很好的经济效果。不过当时考虑到经济条件的限制,其毛管采用了单行直线布置,灌水均匀度不高,鉴于对多种毛管布置形式的比较分析,笔者认为百果园应改进为双行毛管平行布置;而且其控制系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量都不能实现有效的控制,故需进一步对其控制系统加以设计改进。正在建设的二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中的不足,特别是应该实现灌水的全自动控制。 3 灌溉自动化控制系统 灌溉中的滴灌系统,能很方便实现自动化控制,灌水的自动化控制能有效的实现节水灌溉,也是农业实现现代化的要求。对微灌的自动化控制,根据控制系统运行的方式不同,一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类: ①手动控制系统 系统的所有操作均由人工完成,如水泵、阀门的开启、关闭,灌溉时间的长短,何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低,控制部分技术含量不高,便于使用和维护,很适合在我国广大农村推广。不足之处是使用的方便性较差,不适宜控制大面积的灌溉。 ②全自动控制系统 系统不要人直接参与,通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中,除灌水器、管道、管件及水泵、电机外,还包括中央控制器、自动阀、传感器(土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等)及电线等。 ③半自动控制系统 系统中在灌溉区域没有安装传感器,灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序,而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等,有的一部分实行自动控制,有的是几部分进行自动控制。 为了对先进的滴灌自动化控制系统有具体认识和了解,下面我们将对滴灌的自动化控制作详细介绍: 3.1 滴灌首部控制枢纽 滴灌自动化系统的基本控制方法有:时间控制、水量控制和反馈控制三种。时间控制系统是按预定好的时间放水或关水;水量控制系统是按照设计的配水量放水或关水;反馈控制系统是根据灌区内湿度感受器的反应,然后将信号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。滴灌系统更便于完全实现自动化,这在地多人少、劳力紧张的边远地区,沙漠地带的防护林区,铁路路基沿线,经济力量雄厚的城郊蔬菜种植区显得特别重要。目前,国外发达国家在滴灌区普遍使用了计算机管理系统,并通过专用的滴灌系统软件来控制和检测作物生长、土壤状况和气象趋势,取得了良好的效果。大大提高了现代化的土壤水分、作物生长测定技术的可能性和实用性,具有农艺上的综合性,为人们充分利用现代化仪器设备在滴灌系统中应用提供了巨大的潜力。滴灌系统软件根据作物对水分的需求和土壤墒情制定出合理的灌溉计划和作物管理计划。 3.2 作物生产管理计划制定 控制软件系统应能提供一套科学的管理系统,它通过提高作物产量和品质以及减少用水量来提高水分利用效率,能给农民及有关用户提供一套针对灌溉方案制定作物生产管理的先进、完善的管理系统,用户能够使用它获得他们的每一块农田的土壤水分状况图,方便的数据资料存取能够得到每一块农田的准确土壤水分含量,还能够确定准确的日水分利用量,能够给每块农田制定出合理的灌溉管理决策,能够根据每一块农田各自的灌水量需求对不同农田进行灌溉优先排序,以便制定优化灌溉计划使农场或用户获得整体最高产量。 控制软件系统应能允许灌溉管理者根据作物水分需求和作物对灌溉的反应制定合理的灌溉计划,作为一个完整的灌溉计划和作物生产管理软件包,它能够对灌溉决策的制定和作物管理进行数据资料存储、运算处理、显示输出。土壤水分数据资料主要由中子探测仪、石膏电阻块和张力计测定获得。天气数据资料由自动气象站获得,作物生长资料如籽粒大小(直径)、株高和叶片硝酸盐含量等可直接田间测定,根据相应的作物响应,作物生长资料结合土壤水分资料能够制定出合理的灌溉计划,通过实际调查能够提高作物产量、品质和水分利用效率的管理技术能够详细地验证作物生长、土壤水分和气候之间的关系,因此能很好地解决一些灌溉管理和作物生长问题,其中包括过量灌溉导致的灌溉水排渗问题、肥料向根部以下淋溶损失问题以及为了达到高产稳产目标的籽粒重和穗粒数或结果率的控制管理问题。 3.3 滴灌系统灌溉计划制定 滴灌系统灌溉计划一般是指确定何时进行灌溉及应该的灌溉量,灌溉计划的应用可消除代价巨大的不可预测的农业灾害,如在作物生长临界期由于土壤类型和作物自身生长能力,不同的农田具有不同的土壤水分亏缺量和日水分利用量,因此不同的农田需要不同的灌溉计划。农民通过土壤水分测定技术利用软件处理和显示不同层次土壤水分特征,能加深对发生于土壤内的各种过程的理解,以便进行更精细的灌溉计划和灌溉管理决策的制定,以确保土壤水分总是保持作物生长所需的最佳含水量。 当土壤水分和被作物利用的水分的准确数量被测定后,通过软件可以计算下一次滴灌的日期和准确的灌水量,它将考虑当前每天水分利用状况、天气变化和历史资料来帮助管理者制定以后的灌水计划。它把农田从最干到最湿分为不同等级。了解需要灌溉补充的水量有助于协调不同用户之间和同一用户内部的水分供给,充分了解雨后何时开始灌溉能使农民最大限度地利用自然降水,而把灌水过多和灌水不及造成地危险减到最小。 3.4 土壤水分时间图和深度图的应用 3.4.1 时间图 时间显示某一指定土壤容积含水量、根区土壤含水量或作物响应随时间的变化。时间图的基本显示:直线表示根区土壤含水量的饱和点和需灌溉补充点;供给的和有效的灌溉和降雨情况;箭头指示预测的灌溉日期;关于水分饱和点、需灌溉补充点、当前和过去的土壤水分测定值及计划安排的灌水日期和灌水量的总结表;作物生长及其对灌溉管理技术措施的响应;该软件所做的时间图可进行大小调整,通过调整纵坐标轴上的最大值和最小值及横坐标上的日期范围能够把图形中用户想要的区域或作物生长期内的某特定阶段的图形放大。图形能够进行叠加来同时比较不同地点的田块或不同年份的数据。当季和前季的作物的生长,土壤水分和天气资料的叠加图形比较灌溉管理达到高度的协调一致。用户可以选择任何关键数据来建立相互作用关系图。 3.4.2 深度图 深度图显示土壤容积含水量沿土壤剖面随深度的变化而变化的情况,通过该软件和现代化仪器结合能够迅速直接测定和分析土壤水的剖面分布情况。根区吸收水分模式可以在深度图中看到,对深度图分析能使农民确定每一种农作物包括块根作物在土壤剖面中被研究的土壤体积范围和土壤剖面的每一深度层的作物利用的水分数量、土壤紧实度、土壤质地变化、高石灰岩含量、地下水位和盐分等问题能够通过对根部活动的仔细分析而发现。深度图也可以用来确定渗入和排出土壤剖面的水分的运动状况及深度和数量,从中能够给定灌溉饱和点和需灌溉补充点的准确设计值。灌溉或降水后从土壤的根区排出的水分数量能够通过深度图准确测定,根据可以调节灌溉所用时间以避免水分从土壤剖面排出而损失,控制土壤剖面排出水的数量将防止地下水水位地升高和土壤养分的淋溶损失,同时也将降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度图是一个非常有用的工具,能够解决在不同类型土壤中灌溉水的水平和垂直运动的关键问题,通过分别绘制灌溉前和灌溉后距滴管不同距离的各个点的土壤水分含量图可比较灌溉水的运动状况,用户能够利用研究所得的结果来减少水分和肥料排渗,同时确保作物根系能够一直得到适量的水分。 3.5 软件的程序特点 3.5.1程序结构 滴管软件的数据存储于一个树状结构,这使得制定灌溉方案是查询数据资料非常方便。管理人员可能负责管理几个农场或几块农田,每个农场或农田可能有许多检测点,每一个检测点都有一套不同时间收集的实际测定的读数记录。输入的数据经过计算机软件处理,能显示有关每一单个田块的详细资料,还能够向农民分别显示每一年的作物种植的详细资料。能够显示农场的每个监测田块或某一年份的每一监测点的情况,指明灌溉饱和点和需灌溉补充点,当前作物日水分使用情况,土壤水分平衡和预测出的三次灌溉的日期,土壤水分含量和作物日用水量的测定值,对未来作物在整个生长季节的长期的用水量作出估算。显示某一具体的时期的每一深度层的土壤水分含量的读数记录和根区的总水分含量,同时显示土壤水分需要量,中子仪测定并估算的日水分使用量。利用滴灌软件可进行数据资料综合分析,从中总结重要的信息形成报告,以帮助制定每日的管理决策方案。同时也可以编辑出前几个生长季的作物生长、水分管理。土壤等数据资料,并进行综合分析,为以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的评价标准。该软件程序的所以结构层次能为所选择的农场、监测点和某一日期建立报告。报告分为五种:深度图、时间图、记录读数报告。监测点报告和灌溉计划报告。用户可以根据自己的需要已及自己微机系统对程序进行修改编译,选择公制和英制计量单位进行数据资料综合分析,将田间测定得到的数据读数记录自动粘贴到没一个具体的农场栏、监测点栏和日期栏。每一个监测点的测定日期,时间及估计的水分日利用量能够在粘贴之前输入。 3.5.2 数据输入在读数记录屏幕中可以人工录入和显示田间实际收集的数据,如土壤水分张力计的读数、作物籽粒大小。有关作物的数据可以测定得到,作物生长参数与土壤水分含量相关联可以确定作物生长期的水分需求量。气候数据资料可以人工输入或由气象站自动装载。天气数据参数的个数没有限制,它可以与任一个作物生长测定值和任一水平的土壤水分含量相关联制作相互作用关系图。从气象数据资料中可以得到蒸发损失的总水分量的数据并且把它与测定的日水分使用量相比较来调整该地区的作物灌溉计划。 3.5.3 软件的数据处理利用滴管软件可以计算使土壤剖面达到灌溉饱和点所需的准确时间数。同时计算自从播种或其他生长时期(如发芽、开花等)以来的天数,使土壤水分能够与过去多年的作物生长资料数据参数同步分析,以确定作物水分利用效率。使用作物累积日水分方程。能够很好地评估作物总产量,尤其是对于玉米、小麦和棉花。可以通过作物-水分方程和气象资料估算理论产量。通过速率方程,计算作物生长速率。计算作物当前日水分利用量占整个生长季日水分利用量地比例。同时也可计算不同水分含量地土壤水分变化速率,这些速率地变化表明土壤紧实问题和土壤干旱地程度。滴灌软件可以分析某一作物在生长季内日水分利用状况地资料。结合现代先进地土壤水分测定仪器使用,该软件能够指导我们最有效地利用有限的水资源获得最大农业效益。例如能够确定每次灌溉的准确时间和灌水量。同时减小过量灌溉和水分不足对产量的影响。建立各种不同作物之间水分利用及水分利用效率的差异;建立如不同品种、土壤紧实情况、不同的耕作史等不同条件下水分利用及水分利用效率的差异;建立现代耕作技术和传统耕作技术条件下的水分利用效率的关系。确定灌溉和降水的利用效率,用以观察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和盐化问题,能够减少土壤养分的淋溶损失问题。建立土壤水分含量、作物长势及天气状况的数据库以使作物产量和质量获得持续稳定的提高,使高效农业可持续发展。 3.6灌溉自动化控制系统 要实现灌水的自动化,必须有自动灌溉控制器,该装置由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成,能够按土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉(沟灌、喷灌、滴灌、渗灌),达到高产、高效、和节水的目的。适用于庭院花圃、苗圃、果园、菜地和农地。随着经济发展,庭院花圃、苗圃水分的自动灌溉倍受欢迎。它能省水省事,使花木生长更好。一亩庭院花圃、苗圃地投资1.0-1.5万元,可以建立自动灌溉控制系统。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉,节能、省水,使菜地和农地产量和质量明显提高。智能化,精准化灌溉技术是伴随着计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步实现的 自动化计算机灌溉控制系统大约在80年代初由雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司开发、研制成功,并投入使用。由于技术复杂、应用难度大,价格高昂,这种控制设备最早应用于高尔夫球场灌溉系统的控制上。90年代,计算机工业的硬件、软件飞速发展,使得灌溉系统中央计算机系统操作难度越来越小,功能越来越丰富,价格也逐渐降了下来。这种系统在园林绿化上用得也越来越多了起来,雨鸟公司针对不同用途,研制、开发出了中央计算机控制系统:Maxicom 智能化灌溉中央计算机控制系统具有如下功能: ① 动采集各种气象数据,计算并记录蒸发蒸腾量ET; ② 根据前一天的ET值自动编制当天灌溉程序并实施灌溉; ③ 可由连接的土壤湿度传感器、风速传感器、雨量传感器等干涉程序,启动、关闭、暂停灌溉系统; ④ 连接流量传感器可自动监测、记录、警示由于输水管断裂引起的漏水及电磁阀故障;最大限度利用管网输水能力; ⑤ 运行程序而不起动灌溉系统(干运行),测试程序合理性,不合理时预先修改; ⑥ 自动记录、显示、储存各灌溉站的运行时间;自动记录、显示、储存传感器反馈数据,以积累资料,修改程序,修改系统等。 ⑦ 频繁灌溉功能:可将设计好的灌水延续时间分成若干时段,以便提供足够的土壤入渗时间,减少坡地或粘性土地地面径流损失。 ⑧ 一套中央计算机系统可控制无数台田间控制系统(称为卫星站),一套中央计算机控制系统可控制小到一个公园, 大到上百个公园,甚至全城的所有灌溉系统。 ⑨ 储存数百套灌溉程序;一台田间控制器(卫星站)可使4个轮灌区独立灌溉或同时灌溉。 ⑩ 手动干涉灌溉系统:可在阀门上手动启、闭系统,可在田间卫星站上手动控制系统,也可在计算机上手动启、闭任何一站,任何一个电磁阀。可控制灌溉系统以外的其它设备,如:道路或公共场所灯光,大门、喷泉、水泵等 自动化中央计算机控制系统主要由中央计算机,集群控制器(CCU),田间控制器(卫星站),电磁阀构成。中央计算机可装置在任何一个地方。比如:一套中央计算机系统控制50个公园的灌溉系统。中央计算机可安装在市园林局认为合适的位置。CCU安装在各个公园内。中央计算机与CCU之间的通讯,可采用有线连接(近距离),无线连接,电话线连接或移动通讯方法连接。一台CCU最多可连接28个田间控制器。CCU与田间控制器之间同样可选上述数种通讯方式。 由中央计算机到终端电磁阀的工作过程为:中央计算机编程,并将程序下达到CCU。CCU将各轮灌区灌溉控制程序再发到相关田间控制器。田间控制器依中央计算机制作的程序启闭各轮灌区电磁阀。如下图所示: 中央计算机上的初始程序由控制人员编制,之后,计算机每日自动收集由气象站采集的气象数据,计算ET值,并不断对原有程序自动修改。如遇传感器传来异常信息(如降雨,过分干燥,系统漏水...),自动中断或暂停程序,待异常情况排除后,继续恢复程序运行。 如果将智能泵站连接到中央计算机控制系统上,则效果会更好。这样从水泵到电磁阀之间复杂的系统将由一个高度智能化的系统管理起来,可做到最大限度地节水、节能,最大限度地保护系统设备运行,避免灌溉系统常发生的下列几种问题: ① 过量灌溉或灌水不足,浪费水资源或不能满足植物需水; ② 管网破裂,漏失水; ③ 系统运行压力不合理; ④ 水泵运行效率低下; ⑤ 地形起伏不平时或土壤入渗率低产生地面径流,浪费宝贵的水资源; ⑥ 降雨时,灌溉系统照常灌溉; ⑦ 管理、维护成本高。 3.7 百果园灌溉的自动化控制设计 百果园一期工程灌水基本实现了半自动化控制,可以使用电脑控制各电磁阀的开启。我们可在其基础上加以改进与提高,使其实现灌水的全自动化,具体见下: 3.7.1 控制原理 自动化控制采用电子技术对田间土壤温湿度、空气温湿度等技术参数进行采集,输入计算机,按最优方案,控制各个阀门的开启及水泵的运行状态,科学有效地控制灌水时间、灌水量、灌水均匀度,为项目区作物提供一个良好的地、水、肥、气、热条件,促使其高产、稳产。同时进行控制软件及优化灌溉制度的研究,最终形成灌溉专家决策系统。另外,通过变频器控制改变电机转速,调节管道压力,为管道、滴灌等其他灌溉工程的自动化提供依据。具体包括以下几个方面: ① 田间土壤含水量、盐分、地温、空气温度、湿度、降水、风速、管道压力等参数的自动化采集 ② 自动化控制设计安装 ③ 监控软件设计 ④ 变频系统设计,通过改变水压力,为微喷、滴灌等工程的自动化提供依据 ⑤ 系统运行管理模式评价,包括系统评价、灌水指标、灌溉制度等 3.7.2 控制系统的组成 欲实现真正意义上的全自动控制,需要控制田间参数及对象很多,例如土壤湿度、盐分、空气温度、相对湿度、降水量、风速、管道压力、阀门开启、水泵电机旋转等,都要送入控制器。考虑到要控制的对象较多,又要满足良好的人机界面要求,可以采用工业控制计算机作为整个控制系统的优秀,来协调各部分的工作。 系统的组成如下图所示,整个系统的工作主要工控机和变频器两部分来控制,其中变频器主要用于控制水泵电机的旋转,工控机主要用来采集田间土壤及气象指标,按照设定的程序,控制各地块中电磁阀的开启,并通过变频器控制电机的运行状态,协调整个系统的工作。 3.7.3 监控软件监控软件是工控机能够完成控制功能的重要基础,监控软件设计的好坏直接关系到整个系统的质量和可靠性。根据项目要求及滴灌的特点,笔者建议百果园采用雨鸟公司的“Maxicom”中央控制系统,该软件只需用户输入各地块种植作物种类及种植日期,系统便会自动计算当前作物所处生育期,确定出各自要求的土壤状况及气象信号,控制水泵电机的运行状态及阀门的开启,自动完成整个灌水过程,完全不需要人工干预,实现全自动控制。 该控制软件在此所完成的主要功能及特点如下: ① 自动采集田间数据:系统根据软件中所预先设定的时间,自动地采集土壤湿度、温度风速、雨量等参数,进行相应的处理后,实时显示在屏幕上。 ② 作物生育期的判断:当管理人员输入各地块所种植的作物及种植日期后,系统便根据计算机时钟自动计算出各种作物已种植的天数,判断出作物所处的生育期,自动查找资料库中所存的原始资料,确定出当前作物最适宜的土壤含水量及灌水定额。 ③ 滴灌的全自动控制:系统采集田间及气象数据后,将当前各地块土壤含水量与作物适宜含水量相比较,若土壤实际含水量小于作物要求下限值,便自动开启该地块的第一个电磁阀。进行灌溉。达到所需灌水定额后,自动关闭第一个电磁阀,同时开启下一个电磁阀,直到完成整个地块的灌溉任务。灌溉过程中,若出现温度过低、风速过大以及降雨过程等天气时,系统会自动暂停当前的灌溉任务,并保存当前状态。当气象条件满足时,继续进行未完成的任务。 ④ 形式多样的控制方式:全自动控制外,系统还允许管理人员采用半自动、手动等控制方式。全自动方式只需运行人员输入各地块的作物信息,系统便会根据作物、土壤、气象等条件自动完成灌溉的全过程,无需人工干预。所谓半自动方式,是指系统允许用户根据实际情况控制开停机。用户可人为启动某个阀门,或某个地块,甚至是所有地块均轮灌一次。当然这些操作全部都是通过键盘或鼠标来完成的,而且在工控机屏幕上均有明显的提示。所谓手动方式是指人工去开启各个电磁阀,笔者建议百果园选用美国雨鸟公司生产的电磁阀:手动、电动两用阀门,既可手动,又可电动,使用非常方便。当手动打开某个电磁阀时,喷头出水,主干管道压力开始下降,系统会自动通过变频器升高水泵电机转速,维持管道压力的恒定,直到完成灌溉任务。 ⑤ 丰富的办公自动化功能:系统在运行过程中,可自动生成各种定时、日、月、年报表,并通过打印机打印出来。其内容包括各种气象及土壤参数,可从各报表中得到土壤湿度变化曲线、日最高风速、月平均气温、全年总降水量等原始资料,为用户研究当地的气象及土壤变化情况提供翔实的依据。 ⑥ 良好的可维持性:可维护性是衡量软件质量好坏的重要指标之一,在编写本系统时我们也充分考虑了这一点,例如用户在种植一类新作物时,可能系统的资料库中并没有该作物,便无法确定其适宜土壤含水量和灌水定额。此时,用户可按自定义按钮,通过鼠标各键盘输出这些参数,系统便会根据用户所定义的数值运行。另外,用户还可很方便地修改灌水定额、管道压力等参数,满足实际情况的需要。 ⑥ 友好的人机界面:系统中大部分界面均为示意图形,实时显示各传感器送来的数值及系统当前的运行状态,一目了然。需要用户操作的部分全部为中文界面,工作人员无需学习便可完成所有操作。另外,在任一界面下,用户都可以通过按帮助按钮得到相应的提示,指导用户完成相应的功能。 3.7.4 效果 百果园通过增加自动化控制系统后,灌水时间、灌水量和灌溉周期等完全根据果树某些需水参数自动启闭水泵和自动灌溉,人的作用仅仅是调整控制程序和检修控制设备。既提高了水的有效利用率,又节省了人力,同时也提高了果树的产量,可以产生良好的经济效果。 3.8 第二期工程的设想 正在建设第二期工程计划今年完工,第二期工程的滴灌系统我建议基本上参照第一期工程建设,也采用滴喷灌相结合的方式,其水源计划应采用水塔蓄水,用以缓解枯水期水库少水的矛盾,该可以区采用先进的电脑全自动控制方式,实行精确灌水,管道布置采用固定式(干管、支管)和移动式(毛管)的有机结合。二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中毛管布置形式的不足,还特别是应该增加灌水的全自动控制部分,实现灌水的全自动化,精确控制作物的有效灌水。 4 存在的问题及建议 通过对滴灌系统的学习与认识,笔者系统的学习了滴灌这种先进的果园节水灌溉方法,在实践的基础上深化了理论,并对滴灌和滴灌系统有一些不成熟的认识与建议。 4.1 滴灌的优缺点 4.1.1 百果园滴灌的优点 4.1.1.1 水的有效利用率高,在滴灌条件下,灌溉水湿润部分土壤表面,可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时,由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤,其他区域土壤水分含量较低,因此,可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流,且易掌握精确的施水深度,节水效果达50%-90%。 4.1.1.2 环境湿度低,滴灌灌水后,土壤根系通透条件良好,通过注入水中的肥料,可以提供足够的水分和养分,使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态,灌水区域地面蒸发量也小,这样可以有效控制保护地内的湿度,使果园中作物的病虫害的发生频率大大降低,也降低了农药的施用量。 4.1.1.3 提高作物产品品质,由于滴灌能够及时适量供水、供肥,它可以在提高农作物产量的同时,提高和改善农产品的品质,使果园的农产品商品率大大提高,经济效益高。 4.1.1.4 滴灌对地形和土壤的适应能力较强,由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作,且滴头的出流均匀,所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时,滴灌还可减少中耕除草,也不会造成地面土壤板结。 4.1.2 百果园滴灌的缺点 4.1.2.1滴灌的滴头很容易堵塞和磨损,产生灌水的不均,严重影响节水效果。 4.1.2.2滴灌的各管道的压力有所差异,会产生局部压力过高而使管道容易损坏,滴头的压力不均甚至会产生雾化,损坏滴头,浪费水资源。 4.1.2.3 滴灌一般仅润湿作物根系区土体的一部分,所以作物根系的发展可能限制在围绕每一滴头的湿润区,这样容易产生作物根系的腐烂,进而引起作物倒伏。 4.1.2.4 滴灌的管道布置要充分利用当地地势与地形,在原则的基础上加以灵活运用,如干管的布置、毛管的布置,取水方式等。 4.2 滴灌的建议 4.2.1 百果园应加强灌水的自动化控制,保证各种果树的精准灌水,实现精确的节水灌溉 4.2.2 滴灌的水量应该有保证,应该建一水塔蓄水,确保枯水期各种果树的需水要求 4.2.3 滴灌的毛管布置应采用单行带环形状态管布置和双行平行布置相结合,确保果树灌水均匀度。 4.2.4 滴灌技术的应用应该和其他节水灌溉技术相结合,互相补给,更好的发挥优势。 4.2.5 国家应鼓励进行滴灌技术的研究,加大科研推广投入的力度,研制开发经济实用的滴灌管材,解决滴头易堵塞的难题等,滴水灌溉技术应该在政府的规划安排下,由政府投资和农民出资相结的优惠政策下在全国范围鼓励推广发展。 5 结束语 滴灌是一种高效节能省水增产的微灌灌溉技术,它具有很多优点,适合我国的国情,具有很强的推广优势,而且很方便实现灌溉的全自动控制,滴灌将成为二十一世纪发展我国节水灌溉的重点,是加速我国农业实现节水灌溉、精准农业和设施农业的有效途径,将更好的促进我国农业的现代化!的滴灌自动化系统在经济上是合理的,技术上是可行的,将成为我国南方生态农业建设的典范! 自动化控制论文:楼宇自动化控制网络技术的新发展 摘要:简要介绍了楼宇自动化系统,分析了传统集散控制系统和新兴的现场总线控制系统优缺点以及应用,并介绍了楼宇自控领域中流行的4种现场总线。说明了以太网技术的发展以及在楼宇自控领域中的最新应用情况,对现场总线控制系统和以太网进行了比较 关键词:楼宇自动化控制网络 现场总线控制系统 以太网 楼宇自动化系统 目前日益流行的智能建筑(InteUigent Buidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会的需要,也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(Buiding Automation system,缩写为BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。其中,楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统,将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上,通过网络对其进行综合的控制,这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境,同时实现高效节能的要求。 2 现场控制系统FCS的出现以及在楼宇自控中的应用 上个世纪七八十年代,伴随着计算机可靠性提高,价格大幅下降,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(Distributed ControlSystem,简称DCS)。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表,因此它属于一种模拟数字混合控制系统,这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用,也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是DCS存在如下一些缺点: (1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式,导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难; (2)可靠性差。模拟信号传输精度低,而且抗干扰性差; (3)系统封闭。各厂家的产品自成系统,系统封闭、不开放,难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。 上个世纪90年代以来,随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展,出现了基于现场总线的控制系统(FCS),FCS克服了DCS的缺点,它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比,FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现,为工业自动化带来了一场深层次的革命,从而开创了工业自动控制的新纪元,被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于FCS的许多优点,控制专家们纷纷预言“FCS将取代DCS成为2l世纪控制系统的主流。”现在,FCS已经被应用到楼宇自动化控制领域。 2.1应用于楼字自动化领域的几种现场总线 由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在,世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计,目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(ISO)的计算机网络开放式互连系统的OSI参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线,如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BACnet、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EIB等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的Fcs克服了DCS的许多缺点,但还是有一些不如人意的地方,最明显的缺点:多种现场总线并存而互不兼容,导致FCS的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对FCS的缺点做进一步说明。 (1)LonWorks 美国Echelon公司1991年推出了LON (Local 0penation Networks)技术,又称Lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持,已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说LonWorks具有以下优点: ①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式,包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等,这样可适应复杂的现场环境,方便现场布线; ②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等;两种传输速率:78bps和1.25Mbps,最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定,一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个; ③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境,采用开放的NEURON C语言,它是ANSI C语言的扩展; ④无主的网络系统。LonWorks网络中各节点的地位相同,网络管理可设在任一节点处,并可安装多个网络管理器; ⑤开发LonWorks网络节点的时间较短,也易于维护。LonWorks采用的LonTalk协议固化在Echelon公司的Neuron芯片中,这样可以节省开发LonWorks网络节点的时间,也方便维护。 同其它现场总线一样,LonWorks也有自身的缺点。首先,LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺;其次,由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片,所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管LonWorks存在一些不足,但是LonWorks的FCS还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家OEM厂商生产LonWorks相关产品,其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个LonWorks节点,LonT~k协议也被接纳为欧洲CENTC247、CEN TC205的一部分。自1996年以来,LonWorks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下,国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于LonWorks的楼宇自动化控制系统,并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。 (2)BACnet BACnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。BAcnet不是软件或硬件,也不是固件,严格地说,BAcnet并不是现场总线,而是一种网络协议,即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。BACnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。BACnet采用了Etherent、ARCNET、MS/TP、PTP、LonTalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线,BACnet标准最大的优点是可以与Etherent、LonWorks等网络进行无缝集成。不过BACnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计,并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。BACnet标准已在全球得到了广泛的应用,全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持BACnet标准。BACnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的ISO标准。虽然我国是WTO和ISO成员国,但是BACnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小,而且在工程中采用的BACnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的,还没有真正意义上的国产化BACnet相关产品。 (3)CAN CAN总线最初是德国Bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的,现在它已经成为一种国际标准,在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。CAN具有以下优点: ①采用8字节的短帧传送,故传输时间短、抗干扰性强: ②具有多种错误校验方式,形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下,节点会自动离线,避免影响总线上其它节点; ③采用无损坏的仲裁技术; 4 CAN芯片不但价格低而且供应商多。 CAN缺点是:CAN总线上最多可挂接110个节点,这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展,相对其它一些现场总线,CAN总线技术比较简单,CAN相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此,很早国内就有一些企业推出了基于CAN总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。 (4)EIB EIB是欧洲安装总线(European Installation Bus)的缩写。它在1990年被提出,经过十多年的发展,成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准,在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年EIB被引进中国的智能化建筑领域,并在上海同济大学建立了EIB认证技术培训中心。在短短的几年里,国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用,如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的EIB项目基本上被ABB公司和SIMENS公司所垄断。 3 以太网开始进入楼宇自控领域 以太网发展至今已有20年历程,作为局域网组网的主要技术,以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来,以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现,克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点,实现了站点独占传输媒体并同时收发数据,也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展,目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体),并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步,以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展,同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的IEEE802.3af标准开始对以太网供电作出了规定,它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前,3Com、华为、DLINK等公司开始提供符合IEEE802.3af标准的交换机产品。另外,一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准,即工业以太网标准,如ODVA(开放DeviceNet供货商协会)和CI(ContolNet国际组织)的EtherNet/IP标准、FF(现场总线基金会)的HSE(Hig}l Speed Ethemet,高速以太网)、Profibus国际组织的ProfiNet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现,如MOXA公司的EDS-508系列工业以太网交换机(支持EtherNet/IP)、北京航天华辉自动化技术有限公司的AnyBus-S IO/100M(支持Ethemet/IP和Modbus/TCP)等。美国VDC(Venture Development Corp.)调查报告指出,Ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛,市场占有率将从2000年的ll%增加到2005年的23%。 伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用,以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前,以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示),在一些新开发的楼宇自控系统中,以太网直接进入了控制层,如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的ENC-2001IP智能建筑测控系统。ENC-200liP控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过ENC参量控制模块集成到以太网上;带有RS232或RS485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上;IP电话以及IP摄像机直接连接到以太网上。 在楼宇自控网络中采用基于现场总线的FCS的优点是: ①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计 图1楼宇自控网络集成到信息网的,有屏蔽、接地与防爆等措施,同时其实时性也比采用CSMA/CD的以太网的时实性好; ②用户的投资成本低。现在,开放的现场总线技术已经比较成熟,有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是:实现现场总线无缝接人以太网复杂,当多种现场总线共存在一个系统中时,集成起来更复杂,系统的扩展性差。 在楼宇自控网络中采用以太网的优点是:实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”,即实现人们期望的通信协议的兼容和统一;这样系统扩展起来也比较方便;与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是:首先,目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大,开发费用和成本相对还是较高,用户可以选择的厂商也很有限,垄断利润较高,研发成本还没有被消化,这些都导致产品价格过高。其次,以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。 4 结束语 就目前而言,不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的FCS还是以太网,都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步,它们也必将会被进一步完善。据统计,我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上,产品供应商约3000家。另外,随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高,建筑和社区的数字化建设正在兴起,FCS和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用,在今后相当长的时间内,两者在竞争的同时也将继续并存。 自动化控制论文:灌区闸门远程自动化控制系统 摘要:本文以国内某大型灌区为例,在灌区远程测报系统的基础上进行了闸门自动控制研究,通过无线调制解调器连接上位机(PC机)与下位机(单片机),将下位机采集到的数据传输到上位机,根据用户要求的流量控制闸门的开度和时间,为灌区的运行和管理提供保证,为提高系统的可靠性,采用了一些可供类似工程借鉴的可行技术。 关键词:远程自动化控制 闸门 单片机 闸门调节是灌区工程中经常采用的手段,闸门控制的研究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测,并把数据传输到管理部门,但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外特别是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平,如美国的SRP灌区自动化灌溉系统,可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息,通过计算机处理后,控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例,对闸门的自动监控进行了研究。 1、系统的总体设计 本系统采用无线数据传输技术,分一个主站和若干个子站,通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络,对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器,编码器对水位及闸门开度信号进行编码,在通过避雷器将编码信号传给数采仪,数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机,上位机即系统主站,可分别与不同的子站建立联系,查询各测点的数据,并按照用户的要求对各闸门进行控制,下位机中的控制箱接收到此信息,经过计算,发出控制信号自动控制闸门到一定的开度,达到自动控制的目的。 图1 闸门远程自动监测与控制结构图 2、下位机系统设计 设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计,本文提出闸门的运行控制模式,并进行可靠性处理,然后利用无线传输设备与上位机进行通讯,传输数据。 2.1 下位机硬件电路设计 本系统采用AT89系列单片机,采用矩阵式键盘进行输入数据,键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键,通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换,时间设置键用于修改日期和时间,控制键用于对电机启停进行控制。 2.2 闸门控制系统设计 本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值(或水位值),当要求的流量值(或水位值)与系统所测的流量值(或水位值)不一致时,单片机启键闭合,闸门电动装置控制箱自动启动电机,提升或下降闸门,当所要求的流量值(或水位值)与当前所测流量值(或水位值)相等时,单片机闭键闭合,电机自动停止,达到自动控制的目的。 闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种,在实时型控制模式中,上位机根据用户要求的流量,利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位,然后和下位机联系,下位机接到信号后,由电动装置控制箱控制电机的正反转,达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间,下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门,进行控制。 2.3 无线通讯设备SRM6100调制解调器 SRM6100无线调制解调器原是美国Data-Linc Group公司生产的军用产品,现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法,在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术,在无阻挡物的情况下,两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里, 可实现PLC(可编程控制器)和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频,扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态,包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作,以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。 2.4 下位机可靠性处理 为了精确控制电动闸门的关闭,避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象,本系统在电动轴上安装了转矩传感器,用来监测闸门输出轴的转动力矩,以判断闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度,本系统在转动轴上安装了光电码盘,考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替,为了避免错位和丢码,采用双光耦技术,光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形,89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时,并判断转动方向,计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象,系统会自动报警,切断电机电源并显示故障情况。 2.5 下位机软件设计 下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能,串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如下: 图2、闸门自动控制程序流程图 3、上位机设计 上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具,将各个功能模块化,分别解决相应问题,再将各个模块组装,构成上位机软件系统的优秀,上位机软件系统的结构如图3所示,通信模块位于最底层,其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上,本文利用VB的API函数编写串口通讯程序,程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要作用就是为水位、流量、闸位等建立数据库,并对其进行管理。 4、结语 本文以国内某灌区为例,全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计,对其软件开发和硬件选择作了全面阐述,并总结了提高自动化系统可靠性的经验,为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具,具有较高的使用价值和广泛的应用前景。 自动化控制论文:基于PLC井下主排水泵综合自动化控制的研究 摘 要:智能高效的地排放矿井涌水,对保障煤矿安全生产意义重大。本系统采用plc和组态软件对井下排水系统进行智能控制,中心控制器采用s7-300系列plc,利用传感器对各参数进行采集,通过软件编程等完成了避峰就谷、自动轮换等节能优化排水过程,本系统还具有故障监测和保护功能,主要包括过压、过流、漏电保护、水泵漏水保护、流量、压力保护。上位机使用组态王进行操作,可实现远程监控,实时显示信息,井下排水调试运行证明该系统提高了生产效率,节省能耗,降低了生产成本。 关键词:plc;组态;智能高效;远程控制 引言 现在许多煤矿采用传统的继电器控制方法代替煤矿工作人员的监测的方法是非常复杂的[1-3],并且需要一个相对繁重的人力消耗。为了满足矿井排水系统的需求,采用plc和组态软件结合设计自动化排水系统,通过工业以太网进行远程控制,不仅提高了水泵的运行和使用效率,更重要的是节省能耗,降低生产成本。同时,本系统具有故障监测和保护功能[4]。 1 排水系统的控制 1.1 排水系统的总体控制要求 (1)水泵自动运行原则;(2)“避峰填谷”原则;(3)系统保护原则:a.漏水保护;b.超温保护;c.过电流保护;d.两种工作方式切换;e.系统远程监控原则。 1.2 排水系统的控制策略 水泵房中水泵的运行主要是根据液位传感器提供的液位,结合自动控制程序,在保证安全条件下的水仓水位和水仓所能容纳的最大涌水量做出相应的判断,决定投入运行的水泵数量和运行时间。由于煤矿井下的水位条件非常复杂,无法建立精确的数学模型对涌水量进行准确的定量描述,所以,选择九点控制策略,通过对水位信号的实时采集,根据相邻两次采集的水位变化量和采集的时间间隔得到水位的变化率,并以此作为系统的控制依据水位的变化量和变化率,进而提高了排水系统应对不规则的涌水能力。 九点控制策略的基本原理如图1所示,该控制策略的优秀即为九点控制器。控制系统预先设定被控制量的基准值,此基准设定值与传感器检测的数值比较得到误差 ,此误差作为九点控制器的输入量。 在图1中,r即为系统预先设定的基准值;c为传感器检测的数值即为系统的输出量;e为控制参量的变化量,由系统设定的基准值 r与系统的被控量c之间的差值,即e=r-c。uc为九点控制器的输出量,是根据控制参量的变化量e和控制参量的变化率■的实际状态所决定的。 2 系统的硬件设计 2.1 排水系统的硬件结构 为满足上述基本要求,系统的控制部分硬件是以s7-300可编程控制器为优秀控制芯片。在此plc基础上,又扩展了模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通信模块和上位机监控中心。图2为系统硬件整体框图。 图2 控制系统硬件整体框图 2.2 传感器的选择 2.2.1 井下水仓液位检测传感器。本系统采用投入式液位传感器,该传感器是一种测量液位的压力传感器,基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理,采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器,将静压转换为电信号,再经过温度补偿和线性修正,转化成标准电信号。 2.2.2 温度传感器。系统选择工业用的红外测温仪实时监测点击的轴温。原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号,红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应,根据转变成电信号大小,可以确定物体的温度。 2.3 排水管路系统的阀门选型 本系统所选用的电动闸阀是zb180-24/400型矿用隔爆型电动闸阀,并配有kxbc系列隔爆型控制箱,该控制箱是zb系列电动阀门的专用控制装置,具有短路保护、过载保护、欠压保护等功能,并设置了行程控制、远方/就地控制的切换功能,反馈到plc的到位等信号皆为无源点输出,有较强的抗干扰能力。电动球阀选用了qmb5型隔爆电动球阀,密封性好、动作速度快、动作可靠、故障率低。控制电压为dc24v,可由plc输出继电器直接驱动,采用霍尔传感器检测到位信号,比传统的机械触电更为准确,提高了控制精度。 2.4 水管流量监测 本系统选用lcz-803型超声波时差流量计,该流量计采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术,能够有效地抵抗来自变频设备的干扰、电磁场的干扰和系统流态的干扰。 2.5 真空度检测 r 本系统选用kgy4型负压(压力)传感器,属于矿用本质安全型设备,可对管道中的气体的差力压进行连续监测,并实时的显示被测点的差压值。 2.6 水泵出口压力检测 本系统选用kgy7型压力传感器,属于矿用本质安全型设备,可对管道中的气体、液体的压力进行连续监测,并实时的显示被测点的表压值。 3 控制系统软件设计 该井下排水系统中的软件设计中要包括:主程序设计、水泵自动运行子程序设计、“避峰填谷”子程序设计、系统保护子程序设计、两种工作方式切换子程序设计和系统初始化子程序设计。系统软件设计框图如图3所示: 在系统开始运行后,首先需要是检查plc是否有故障,设备是否有故障,如果有故障,系统马上停止,等待工作人员检测排除故障。在主程序中,选择系统的运行方式,是手动运行还是自动运行,以及选择那个水泵那个管道记性具体的选择。 4 通信及上位机监控系统的实现 现在使用的是西门子的315-2pn/dp cpu,cpu本身集成了工业以太网接口,可以直接使用网线将现场的plc和工控机连接在一起。在工控机中安装simatic net作为opc服务器,组态软件中opc link作为标准的opc接口,这样上位机组态软件就可以和下位机plc进行数据交换了。 图5 远程监控总体示意图 本系统采用组态软件为“组态王”,该软件开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点明显。根据实际的运行流程,本系统需要按照排水系统的具体要求画出如下操作画面:水泵房需监测的量主要有水位,水泵吸水管真空度,水泵出水口压力,水泵电机轴温度,电机定子温度,出水管流量等。其中总监视画面、手动画面、历史曲线画面如图6-图8所示: 5 结束语 文中针对煤矿井下排水设备自动化程度不高的现状,研究设计了plc 控制与上位机相结合的煤矿井下自动排水系统。系统选用s7-300 系列plc和“组态王”软件编制的自动监测程序,用其监视设备的运行情况及各个运行参数,实现了泵房无人值守、设备安全可靠运行,减少了人力投入,提高了工作效率。 作者简介:王军,本科生,电气工程及其自动化。 自动化控制论文:电气自动化控制系统的应用及发展趋势研究 【摘 要】随着我国改革开放的不断深入和国民经济的飞速发展,我国的工业化进程也不断地得到推进,而在现代的工业体系和社会发展中。电气自动化控制系统发挥着非常重要的作用。文章简要地介绍了电气自动化控制系统的功能、特点及应用,并对未来的发展趋势进行分析研究。 【关键词】电气自动化;系统;应用;发展趋势 电气自动化控制系统作为现代先进科学技术的优秀领域,引领着现代化工业的发展方向,对于社会和企业的全面发展都起到了不可估量的作用。首先电气自动化控制系统能够最大程度地减少劳动力成本和强度,提高检测的精确度,增强传输信息的有效性和实时性,确保了企业生产活动的顺利展开。另外,电气自动化控制系统大大地减少了事故的发生,保障生产设备的安全运行。在当今的电子时代,各项信息技术在我国各行各业的广泛的使用,电气自动化控制极大的推动了我国的信息化和智能化的发展,为我国工业向现代化方向发展奠定了坚实的科技基础。 1.电气自动化控制系统的功能及特点 1.1电气自动化控制系统的功能 依照单元机组运行特点,将厂用电源同变压器组都归入到ecs监控中,实现的功能主要有以下几个方面:a.实现lps系统与直流系统的监视;b.能够有效的控制发电机组;c.能够实现对柴油发电机组的控制和保护;d.220kv/500kv开关的手动同期并网和自动同期并网;e.控制和操作柴油发电机组及保安电源;f.实现对低压厂用电源的控制;g.实现了手动控制和自动化控制的并网;h.低压厂用电源的操作、监视和低压备自投装置控制。 1.2电气自动化控制的特点 首先电气自动化控制系统控制的信息采集对象较少、数量较小、操作频率低,但是要求快速和准确;其次对于电气装置必须要具有可靠性较高的保护系统,和强抗干扰性能,同时,需要程序动作速度要快;另外电气自动化控制系统以顺序控制和数据采集系统为主。所以机组电气系统归入dcs控制,需要控制系统具备较高可靠性。除了实现正常的起停与运行操作,更重要的是能够做到实时监测,显示运行状态异常及事故状态下的状态及数据,而且提供相对应的操作指导以及应急处理的措施方法,实现电气自动化系统在自控前提下的安全准确运行。 2.电气自动化技术的应用 随着计算机技术的普及和推广,我国的计算机控制技术被应广泛的用到各个环节,包含变电站发电、配电等各个不同的环节。同时也正是由于计算机技术的支撑,给我国电力系统的飞速的发展起到了巨大的推动作用。而最显著的就是下面几种技术的应用。 2.1智能电网技术 智能电网是指将计算机与自动化技术结合起来,从而对整个电力系统形成一个有效的控制技术,则被称为智能电网技术。该技术涵盖了电力系统的各个环节,包含从发电、配电等各个环节。其中的变电站的控制系统和稳定系统也被应用到计算机的系统中。电网技术的应用推动了电网技术一体化及其调度自动化的发展,而电网技术的一体化加强了电力系统中配电模型及高级软件等技术的发展,同时提高了数字信息技术处理能力。 2.2仿真技术 目前我国的电力系统自动化程度不断加强,它不仅能够呈现大量的实验数据,而且可以支持多项操作同时进行,同时能实施同步控制,并能够帮助实验人员测试新的装置,所以仿真技术为电力系统提供了较好的实验条件,有助于对电力系统实施动态监控及仿真建模等技术的应用,既有利于操作又易于控制。 2.3智能技术 电气自动化技术加强了电力系统的控制技术。不仅是在操作方面,在电网的监控方面也提供不少的帮助。例如:一个地方的电网出现故障,通过电脑的监控就可得知,以最短的时间通知电力部门修复,降低危险的发生。电力系统中自动化技术不需要人工的操作,可以自动的对电网中出现的问题及时反应在计算机上,自动化技术可以自动的对该故障进行解决。 2.4远程及现场监控的同时实现 远程监控系统要求现场总线的通讯速度不能太高,适用范围较窄。目前,全场电器自动化控制系统主要利用现场总线的监控形式。随着现场总线的不断发展,融入了很多智能化的电气自动控制系统。所以现代的现场监控的通讯总线主要利用了智能设备与自动化系统模式之间的数据交换,其中利用的串行电缆能够连接起主机、内部存储程序、中央处理器等智能设备,与此同时能够实现对远 程传输的vfd、起动电容、仪表、自动开关等设备。因此,大数据高容量的数据通过中央控制器进行采集会达到较好的效果。 3.未来发展趋势 3.1电气自动化控制系统的统一化 电气自动化控制系统对于产品的安装、调试、维护等功能的实现都起着重要的作用,减少了从设计到产品之间的时间,降低了生产成本。电气自动化控制系统的主要发展趋势就是能够把电气自动化系统通用化,电气自动化网络结构应该保障现场的设施、计算机的监管体系、企业工程的管理体系之间数据交流的畅通。 3.2电气自动化工程的生产将更加的安全 电气自动化工程控制系统的一个发展方向就是安全防范技术的集成化,重点就是如何保证系统的安全性,即人、机、环境三者的安全实现。在非安全状态时,用户要如何选择利用最低费用实现安全方案制定的问题。从硬件设备到软件设备,从公共设施层到网络层,对电气自动化控制系统的安全与防范设计进行全面的研究。 3.3电气自动化工程控制系统的创新技术 目前电气自动化控制系统的发展正在从单一设备转变成为向集成化多元化系统化的发展。电气自动化工业企业应该不断的提升自身的技术创新能力,对于具有自主知识产权的电气自动化工程控制系统加大科研的投入,为电气自动化的研究提供更加广阔的空间。而政府同样应该意识到电气自动化工程控制系统在经济发展当中的主导力量,加强政策上的扶持,建立和完善机制体系。企业应该打开自主创新的新局面,转变经济增长的模式,提高自主创新的实践能力。 3.4电气自动化控制系统的标准化接口 由于电气自动化控制系统采用了比较成熟的标准化技术,从而极大程度减少了工程的成本与时间,完成了多通道的数据交互。当企业在进行系统交互数据的过程中,需要采用微软操作系统。ip系统也被广泛运用在办公室通讯中,自动化控制与管理通过计算机系统建立连接。标准化的程序接口保证了厂家之间进行软硬件的数据交换,使通讯产生的困难真正的得到了解决。 4.结语 电气自动化在国民经济发展中发挥着极其重要的作用,能够有效提高行业领域整体的自动化水平,特别是行业的运行管理水平。并且电气化控制系统可以大大节省企业的成本,提高设备、生产线等的可靠性。当前的电气化自动控制系统已经在众多领域崭露头角并发挥重要作用,未来电气自动化控制系统也必将有长足的进步和发展,为企业和国民创造更多的经济、社会效益。 自动化控制论文:自动化控制在水泥工业中的应用分析 摘 要 自动化控制在从最初的单板机发展到单片机再到微型计算机和工业控制机,控制水平有了长足的发展,在水泥工业的应用中,国内的自动化控制有一定程度的滞后。水泥生产中逐步实现了生产全过程的自动化,对生产过程中各项指标进行检测监控,包括生料质量、游离氧化钙、水泥细度以及水泥回转窑筒体温度,促进水泥质量提升。 关键词 自动化;水泥;温度 1 自动化技术的应用状况分析 从20世纪80年代开始,立窑水泥生产中开始运用计算机技术,伴随着该技术的不断发展,其在水泥行业的应用也有了提升。从最开始垄断性质的8位微处理器单板机到单片机为优秀进行配料和成球控制,再到微型计算机以及工业控制机的应用,档次都在不断的提升,自动控制也取得了更佳的效果。相对于国外水泥行业的计算机控制应用情况,国内发展相对较慢,在技术方面相对于产品开发也存在滞后,计算机在水泥行业的推广会加速技术发展以适应需求。 水泥行业的自动化技术应用初期,主要是体现在自动化仪表,重点环节是生产配料,通过检测计量与仪表控制相配合来实现。随着配合预加水成球技术的发展,通过微机来实现对立窑煅烧过程进行自动控制,相对之前的自动控制达到了一个新的高度,但真正实现立窑水泥生产的权限自动控制还是在计算机新技术的应用后,通过集散式控制方式来对生产过程进行控制和监督管理。 对自动控制的发展过程分析可发现,随着技术的发展,控制环节增多、控制算法更高级、技术功能更充实和更全面的应用。早期的自动控制仅仅是实现了对生料和配料过程的控制,后期逐步实现对预加水成球及立窑等工序的控制,再到全程监控。控制的算法则是从单参数的pid控制逐步演变为如模糊逻辑控制等智能、综合控制。技术功能从单纯的显示和监控演变为对生产过程的全面自动控制。而自动控制的范围也发展到分析化验、生产调度和数据管理多个方面的控制网络。 2 生产过程的自动化控制 相对于单片机控制,20世纪90年代后期的可靠性更高的集散控制系统dcs可实现操作人员在总控室对全系统进行控制。工控机上的画面显示包括流程图、分组控制、分组启停、分组趋势记录以及报警等,通过这些画面能了解到全厂的生产情况,对于需要了解的详细内容页可以通过点击获取,鼠标点击就能对整个系统进行操作。水泥企业在产业结构调整中,dcs系统的应用能有效降低人工使用费用,提升设备效率而减少了成本。 集散型控制系统一般由管理命令系统mcs、过程控制单元pcu以及工程师工作站ews三部分组成,通过厂还环路来实现连接。mcs是操作人员调整参数、开停现场设备以及监控工况的系统,其实现主要是通过对pcu的操作来实现。pcu的部件有i/o供电电源、模件供电电源、i/o从端子模件、i/o从模件以及冗余多功能处理器模件mfc等。mfc为一种增强型控制处理器,具有多环路的批处理、模拟和顺序,在系统中,mfc都使用了冗余配置。i/o端子模件和从模件来间接mfc和现场设备之间的通信。模件总线负责pcu内模件之间的通信,总线接口模件和厂环接口模件负责pcu机柜之间的通信。ews主要是实现制作画面图像、设计组态程序以及对pcu主模件进行管理功能和检测系统参数,其组成为计算机接口单元和pc机组成。厂环通讯系统为双环冗余的可靠环路通讯,是无主次封闭系统。厂环实现了mcs、ews和pcu之间的连接以及各点的通讯。 3 检测技术探讨 水泥生产过程中的检测随着精密仪器、光学、粉体技术以及微电子学的发展而逐步提升,加强了再现性和可靠性,这里主要介绍下面5类。 3.1 计量装置与机电一体化 该技术主要是为了实现整体最佳化,初级系统为集成电路来提升机械设备的效率,高级系统则是通过计算机的应用来实现智能化生产,在现今水泥生产中,两类运用都较多。机电一体化系统通常包括五部分:机械装置、变送器和传感器、检测装置、驱动器和执行器、信息处理部分以及接口。常见的计量装置有冲击式流量计、电子皮带秤、天平式定量给料器和转子秤以及空气输送在线流量计等。这类装置都是具有较高的可靠性,能对信息进行检测和反馈到上级控制系统来完成生产过程的自动化。 3.2 生料质量控制系统 对于生料化学成分稳定性的检查收到的影响因 较多,包括人磨原料成分出现的波动、生料粉磨系统的滞后以及原料成分分析的不及时。而该控制系统的应用就能控制实时参数、虚拟校正以及固定批量校正,以此达到对原料配比的实时调控。该系统的组成包括x射线荧光粉成分分析仪、γ射线分析仪以及通讯接口装置,其中,γ射线分析仪主要是对原料成分进行检测,实现超前控制。 3.3 游离氧化钙的在线检测 水泥生产中一个非常重要的环节就是煅烧,以实现从生料到熟料的转变,对熟料的检测监控主要包括单位体积密度和fcao含量。国内的检测为离线检测,其测定是进行取样、粉磨和制样后采取化学分析法或x荧光分析仪来实现。为保证熟料质量,更好的方法是在线检测技术,在线检测仪的应用就是对信号进行测定,通过配套软件来对回转窑的煅烧进行优化控制。 3.4 水泥细度的在线检测 水泥颗粒在0.1 μm到100 μm,但决定其强度的颗粒主要集中在3 μm到30 μm,因此水泥的性能和其颗粒的粒度分布有很大关系。对于水泥细度的在线检测主要是以下几个方面:对水泥细度的测定为实时监控,对相关参数能随时打印,包括平均粒径和水泥比表面积;该技术能在监控水泥细度的基础上诊断粉磨系统的操作状态;在监控反馈信息的基础上,对选粉机操作参数进行调整来提升水泥品质。国内水泥行业在使用该技术上采用激光粒度仪来进行补充分析以保证更好的监控磨机状态。 3.5 水泥回转窑筒体温度检测和保护 窑筒体温度扫描检测系统可对生产情况进行监控,保证回转窑筒体不出现耐火砖烧坏脱落。该系统可对窑筒体温度进行不间断、长时间的监控,操作人员通过观察其反应的窑内状况来进行操作以提高运转率,系统的显示包括窑径向和轴向的温度曲线、温度的最大值和最小值以及温度分布的二、三维色相图。工业电视与比色高温计系统能实现和生产过程控制的系统联网,对窑内的煅烧情况进行电视监控。国内水泥行业在引进该技术后进行二次开发而更好的使用。 4 水泥行业中ethernet网络的应用 ethernet技术的应用更好的实现了现场设备的通讯。ethernet技术有着极高的通信速率,对于同等数据吞吐量,更高的速率则有着更低的网络负荷、更小的延时以及更低几率的网络碰撞。其次,采用星型网络拓扑结构,通过交换机划分网络。ethernet交换机有着存储和转发数据的功能,能实现输入、输出数据帧的缓冲而不出现碰撞,也可对数据传输过程进行过滤,保证在本地网段下进行各网段节点间的传输,这样不会经过主干网而降低网络负荷。而全双工通信保证了端口间双绞线在进行接收和发送时不出现冲突,与交换式集线器的使用减低碰撞几率的同时又不存在冲突域,使得ethernet通信具有更好的实时性和确定性。
机电技术应用论文:应用专业发展机电技术论文 1.推进校企深度合作,实施工学结合的人才培养模式 借鉴德国“双元制”培养模式,依据学校目前的实训实习条件和教师队伍构成,结合全国职业院校技能大赛的指导思想,进一步完善校企合作运行机制,完善灵活的工学交替教学过程,深入探索工学结合的人才培养模式。学校首先要根据企业的用人需求,制订有效的职业能力培养方案。具体实施时可让教师走进企业开展深入调研,了解企业生产过程中的技术、工艺,研究生产岗位对技术能力的要求;也可把行业专家和企业的工程师、技术员请进学校,对学校的课程设置和具体内容提出建议和指导。在充分调研的基础上制订新的课程标准,改进教学计划,确定课程内容。在教学实施方面,要充分利用企业的资源组织实境教学,让学生参与企业产品制造,有效培养学生的职业能力。 2.改革课程体系,构建精品课程,建设专业教学资源库 在校企合作的基础之上,学校应根据专业培养目标进行课程体系改革;同时整合教学内容,建立优秀专业课精品课程,形成较为完善的教学方案,同时做好专业教学资源库建设。①课程体系改革。在进行课程体系改革的过程中,要注重培养学生的动手能力,同时也要注重职业道德、综合素质、实践能力的培养,建立必要的文化知识和专业实践能力相结合、理论与实践相融合、教学内容与岗位需求相适应的课程体系。具体可借鉴德国机电一体化技术工人的培养目标,同时结合全国技能大赛“机电一体化设备组装与调试”项目规程及指导方向,以本专业面向的装备制造企业的典型工作任务、工作过程为导向,整合企业生产过程中的典型工作任务,把企业岗位能力模块化,建立专业模块课程体系;并且对典型工作岗位的作业流程所包含的知识、技能和态度进行分解,引入现场实际工作任务,选择适当的项目或任务,构建工作任务导向课程。②精品课程建设。要以专业优秀能力的要求为依据,构建精品课程体系;以职业能力为主线,以职业活动课程为主体,以职业岗位能力和“双证书”为基础,构建精品课程内容;采用“做、学、教一体化”的教学方法进行教学。在课程建设的过程中,首先制订课程标准,然后选定其中重要技能的课程作为精品课程建设项目进行开发和建设,并通过项目建设,形成一套精品课程及教材,其中包括教学内容、教学策略、教学环境、教学方法、教学评价等内容。机电技术应用专业应重点对以下三门课程进行改革探索,以打造精品课程。一是“液压与气动技术”。要充分利用实训室资源开展“理实一体化教学”,以若干课题、任务为引导,使学生能够正确选择气动液压元件、正确安装和调试维护液压气动装置。课程结束后,以任务书的形式对学生进行考核。二是“电气安装与维修技术”。以工作任务为载体,实施“做、学、教一体化”的项目教学。教学以实训为主,突出电气设备的维修能力培养。设计任务时以项目为单元,所设任务应从简单到复杂,理论和实践交替进行。课程的考核注重工作过程,以任务书方式逐个学生逐个项目进行。三是“机电一体化设备组装与调试技术”。从机电技术应用所需的控制电路出发,把机电技术专业的优秀技能集中于设备装配和调试之中,使学生通过该模块的实训,掌握机械装配技术、气动技术、变频技术、电气安装技术、人机对话触摸屏应用技术、信息检测及传感技术等,使学生具备相应的专业能力。③充分利用信息化教学手段,做好专业教学资源库建设。在开发建设精品课程的基础上,整合教学资源,完善教学课件,研发仿真实训教学软件。如利用多媒体信息技术建设电工技术、传感器技术、电气安装技术、变频技术、液压气动技术、机械基础等多门专业课程的教学资源库网络共享平台,为学生的技能水平提升和职业能力考核提供自主学习平台。 3.进一步加强师资队伍建设 通过师资队伍建设,促进教师的自我发展,进而提高工作积极性和主动性。而专业带头人和骨干教师的培养是师资队伍建设的重要内容之一。①培养专业带头人、骨干教师。选拔一名素质好、进取心强、专业水平高、教学能力强的教师作为专业带头人培养对象,通过重点培养,使其具有把握机电技术应用专业发展方向的能力,能提出本专业的中长期发展思路,在校企合作、专业建设中能够起到科学引领作用。同时,选拔多名有一定实践经验、有较强教学能力的教师,通过企业实践、外出学习、担任技能大赛指导教师、教学研究等方式,培养骨干教师,使他们能够胜任本专业骨干教师岗位工作职责,在教学中起到示范和表率作用。②加强“双师型”师资队伍建设。在培养专业带头人、骨干教师之余,要进一步扩大专业教师的“双师”素质培训,如分批选派教师下企业实践锻炼,及时了解企业人才需求情况、掌握企业技术规范和技术能力、积累实践工作经验、强化专业规范意识;同时鼓励教师参加课程体系改革、精品课程建设、理实一体化教学项目等,以提高业务水平。通过以上种种举措,使本专业教师既具备较高的理论教学能力,又具有相应的实践教学能力,具备基于工作过程实施教学的能力,成为真正的“双师型”教师。③做好兼职教师队伍建设。在全面提高校内专业教师素质的同时,邀请企业专家更深入地参与专业课程和实训基地建设,加强教师与企业专家交流与合作;同时聘请行业专家、企业工程技术人员和社会上的能工巧匠,承担专业课程教学或各类实训指导任务,以弥补学校实训指导教师的不足,促进专业实践课教学。 4.完善学习评价体系 在同“德中机电”合作期间,我校尝试和探索了“过程性评价”的学习评价体系。这种评价模式对机电技术应用专业的大多课程都非常适合,有利于促进学生职业能力的培养和形成。这种评价体系在今后的教学改革中还要不断完善和加强,最终形成本专业“过程性评价”与“终结性评价”相结合的学习评价体系。其中包括:①模块课程的学习评价标准。该评价标准要求对学生的技能水平、工作态度、合作精神、沟通能力等进行综合评价。②学生校外实习考核标准。该考核标准要借鉴企业对员工的考核、奖惩、晋升的制度,引入生产经营的管理理念,让企业参与评价。③专业课程的终结性考核试题库。利用该试题库对学生的专业课程知识进行标准化考核。综上所述,要使机电技术应用专业得到持续发展和壮大,首要任务是深化校企合作,依据专业培养目标和职业岗位要求,以职业活动为主线,有效实施“工学结合、校企合作、顶岗实习”的人才培养模式,这样才能大力推进“做中教、做中学”的教学方式,从而突破传统学科型技能人才的培养模式。与此同时,还要通过课程体系改革和精品课程建设,通过提升师资队伍的整体实力和完善教学质量评价体系,使专业教师的教学水平以及人才培养质量得到稳步提升。 作者:李峡 单位:河南信息工程学校 机电技术应用论文:应用专业理论教学机电技术论文 1及时更新理论教学内容 职业学校机电技术应用专业应当结合社会的实际发展需求,及时更新理论教学内容,使学生学习和掌握最新的专业理论知识,提高学生专业技能。在具体实践中,职校可采取“请进来”与“走出来”的方式推动理论教学改革。对于“请进来”而言,职校可聘请一些在大型机械企业或相关专业协会的工程师、技师,到本校进行授课,向学生传授最新的理论知识,通过将专业教学内容与自身实践经验相结合,激发学生的学习兴趣。对于“走出去”而言,职校应当选派专业课教师去相关企业进行学习和实践,使专业课教师掌握先进的生产技术,及时收集机电技术应用专业的新信息,并将这些新知识和新信息传授给学生,拓展学生的知识面。 2构建理实一体化教学模式 以“机床故障检测与维修”专业课程为例,教师可采取项目教学法、现场教学法、仿真教学法、案例教学法等多种教学方法,使教、学、做融为一体,让学生在学中做、做中学,构建理实一体化教学模式,积极推动理论教学改革。教师可根据专业课程的特点,将其划分为四个项目及若干个任务,具体如下:项目一:机床的管理与维护。主要任务为车间的6S管理与机床的检查、机床精度测量与验收;项目二:机床机械部件的调整与维修。主要任务为进给部件的调整与维修、主轴部件的调整与维修、重要辅助部件的调整与维修;项目三:机床典型故障的诊断与维修。主要任务为螺纹车削误差故障维修、机床润滑系统故障维修、轴类零件加工误差故障维修、机械手换刀故障维修、辅助装置故障维修等;项目四:数控机床故障诊断与维修。主要任务为数控机床方式选择功能的故障维修、通信功能故障维修、冷却功能故障维修、进给倍率功能故障维修等。通过进行基于工作过程的实战训练,既能够使学生在实际操作中掌握机床故障检测与维修的相关理论知识,又能够使学生具备拆装调整机床机械部件与诊断排除机床机械故障的技能,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。 3运用多样化的教学手段 在机电技术应用专业的理论教学中,教师必须转变传统的填鸭式教学方式,灵活运用多媒体教学手段,将专业课程中涉及到的原理图、零件图、装配图、程序图、电路图等内容制作成多媒体课件,以供课堂教学使用。通过运用多媒体教学手段,可以有效弥补传统教学手段的不足,节省课堂板书时间,使枯燥、抽象的理论知识易于理解和记忆,从而提高学生对专业课程理论知识的学习效率。同时,职校还可以利用网络信息技术,将专业课程的相关教学资料上传到校内网络平台上,使学生能够利用课下时间复习和巩固已学的理论知识,拓宽学生的学习渠道。 4结束语 总之,机电技术应用专业是我国职业学校的基础专业之一,其专业课程教学效果直接关系到本专业技能型人才培养目标的实现。随着社会经济发展对机电技术应用专业人才的需求不断增加,职校必须立足于自身办学特色,优化专业课程体系,改革传统的理论教学模式,积极推行理实一体化教学,从而促使学生夯实理论知识基础,不断提高专业技能和专业素质。 作者:王久华 单位:湖南机电职业技术学院 机电技术应用论文:煤矿机电化技术应用实践论文 摘要:机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。 关键词:煤矿机电一体化技术 引言 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的发展,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。 一、机电一体化技术的应用实践 1.1矿井安全生产监测监控系统中的应用矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出KJ2,KJ4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的KJ95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有网络连接功能;系统软件采用了Windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。 对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院的KJF2000和北京瑞赛公司的KJ4,KJ2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。 1.2矿井提升机中的应用矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。 在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的优秀部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。除此之外,我国还用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。 1.3井下带式输送机中的应用在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为优秀的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。 二、结束语 随着煤矿生产不断向深部水平发展,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益,这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。 机电技术应用论文:机电一体化技术应用研究论文 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:机电一体化技术应用论文 【论文关键词】:机械工业机电一体化数控模块化 【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:机电一体化技术的应用及其发展趋势 【论文关键词】:机械工业 机电一体化 数控 模块化 【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、 WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、 能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二) 计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五) 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:基于 Web3D技术的机电产品虚拟设计及其应用 论文关键词 :Web3D技术 机电产品 Cult3D技术 汽车 虚拟现实 论文摘要:主要介绍 了 Web技术和 3D技 术相结合的产物一Web3D技 术的基本概念、特点及实现技术.并以实例的方式详细阐述了web3D技术之一的 Cult3D技术 .在机 电产品虚拟设计 中的工作流程,从而可以有效地提高机电产品的信息传达效果,为新产品开发提供一种崭新的互动设计模式,最终提 高企业的竞争力。 0 引言 随着数字化设计技术 的发展 .人们已不再满足在网上浏览一些静态的、文本类 、二维的产品图片,而对那些具有动态的、三维可视化效果的产品需求越来越迫切。以计算机网络和计算机三维图形学为基础的Web3D技术以其特有的形象化展示功能、强大的交互性能和对现实世界的模拟功能在电子商务 、远程教育 、工程技术 、计算机辅助设计等领域已经获得 了广泛的应用。利用此技术设计的产品可以做到全方位展示 、色彩设计实时装配等 ,从而提高用户的参与性 。增强体验感。 1 Web3D技术概述 1.1 Web3D技术的基本概念 虚拟现实 VR (Virtual Reality)技术是一种逼真地模拟人在 自然环境中的视觉 、听觉、运动等行为的人机界面技术,Web3D技术是虚拟现实技术的一种实现形式 [21。Web3D还可以简单地被看成是 Web技术和 3D技术相结合的产物 。实际上也就是本机的 3D图形技术 向互联网的扩展.网络性、三维性和交互性是其显著的本质特征。它与本机的3D图形技术的主要差别在于:第一,实时渲染 :它是由渲染引擎进行实时渲染从而实时显示的;第二,具有无限的交互性:因为是实时渲染,这就为交互性提供了基础;第三,优化和压缩:由于网络带宽的限制 .文件必须经过优化和压缩以保证用户端快速下载。通过应用 Web3D技术 ,用户可以在 网上浏览以三维形式表现的物体 ,并对其进行交互性操作 以体验身临其境 的奇妙感受。 1.2 Web3D技术的实现手段 Web3D的实现技 术主要分成三大部分 .即建模技术、显示技术 、三维场景中的交互技术 [31。建模技术是虚拟现实技术的基础。把建立 的三维模型描述转换成人们所见到的图像,就是所谓的显示技术。三维复杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类 :一是基于几何模型的实时建模与动态显示 :二是基于图像的实时建模与动态显示 。交互技术是 Web3D的关键技术 ,交互功能的强弱 由 Web3D软件本身决定 。但用户可以通过适当的编程来弥补软件的某些不足。 在众多的 Web3D软件系统中 。基 于 JAVA内核的Cult3D技术因其在交互性能、文件体积和画面质量等方面的优越性而得到用户 的普遍欢迎 ,现已广泛应用于众多电子商务网站的 3D机电产品展示中。 2 CuIl3D技术及其开发流程 Cuh3D是一种全新的 Web3D技术 .它有一纯 软件跨平 台的渲染引擎 ,主要包含 Cult3D Exporter plug—in、Cuh3D Designer和 Cuh3D Viewer plugin三大部分。 开发设计人员可 以使用 3D设计领域广泛使用的 3DSMAX或 MAYA来设计 产 品 3D模 型 .使 用 Cuh3D Exporterplug—in来转换设计模型 ,在 Cuh3D Designer中为模 型加入交互 、音效等其它效果 ,再无缝隙地嵌入到 HTML页面和其他应用程序中 [41。其开发流程如图1所示。用户 即可在网上实时观看 3D模型 ,还可通过 鼠标对其进行旋转 、放大或缩小等操作。 3 Cult3D‘技术在产品虚拟设计中的应用实例 3.1 创建汽车 Cult3D对象 为方便输 出,必须使 用一个 三维模 型制 作 软件f3DMAX或 MAYA1制作物体 的三维模型。制作前必须先下载插件 Cult 3D Exporter for 3DMAX或 Cult 3D Exporter for MAYA。只 有安 装好 输 出插 件 ,3DMAX或MAYA才可以将 3D模型输出成 Cult 3DDesign的 C3D格式。在制作模型的细节、真实度上多下点功夫,尽量用最少的面来做模型,以控制好模型的大小。太多的面不仅会加长网络传送的时间 ,更是对浏览者机器 的考验。最后输出成 C3D格式的 3D模型 。 3.2 对汽车 Cult3D对象进行交互设置 Cuh3D对象的交互设计就是在 Cuh3D Designer的事件地图窗 口中建立事件、动作和场景的相互关系,使浏览者触发某个事件或某个事件 自动做出相应的动作 ,并将可视化的过程和结果实时反馈给浏览者达到交互的目的。 汽车的时间地图如图2所示,它可以通过鼠标控制实现汽车任意角度的展示、车门的开关、车轮的转动和汽车尾气排放等。在Cult3D Designer中完成设计后,需将CulturalD对象导出为可的CO格式。在导出过程中还可对文件中的几何图形、声音等特征进行进一步压缩。 3.3 汽车Cult3D对象 可Cult3D对象的程序有多种,其中基于网络的应用较为广泛,用户可以通过网络或在本地机种用IE或Netscape浏览器查看。基于网络的需要编写想应得网页,在编写网页时,有两项主要工作: (1)在网页中编写语句嵌入Cult3D对象。IE浏览器是通过ActiveX组件来cult3d对象。IE使用 Object 的标签命令来在网页中嵌入ActiveX组件。 Netscape浏览器不支持 ActiveX控件 .需要另外设置外挂程序的语法 。Netscape浏览器使用 embed 的标签来嵌入 外挂组件 。另外 ,必须安装 Cuh3D Viewer插件,才能在浏览器网页时播放 Cult3D对象。对于 IE浏览器需要在 Object 这个标签内插入 codebase指定其下载网址.Netscape浏览器需要在 embed 标签内插入 type=“application/x--Cuh3D--object”语法说明外挂程序对象.pluginseape指定其下载网址。 (2)需要时 ,在 网页中编写语句触发 Cult3D对象的 自定义事件。Cult3D支持和网页相互交互。通过在网页中嵌入 Java语句,可以使浏览者在网页中点击按钮或进行选择时,触发 Cult3D对象 的 自定义事件实现同步展示,并同时把用户的选择保存在数据库中供网上调查、销售等电子商务模块使用。 4 结束语 虚拟现实技术作为一支崭新的综合性信息领域中的奇葩 ,体现出较高的人性化科技特色与风格。而将虚拟仿真技术同机电产品设计产业相结合 ,为设计师与企业厂商们提供了非常好的技术支持与解决方案.更为产品的推广营销创造了巨大的商业价值。无论是与传统影视媒体 、多媒 体软件 ,还是 与传统虚拟现实技术 比较 ,Web3D技术都表现出了在机电产品设计中的独特优势和潜力 。随着网络技术的高速发展必将有更新的 web3D技术出现,服务于设计 、服务于大众、服务于未来 。 机电技术应用论文:表面技术在机电和金结中应用展望 摘要:三峡工程是“千年大计、国运所系”的跨世纪工程。工程的质量、寿命、运行可靠性和检修维护费用,取决于多学科技术的发展水平。对表面工程技术在三峡工程机电设备和金属结构工程上的应用进行了全面的讨论和分析,对三峡工程机电设备、金属结构表面预处理、表面涂覆技术和产品提出了技术要求。 关键词:金属结构 机电设备 表面技术 1 引言 表面工程,是经过表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。三峡工程通常被人们称为“土木”工程,但是大坝全长2309.47m中,实际上起挡水作用的溢洪闸门、电厂进水口闸门、船闸人字门和输泄水闸门占坝线全长的72%(1679m),实际上就好似一个“钢秩”工程。三峡工程作为一项水资源综合利用的工程,其机电设备和金属结构的总重量达50万t,其费用占工程总概算的1/3。 表面工程以多个学科交叉、综合、复合为特色,以应用多种表面技术及其复合表面技术为特点,是主导工业发展的关键技术之一。三峡工程是“千年大计”、“国运所系”的世纪性工程,一定要重视质量问题,把质量看成是三峡工程的生命。在国际招标的机电设备技术条件中,明确了应用表面加工技术、表面技术和复合表面技术的要求,以改善提高零部件材料表面性能,有效地提高设备运行可靠性,延长使用寿命和方便维护和修复。表面工程技术在三峡工程建设中得到广泛应用。 2 三峡工程应用表面技术的对象 三峡水利枢纽由挡水和泄水建筑物、发电建筑物和通航建筑物组成,大坝轴线全长2309.47m。泄水建筑物位于河床中部,设有表孔、深孔和导流底孔;电站厂房位于泄水建筑物左、右两侧,为坝后式厂房,共装设26台700MW水轮发电机组。通航建筑物布置在枢纽左岸,包括双线连续五级永久船闸、单线垂直升船机和施工期通航的临时船闸。 2.1 水轮发电机组和其它机电设备 三峡电站水轮发电机组及辅助机电设备总重量约达26万t。埋设在混凝土中的设备部件、常年受含沙水流冲刷的水轮机过流部件和常年暴露在空气中的机电设备表面都需要应用表面工程的基础理论,提出优质、高效、低耗的表面工艺技术,在设备和零部件的表面进行严格的处理以保证设备可靠运行。 2.2 水工闸门和金属结构 三峡工程的水工闸门埋设件、闸门本体、输水钢管及启闭机等金属结构总量约26万t。其中大坝及电站合计共有30种不同规格的闸门539扇,永久船闸有各类人字门、充泄水阀门等共89扇,两者共约7.3万t。其中工作环境最恶劣的是导流底孔和泄洪深孔的弧形工作门,最高工作水头达85m,流速达35m/s,并有局部开启的要求。 2.3 对外交通工程 三峡工区对外交通工程的金属结构表面防护,包括桥梁表面涂覆、装卸重件码头上的起重设备和金属结构的表面处理以及集装箱码头钢管桩和粉煤灰钢罐内表面的防腐等。 三峡工程对外交通金属结构工程包括大中桥梁34座,其中联系坝区两岸的西陵长江大桥1118.66m。 3 三峡工程应用表面技术的试验与实践 3.1 三峡机电设备和金属结构表面的工作环境 三峡机电设备和金属结构表面,根据其功能要求,分别暴露在在室内外大气和潮湿大气中,干湿交替环境。在静水工况、动水工况、高速含沙水流中和与混凝土结合的环境下工作运行。 (1)暴露在大气中工作的有:大坝顶部门式起重机及轨道、自动抓梁、厂房顶敞开式高压电气设备、高压出线塔、主厂房大门、电站尾水门式起重机及轨道以及部分闸门的局部外露部分。还有永久船闸、临时船闸和垂直升船机的桥机、大梁及清污机等。这些暴露在大气中的结构和装备表面,常年经受日晒雨淋、风雪冰霜的袭击。 (2)在室内大气中工作的设备主要有:水轮发电机组、变压器的外露表面、主付厂房内各种桥机、大梁、轨道、厂内高压设备、大电流母线设备和其他机组辅助设备如水泵、空压机、制冷机表面,电站厂房屋架、船闸人字门启闭机及其附属设备、中低压配电盘、动力盘、保护盘柜表面等。 (3)在潮湿大气中工作的结构和设备如:电站厂房进水口竖式液压启闭机、长期存放于门库中的检修门及埋件、闸门吊杆、尾水排水阀、水轮机顶盖排水泵等。这些设备常年处在潮湿的空气中,易锈蚀和腐蚀。 (4)在干湿交替环境中工作的结构极易发生表面破坏如:船闸人字门、所有闸门的门槽埋件、船闸浮式系船柱、泄水表孔闸门和检修门等。有的干湿交替频繁,有的交替频度不大,对结构表面影响也有所不同。 (5)在静水状况下工作的装备有:船闸人字门、检修闸门和叠梁门,电站进水口检修门,泄洪坝段深孔和表孔检修门等。他们都是在闸门前后平压后才开启或下落的。 (6)动水工况下工作的电站进水口工作闸门、压力钢管、拦污栅事故检修门、水轮机过流部件包括涡壳、导水机构、转轮、基础环和尾水管里肘等。 (7)在特别恶劣的环境中工作的排沙孔工作闸门及事故检修门、底孔工作门、深孔工作门、船闸输泄水廊道阀门、钢衬护以及水轮机转轮都是在高流速的含沙水流中工作和运转的,泥沙磨蚀的破坏作用,对其材料和表面的处理都有特殊要求。 (8)一些与混凝土面结合的钢结构,如压力钢管外壁,所有闸门和启闭机构以及钢结构的埋件、水轮机钢里衬、蜗壳、座环以及发电机埋件、设备基础埋件等。 3.2 三峡坝区的空气和水环境特性 三峡坝址位于湖北宜昌市二斗坪镇,此区域属南温带和亚热带过渡地带,其气候特征是高温、高湿、雾多风小,秋雨多温差小。坝区大气年平均相对湿度75.8%,平均温度21~22C,最高温度43.9C,最低9.8C。年平均降雨量达1251mm,以7、8月份较高。大气中S02浓度较高,酸雨比较严重,降雨pH值为5.44,大气环境腐蚀性大。 三峡坝址处多年平均水量达4500亿m3,多年平均流量为14400m3/s,水中含有泥沙,多年平均含沙量1.2kg/m3。实测最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移质相对较小,悬移质居多,平均粒径小于0.1mm。水中有生物作用,如海蜊子等。江水的PH值为7.95,水中溶解O2为6.4mg/L。在动水下工作的装备和结构,承受的动水速度多不相同,拦污栅的过栅流速约lm/s,压力钢管内约8m/s,船闸输水廊道内约20m/s,深孔、底孔闸门处30~35m/s,排沙底孔内18~28m/s,水轮机转轮叶片约30~40m/s。这些结构和装备特别是在高速含沙水流中工作的结构和装备,面临空化和泥沙磨损的联合破坏。 3.3 三峡工程设备和钢结构的表面技术应用试验 为了使表面科学与工程相结合,为了结合三峡工程的空气环境、水环境和工作环境特点,通过试验研究提出有效的工程措施,达到改善材料的表面性能、有效延长使用寿命、节约资源、提高生产力和减少环境污染的目的。 为此,中国长江三峡工程开发总公司委托武汉材料保护研究所进行了不同涂覆材料和多种表面技术复合处理的实验。 (1)大气暴露实验 从1995年1月开始,在三峡坝区、宜昌市区和秭归县城,对30多个国内外厂家的120多种防腐体系的试件作挂片试验,其中有机涂装体系42种,热喷涂金属体系7种。现在试验仍在进行中。 (2)水环境暴露实验分别对全暴露在水环境中(全浸)和干湿交替的环境进行了试验。实验安排在三峡坝址下游40km处的葛洲坝水利枢纽进行,全浸试件浸没在葛洲坝二号船闸上闸首的人字门上,干湿交替试件装设在葛洲坝二号船闸下闸首的人字门上。试验涂装材料有,有机涂装体系35种,热喷涂金属体系7种,电化学保护1种。 (3)室内加速腐蚀实验分别对13个厂家的34种防腐体系,即4种水溶性无机富锌类、3种醇溶性无机富锌类、4种环氧富锌类、13种富锌底漆/中间漆/面漆、5种金属喷涂层、8种金属喷涂层/封闭底漆进行试验,分别应用常规试样和划叉破坏性试样在中性盐雾条件下进行加速腐蚀试验、在5%盐水溶液中浸渍试验、紫外线加速腐蚀老化气候试验、在自来水和盐水中的电化学对比试验、涂层电气学保护性能试验以及涂层与基体(或其他涂层)界面粘结力试验。 上述各项现场挂片试验的初步成果,已在机电设备和金属结构招标文件的技术规范中得到应用,供货厂商将根据合同的要求进行表面涂覆和表面改性处理。 3.4 三峡工程应用表面技术的实践 三峡工程自1994年12月正式宣布开工以来,表面技术在桥涵、码头、施工变电所和储运设备等方面得到比较广泛的应用。 (1)桥梁 三峡对外交通工程桥梁中特大桥4座,大桥7座,中桥23座,合计34座,累计长3793m其中较具特色的有莲沱大桥、黄柏河大桥、下牢溪大桥和横跨长江南北两岸的西陵长江大桥。 莲沱大桥全长340.87m,主桥为中承式三孔钢管混凝土连续拱桥。拱上桥面总宽20m。钢管的寿命直接影响大桥的安全。钢管拱表面防护,采用三道漆,分别为底漆、中间漆和面漆,干膜总厚度达305μm。在涂装前表面经除锈处理达Sa2.5级,粗糙度Ra30。 下牢溪大桥全长286.06m,为六孔三柱墩结构,最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面防护采用热喷铝。 黄柏河大桥全长284.76m,为七孔桩台式双柱墩结构,最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面采用热喷锌。 上述钢管拱的涂装寿命要求达到20年。 西陵长江大桥是横跨长江的坝区南北重要通道,和其他大桥一样,都是永久性的公路大桥。大桥全长1118.66m,主孔跨度900m为单跨双铰式钢箱加劲梁悬索结构。两座主塔高120m,为钢筋混凝土三层门式柜架结构。主塔基础为12根中Φ2.2m挖孔灌注桩。两根主缆各由10010根φ5.1mm镀锌平行高强钢丝组成,直径为φ570mm,每根主缆长约1478m,重约2300t。两岸各有一重力式锚锭。在大桥施工过程中,为了解决悬索鞍座的推移以调整力的平衡,全军装备维修表面工程研究中心提出了复合减摩涂层设计及相应的现场施工方案,替代国外采用的在鞍座磨擦副中安装数千枚滚针的方案,使鞍座顺利推移到位。采用这种复合减摩技术使磨擦系数降低1倍以上,大大节省了施工费用。此外,主塔表面和钢缆都采用了表面涂装防护,主塔表面总漆膜厚度达280μm。涂装寿命为5年,修复不需铲除只需在原涂装上再次涂覆。 (2)公路 专用公路采用封闭管理,为保证昼夜行车安全,设有公路防眩网及护栏,网和护栏波形梁表面采用热浸镀锌防护,锌层厚度在61~85μm。 (3)码头在三峡坝区设有一座杨家湾港口集装箱、杂货码头和一座重型设备装卸的重件码头。码头是三峡坝区水上的货物吞吐口,保证安全运作十分重要。 杨家湾码头的水下φ800/1000的钢管桩是码头的基础,钢管桩采用16mm的3号镇静甲类钢,其表面用氯化橡胶铝粉和氯化橡胶防腐漆进行处理。 2×300/50t重件码头的起吊设备为2台300t小车的桥式起重机,桥架结构总重300t。桥机及吊梁金属结构的所有内、外表面,机械零部件非接触表面,都进行了表面涂装处理。表面先经喷丸、机械手或手工除锈处理,然后涂以底漆、中间漆和面漆,分别采用环氧铁红车间底漆、环氧云铁防锈漆和可涂覆聚氨酯面漆。 (4)粉煤灰储运罐罐体为钢结构,全部储运罐总重约1830t,对其罐体、中转仓进行涂装处理,用铁红为底漆,合成树脂调和漆用作中间漆和面漆,输送粉煤灰的地下管道用环氧煤焦油沥青涂料。 表面工程在三峡工程的应用实践,不但起到了对金属和非金属表面的防护作用,还增添了建筑物的美感。据不全面的检查,涂复材料和工艺的应用是成功的,其使用寿命还有待进一步跟踪调查和考验。 4 机电设备、金属结构表面技术应用展望 迄今为止,三峡工程机电设备和金属结构的招标工作还在进行中。已完成招标的项目有左岸电站14台700MW水轮发电机组,合同金额7.4亿美元。二期工程厂(房)坝(溢洪坝段和永久船闸闸门及金属结构)采用国内公开招标,合同金额10.7亿元。现在在正进行500kV高压电气设备(15台840MVA变压器和全封闭组合电器)国际招标,电站主厂房1200t桥式起重机国内招标、500kV电抗器,20kV大电流封闭线的招标。还有大坝顶部和电站尾水平台的门式起重机等还未招标。这些机电设备和金属结构是2003年发电、通航的关键设备,这些设备和构件的表面处理,影响到设备的寿命、大坝整体建筑艺术处理甚至设备的安全可靠运行。 4.1 水轮发电机组和辅助电气设备的应用展望 在机组招标文件技术规范和合同文件中,对工厂涂装和保护涂层都有明确的规定,明确规定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164进行表面涂层处理。明确规定涂层必须在合适的气候条件(环境温度低于7C或金属表面温度小于外界空气露点以上3C时不能进行)。 同时明确了设备表面的清扫要求。选用溶剂清洗,进行喷丸发亮处理。使金属表面发亮呈均匀的灰白色。 对在运输过程中暴露在大气中的重要机械加工的黑色金属表面,先用溶剂清洗干净,并涂一层厚的防锈化合物。 所有暴露在大气中黑色金属非机械加工表面,如水泵、空压机外表面需喷砂发亮处理。再涂2层防锈漆,并明确涂层厚度要求。 所有与混凝土接触的非配合黑色金属埋件表面,如水轮机蜗壳外表面需进行机械清扫。并涂一层保护层,便于运输、堆放。在安装时必须先清理保护层,以利埋件表面与混凝土有效结合。 所有与水接触的非配合黑色金属表面,如活动导叶表面,蜗壳内表面,需用喷砂发亮处理,流道内的焊缝需用砂轮打磨光滑,在工厂涂两层环氧树脂富锌漆,安装后再涂一层保护漆。水轮机转轮是在含沙水流中运转的部件,其不锈钢表面未要求特殊处理。 所有盘、柜、压力油罐、泵组和管道外表面,在机械清扫后深4层装饰颜色涂料。盘柜的非工作内表面,进行机械清扫后,再涂两层防护漆。 对油罐铁质金属全部内表面需进行喷砂处理,直至露出金属光泽为止,再按要求涂保护层。 其他小型辅助设备,如电动机、接触器、开关和其他设备的表面,需按相应标准进行涂覆。 4.2 水工闸门和金届结构的应用展望 在水工闸门和金属结构的招标文件中,参考了三峡地区挂片试验的成果,按国家和行业规定的标准,对不同工作环境下工作的设备和构件,提出了不同的要求。 对经常处于水下或干湿交替环境,不易检修,或检修对航运、发电及泄洪有重要影响的设备或结构。要求采用具有高机械强度的防腐体系,有较好的抗冲刷能力,附着力极强,抗微生物和附着生物的性能优异,其保护年限长达20年。 对经常处于水下或干湿交替的环境,但易检修且对发电、航运、泄洪影响不大的钢结构和设备。要求采用粘附力强、耐水性的、抗微生物和附着生物性能优异的防腐体系,其保护年限可达10年。 对在大气环境中,包括室内与室外的钢结构和设备,要求采用具有较强的耐气候变化性能的装饰性能好的防腐体系,表面涂料要求不易变色,不粉化,其保护年限应达15~20年。 对这些设备和构件的表面处理,要求按国标GB6484-6487规定,要求基体清洁度达到GB8923规定的Sa2.5级。 对防腐材料亦作明确的规定,要求采用国家或行业标准产品系列,底、中、面漆最好选用同一厂家产品。 对各类水工闸门和金属结构的具体表面涂覆要求,合同中都有具体规定,例如: 永久船闸人字工作门和第一闸首事故检修门及其埋件,总重约23865.2t。门体和底层采用热喷锌,最小局部厚度不小于160μm,封闭层为磷化底漆一道,面漆为氯化橡胶两道,干膜厚度100μm,涂层总厚不小于260μm。 电站压力输水钢管14条,总重2万余t,对钢管的明管内外壁和钢管内壁,底漆采用无机富锌漆,面漆为厚浆型环氧沥青漆,漆膜总厚度不小于450μm,钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆,厚度约500μm。 电站压力输水钢管14条,总重2万余t,对钢管的明管内外壁和钢管内壁,底漆采用无机富锌漆,面漆为厚浆型环氧沥青漆,漆膜总厚度不小于450μm,钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆,厚度约500μm。 电站进水口快速工作闸门、排沙孔工作门约4911t,表面涂覆采用底层热喷锌加封闭涂料防腐。热喷锌厚度为120~160μm,封闭漆为不饱和乙烯树脂一道,干膜厚30μm,中间漆环氧云铁一道,干膜厚50μm,面漆为改性耐磨坏氧两道,干膜厚100μm。涂层总厚300~340μm。 泄洪深孔弧形工作闸门23扇、排漂孔弧形工作闸门2扇及其埋件,息重约10306t。门体采用底层热喷锌加封闭涂料防腐休系。要求热喷锌厚120~160μm,封闭漆为不饱和乙烯材脂一道,于膜厚30μm,中同漆坏氧云铁一道,干膜厚50μm,面漆为环氧金刚沙二道,干膜厚100μm。涂层总厚300~400μm。 5 结语 表面工程技术在三峡工程的应用,一直受到国家有关部门、单位的重视,通过上述的讨论,我们可以看到表面技术与三峡工程成功建设、运行可靠和市省维护费用息息相关。 (1)三峡工程在中国国家科技攻关项目,如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻关项目的安排,在三峡工程重新论证和投计审查中,始终是一项研究和讨论的重要课题之一。从材料表面加工工艺选择、涂覆材料及喷涂工艺研究以及表面电化保护等在“九五”三峡工程重大装备研制项目中占有重要地位。在三峡工程开工后,为有效的使用有关表面处理材料和适应三峡坝区的环境,迸行了多厂商多种材料的涂装挂片试验,以便有针对性的选择合适的涂装材料和工艺,以使表面材料应用达到寿命长、装饰美的效果。 (2)如前所述,所有机械设备、金属结构、水工闸门都在不同程度上离不开表面技术,他们运行的可靠性、经济性都在不同程度上仰仗表面技术的应用,这牵涉到多专业、多学科的应用,不但是简单的现场的涂装技术,还有许多是在设计中要求应用的在工厂实施的技术、工芝,从目前的应用范围看,它是一项在工程中无所不在、应用广泛的技术。欢迎国内外表面工程学界积极参与三峡工程表面技术应用研究。 (3)随著国内外表面技术的研究和发展,将使三峡工程通过表面技术的应用广泛受益。采用长效且与坏境相宜的表面涂装材料和工艺,对延长设备的使用寿命,延长维护性涂装的周期,有着重要的经济效益。与整个建筑和周边环境协调的装饰涂装,将会给人们美的享受。针对三峡工程具体的环境、目标进行研究和开发的成果和产品,将会给三峡工程带来更大的经济效益。 (4) 对三峡工程表面技术应用的跟综研究将水电工程或类似工程的应用提供有价值的参考。三峡工程表面技术应用广泛,应用材料品种之多,应用对象工作坏境的千差万别,按照目前技术和工艺水平应用的表面工程技术能否获得预期效果,还有待长期跟综研究和改迸。毋容置疑,随着科学技术的进步,表面工程技术作为现代科学的一门新兴的综合学科,必将得到迅速的发展,三峡工程必将从中获益。 机电技术应用论文:机电一体化技术及其应用研究 摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。 关键词 机电一体化 技术 应用 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 1.4 网络化 由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems,简称MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种MEMS器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。 1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。 1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 1.9 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以,人们呼唤保护环境,回归自然,实现可持续发展,绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为优秀,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面: 2.1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等,智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。 2.2 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 2.3 开放式控制系统(OCS) 开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。 2.4 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的经济效益,提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。 2.5 现场总线技术(FBT) 现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20mA,DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。 2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。 机电技术应用论文:浅谈电工新技术在机电一体化中的应用 摘 要:文章从电工新技术的发展谈起,对电工新技术在机电一体化中的应用作详细分析,并着重探讨电工新技术的特点,归纳、总结出相关结论,供同行参考借鉴。 关键词:电工新技术;机电一体化;应用 电工新技术目前已在机电一体化中得到了广泛应用,依靠电工新技术研发制作的机电一体化产品种类众多,为机电一体化事业的发展起到了巨大的推动作用。分析电工新技术的基本功能,当该技术应用到机电一体化以后,不但能有效改善机电一体化产品的生产环境,提高机电产品工作效率,还能减少能源浪费,实现生产节能。下面笔者结合电工新技术的发展概述,对机电一体化中应用到的电工新技术作详细分析。 1 电工新技术分析 1.1 电工新技术是促进国民经济发展的关键因素 电工新技术的发展带动了我国国民经济的增长,它借助自身技术优势,一方面解放了国民生产力,有效促进了生产效率的提高,另一方面降低了生产能耗,为社会主义建设做出了贡献。总的来说,电工新技术促进了国民经济的发展,为社会进步以及人民生活品质的提升创造了条件。 1.2 电工新技术的定义与发展趋势 所谓电工新技术,实际就是指在当前并未实现规模化应用,但具有一定效益的电工技术。随着时代与社会文明的不断进步,电工新技术在国民生产中起到的作用越来越大,成为了21世纪最具活力和最具生命力的电工技术。追究电工新技术的发展原因,它实际是在传统电工技术基础上发展起来的,是知识经济时代下出现的电工新理论、新知识、新材料以及新工艺等集多种表现形式于一体的新电工技术。电工新技术从20世纪下半叶开始发展,当时盛行的电工新理论有等离子物理、生物电磁学、电磁流体力学等等,新技术则主要有放电应用技术、磁流体发电技术、电磁诊断技术等。在21世纪的今天,电工新技术的发展已经迈上了一个新台阶,除了原有的电工技术、理论、设备、材料在各行各业得到了广泛应用以外,电工新技术还向纳米技术、生物工程技术、网络技术方向发展,成为了国民经济发展中的中坚力量。 2 电工新技术在机电一体化中的应用 电工新技术当前已经在机电一体化中有了较为普遍的应用,比如生产中常见的自动监控制技术、触摸屏技术、运动控制卡等,都属于电工新技术的范畴。详细分析如下: 2.1 自动控制技术 自动控制技术与自动控制系统的应用是电工新技术的一种主要表现形式。以自动控制系统为研究对象,该系统的基本特点是能实现自动化控制。将该系统应用到机电一体化中,系统能对机电设备的运行状态进行连续测量,并结合测量数据推断出设备偏差,及时采取相应措施对偏差进行处理,尽可能的将偏差降低到最小。在机电一体化自动控制中,为了将自动化控制系统测量的快速性、稳定性、精确性体现得更加充分,往往会选择采用比例控制器、积分控制器等对系统进行控制。工业大革命之后,市场对机电一体化产品的精度、性能、使用可靠性等性能要求越来越高,而为了满足市场要求,机电一体化产品内部所采用的控制器性能也随之越来越好,全闭环数字式伺服系统的出现使得自动控制技术在机电一体化产品中的应用地位越来越高,既能满足系统自动控制技术要求,又能提高系统控制与调节精度,为机电一体化产品自动化控制与调节的实现奠定了坚实的技术基础。因此,现代机电一体化产品大多选择该类伺服系统来实施产品控制。 2.2 pc的应用 pc,实际指可编程控制器。该控制器是上世纪60年代生产出来的一种工业控制装置,技术基础建立在计算机控制技术和通信技术上,既具有计算机控制功能,又能实现通信,所以该控制器在出现以后,便被广泛应用于机械生产自动化控制中。pc技术产生初期,常用的pc大多只具备逻辑控制、定时和记数功能,通常将只能实现这三项功能的可编程控制器称为可编程逻辑控制器。随着电子技术和大规模集成电路的广泛应用,plc的功能日趋完善,性能不断提高。plc已经发展为集计算机技术,自动控制技术、通信技术、过程控制技术于一身的电子装置。目前plc正朝智能化、网络化方向发展。plc作为一种新型的工业控制装置。用计算机编程软件代替继电控制的硬件接线,既发挥计算机优点,又考虑电器操作人员习惯,始终保持大众化特点。plc具有可靠性高、编程方便、对环境要求低、与其他装置连接方便等优点。plc控制系统与继 电顺序控制系统的比较:plc控制系统大部分为软件控制,系统结构紧凑、体积小;plc控制器内部全部为“软接点”,动作快,系统的控制功能改变一般需要修改程序;plc控制系统的设计、施工、调试周期短plc控制系统具有较强的自检、监控功能,可靠性高,适用范围广。特别是可编程计算机控制器pcc与传统的plc相比较能更好的实现分时多任务操作系统和多样化的应用软件设计,不仅满足了实时控制的要求还可以按照用户的实际要求任意修改。 2.3 运动控制卡的应用 运动控制卡是一种基于pc机及工业pc机、用于各种运动控制场合的上位控制单元。它包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、d/a输出等功能。它变频器的工作原理主要是把工频电源变换成各种频率的交流电源,来实现电机的变速运行的设备。以达到无极变速,从而缩短电机方向和转速的时间,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电逆变成交流电。它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,用于控制步进(直线)电机或伺服电机。所以变频器因调速性能好、效率高、性能稳定、可靠性高等这些优点,使其在数控伺服、机械、同步传动等多种场合都得到了广泛的应用,因此,变速器调速技术已逐渐成为电气传动自动化的一项优秀技术。 3 结束语 综上所述,我国当前的电工新技术在机电一体化产品中的应用极为广泛,成为了机电一体化产品实现自动化控制的必要措施。电工新技术以其独有的技术特点,为机电一体化发展创造了众多有利条件,促进了机电一体化自动控制的实现。总的来说,电工新技术的发展为机电一体化技术的进步做出了贡献,它不仅省去了多余的社会劳动力,实现了机电一体化产品的自动化控制运行,还减少了能源消耗,对社会进步起到了巨大作用。 机电技术应用论文:矿山机电设备检修中的故障诊断技术应用 摘 要:矿山开采是为了更好的满足经济和社会发展对能源的需求,因此,在矿山开采过程中一定要对机电设备的故障诊断技术进行提高,这样才能保证在矿山开采过程中不会出现更多的安全事故,保证矿山企业安全生产。 关键词:煤矿企业;矿山机电设备;故障诊断技术 煤矿企业在生产过程中会使用大量的机电设备,因此,在生产过程中要想保证安全一定要对机电设备的故障诊断技术进行分析,这样才能更好的对机电设备进行维修,保证煤矿企业的生产不会受到影响。 1 矿山机电设备故障诊断技术的内涵 矿山机电设备诊断技术是一项非常复杂的技术,也是一项综合技术,其中包含着信息技术、计算机技术以及传感技术,能够对设备出现的事故进行很好的反映,因此也能在设备出现事故前就进行维修。矿山机电设备在维修诊断技术方面也是发展很好的,能够对机电运行过程中的状态进行检测,这样能够更好的提高机电设备的安全性和可靠性,同时也能及时对出现的问题进行解决。机电设备维修诊断技术能够对设备出现的异常原因以及危害程度进行更好的分析和评价,因此,也能及时采取必要的措施进行预防。 2 故障诊断技术的概述 2.1 构建数学模型 机电设备在运行过程中会产生很多的参数,这些参数在一定程度上能够对设备的运行情况进行反映,因此,构建一个数学模型能够更好的对设备运行情况进行反映,同时也能对机电设备出现故障的参数进行总结,以后通过对参数进行分析就能及时反映出故障是否存在。 2.2 采集各种信号和参数 在设备上安装各种传感仪器能够更好的对设备运行状态的各种信号和参数进行收集和测量,这样能够更好的通过传感设备对设备情况进行掌握。传感器产生的各种信息可以传递给计算机,这样能够使计算机成为数据存储的工具。 2.3 对采集的各种信息进行处理 对生产现场采集到的设备各种信息,有些是不能对设备的运行情况进行反映的,因此,要对采集的信息进行处理,在处理的过程中还要对出现的无用信息进行剔除。 2.4 对处理后的信息进行分析和识别 对处理后的信息进行分析和识别以后,能够更好的与其和设备运行的标准参数进行对比,这样能够更好的对设备的状态和故障类型进行反映,同时也能更好的找到解决故障的措施。 2.5 预测 在现场采集回来的信息进行分析和识别以后能够更好的对设备的运行情况进行反映,同时也能更好的对设备的故障情况进行预测,这样也能更好的对设备故障可能带来的影响进行分析。 3 矿山机电设备故障诊断的主要技术 3.1 主观诊断技术 在对矿山机电设备进行故障诊断的时候,维修人员可以利用相关的实际经验对故障进行判断和检修,但是这种技术只适用于简单的故障,同时可靠性也是非常低的。主观判断技术,通常分为直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法和故障树分析法。直觉经验法是维修人员凭借自身的经验和感觉通过对设备进行查看判断故障原因的一种方法,这种方法受到维修人员阅历的影响。参数测量法是对设备的运行参数进行测量,然后通过与标准参数进行比较,对设备可能出现的故障进行判断,同时对故障的位置进行判断。逻辑分析法通过逻辑关系对设备故障的显性现象进行判断,能够找到故障出现的原因和位置。故障树分析法对系统出现的故障能够更好的进行判断,对经常出现的故障可以直观的进行反映,这样能够最终对故障进行判断。 3.2 仪器诊断技术 在对矿山机电设备进行诊断的时候,工作人员可以利用监测仪器对机电设备进行系统的检测,这样能够更好的对设备运行情况进行掌握,同时也能对故障情况进行判断。 3.3 数学模型诊断技术 矿山机电设备在进行诊断的时候,工作人员可以利用相关的测量设备对机电设备的运行参数进行统计,然后与标准参数进行比较,这样能够更好的进行分析和判断,同时也能通过数值比较找到故障的位置和类型。 3.4 智能诊断技术 在诊断技术中,智能诊断技术的发展前景是非常好的,在进行诊断的过程中可以利用计算机对信息进行获取、传递和分析,这样能够更加及时的得到出现故障的位置,同时对故障的类型也能更快的得到。 4 故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用 4.1 诊断依据 矿山机电设备在运行的 过程中,会产生一定的动力、热量以及化学能量变化,这样就会导致设备在使用过程中出现温度上升和压力不断增大的情况,导致机电设备的运行状况和工作效率受到一定程度的影响。 4.2 信息采集 在对矿山机电设备进行信息采集的时候可以利用故障诊断技术中的点检仪或者是传感器等仪器来进行信息的采集,而且在信息采集方面也是非常的准确的,因此,对机电设备的实际情况也是能够更好的进行体现的,对信息进行分析和处理能够更好的掌握设备的状态。在信息收集的时候场所也是非常重要的,通常可以在生产现场进行采集和性能方面的检测。在现场考察的时候要对机电设备的表面情况进行观察,这样也能够通过外表对其使用情况进行判断。 4.3对设备的性能检测 对机电设备的性能进行检测的时候,主要对其投入和产出之前的变量情况进行对比,这样能够更好的对其性能进行掌握。在相同投入的情况下,如果设备的产出出现了减少的情况,这样就说明机电设备的运行效率出现了下降的情况,同时在产出相同的情况下,如果投入出现增大的情况,也说明了设备在运行过程中出现了下降的情况。导致设备出现运行性能下降的情况,原因有很多,其中,电机的功率、轴承的转速以及设备的温度变化都是影响的因素。因此,在设备出现工作效率下降的情况时对一些关键的部位进行检测是非常重要的,同时也是避免设备出现更大的故障的保障。 5 矿山机电设备检修中故障诊断技术 5.1 故障诊断专家系统 由于矿山工作环境的复杂性和多变性,导致矿山机电设备故障常常具有复杂性和隐蔽性,运用传统的故障诊断技术难以对故障进行准确的判断,而故障诊断专家系统能够综合运用领域专家的知识和经验,模拟专家的思维过程,对故障进行准确的分析和判断。 5.2 模糊数学的应用 矿山机电设备故障的原因和现象间通常具有一定的对应关系,其中既有随机因素,又有确定因素,因此在保障诊断精度的前提下,将模糊数学引入矿山机电设备的故障诊断中,建立模糊诊断数学模型,使得定量分析和专家经验、定性分析相结合,并在计算机上实现,为矿山机电设备故障的诊断决策提供辅助依据。 5.3 人工神经网络的应用 神经网络拥有特殊的结构和信息处理方式,使其在模式识别、信号处理、自动控制与人工智能等许多领域得到了实际的应用。矿山机电设备的故障诊断中从故障初始征兆到故障源的映射通常具有复杂的非线性映射关系。通过连续地对这些部位进行监测,能够使得矿山机电设备的运行状况得以准确和直观的反应。 6 结束语 经济和社会在快速发展的情况下,对能源的需求量在不断增大。矿山企业在进行生产的过程中,工作的环境是非常的复杂和恶劣的,这样也使得矿山开采过程中经常会出现安全事故。在矿山开采过程中,机电设备经常是处于高负荷运行的情况下的,这样也使得设备会经常出现故障。对故障进行诊断才能更好的保证生产顺利进行,同时也能保证安全生产。 机电技术应用论文:试论汽车发动机电子技术的应用 [摘 要]汽车发展需要电子技术的全面支持,汽车发动机的控制技术也随着电子技术的发展而进入到电子时代,针对这个领域全世界都进行了全面而深入的研究,使得电子技术对发动机的控制进入到了全面而智能的领域。 [关键词]电子技术 车辆控制 发动机控制 应用方法 一、电子技术在汽车与发动机上的应用概况 1、电子技术在汽车上的应用 电子技术的应用在汽车上的应用是为了适应汽车工艺与应用的需求而被被采用的,不完全统计在近几年间,在汽车的生产与制造中,大量的电子装置已经被应用在汽车中,占有的比例增加到了近三成。一些高级别的轿车上已经安装了单机片甚至是计算机,电子产品占有整车的比例达到一半。目前电子技术的应用已经渗入到各个汽车系统,安装目前的应用情况,汽车电子系统的用应用安装不的产品与功能可以分为两种,一种是汽车电子控制系统,主要负责对车辆上的机械进行智能化控制,使得汽车在运行过程中可以按照不同的需求对车辆进行智能化控制,即所谓的机电结合。另一种是车载电子系统,即在汽车中可以独立使用的电子系统,他们与汽车的性能没有关系,如导航系统、音响系统、通讯系统、网络系统等等。 2、电子技术在汽车发动机上的应用 在汽车发动机上电子技术也有了大量的应用,随着人们对乘驾的要求不断提高,加上环保等标准的升级,汽车电子技术在功能上不断获得改建,系统化、集成化、微型化等方面都获得了突破。对汽车发动机的电子化控制已经使得汽车的性能有了大幅度的改变。未来汽车电子技术将有望在以下领域出现突破。如传感器技术的应用,随着汽车电子化的拓展,自动化已经成为其发展的必然趋势,对传感器的应用已经成为车辆中不可缺少的技术,尤其是对发动机的检测与控制,更离不开传感器的应用,其数量与功能将不断拓展,使得电子技术对汽车发动机的控制更加直接与智能。同时,发动机机电控制单元的技术水平也会不断提高,电控单元将向着多功能集成化方向发展,其处理的性能将更加强大,为整个动力系统提供智能化控制模式。 二、电子技术在汽车发动机上的应用实例 1、电子点火系统 电子点火系统实际上是为了适应汽车环保需求而设计应用的,其主要是,满足发动机的点火可靠性,所以电子技术被应用到该装置上,这样就可以控制点火的精度。因为电子技术的高速发展,现在的晶体管器件都可以达到较高的精度与性能。当前研发的汽车电子点火装置,从控制点火圈、可控硅点火装置、集成电路点火装置等等。其优秀系统是由芯片、传感器、接口、执行机构等组成。其目的就是节约燃料、降低污染。同时电子点火装置的应用还可以实现对车辆发动的智能化控制,并可进行自我诊断等。 2、电子油喷系统 在汽车生产中,机械式和电混合喷射系统都已经不能适应车辆的应用需求,电控喷射装置已经逐步普及。电子装置可以利用电子智能控制来保证发动机的最佳工况,输出的功率相对稳定,且降低污染。在研发中可以将发动机的最佳工况输入到电子系统中,这样就是先了喷油效果最合理。实现空气流量、含氧量、进气温度、发动机转速等多种参数的相对平衡,进而达到智能化控制的目标。这样就可在车辆行驶中根据当时是的工况对喷射油量进行智能化调控,让发动机始终处在一个最为合理的工作条件,进而让发动机综合性能提高。在车载的燃油喷射系统的控制单元是一个完整的控制中心,并利用安装在发动机上的各种传感器测定运行参数,按照驾驶工况对喷油器的油量进行精确控制,使得发动机在运行中获得的燃油混合气比例最佳。 目前该系统的应用已经较为成熟,在柴油喷射系统中有着突出的效果。如1)电控分配系统,柴油机电控分配泵的喷油泵油量及喷油定时的装置都是采用高速的电磁阀门进行控制,电磁法在工作中可以对喷油的进行定时,进而利用开启和闭合对油量进行精确控制。2)还有一种是电控直喷的油泵,电子控制装置可以对喷油量和喷油时间进行定时,或者具备其中的一种功能,这样就可对燃油与空气的比例进行限定,还有的可以对压力和速率等进行控制。电子控制的直喷装置可以设计为电控调速器。电控调速其可以与转速相互配合,并且容易实现。同时响应 速度可以高于机械的调速装置,这样就可实现对发动机的油量进行控制的目标。3)电控单体油泵控制系统,这样的系统采用较短的高压油管,可以对喷油进行加压,最高压力可以达到160mpa以上,这样与高速电磁阀进行配合从而控制喷油量。再有就是利用机械驱动的电控喷油系统,目前最为完善的是电控喷油嘴系统,是电子式的驱动系统,现有的产品也可实现高压喷油的效果。其中最大的压力已经可以达到200mpa,甚至更高,机械驱动的电子喷油系统已经在国外有了完善的研究与发展,从小型的柴油机到大型的柴油机都已经可以实现电子控制,并精确控制喷油量。4)电子控制的喷油嘴系统,这样的装置可以利用机械驱动和蓄压形式实现定量控制,都可以实现高压力的喷射,使得燃油最大化的行车雾化混合物,大大降低了柴油机燃烧系统对缸内的涡流强度的需求,甚至可以实现没有涡流的设计。5)电控蓄压喷射系统。随着研究的深入,电子控制蓄压喷射嘴系统的研究上升了一个高度。其设置不需要机械驱动和机械调节,所以不用在设计中考虑柴油机整体的结构,这使其最大的优势之一。在研究中美国公司研究的装置可以将电控与液压的技术结合起来,形成一个按照时间控制喷射过程和相应压力装置,具有喷油速率控制的效果,对初始供油期、着火延时等进行油量的优化。同时也可实现对柴油机烟度、颗粒等进行改善。 3、排气循环和带速装置 在电子控制系统中,对排气系统的控制也是涉猎的内容,将发动机排出的部分废弃进行利用回流到进气管,并与新鲜的空气进行混合,再次的进入到汽缸中进行利用,这样可以控制尾气中的有害成分,期间废气的量则由电子电子阀进行控制,从而实现智能控制。 还有就是怠速控制,怠速控制的功用:实现发动机起动后的快速暖机过程;自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运行。怠速控制的主要内容:起动后控制暖机过程控制,负荷变化的控制以及减速时的控制。 三、结束语 发动机是汽车工作的重要系统,在对其进行控制的过程中需要智能化升级,因为只有智能化的升级才能让发动机在工作中更加的低耗,并以此形成一个节能的效果,同时电子技术的应用可以帮助汽车实现整体的智能化,以发动机控制为优秀的电子技术的应用,实现了整车运行与控制的智能化,这样才能让汽车在运行中体现安全、节能、环保、舒适等进步。 机电技术应用论文:煤矿机电管理技术的应用探讨 【摘 要】煤炭是我国重要的能源,煤炭工业的大力发展,在我国的国民经济建设发展中占居重要的地位。采用机电一体化产品的煤矿,能够获得可观的技术、经济和社会效益。随着现代化设备的不断投入使用,对机电管理人员的业务素质也提出了新的要求,只有熟识电气设备的功能,才会更好的完成本职工作。因而,近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。本文对煤矿机电一体化技术的应用进行研究。 【关键词】机电管理人员;煤矿机电一体化产品;煤炭生产 我国电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化,综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控,使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度,检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态,自动调节支架推移输送机的拉移等,使综合机械化水平上一个新的台阶。 煤矿机电一体化技术矿井运输提升产品的应用在煤矿生产中,因为现代化煤矿发展的需要,对煤矿机械化采煤提出更高的要求,因此随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今,对于国外一些采煤技术比较先进的国家,煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机,他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式,主要以电力电子器件为优秀。 1. 机电一体化 机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进了相关技术的发展和进步。我国在20世纪80年代成立机电一体化领导小组,并将该技术列为“863”计划。机电一体化正朝着智能化、网络化、微型化、柔软性化、系统化发展,它的发展对煤炭系统产生了很大的冲击,采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数,同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。它可不必更换设备,而对产品结构和生产过程进行必要的调整、改革,对传统的机械工业注入新鲜的血液,实现文明生产。 2. 煤矿机电一体化产品 煤矿机电一体化产品已在许多煤矿得到广泛应用。国产的以计算机为优秀的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场,我国已能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视井下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍应用。煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化等等,为煤矿生产实现高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。 3. 改进煤矿机电管理的办法 3.1 重视管理,提高机电管理水平。 重视机电管理,首先是矿井领导人重视机电管理,这是加强机电管理的关键。机电管理人员要经常向矿领导汇报机电工作,多提工作建议,以获 领导的支持。 3.2 因矿制宜建立机电管理机构,授予职权,统一管理。 矿井机电管理机构体系不论采取哪处形式,都必须授予机电部门职权,实行统一管理。一般机电部门要具有以下职权,即:制定机电管理规章制度权;编制部署机电工作计划权;设备配件分配权;制止违章作业权;追查机电事故权;检查评比考核奖罚权;机电业务骨干调整调动工作监督权。 3.3 加强机电标准化管理,建立健全标准化管理组织,提高全体机电人员的质量标准化意识,按标准化要求开展机电工作。 机电标准化是确保矿井机电安全生产的基础,地方煤矿应逐步完善机电标准化工作,成立标准化领导小组,制定标准化建设奋斗目标及具体措施、完成时间。实行“三抓”,即面上抓质量升级,线上抓达标头面、机道、机房,点上抓薄弱环节。建立机电标准化奖罚制度,开展机电标准化竞赛活动,树立标准化样板机电区队、机房硐室、机道,推动机电标准化工作的全面开展。 3.4 扎实地做好设备综合管理工作。 设备管理的基本任务是掌握设备动态,建立、保管设备档案,办理设备调拨转移手续,掌握设备技术性能状态,编制审查设备购置、更新、改造、修理、配件计划,掌握大修资金的使用,对设备实行全过程的管理。各矿应建立设备综合管理体系,完善设备综合管理制度,配齐设备管理人员,实行流程化管理,扎实地做好设备综合管理工作,确保设备管理制度化、正常化、规范化。 3.5 认真落实规章制度。 规章制度是机电业务活动的准则,是做好机电工作的纪律保证,应建立健全。当前,规章制度执行不利是突出的问题,特别是操作、维修、综合平衡、质量验收、现场管理等制度的执行方面尤为突出。矿井机电管理的主要工作对象是设备,落实规章制度也必须以管好、用好、修好设备为主要工作内容。目前急需重点落实的规章制度是:机电管理人员责任制度;设备使用操作规程;设备维护保养、检查、维修、质量验收制度;机电事故管理、设备现场管理、技术管理、综合平衡、班组经济核算等制度。 4. 对我国煤矿机电一体化技术的思考 (1)在 20世纪,我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展,机电一体化技术应用到了煤矿每个环节,但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此,要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平,必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。 (2)应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度;以计算机为机电一体化的优秀装置,因为计算机运算和存贮能力非常强,且体积和功耗小,更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品,在设计煤矿机电一体化产品时,应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机,从而保证工作性能更可靠;对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能,同时,要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块,方便与控制网络进行连接通信控制;煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平,能判断机电设备和周围环境的状态,使设备能自动适应环境并以最优的状态工作,同时能快速地对所采集的参数进行分析,从而对故障进行诊断,再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测;要对矿用传感器进行深入研究和开发,提高矿用传感器的可靠性和使用寿命,同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量,并保证其测量准确度,并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展,将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品,从而提高煤矿现代化,达到煤矿自动化生产。 5. 结束语 煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础,更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术,煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广,大力地推动我国煤矿综合生产力,同时,为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下了坚实的基础。 机电技术应用论文:关于机电一体化技术及其应用研究 摘要:讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并说明其在钢铁 工业 中的应用以及 发展 趋势。 关键词:机电一体化 技术 应用 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微 电子 、控制、 计算 机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、 网络 化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在cnc数控机床上增加人机对话功能,设置智能i/o接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 1.4 网络化 由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种 艺术 享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(micro electronic mechanical systems,简称mems)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在mems工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种mems器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。 1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。 1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 1.9 绿色化 科学 技术的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以,人们呼唤保护环境,回归 自然 ,实现可持续发展,绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁 企业 中应用 在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为优秀,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面: 2.1 智能化控制技术(ic) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等,智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。 2.2 分布式控制系统(dcs) 分布式控制系统采用一台中央 计算 机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的 发展 ,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。dcs具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。dcs是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 2.3 开放式控制系统(ocs) 开放控制系统(open control system)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过 工业 通信 网络 使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。 2.4 计算机集成制造系统(cims) 钢铁 企业 的cims是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应 现代 钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的 经济 效益,提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现cims化。 2.5 现场总线技术(fbt) 现场总线技术(fied bus technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20ma,dc直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致dcs的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化plc(programmable logic controller)和现场就地控制站等的发展。 2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。随着电力 电子 技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。 机电技术应用论文:浅谈煤炭机电一体化技术在我国的应用 摘要:机电一体化技术是微 电子 技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、 计算 机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是 企业 信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭 工业 生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。 关键词:煤矿 机电一体化技术 0 引言 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的 发展 ,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。 1 机电一体化技术的应用实践 1.1 矿井安全生产监测监控系统中的应用 矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如dan6400、tf200、minos和senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出kj2,kj4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭 科学 研究总院重庆分院的kj90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的kj95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有 网络 连接功能;系统软件采用了windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。 对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的kj90、天地科技股份公司常州自动化分公司的kj95、煤炭科学研究总院抚顺分院的kjf2000和北京瑞赛公司的kj4,kj2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。 1.2 矿井提升机中的应用 矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。 在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的优秀部分ascs是由双cpu构成的 计算 机系统。除此之外,我国还用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。 1.3 井下带式输送机中的应用 在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以plc为优秀的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。 2 结束语 随着煤矿生产不断向深部水平 发展 ,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如 网络 、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使 企业 获得更加显著的技术、 经济 和社会效益,这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。 机电技术应用论文:浅析煤炭机电一体化技术在我国的应用 摘要:机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。 关键词:煤矿 机电一体化技术 0 引言 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的发展,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。 1 机电一体化技术的应用实践 1.1 矿井安全生产监测监控系统中的应用 矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如dan6400、tf200、minos和senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出kj2,kj4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭科学研究总院重庆分院的kj90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的kj95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有网络连接功能;系统软件采用了windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。 对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的kj90、天地科技股份公司常州自动化分公司的kj95、煤炭科学研究总院抚顺分院的kjf2000和北京瑞赛公司的kj4,kj2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。 1.2 矿井提升机中的应用 矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。 在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的优秀部分ascs是由双cpu构成的计算机系统。除此之外,我国还用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。 1.3 井下带式输送机中的应用 在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以plc为优秀的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。 2 结束语 随着煤矿生产不断向深部水平发展,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益,这也是一 个煤矿企业循环促进不断发展的过程。 机电技术应用论文:机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用 【摘 要】煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,近来,随着国家对煤矿安全生产的重视,煤矿设备投入的不断增加,煤矿机械也处在一个更新换代的时期。数控技术是实现机械制造自动化的关键,以数控技术为优秀的机械设备广泛采用数控技术应用于制造业。 【关键词】 煤炭机械 机械制造 机电一体化 数控技术 煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机械的各种性能,如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维护等。中国 煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。 煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,使用寿命长;具有较好的经济性,即高的技术价格比和低的制造与使用成本;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。 一、机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。 机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。目前机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能: (1)在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用plc控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。 (2)节能降耗,提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、plc控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。 (3)自动化或半自动化程度的提高 煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国marco公司合作生产的pm31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。 二、机械制造中数控技术的应用 1、煤矿机械 现代采煤机开发速度快、品种多,都是小批量的生产,各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件,传统机械加工难以实现单件的下料问题,而使用数控气割,代替了过去流行的仿型法,使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料,从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势,一些零件的焊接坡口可直接割出,这样大大提高了生产效率。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。 2、机床设备 机械设备是机械制造中的重中之重,面对现代机械制造业的需求,具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力,即把计算机控制装置运用到机床上,也就是用数控技术对机床的加工实施控制,这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上,从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需零件。 在机械制造业中,数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧,传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大,产品交货质量和成本要求的提高,要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力,就需要我们能利用现代数控技术的灵活性,最大限度的应用于机械制造行业。 机电技术应用论文:论机电一体化技术的应用及其发展趋势 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业 机电一体化 数控 模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多cpu、多主总线的体系结构。 2、 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、 wop技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了cnc系统的控制功能。 5、 能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二) 计算机集成制造系统(cims) cims的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(fms) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除rs232等常用通信方 式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五) 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六 ) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:浅析传感器技术在机电一体化中的应用 摘要:文章概述传感器研究现状与发展,探讨传感器在机电一体化系统中的应用,并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。 关键词:传感器技术;机电一体化;应用 在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。 一、传感器的研究现状与发展 传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。 从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。 二、传感器在机电一体化系统中的应用 传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中: 1.机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。 2.机械加工过程的传感检测技术。 (1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。 (2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器,如基于tv或ccd的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。 (3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素,由其引起的停机时间占nc类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。 3.汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用,现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,减少排气污染,提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性,先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中,必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。 三、我国传感器技术发展的若干问题及发展方向 nbsp; 传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系 统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。 我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在: (1)先进的计算、模拟和设计方法; (2)先进的微机械加工技术与设备; (3)先进的封装技术与设备; (4)可靠性技术研究等方面。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面: 1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。 2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。 3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。 4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。 5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mv),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。
自动化控制系统论文:PLC自动化控制系统论文 1PLC自动控制系统 PLC的运转十分稳定,在保证高速率的运转状态下,还能够保持安全可靠的性能,它还具备十分强大的兼容功能,结构以模块的形式存在,能够根据需要进行灵活的重组,程序十分简单明了,功能更加丰富,可以很容易的实现各种形式的远程操作。PLC从本质上来讲属于计算机系统的范畴,只是由于其能够很好的连接到工业中,实现通过传输数据指令进行生产控制,所以使得这一系统的能够发挥出巨大的功效,随着其应用范围的不断扩大,逐渐建立起了可靠地控制系统。PLC是以程序控制器为基础,并通过对微机控制器的科学应用衍生出来的一种计算机技术,随着人们在自动化领域投入的不断加大,研究脚步的不断深入,这一系统得到了极大程度的简化,变得更加微型化,不仅如此,还开始向着更加个人化的开放性网络控制的方向发展,能够实现各种形式、各种领域的控制。尽管它的功能十分强大,但是依旧存在着很多薄弱环节,举例来讲,经过长时间的使用之后,系统所产生的劳损将会直接导致继电器产生触点电弧,如果情况严重,将会使得系统对于指令的执行出现偏差,这将对生产造成严重负面影响。 2探究PLC的可靠性 尽管PLC系统能够很好地与工业生产相融合,并在工业生产中发挥出强大的作用,有着很强的稳定性。但是如果受到特定条件的限制和影响,极有可能产生极其强烈的电磁波干扰,影响到程序的运算,使系统产生错误的操作指令,最终致使PLC的运转出现偏差。想要使得PLC控制系统变得更加可靠,应该从多个角度、多个方面、多个环节强化控制,才能够使其抗干扰能力得到系统性的提高。 2.1信号传输中断 首先机械设备发生故障会影响到信号的传输,出现中断现象,从而使得自动控制系统不能够接收到正确的指令,整个系统的运转出现停滞,自动控制系统发挥不出作用,无法对数据进行程序运算,难以执行系统发出的指令;其次如果触点没能够保证与接线严密的接触,这就会使得数据的传输出现中断,无法顺利到达数据库,这样一来数据就失去价值,不能够通过收集整理,来为决策提供科学的数据参考,同时也无法形成相关的数据统计;最后在信号传输出现中断的情况下,会导致机械出现触点抖动的现象,尽管相关的防御系统已经十分的完善,但是还是会受到系统扫描周期的限制,使得指令在计数累加的情况下出现偏差。还有各个阀门不能够正常的开闭,使系统运转处于混乱状态,最终导致系统呈现出极大的不稳定性。 2.2PLC在干扰下无法正常执行指令 当PLC受到干扰,指令传输就会出现故障,最终使得指令不能够得到标准执行;当控制变频器在启动的过程中出现故障,附带的电机无法正常运行;PLC无法对数字信号进行专业的处理,控制负载不能够得到妥善的解决。这些都是故障存在的原因,只有将这些问题有效的解决,系统才能够变得更加安全可靠。当PLC系统需要在高强度电磁干扰下正常运转和工作时,只能通过多线路分开供电的方式将动力电源与控制电源分离,如果条件允许,还可以利用具备屏蔽和隔离功能的变压器来完成供电,在线路构思时,应该在功率设置时就留有一定的余地,并运用稳压电源进行外接供电。 3从设计方案探究PLC控制系统可靠性 在信息技术快速发展的当今社会中,人们为了使得生活更加轻松,开始了对自动化的极力追逐,通过人们不懈努力,PLC系统已经从功能上实现了阶段性的优化,不仅能够将数字指令储存起来,使得整个控制流程集成化、模式化,还通过增添模拟量处理等附加功能实现运动以及过程的多方面控制。 3.1完善PLC报警系统 在对报警系统进行设计时,通过加入设计性的故障,以此来测试报警系统,当故障出现时,会通过文字的提示了解到发生的故障类型,故障的具体位置会显示在工艺流程图的指示灯上,为了避免指示灯故障影响到对机械运转状况正常的了解,还设置了专门的故障测试系统,当这一系统运行时,全部故障指示灯都会被点亮。为了将过去隐藏着的问题干净彻底的清除,应该加大人力、物力的投入力度,将相关的关键线路和重点环节进行仔细的核查。将指示灯分布在控制柜上,根据指示灯判断机械的运转是否正常。在这种情况下,要进行明确的界限划分,将指示灯在相对应的位置分布,当故障发生时能够对相关岗位上的主管人员起到及时的警示作用,方便责任人进行及时的应对,保证机械正常运转。 3.2强化PLC信号传输强度 确定相关的开关能够正常的闭合,保证变压器的稳定性,避免出现短路影响到信号传输,除此之外还能够避免接触不良的出现。加强PLC系统中分析系统的建设,使得信号在传输之后能够在数额方面得到体现,同时也能够在时长中得到体现,将各项指标的平均水平展示在主界面,通过模块建设使得分析功能更加多样化,不仅能够进行流向分析,还能够实现时段分析。 4结语 自动化不断普及的过程中,PLC所覆盖的范围在逐步扩大,通过深入的研究提升控制系统的稳定性和可靠性,在社会需求日益迫切的今天有着很大的现实价值。在这样的背景下,自动控制系统的研究问题已经成为了社会各界关注的重点,将PLC系统的稳定性和可靠性全面提升,能够极大程度的提高工业生产能力以及市场竞争力。PLC的应用成本的不断降低以及人们需求的日益强烈,已经使得PLC自动控制系统占据了市场的主流位置。 作者:高瑞单位:邵阳学院电气系测控技术与仪器专业 自动化控制系统论文:电气自动化控制系统论文 1电气自动化控制系统的特点 (1)电气自动化的系统的排布有着属于自己的独有的一些特点,电气的设备并不是统一的安排在同一个地方,而是根据需求的不同被分别安装在各自的配电室和电机的控制中心,由于,系统的排布中有着大量的配件,在处理所执行的信息时,工作量很大,从而导致机器的维修难度加大,但是,由于它的操作频率相对于较低,电气设备有着高要求,动作的速度也相对较快,在40ms以内就可以完成一个保护的动作。 (2)显示控制屏按钮齐全,显示直观,指示灯寿命长,光效好,可靠性强。控制计算机不仅具有动态协调能力,还可以存储记录,分析相关报告。其启动控制方式大小不一,如小功率采用直接启动的控制方式,大功率采用星形或三角形启动控制的方式,还有的采用变频调速控制的方式。这些不同的控制方式很好的确保了生产设备的运行稳定。 (3)确保运行时各种数据处理和信息收集的准确性,同时提出相应的应急措施,确保电气系统可以在最好的状态下运行。设备一旦出现故障,人可以马上进行连锁控制,非常人性化。 2电气自动化控制系统的设计原则 (1)优化供配电的设计,促进电能的合理利用。设计时首先考虑的是设计的适应性,满足工程的动力、供应、控制和安全等要求制定,以满足建筑运行的要求,同时可以使它的运行处于一种安全的环境中。 (2)提高设备运行效率,力求简单、经济、使用以及维修方便。在整个的设计过程中,安全和满足工程的运行时整个设计的基本前提,在该前提下,一方面要注意不断的扩大工程的效益,另一方面也要注意不断的降低工程的成本,这就要求工作人员不仅仅应该使控制系统简单经济,而且还要使得系统的使用、维护方便、成本低,不宜盲目的追求自动化和高指标。 (3)合理调整负荷,提高设备利用率。在设计的过程中,要尽可能的提高系统的质量,使它的的负荷量在一个合理的范围内,当在一个特殊的用电环境中,可以合理的选取节能方法,提高店的利用率。 3电气自动化控制系统发展的现状 我国的电气自动化技术和国外发达国家相比差距仍然很大。到现在为止DCS系统的应用在自动化控制系统中仍然有着重要的不可取代的地位。 (1)电气自动化工程的分散控制系统,它是由过程控制和过程监控来组成的计算机系统,该系统的基本思想是集中操作、分级管理、配置灵活和组态方便四大方面,在生产、生活中的应用非常的广泛。但是该系统缺点明显,如可靠性能低,维修困难;生产厂家之间缺乏统一的标准,维修互换性低;价格昂贵等。 (2)WindowsNT和IE是电气自动化控制系统的标准语言规范。第一点是,在电气自动化领域,具有灵活性和易集成化等优点的人机界面操作,已成为一种主流的发展方向。第二点是,对于电气自动化控制系统的维护难度减小。 (3)监控的集中化。其缺点是处理速度缓慢,成本费用大,可靠性能低、设备很难扩容操作、故障查找难度大等。 (4)信息的集成化。在存储和读取信息时,需要使用规定的浏览器才可以访问到信息,并且信息技术会在电气自动化设施、系统和机器中进行横向扩展比较。 4电气自动化控制系统的发展趋势 随着我国经济的不断发展,科技的不断进步,伴随而来的是电气自动化控制系统技术方面的竞争,不但竞争愈演愈烈。同时,此系统对节约有效资源,降低成本费用,甚至改变我国工业的发展都有着积极意义。所以,我们必须根据自身的发展情况,来对自动化控制系统进行相应的规划,积极的发挥自己的有力的条件,实现我国的自主研发,只有这样才有可能在有限的时间内抢占先机。 (1)软件地位大大提升。随着信息技术的发展,网络技术以及计算机发展与应用的广阔前景,尤其是OPC技术、IEC61131标准和Win-dows平台的发展与广泛应用,计算机在电气自动化控制系统融合方面的作用,已无可替代。 (2)电气自动化控制系统统一化、信息化。为了独立开发系统,更为了方便达到客户要求,使得电气设备、计算机监管体系和企业工程管理体系之间数据信息能够及时的传递和畅通的交流,那么需要对电气自动化控制系统进行统一化的管理。此外,信息化是电气自动化控制系统的另一发展趋势,即实现设备与网络技术结合,实现网络自动化和管控一体化。也就是说信息技术不仅渗透在管理层面上,同时在应用信息技术的基础上迅猛发展。 (3)科技的不断发展是电气自动化行业的关键,由于电气自动化是结合了多门学科的一项技术工程,在它的组成原件方面科技的含量比较高,由于在自动化的关键技术是大部分的企业都没有属于自己的知识产权,造成同行业的企业以较低的价格和各种的渠道来加大自己的竞争力,所以,技术的不断发展的选择是整个自动化行业的突破点,也是关于电气行业长远发展的关键所在。只有在不断的科技发展中,电气自动化制系统不断突破,才能在全球化市场竞争中,立于不败之地。 (4)电气自动化工程生产安全化。技术的安全集成化是电气自动化工程在控制系统方面的的一个发展方向,保证系统的安全性,即人、机、环境三者的安全实现是该部分的重要点。在非安全状态时,用户要如何选择利用最低费用实现安全方案制定问题。 (5)人才专业化。未来的电气自动化控制系统需要更加专业的技术型人才。电气自动化控制系统,是高度智能化和集成化的系统,决定了研发制造人员的强技术专业性,与其相关岗位的操作人员的专业性。如对电气自动化控制系统,在进行安装的过程中就应该安排岗位人员进行培训,让他们熟悉整个系统的安装流程,加深技术人员对于自动化系统的认知,让技术员工必须掌握操作系统硬件、软件的相关实际技术要点和保养维修知识,避免人为降低系统工程的安全与可靠性。 作者:田素锋,范玉斌 单位:信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司天津分公司 自动化控制系统论文:远程自动化控制系统论文 摘要摘要:本文以国内某大型灌区为例,在灌区远程测报系统的基础上进行了闸门自动控制探究,通过无线调制解调器连接上位机(PC机)和下位机(单片机),将下位机采集到的数据传输到上位机,根据用户要求的流量控制闸门的开度和时间,为灌区的运行和管理提供保证,为提高系统的可靠性,采用了一些可供类似工程借鉴的可行技术。 摘要:远程自动化控制闸门单片机 闸门调节是灌区工程中经常采用的手段,闸门控制的探究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测,并把数据传输到管理部门,但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外非凡是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平,如美国的SRP灌区自动化浇灌系统,可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息,通过计算机处理后,控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例,对闸门的自动监控进行了探究。 1、系统的总体设计 本系统采用无线数据传输技术,分一个主站和若干个子站,通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络,对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器,编码器对水位及闸门开度信号进行编码,在通过避雷器将编码信号传给数采仪,数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机,上位机即系统主站,可分别和不同的子站建立联系,查询各测点的数据,并按照用户的要求对各闸门进行控制,下位机中的控制箱接收到此信息,经过计算,发出控制信号自动控制闸门到一定的开度,达到自动控制的目的。 图1闸门远程自动监测和控制结构图 2、下位机系统设计 设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计,本文提出闸门的运行控制模式,并进行可靠性处理,然后利用无线传输设备和上位机进行通讯,传输数据。 2.1下位机硬件电路设计 本系统采用AT89系列单片机,采用矩阵式键盘进行输入数据,键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键,通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换,时间设置键用于修改日期和时间,控制键用于对电机启停进行控制。 2.2闸门控制系统设计 本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值(或水位值),当要求的流量值(或水位值)和系统所测的流量值(或水位值)不一致时,单片机启键闭合,闸门电动装置控制箱自动启动电机,提升或下降闸门,当所要求的流量值(或水位值)和当前所测流量值(或水位值)相等时,单片机闭键闭合,电机自动停止,达到自动控制的目的。 闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种,在实时型控制模式中,上位机根据用户要求的流量,利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位,然后和下位机联系,下位机接到信号后,由电动装置控制箱控制电机的正反转,达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间,下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门,进行控制。 2.3无线通讯设备SRM6100调制解调器 SRM6100无线调制解调器原是美国Data-LincGroup公司生产的军用产品,现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法,在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术,在无阻挡物的情况下,两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里,可实现PLC(可编程控制器)和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频,扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态,包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作,以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。 2.4下位机可靠性处理 为了精确控制电动闸门的关闭,避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象,本系统在电动轴上安装了转矩传感器,用来监测闸门输出轴的转动力矩,以判定闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度,本系统在转动轴上安装了光电码盘,考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替,为了避免错位和丢码,采用双光耦技术,光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形,89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时,并判定转动方向,计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象,系统会自动报警,切断电机电源并显示故障情况。 2.5下位机软件设计 下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能,串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如下摘要: 3、上位机设计 上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具,将各个功能模块化,分别解决相应新问题,再将各个模块组装,构成上位机软件系统的优秀,上位机软件系统的结构如图3所示,通信模块位于最底层,其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上,本文利用VB的API函数编写串口通讯程序,程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要功能就是为水位、流量、闸位等建立数据库,并对其进行管理。 图3、上位机软件系统结构图 图4、通信模块程序流程图 4、结语 本文以国内某灌区为例,全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计,对其软件开发和硬件选择作了全面阐述,并总结了提高自动化系统可靠性的经验,为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具,具有较高的使用价值和广泛的应用前景。 自动化控制系统论文:电气自动化控制系统的应用 摘要:电气自动化控制作为国家生活之中,对于生产和生活有着重要意义的科学技术,逐渐在社会的发展之中被人民所重视,由电气自动化控制系统作为优秀的社会科技也在逐渐改变着人民的生活。电气自动化控制在国家的发展和人民的生活上开始发挥更为重要的作用,在未来必将有更好的发展。 关键词:电气自动化;应用;发展 1电气自动化控制系统的应用 在近些年的发展之中,我国的经济和科技都得到了相对巨大的进步。在经济上,我国与国际接轨,开始进行国际贸易和国际竞争。在科技上,我国的科学研究成果开始逐渐在人民的社会生活之中普及。随着网络时代的发展,智能式的家具和社会服务系统将成为社会发展的主流,电气自动化控制系统也将成为未来人民生活之中的重要工具。 1.1农业领域我国当前因为前期的工业发展而使得国家整体的环境遭到了破坏,再加上未及时进行改善和修复,这就造成了我国生态环境和气候的破坏,也影响了国家水资源的储备。农业生产作为极为依赖气候变化的生产行业,在近些年的气候变化之下,其生产的质量和效率都受到了很大的影响。但是,在近几年的科技发展的影响之下,基层政府开始大力支持农业的发展,不仅大力支持了先进农机技术的推广和应用,更是在科学建设的指导方针之下,进行了科学的水利工程灌溉技术建设,进一步加速了农业的发展。而电气自动化控制系统作为农业机械和农业灌溉系统的控制中枢,可以很大程度的提高农业设备的可操控性和减少了农业生产的时间,对于现阶段艰难的农业生产有很大的帮助。 1.2工业领域我国的发展一直对工业的重视程度极高,但是,我国的工业发展在发展的过程之中,一直是凭借资源和国家的人力支持进行发展,在科技化生产在全世界盛行的今天,我国工业的生产能力还与发达国家的生产能力有相当大的差距。为了在工业生产之上与国外的先进国家进行比较和竞争,我国逐渐开始推行在工业生产上的自动化生产。自动化生产的大量普及加强了我国工业生产的效率和质量,缩小了我国的工业生产质量与西方发达国家之间的差距,弥补了我国的不足。如今,随着我国科技的进一步发展进步,我国的工业生产将把更为先进的电气自动化技术加入生产之中,更加增强我国工业生产在国际上的竞争力。 1.3交通领域之中的应用我国的交通管理行业起步较晚,我国在二十世纪五十年代才开始进行交通工具的普及,交通行业才开始初步发展。在发展的初期,交通行业并不能完全管束汽车的运行,因此,在前期的发展过程之中,交通行业始终无法发挥作用。随着交通灯在我国的普及,我国的交通行业也开始了进步,交通法规和交通法律的不断出台更是加速了交通行业的进一步发展。随着科技的进步,交通管束人员对于交通灯等交通管理设备的管理开始变得更为方便,在电气自动化系统的帮助下,交通管理人员的工作效率也得到了提高。同时,电气自动化控制系统也被应用到了道路监视的使用之中,工程人员使用电气自动化控制来对交通拍照和实时的交通违规检测进行控制,并在发现之后及时对数据进行保存和上传,极大的提高了交通管制的效率,降低了交通管理人员的工作强度,对于我国公共交通事业的发展有很大的好处。 1.4在服务业方面的应用随着社会经济的不断进步,人们对于生活质量开始有了更高的要求,社会服务业也开始在此时逐渐发展,从人力的服务到现在,在科技的帮助之下,服务业实现了全面的自动化服务。与信息技术和电气自动化控制技术的结合使得服务行业的服务设备有了长足的发展,自动化在人民生活之中的普及极大的方便了人们的生活和就业,给人们的生活带来了巨大的改变。 2电气自动化控制系统的未来发展 随着信息时代的到来,电子计算机作为时展的象征,其极广的普及必将改变人民的生活。计算机的普及和发展更是推进了电气自动化控制系统的进一步发展,伴随着信息时代的进步,电气自动化控制系统将变得更为人性化,其智能化的技术进步将可以在人民的生活之中完成更多的工作,改善人民的现有生活现状。在电气自动化控制系统的未来发展之中,信息化和智能化将成为控制系统的发展主流。随着科技的发展,智能城市的概念开始逐渐被城市建设和设计人员所接受。智慧城市主要是借助信息时代,人们之间信息传递的迅速和准确,来完成传统城市之中较为繁琐的职能。智能城市的基本结构与信息系统和电气自动化控制系统相结合,与现实生活之中的服务设施均是通过无线网络来进行链接。同时,城市之中所存在的交通摄像头和传感器方便了城市交通行业和安全行业的服务质量,有利于城市发展。物联网技术将生活之中可以通过网络操控的结构与智能设备相链接,通俗来讲,就是将城市之中的水、电、油、气等公共服务资源,通过无线网络,与家庭或是个人的智能终端机相链接,以便于达到真正的互联,形成更为深刻的智能生活环境。物联网的应用使得生活设施被连入互联网之中,然后其取得的数据会上传到云数据存储器上,并经过大量的计算,得出使用者的个人习惯,以便于在下一次服务时提供更为便捷且个性化的服务。在智慧城市的日常生活之中,经过物联网相链接并将数据上传到云存储之后,这些用户数据经过处理之后,可以分析出用户的个人习惯和个人爱好,经过大数据处理之后,可以提供更有价值的城市管理数据。在未来的城市建设之中,信息技术与电气自动化控制技术的结合使得城市的建设变得更为简单,城市之中的服务部行业可以通过网路进行管理和协调,交通行业和安保行业可以通过网络来进行监管和保护,两者的有机结合加快了现代城市的发展。 3结论 电气自动化系统作为国家的科技生活之中极为重要的一个组成部分,其在社会生活和社会生产之中有着很大的作用,当前的电气自动化控制系统在生活、生产、行业服务等多方面发挥着重要的作用,与信息技术相结合之后,在未来有着更强的发展趋势。电气自动化控制系统必将在未来有着更好的发展,为社会带来更大的进步。 作者:钟腾 单位:武汉晴川学院电气工程学院 自动化控制系统论文:电气自动化控制系统应用及趋势 摘要:随着社会经济的快速发展,我国电气自动化控制系统的应用以及发展取得了举世瞩目的成就,其作为我国主要的科学技术之一,已被广泛地应用到了多个行业中,为了进一步推动电气自动化控制系统更好更快的应用,文章主要针对目前电气自动化控制系统的应用以及发展趋势进行了简要的分析和探讨,希望对促进电气自动化控制系统的应用以及发展具有一定的积极作用。 关键词:电气自动化;控制系统;应用;发展趋势 在电气自动化技术的应用过程中,电气自动化控制系统是主要的优秀之一,它对于整个电气自动化技术的应用具有极其重要的作用,因此,在利用电气自动化技术的过程中,必须要不断的提高对于电气自动化控制系统的重视程度,明确这一控制系统的工作原理,然后结合这一控制系统的原理更好地将这一系统应用到实际工作过程中,并且使得这一控制系统可以得到更好的发展。 1电气自动化控制系统的功能以及特点 对于电气自动化控制系统而言,它的组成结构比较复杂,在利用电气自动化控制系统之前,必须要首先明确它的具体组成结构,然后根据它的组成结构来进一步了解并且掌握电气自动化控制系统的功能以及特点。下面就电气自动化控制系统的具体功能以及特点进行详细的介绍: 1.1电气自动化控制系统的具体功能 与其他的控制系统相比较,电气自动化控制系统的功能比较齐全。因此,在现阶段,电气自动化控制系统已经被广泛的应用到了许多行业中。它的具体功能主要包括下面几个方面:第一,利用电气自动化控制系统可以很好地对LPS这一系统进行准确的了解和监控,进而更好的实现对开关手动同期与自动同期的并网。第二,通过利用电气自动化控制系统,可以进一步对发电机进行全面的控制以及操作,大大的简化了整个工作流程。第三,应用电气自动化控制系统可以更好的实现对发电机中变压器组的保护以及控制。另外,电气自动化控制系统的应用还可以很好的实现对于高压启、备变压器的控制以及操作。 1.2电气自动化控制系统的具体特点 电气自动化控制系统具有极其鲜明的特点,使得电气自动化控制系统可以得到广泛的应用。例如,与其他的控制系统相比较,电气自动化控制系统具有比较强的方便性以及快捷性。在利用电气自动化控制系统进行采集数据的时候,不仅需要采集的对象比较少,而且需要的数量也极其少,并且采集的过程也非常简单明了。另外,电气自动化控制系统具有另外一个比较显著的特点就是广泛性。到目前为止,电气自动化控制系统已经被广泛的应用到了许多行业中,尤其是许多电气自动化产品已经走进了千家万户,成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。最后,电气自动化控制系统的工作效率非常高,通过利用电气自动化控制系统可以更好地改变传统的工作方式,克服了传统工业生产中所出现的所有弊端,减轻了人们的工作负担,同时也极大的提高了工作效率。 2电气自动化控制系统的具体应用 2.1电气自动化控制系统在农业生产中的具体应用 电气自动化控制系统在农业生产中具有至关重要的作用。近几年来,电气自动化控制系统被广泛地应用到了农业生产的各个方面,在农业生产中的机械运作业、精准农业以及微灌自动化控制方面具有非常广泛的应用,它大大地提高了农业生产中农业机械以及仪器设备的可操作性。例如,利用电气自动化控制系统可以实现农业机械的自动播种以及施肥,并且播种以及施肥的效率也非常高。另外,在微灌技术领域中应用电气自动化控制系统,可以更好的实现滴灌设备以及喷头设计等的自动化,使得整个农业生产可以更好的实现自动化。甚至在温度传感器或者压力传感器中应用电气自动化控制系统可以更加精准的对农业生产进行管理和控制,实现了仪器设备的自动化。最后,利用电气自动化控制系统也可以很好的实现精准农业中节水的自动化控制,或者图像处理技术的自动化操作。 2.2电气自动化控制系统在工业生产中的具体应用 在工业生产中,电气自动化控制系统也具有极其重要的作用。例如,到目前为止,我国在冶金、石油生产、发电等许多工业生产中都已经应用到了电气自动化控制系统,而这一控制系统的应用大大的促进了整个工业自动化的发展进程。电气自动化控制系统的应用很好的取代了传统的生产仪器设备。如:电气自动化控制系统取代了传统的继电器顺序控制装置,使得继电器的顺序可以更好的得到控制。另外,电气自动化控制系统对传统开关量控制装置的取代很好的实现了对整个仪器设备的逻辑控制,尤其是在机床、装配生产线等方面,更是大大的提高了这些仪器设备的工作效率。在冶金和造纸等行业中应用电气自动化控制系统可以更好的实现对于大型机械设备的控制和操作。如今,工业生产中普遍都开始广泛地应用电气自动化控制系统,并且也取得了比较显著的成就。 2.3电气自动化控制系统在日常生活中的应用 电气自动化控制系统的应用大大的提高了人们的生活质量水平。例如。在交通运输方面,大部分的交通运输工具都可以利用电气自动化控制系统进行远程的管理和控制。另外,在红绿灯系统以及测速器中也应用到了电气自动化控制系统,工作人员可以通过网络直接对所有工作环节进行管理和控制。最后,在家居装置方面,电气自动化控制系统也已经被广泛的应用到了安全系统以及照明系统中,这样业务管理部门就可以对所有小区进行统一的管理和控制。 3电气自动化控制系统的发展趋势 电气自动化控制系统的功能以及特点,使得它有一个非常好的发展趋势。例如,目前为止,电气自动化控制系统已经由原来单一的设备不断的转变向了多元化、统一化以及集成化等发展趋势。进而使得电气自动化控制系统可以更好的应用到各个行业的各个生产环节中。另外,电气自动化控制系统将渐渐的走向安全化,它的安全防范技术将不断的向集成化发展,进而更好的实现仪器设备、工作人员以及环境的系统安全。最后,电气自动化控制系统将会实现通用化,而通用化可以更好的确保生产现场所有设施、计算监管以及管理系统之间的数据畅通,管理人员可以通过计算机网络对整个生产现场进行直接的监督和管理。 4结束语 总而言之,为了更好地将电气自动化控制系统应用到实际工作过程中,相关技术人员应不断加强对电气自动化控制系统深入研究,只有这样才可以更好地促进我国电气自动化控制系统的发展。 作者:郝建秀 单位:河北唐银钢铁有限公司 自动化控制系统论文:自来水厂自动化控制系统研究 摘要:水是人类生存发展不可缺少的基本资源,人类每天都要喝水,一个人每天水的正常摄取量最低是1200毫升。自来水厂是满足人们用水需求,为人们提供供水服务的重要基础性设施,发挥着重要社会职能。近些年来,随着经济发展,人口数量增多,社会用水需求量不断增长,使得自来水厂生产运营管理难度越来越大。为提高自来水厂管理控制水平,应积极融入自动化技术,设计自动化控制系统,以提高自然水厂运营效率。文章将针对现代自来水厂自动化控制系统展开研究和分析,以促进我国自来水厂逐步走向自动化运营。 关键词:自来水厂;自动化控制;控制系统;系统实现 引言 若人不能摄取足够地水分就会口干舌燥身体不适,各项机能出现异常,严重缺水甚至会出现生命危险,因脱水而死。人对水的摄取量将直接影响身体的新陈代谢、呼吸系统、分泌系统、消化系统、血液循环等多个方面身体机能。水是人类身体中化验反应的媒介,是体内各种营养素和物质运输的平台,是保障身体正常运作的基础。自来水厂为人们用水提供着服务,满足着人们用水需求。但随着城市化进程的加快,传统供水控制系统已无法满足现代化快节奏的生活与企业运作用水需求,引进自动化控制系统,提高供水质量势在必行。 1现代自来水厂自动化控制系统特点与功能 现代自来水厂指具有一定水生产设备,能按照相关工艺标准完成自来水生产过程,并且其水质符合一般生产用水和生活用水要求的企业,主要从事水生产、水销售,为人们提供供水服务,满足人们用水需求[1]。毫无疑问自来水厂担负着重要社会职能,影响着城市供水,影响着供水质量,若自来水厂控制系统出现问题,不仅会影响供水质量,甚至会影响水质,给居民生活造成不便。当前传统自来水厂控制系统已无法满足供水需求与行业发展需求,很多自来水厂开始引进自动化控制系统,以此提高生产效率,降低生产成本,全面提升水质[2]。自来水厂自动化控制系统融入了智能控制技术、传感技术、自动化控制技术、计算机技术,PLC技术、网络技术,整个控制系统由:中央控制站、现场控制总线、电气设备、PLC可编程逻辑控制器组成,通过该系统能实现信息化智能生产控制。而且该系统具有故障检测功能与系统状态检测功能,能实时对设备和系统状态进行检测,及时反馈故障问题,降低故障率,提高生产水平,节约运维成本,避免故障点扩大[3]。而且自动化控制系统,控制精度高,逻辑判断能力强能根据实时生产情况,自动做出控制决策。因此,现代自来水厂生产经营中应积极运用自动化控制系统,进行生产技术改革创新。 2现代自来水厂自动化控制系统设计与实现 通过前文分析可知道,自动化控制系统在自来水厂生产控制中应用的重要意义。从现代自来水厂自动化控制系统设计与实现思路来看,系统控制基本单元应能实时对运行工况进行控制,对设备进行保护,对设备故障进行检测,并自动生成监控数据信息,且所生成信息具有直观性、可视性,能进行显示输出,能为生产操作控制提供依据。系统结构设计方面,要保证结构灵活性与兼容性,应采取模块化设计思路,从而降低设计难度和系统实现成本,主要模块应包括:中央控制模块、数据库模块、控制命令执行模块、工作站模块、数据采集模块、数据处理模块、通信模块、故障诊断与报警模块等等,涉及到的子系统包括:仪表系统、加药控制系统、配电系统、总线系统、PLC系统、流量调节系统等等。各模块与各子系统间应有良好兼容性,以保证系统良好运行,通过各子系统的协调来实现现场数据的采集、处理、传输,发送控制指令,对生产工艺和流程进行自动化控制。从流量调节子系统设计来看,该系统应能根据控制指令及PLC控制编程条件,设置流量定值目标,自动对流量进行调节控制,同时要满足准确性要求,能准确控制流量。而加药控制子系统,应能根据系统指令,自动对药液浓度、配药参数进行自动控制和调节,保证加药符合预期目标,使水质符合标准,避免资源浪费。配电子系统应能够根据生产需要,自动选择适合功率,主动进行无功补偿,调节电压、电流,保证各类仪表与设备保持良好的运行状态,降低故障率。具体系统设计与实现中,不仅要考虑到系统的经济性与功能性,还要保证系统先进性、可靠性、可拓性。保证系统先进性,能提高生产水平,保证系统控制性能,避免自动化系统过早更新换代,导致资源和投资浪费,增加运维成本。而可靠性是自动化控制系统应用的前提,若系统无法保证可靠性,时常发生系统崩溃或误动现象,必然对自来水厂正常生产造成影响,影响正常供水。可拓性是指系统应预留升级空间,能进行系统结构升级。在原有基础上进行系统升级,能降低升级成本。因此,自来水厂在进行自动化系统设计中,应合理选择设计方案,做好系统结构设计,保证可行性和合理性。 3结束语 人类离不开水,水是人类生存的重要物质资源,加强自来水厂建设,保障供水质量和水平具有重要意义。传统自来水厂控制技术已难以适应用户需求和市场要求。因此,自来水厂应积极进行技术改革创新,在控制系统中融入自动化控制技术,进行自动化生产控制,以提高水厂效率和水平,降低自来水厂运维成本,提高供水质量。 作者:王烨峤 单位:萍乡水务有限公司 自动化控制系统论文:计算机技术电气自动化控制系统设计 摘要:如今社会对电力的需求量越来越高,电力也已经成为了许多生产活动必备的元素。对于电气设计系统而言,为人民供应安全可靠的电力是当前的首要任务。专业人员应当利用计算机技术,对落后的电气系统进行淘汰或升级,以便更好地满足人们对电力日益增长的需求。文章主要分析了计算机技术的电气自动化控制系统设计。 关键词:计算机技术;电气自动化控制;系统设计 1计算机技术的电气自动化控制系统设计 1.1线路设计系统 电气设计系统的相关线路较为复杂,必须由专业人员进行操作。线路设计的质量会直接影响到整个供电系统的功能,且线路设计也是电气设计的重点环节之一。设计人员应当引起对线路设计的高度重视,因为这一环节如果没有很好地完成,电气设计系统的相关工作就难以得到正常开展。若要确保电气设计系统能够顺利运作,就必须充分考虑到线路设计系统各个方面的因素,要克服重重困难,争取设计出最为合理的线路。设计人员可利用线路设计系统制作出信息较为完善的图纸,这一步骤需要设计人员将有关信息录入线路设计系统之中,例如设计所要耗费的工程材料、工程的实际路况等等,这一系列工作都是线路设计必不可少的环节。当设计人员做出图纸之后,就可以让系统自主生成数据,这些数据会跟随线路设计的因素变化而变化。线路设计系统能够替设计人员提供线路的实况,便于工作人员适时调节并修改计划方案。 1.2继电保护设计系统 继电保护设计系统中计算机技术的运用主要体现在原理图的绘制方面。在设计原理图以前,工作人员可不必按照原有的点和线进行描绘,而是可以选出贴合自己设计需求的部件,进行自主绘图。在工作人员进行设计时,计算机系统还可以自主把选出的部件插到图纸中,再按照设计人员的动作将画线连接起来。设计工作结束后,系统不但能够自主运算有关数据,设计人员还能依据现实需求利用双向链表对自己的设计图实行改良。继电保护设计系统中保存了各类部件的相关数据,这些部件是系统运作必需的硬件设备。当前市场中的部件信息逐渐更新,因此专业人员也需要对现有的部件实行升级,再将其中储存的信息记录到计算机中。 1.3计算机辅助在绘图中的应用 计算机辅助软件可大致划分为两种,即专门用于电气系统设计的软件与辅助性软件。这两类软件对于电气系统设计而言,都起着极为重要的作用。从近年来电气系统设计软件的进化趋势看,专门用于电气系统设计的软件包括CAD、ABD、FFS等,其中,FFS这一软件操作较为简便,初学者也容易上手,且具有便于动态运算和管理等优势,能够确保图像和型号的统一性,不让其产生误差。当然常用的辅助软件中,最具有代表性的就是Telec软件,该软件大多用在建筑工程领域内的电气设计,和别的软件有着一定差异。这种软件能够进行避雷针的相关运算,还能做出配电绘图,从而充分保障了电气系统设计的完善性。CAD制图软件非常容易操作,且具有很高的开放性,能够支持多种图像格式的转换以及各类硬件设施、操作平台等,因此已经广泛运用于电气系统的相关设计。CAD绘图软件在电气系统设计工作中,起着其他软件难以替代的作用。这种绘图软件可以经由接口连接到计算机上,将平面的物体在计算机中以立体的心态展现出来,从而给系统设计的解析问题提出了有效的处理方法,使得程序运作的构造能以直观的形态展示出来,方便工作人员检查系统设计的成果,并且减少了设计人员的实际工作量,降低了人力工作的强度。CAD绘图软件包括了硬件与软件这两个构成元素,其中,硬件系统又包括了图像保存、图像显示、输入设备、输出设备、信息传输平台等。而软件系统则包括了系统软件与应用软件这两种。目前科学技术飞速发展,无论是CAD、ABD或是FFS软件,都会得到进一步的优化,各类制图功能都会变得越来越成熟,为将来电气系统设计工作的开展提供更多的可能性,并使得电气系统设计工作的效率和质量大幅度提升,协助电气设计系统发展得越来越完善。 2自动化设计发展方向 上世纪50年代,计算机设计自动化概念正式提出,发展至今,已有几十年的历史。其中,计算机设计自动化发展的高潮处于60年代左右。到70年代,诸多大学开始设置自动化课程,并且诸多文献资料得到出版。目前,自动化已成为专家与学者研究的重点课题,是为设计人员带去便利的重要举措,达到缓解设计人员工作任务的目的,将复杂的问题简单化,提高设计质量。针对该领域,诸多数学方面的问题未得到有效解决,为相关人员提供新的研究课题。针对设计人员而言,复杂的技巧、产品设计质量以及丰富的经验是其需要考虑和涉及的内容。近几年,自动化设计获得较大程度上的发展,包括语言描述、布线以及逻辑模拟等方面,迫使自动化设计水平有所提升,致使统一数据库成为其发展方向。与此同时,较为完善的设计系统已在诸多自动化设计单位中得到建立。基于自动化设计作用下,计算机规模有所增加,进而对自动化设计系统提出更高的要求。相对应而言,在增加自动化边设计系统数据基础上,对计算机存储能力、读写能力以及运算方式等的要求均有所改变。因此,自动化设计人员应从自身为出发点,提升工作能力,确保计算机运算方法的准确性,促使其更好地开展自动化设计工作,达到提高设计质量的目的。 3结束语 综上所述,随着我国社会现代化发展目标的逐步实现,电力系统对引入自动化技术产生强烈发展需求。为了满足我国居民在生产生活过程中所产生的用电需求,电力系统应当采取有效措施,逐步完善电气化功能设计,为实现智能化、多元化发展目标做好基础准备,同时维持电力行业稳步发展状态 作者:王辉 张喜峰 曾建强 孔亮 单位:陕西长岭电子科技有限责任公司 自动化控制系统论文:自动化控制系统抗干扰技术剖析 摘要:自动化控制系统在工业领域的应用极大地推动了工业发展,有效提高了工业生产效益,但是在实际操作中工业自动化控制系统也暴露出很多问题,特别是受到多种因素的干扰,严重影响了工业自动化控制系统的稳定性,针对这个情况,应积极采取有效的抗干扰技术,最大程度地降低或者消除各种干扰源。本文分析了工业自动化控制系统的干扰情况,阐述了工业自动化控制系统的抗干扰技术,以供参考。 关键词:工业;自动化控制系统;抗干扰技术 近年来,我国工业发展逐渐朝着自动化、信息化、智能化方向发展,越来越多的自动化控制系统被应用在工业生产中,然而工业自动化控制系统应用现状却不理想,各种各样的干扰源对于自动化控制系统的稳定、正常运行产生了直接影响,所以应充分了解工业自动化控制系统受到的干扰情况,有针对性地进行抗干扰处理,提高工业自动化控制系统运行的稳定性。 1工业自动化控制系统的干扰分析 1.1传导干扰 (1)信号线引入干扰。 电流通过信号线过程中产生感应磁场,相邻信号线受到感应磁场影响会产生一定的感应电流,随着感应电流的增大,和检测开关相连接的接收设备会受到干扰影响,由于信号线中电流持续流过,会影响和信号线相连接的自动化控制系统正常运行,使得控制器逻辑数据不稳定,甚至发生死机或者错误动作。 (2)设计施工干扰。 工业自动化控制系统在施工设计阶段,由于操作、设备型号、调试、安装、工程技术设计等因素,安装设计过程中,接地系统混乱或者控制器、高频发生器或者开关高功率设备之间的距离较短,造成工业自动化控制系统设计施工干扰。 (3)电源线干扰。 工业现场的电源线干扰非常常见,其主要来自两个方面,一方面是工业自动化控制系统受到供电电源耦合影响;另一方面,干扰信号通过供电电源系统进入自动化控制系统。工业自动化控制系统主要通过电网电源供电,其运行过程中经常受到很多因素的干扰和影响,例如,电网短路暂态冲击、大功率用电设备停止或者开启、电网波动等都会影响工业自动化控制系统的正常运行。 1.2辐射干扰 工业自动化控制系统受到的辐射干扰主要是指电弧电路、高频感应设备、雷电、射频设备等产生的干扰,对于这种干扰源,在实际应用中没有很好的方法进行消除,而可以通过减弱或者直接切断电磁干扰传播途径,采用装设防雷设备、合理布置线路、保护隔离、等位机屏蔽或者联机等措施,保障工业自动化控制系统的安全运行。 2工业自动化控制系统的抗干扰技术 2.1软件设计 工业自动化控制系统设计过程中,采用惯性滤波、限幅滤波、中位值滤波、平均值滤波等方法通过计算机程序对系统信号实现数学处理,消除或者减少干扰信号的强度、数量,保障输入信号的稳定性和可靠性,这种方法计算机程序很容易移植,便于修改系统参数,有效提高数字滤波的稳定。 2.2管线设计 为了减少工业自动化控制系统的干扰,应优化管线设计,包括通信线、电源线、信号线管道等,电源线设置应和通信管线保持足够距离,并且使用金属管道覆盖通信管线,正确敷设电缆线路,结合抗干扰、经济性、实用性等因素,选择合适的信号电缆线,其中最常见的是双芯屏蔽双绞线,电缆线敷设过程中应注意以下问题:其一,对于不同信号,敷设不同电缆线路,结合传输信号类型,分层敷设电缆线路;其二,不能使用同一根多芯电缆同时传输数字信号和模拟信号,电缆和电源线不能共用;其三,不能在同一个线槽中放置电源线缆和信号线缆,避免平行、近距离的进行敷设施工,若电源线缆和信号线缆必须放置在一起,两种线缆应保持60cm以上的距离;其四,大功率电动机应和信号线缆保持适当的距离。 2.3电源设计 若工业生产现场包含变频器和大功率器件,对于电源线路采取科学有效的抗干扰措施,对电源设备进行有效隔离,在进线电源分级部位设置避雷器,使用隔离变压器设置在PLC电源输入端,对于隔离变压器的次级绕组和初级绕组,装设屏蔽层,然后做好可靠接地,通过双绞线作为二次侧接线。 2.4接地设计 工业生产现场环境变化会干扰信号线,发生误动作、测量精度下降、死机、程序跑飞、系统数据混乱等现象,这主要是由于接地系统设置不合理,对于工业自动化控制系统应做好接地设计,通过正确、合理的接地设计,有效抑制工业自动化控制系统受到电磁干扰影响,在实际应用中包括信号屏蔽接地、系统接地和安全接地。工业自动化控制系统接地设计过程中,严格区分保护接地和工作接地,保护接地电阻不能超过2欧姆,强电设备接地点和接地极接地点之间保持10m以上的距离,埋设在工业生产现场建筑物周围10m的区域。信号源接地设计,在信号侧接地设置屏蔽层,若信号线中间如果有接头,做好绝缘处理,牢固连接屏蔽层,防止信号线多点接地,连接多芯对绞电缆线和屏蔽双绞线,相互连接好各个屏蔽层,然后进行绝缘处理以后,选择合适接地位置进行单点接地。另外,计算机接入信号之前,在大地和信号线之间连接电容,有效减少共模干扰,将滤波器装设在信号两极之间,减少差模干扰。 2.5选择合适器件 结合不同电子设备的特性,选择合适的器件,例如,通过设置RC、AD双积分滤波器,使电流信号和电压信号转换传输过程中消除高频干扰,有效减少差模干扰。采用双绞线和差动输入器,做好单边接地、屏蔽地线和光电隔离,消除共模干扰。 3结束语 工业自动化控制系统在实际应用中容易受到各种各样的干扰影响,而干扰抑制是一项非常复杂、系统的项目,应综合考虑多方面因素,在施工设计过程中结合自动化控制系统的规格和型号,做好各方面的抗干扰设计,提高工业自动化控制系统的安全性和可靠性。 作者:李晓亮 耿小强 单位:东软集团股份有限公司 自动化控制系统论文:现代化镀锌生产线自动化控制系统 热镀锌板利用冷轧薄板作为生产原料,采取一定的工业手段将镀锌层包覆于钢板表面,并通过包覆镀锌层的方式,提高钢板的耐腐蚀性和延长钢材在恶劣环境条件中的使用寿命。镀锌生产线的基本工作原理为:将镀锌液维持在450.0℃的状态下,在钢板通过镀锌液时,镀锌液体会与氧气发生化学反应,形成具有较高致密性的氧化锌薄膜,并完全附着于钢板之上,可避免外部具有腐蚀性的介质直接与钢板表面接触,从而起到提高耐腐蚀性的作用。 1镀锌生产线概述 马钢股份有限公司冷轧板厂1#连续热镀锌线是马钢公司投入使用的第一条镀锌生产线。该镀锌生产线年均生产能力为3.0×105t,产出产品为镀锌薄板(供建筑业、家电制造业和彩涂业使用)。本生产线自动化控制系统由3部分构成:①一级。是指基础自动化系统。②二级。是指模型控制系统。③三级。是指与厂级自动化系统对接的部分。 2网络结构分析 针对镀锌生产线所设置的自动化控制系统由两级网络构成,一级为生产控制工业以太网网络,二级为生产管理以太网网络。两级网络结构建立在TCP/IP协议基础之上,可实现数据通信,并经过一级信号数据库服务器与二级服务器连接。在镀锌生产线自动化控制系统网络结构中,一级自动化系统中的PLC控制器以其所对应的操作终端、二级操作终端作为两级以太网网络的节点,并在不同的位置接入以太网内。现场远程I/O接口在Genius网络支持下与PLC终端连接,带位置控制的设备装有编码器,按区域组成4个Profei-Bus网,分别接至入口、中间、出口PLC控制器Profei-Bus的主板,从而实现对位置的精确控制。镀锌生产线现场传动设备基于IS-BUS与PLC终端连接。对于独立设备,比如镀锌生产线上称重设备、焊机和气刀等,与系统的接口为以太网直接与PLC终端的连接。 3一级自动化控制系统的构成 3.1一级数据库服务器 在一级自动化控制系统中,一级数据库服务器的主要应用功能是对整个镀锌生产线的运行状态进行全面监测和控制,分析网络通讯的运行情况,收集生产控制所需的关键数据信息,根据运行状态生成报警信息,遵循优先权分级标准对报警信息进行管理,并可提供镀锌生产线在各种状态下的生产报告。 3.2操作终端 在一级自动化控制系统中,操作终端的主要价值是辅助对镀锌生产线运行状态的检测和控制,为各种生产控制功能的实现提供必需的画面组态支持,并根据画面对生产控制操作提出建议。在本文所构建的自动化控制系统中,可应用GE-Fanuc所提供的人机界面实现操作终端的功能。该人机交互界面的最大特点是实现客户与服务器HMI系统的融合,实现全网络化的监督控制和数据收集功能。其基本构成包括服务器和终端两部分,前者负责采集、发送生产线的运行数据;后者负责连接服务器,并显示和控制数据。 3.3PCL控制器终端 在一级自动化控制系统中,GE-InnovationPLC控制器是实现大量自动化控制功能的优秀模块之一。相比于模拟控制模块而言,为了更好地满足镀锌生产线对自动化控制提出的要求,本文选用了基于可用控制块语言编程的控制器。本类型PLC控制器具备中断驱动操作的控制中心,响应速度快、诊断功能强,支持多类型的I/O接口,在复杂的大型系统中的应用价值较高。 3.4传动设备 本系统中的传动设备为Toshiba公司的IGBTPWM变频器。在一级自动化控制系统中,传动设备的主要功能是实现对交流电动机的调速控制,根据其使用范围可进一步划分为无传感器矢量控制和有传感矢量控制两部分。传动柜直流电源有IGBT整流和二极管整流两种,IGBT整流元件的整流柜用于开卷机、活套、张紧辊、夹送辊和卷取机等;二极管整流元件的整流柜主要用于风机、刷辊等。 4二级自动化控制系统构成 4.1过程自动化功能的实现 在本系统中,过程自动化功能的实现主要包括以下4部分:①接收一级自动化控制系统发送的处理命令,并通过PDI原始数据输入的方式处理每个卷所对应的信息;②在对卷信息进行处理的过程中跟踪卷动态,并生成与之相对应的调整设定点,显示有关线、卷的修改参数信息;③通过操作员显示屏幕对非正常运行状态提出报警指令;④诊断各个卷的产出性能,并形成数据报告。 4.2生产控制模型 在整个镀锌生产线自动化控制系统中,共涉及2个生产控制模型,分别为有关镀层重量的控制模型和有关加热退火炉燃烧状态的控制模型。模型机软件系统采用日本新日铁公司提供的技术。在模型的选用和构建过程中,可在二级自动化控制系统的以太网网络挂设专用计算机,并通过网络实现与二级服务器的信号交换。二级系统接受三级系统下发的钢卷信息,并通过协议地址发送至模型机,模型机将符合该钢种的控制数据在焊点到达退火炉和镀层测厚仪时分别传输给它们,从而达到自动控制炉温和锌层厚度的目的。 4.3二级系统与厂级系统的接口部分 二级系统和三级系统之间的数据传递会经过ODBC数据库。二级系统将建立一个与三级系统数据库的ODBC连接,并直接从三级数据库中读取所需的数据。当卷数据处理完成后,二级系统将通过ODBC连接直接将所有的卷数据写入三级系统数据库。 5结束语 在近年来的实践中,我国各类冷轧线的处理开始展开自主集成技术的研究,自主集成技术的应用逐步替代了国外引进的应用模式,但在自主技术研发方面尚处于起步阶段,相关技术仍未成熟。本文着眼于对镀锌生产线自动化控制系统的研究,对该控制系统的构成、网络结构和控制功能进行了详细分析,希望能促进有关自动化控制系统研究的进一步发展,从而更好地保障镀锌生产线的安全、稳定、高效运行。 作者:杨志平 单位:马钢股份冷轧总厂点检一分厂 自动化控制系统论文:探求电气自动化控制系统设计 1电气自动化控制系统的功能与组成 电气自动化控制系统主要由以下几个部分组成:第一,电源供电回路,为控制系统的运行提供电源。第二,保护回路,一般由熔断器、稳压组件、继电器等组件组成,对电气设备和线路的运行实现保护作用。第三,信号回路,通过一定的转换规则,将电信号转换为直观的形式,以此来快速的判断设备和线路的运行是否处于正常工作状态。第四,自动与手动回路。在自动化控制系统中仍然需要手动环节的控制作用,通过转换开关的作用快速实现自动与手动的切换,能够促进控制功能的有效发挥。第五,控制停车回路。在自动化控制系统中,包括启动设备和制动设备,才能实现能耗制动、倒拉翻转制动等,根据不同的设备制动需求选择不同的制动设备。第六,自锁及闭锁回路。自锁是在控制系统启动以后,电气设备维持正常工作环境的状态,而闭锁则是用来保证电气设备和线路正常运行的稳定性和安全性。一般在控制系统中,如果包括两台或者两台以上的设备,只能实现对一台设备的自锁功能。 2电气自动化控制系统的设计思路 2.1集中监控方式 这种控制方式最大的有点就是操作起来简便,而且进行防护设计方面也相对比较简单。不过这种控制方法必须把所有设备的所有功能都集中到一个处理器中,这就容易造成处理器任务过重,而且一旦处理器发生故障,那么将会直接影响整个控制系统的正常运行,进而影响生产效率。而且设备中隔离道闸的操作特别容易受到辅助接点的影响,导致无法正常操作,这样就会增加维修费用,给企业带来更多的生产成本。所以我们应该加强对这种控制技术的了解,在使用的时候也需要进行科学衡量才能够保证生产顺利。 2.2远程监控方式 这种控制技术具有很多优点,例如,节约生产成本、可靠性能高、操作比较灵活等等,所以在系统控制方面能够被广泛使用。但是这种技术受到通讯速度的影响,所以在使用这种技术时,应该确定操作设备能否满足该技术通讯速度的要求,而且这种监控方式只适合在小型设备中使用,不能够用在大型电气设备中,这也是我们应该注意的问题。 2.3现场总线监控方式 这种方式是当前电气自动化控制系统中最为常用的控制技术,在实践中的应用效果十分好,取得了很多成功的经验,为智能电气设备的发展提供了重要借鉴。相比其他控制技术来说,这种方式的适用性更强,能够根据不同的需要选择最合适的控制系统设计,给生产带来更多的便利。由于这种技术本身就存在监控功能,所以不需要很多的使用设备,只要根据需要直接安装相关的智能设备,实现与监控系统的连接,就能够实现远程监控,极大地减少电缆的使用数量,提高了生产效率。此外,这种控制方法中的设备都是独立才做的,通过计算机把各个设备之间相互谅解,不仅能够很灵活的进行组合,还能够提高系统运行的可靠性,而且其中任何一个设备发生故障都不会对整个系统产生影响,保证生产的正常运行。这种技术也是未来电气技术发展的主要方向,我们应该对此深入研究。 3电气自动化控制系统的发展趋势 随着科学技术的快速发展,计算机应用技术的普及,电气自动化控制技术在各行各业中被广泛应用,特别是随着OPC技术的诞生,进一步促进了电气自动化控制技术和计算机的结合。未来电气技术和计算机技术的融合将更加紧密,这也是当前以及未来电子商务的目标。不论从电气技术发展角度来说,还是从计算机技术发展角度来看,电气自动化控制系统必然会随着时代的进步而进步,同时能够在不同领域发挥重要的作用,使生产率得到很大提升,进一步促进我国经济的发展,提高我国电气技术在国际上的地位。 4结束语 综上所述,文章对当前如何做好电气自动化控制系统设计工作,旨在能够促进我国电气技术的快速发展。在进行设计的过程中,应该对设计中的要点进行全面掌握,根据不同用途不同需要选择合适的设计方案,保证整个电气自动控制系统额稳定运行,这对于我国经济的发展有重要的促进作用。 作者:黄亮亮单位:广州市水务科学研究所 自动化控制系统论文:水利工程管理自动化控制系统研究 摘要:水利工程是当前一项十分重要的社会工程,对社会上各个方面发展均有着十分重要的作用。为能够使水利工程作用得到发挥及保证其正常运行,水利工程管理是十分重要的一项工作,在当前水利工程管理中,自动化控制系统的应用使管理工作质量及水平得到很大程度的提高,促进水利工程管理进一步发展。 关键词:水利工程管理;自动化控制系统;应用 水利工程管理是当前保证水利工程正常运行的基础条件,并且也是关键内容,随着现代信息技术及自动化技术的不断发展,在水利工程管理中自动化控制技术也得到越来越广泛的应用,并且对水利工程管理有很大帮助。因此,在水利工程管理过程中,为能够使工作质量得到提高,应当对自动化控制系统应用进行科学分析,并且充分掌握,从而使水利工程管理得以更好发展。 1自动化控制系统工作原理 调水工程中需要使用大量水泵及其辅助设备来组成泵站系统,由于泵站机组容量的不断增大、泵站工程的安全可靠性和节约能源的要求不断提高。为了实现水资源的合理调配与使用,需要发挥泵站的最大效益。为了提高泵站运行的安全性和可靠性,需要有现代化的手段来对泵站的运营进行管理。因此,泵站实施自动化和信息化建设,是泵站日常运行管理工作科学化、规范化、现代化的重要举措,是为了上述目标的重要手段。同时对提高泵站运行管理工作效率,保证泵站长期高效、可靠的运行有重要意义。该系统的运用能够使泵站运行管理人员大大减轻其工作强度,另外还能够使泵站机电设备的综合使用效率以及寿命均得到有效提高,还能够使工作人员对泵站综合运行情况进行直接查询及了解,便于远程管理调度,对水利工程自动化管理水平提高有着十分重要的促进作用。 2水利工程管理中自动化控制系统的应用 2.1利用自动化控制系统监测控制水泵机组 水泵机组在泵站中属于十分重要的一种能源转换设备,其组成主要包括两大系统,即同步电动机与水泵。在水泵机组使用过程中,当开机时自动化控制系统首先应当将防洪闸门打开,同时将清污机启动,使其运行,并且应当对同步电动机组内的励磁系统进行动态检测,对其实际运行状态进行观察,注意是否良好。自动化控制系统内部存在自动判断程序,其能够对各类启动条件进行判断,在确定均与预设参数要求满足情况下,才能够继续进行开机控制。在水泵机组实际运行过程中,自动控制系统便开始进行实施监测,利用有关传感器元件对机组内部各个相关机构元件情况进行动态监测,利用内部运算程序能够对相关数据进行动态分析判断,可随时进行记录,并且实时进行调节,从而使机组运行能够保证处于最佳状态。在自动监测过程中,若有系统故障发生,自动控制系统可对相应执行机构进行实施操作,从而将报警或者事故跳闸等相关动作完成。 2.2利用自动化控制系统监测励磁控制系统 在机组启动以及实际运动过程中,对于励磁装置中晶闸管元件相关运行参数,利用自动化控制系统中上位机可实时显示,并且能够进行记录。在上位机上,相关工作人员依据调度参数可对任何闭环进行调节,从而能够实时调节切换机组恒电流运行、恒功率因素运行以及恒无功率运行状态。对于自动化控制系统而言,其所设置的为综合调节方式,即中控及现地相互备用。当自动化控制系统中上位机有故障出现时,运行人员可选择现地励磁综合控制单位执行,在现地单位中利用可视化人机互通触摸屏系统借助触摸软电子按钮或者键盘直接调节励磁系统,从而使机组运行可靠性得到有效提高。在系统实际运行过程中,当同步电动机有故障出现时,对于自动化控制系统而言,其不但能够利用上位监控系统通过声光等有关方式对中控运行人员进行报警提醒,使其及时排查相关故障单元,另外在现地触摸屏系统中还能够显示报警,避免工作人员出现误操作情况。 2.3利用自动化控制系统可视化监视泵站全局 对于自动化控制系统而言,其上位机中的可视化人机互通界面中,设置整个泵站层次重叠菜单的画面,其包括主变监视、电气主接线、开机及停机判断闭锁流程图、水泵机组单元监视以及油气水等,另外还包括闸门控制系统。在泵站运行管理过程中,相关工作人员只要利用鼠标对上位机各个功能菜单选项直接进行选择,便能够全方面了解整个泵站系统运行状态以及相关数据信息,从而能够将合理高效运行调度计划制定出来。为能够使管理工作更加方便,在自动化控制系统中,对于每个管理人员而言,其均设置密码,在管理界面上只有将正确个人信息输入,然后才能够利用自动控制系统管理整个泵站。另外,在自动化控制系统中,还有多层防护闭锁程序的设置,可有效避免出现人为误操作事故,使整个系统都能够保证高效稳定运行。 3结语 在水利工程管理过程中,为能够使管理工作水平及效率得到有效提高,应当对自动化控制系统进行合理应用,该系统的应用能够实现对水利工程中各个方面的自动化管理控制,对水利工程自动化管理水平的提高十分有利。相关水利工程管理人员应当对自动化控制系统应用熟练掌握,并且合理应用。 作者:刘文慧 单位:山西黄河万家寨水务集团有限公司 自动化控制系统论文:电气工程与自动化控制系统实践 近些年来,随着科学技术的不断进步,电气工程与自动化控制系统技术水平也日益提高,在工业生产中占据着重要地位,具有提高自动化水平、提高生产效率、延长设备使用年限等特点。因此,做好电气工程与自动化控制系统的实践是企业应当重视的工作。 1电气工程与自动化控制系统的概述 (1)电气工程与自动化控制系统的设计。在电气工程与自动化控制系统设计中,主要有闭环控制、开环控制以及复合控制三种,其中,闭环控制控制过程是根据给定值和反馈量偏差来完成的,能够预防震荡,确保控制装置正常工作。开环控制的控制装置与受控对象之间是顺向作用,优点在于控制过程、系统结构简单,不足之处是控制精度差、抗干扰能力低,主要适用于对控制性能要求相对偏低的场合。复合控制是一种反馈控制方式,只有在被控量变化后,控制系统才会进行调节与控制,控制过程、被控量不会受复合控制的影响。 (2)电气工程与自动化控制系统的方式。电气工程与自动化控制系统主要可以分为集中式、分布式以及信息集成化三种,具体是指:首先,集中式控制系统。此种控制系统只有一个处理器,承担着系统的所有功能的处理任务,其优点是系统结构简单、设计与操作简便、维护成本较低,其缺点有在监控对象增加时,处理器工作效率会降低,处理工作过程会受任务多少影响,主机使用空间减少,在功能增加时,只能通过增加电线方式解决,会增加成本,影响系统可靠性[1]。其次,分布式控制系统。此种控制系统有多个控制回路,每个控制回路分别承担一部分系统功能,可以有效解决集中式控制系统的不足,同时实现对数据的集中获取、管理与控制。但是,分布式控制系统也存在一定不足,主要是受仪表类型复杂、标准不一影响,会增大维修工作难度。第三,信息集成化控制系统。信息化集成控制系统是在计算机技术、信息技术等基础上发展出来的一种控制系统,是指在电气自动化控制设施与机械设备之间以信息技术作为连接,比如微电子处理技术等,提高信息获取效率,提升控制系统自动化水平。 (3)电气工程与自动化控制系统的重要性。在工业生产中,电气工程与自动化系统起着十分重要的作用,具体体现在以下三方面:首先,能够提高设备的可靠性,通过自动化系统,可以对电气工程相关设备状态进行自动检测,检验元件参数指标以及可靠性,确保在各种环境条件下,设备都可以良好运行,并对其进行相应改进与完善,确保电气工程的可靠性。其次,可以增强系统的适用性,在生产过程中,电气工程与自动化系统能够自动记录所有的运行数据,并通过对数据的自动分析、对比,根据实际需求来对工作进行自动控制与调节,从而有效增强系统的适用性。第三,可以提高生产的先进性,在工业生产中,自动化控制水平是一项十分重要的衡量指标,通过应用电气工程与自动化控制系统,可以自动完成对生产过程与产品的测试工作,在保证产品品质的同时,提高生产效率,从而实现生产先进性的提升[2]。 2电气工程与自动化控制系统的实践 (1)在智能化方面的实践。在电力系统当中,其运行的可靠性、安全性等与智能化水平有着密切联系。因此,将电气工程与自动化控制系统应用于系统的智能化当中,可以提高系统的自动调节能力,解决电气工程早期自动化控制存在的不足,促进电气工程的进步,有效提升电气工程自动化控制的整体水平。对于智能化控制器而言,其优点主要是可以同时完成诸多不同数据的处理,也可以承担一些其他控制器难以完成的工作,比如难度较高、危险性较大的工作。电气工程与自动化控制系统在智能化方面实践,不仅体现在提高智能化技术的先进性、实用性方面,还体现在增加电气工程的稳定性上。在未来工业发展趋势中,智能化方面电气工程与自动化控制系统应用将会越来越加广泛,分布在智能化的各个领域,对智能化的发展与进步起着重要促进作用。因此,应当加强对电气工程与自动化系统在智能化方面实践的研究,针对不同问题采取相应的措施,可以提高智能化中电气工程与自动化系统可靠性与安全性,避免事故发生[3]。 (2)在变电站配电的实践。在变电站配电中应用电气工程与自动化控制系统,会对变电站运行设备故障与事故进行自动记录,利用监控、操作的图像化与智能化特点,不仅可以提高变电站运行效率,也能够有效提高变电站配电自动化系统的管理水平,对变电站配电进步有着重要意义,有助于促进电气工程自动化控制的发展。 (3)在电厂分散测控系统的实践。在电厂运行中,分散测控系统是一项十分重要的内容,可以对电厂锅炉、发电机等运行状态进行动态、实时测控,及时发现潜在隐患与问题并加以解决,确保电厂运行的安全可靠。在电厂分散测控系统中,采取的通常是分层分布结构,将电气工程与自动化系统运用与电厂分散系统中,可以提高分散测控系统的监测工作的效率与准确性,实现自动化控制,起到保护分散监控系统的作用,提升系统稳定性。 3结语 综上所述,电气工程与自动化控制系统是国家社会经济发展的重要基础,加强对电气工程与自动化控制系统的了解,掌握其设计方式、控制系统模式等内容,将其合理应用于工业生产的实践当中,对于工业生产效率提升、产品质量等起着重要保障作用。因此,对电气工程与自动化控制系统的实践展开研究,借鉴先进技术,提高系统的稳定性与可靠性,对电气工程与自动化控制系统发展有着重要意义。 作者:曾苏英 单位:国网江西寻乌县供电有限责任公司 自动化控制系统论文:电气工程及自动化控制系统应用 引言 随着科学技术的不断发展,在日常的生活及生产过程中,人们逐渐地追求一种无人或者由少人操控的自动控制系统。这不但能够提高生活质量还能提高生产的智能化水平,并且能有效的减少人工疏忽所造成的错误或者事故。因此,电气工程及电气自动化控制系统在现代生活中得到了广泛的应用,小到日常里家用的电气设备,大到大型的工业设备都离不开电气自动化控制系统。近几年,电气工程及电气自动化控制系统已逐渐成为科研技术中的热门研究领域。 1电气工程及电气自动化 1.1概念 电气工程及其自动化领域的有关研究与其他学科之间有着紧密的联系。电气工程及其自动化技术是对当代热门领域技术如网络信息技术、电力电子技术、计算机技术等的充分融合。因此,我国对于电气工程及其自动化的定义就不应当有所局限。在现实生活生产当中,应用到电气工程及其电气自动化的领域非常多,比如:在我国家庭当中墙上的电灯线路、配电板;以及经常在电视上出现的宇宙飞船的顺利升空等。这些领域和行业都在使用电气工程及其自动化的技术。这样就使得电气工程及其自动化的概念更加具有全面性和包容性。 1.2电气工程自动化控制系统设计的内容 自动化控制系统的设计可以分为以下三种类型: 1.2.1开环控制。这种电气自动化控制装置是一种通过对受控的对象施加顺向作用以使其得到智能化的控制,如图1所示。采用开环控制的方式能够使控制对象与电气自动化的控制系统之间形成更加完整的结构体系,并且具有控制过程操作简单等的优点。但是,采用这种方式也使得电子自动化系统比较容易被外界干扰,从而降低这种控制系统的控制精确度。于是,使用电气工程的企业和领域通常将这种控制系统应用于对控制的及时性和精确度要求不高的方面。 1.2.2闭环控制。与开环自动化控制装置相对的是闭环的控制系统,其具有逆向作用,如图2所示。也就是说采用闭环控制系统的电气工程能够准确的显示出控制变量对整个控制过程所造成的作用力和影响,从而能够实现控制结果和控制标准之间的比对。并且能够根据对整个控制过程的观察,找到导致差异出现的主要流程当中所存在的问题,从而通过消除差异来实现对整个电气工程的控制作用。由于其具有减弱以及消除问题的作用,所以使用电气工程的企业和领域通常将这种控制用于防止突发事故的出现导致系统不能正常工作的问题。 1.2.3复合控制和反馈控制。这种控制系统通常用在对整个系统的变量进行监控时,当电气自动化所控制的电气工程系统中的监控的变量参数发生改变之后,使用复合、反馈系统对当中出现的问题进行修改,并且做出适当的控制和调整,在变化发生后才做出相应调节和控制。可以看出,由于其难以及时对被控量实现及时、动态的控制,复合和反馈控制系统与闭环控制系统所实现的实时控制存在较大的差别。 2电气自动化控制系统对电气工程的影响 2.1实现了产品试验方法的先进性 电气自动化控制系统的应用实现了对产品的实验。由于电气工程不仅仅涉及到人们生活中的一些电路、机械及生活用品,还涉及到一些具有高危害性的实验、具有设计复杂电子设备的生产。因此,使用电气自动化控制系统能够提高人工参与的精确度,或者是不适合人体直接参与的工作。使用电气自动化控制系统能够有效的避免上述问题,并且通过高精尖仪器的分析能够提升有关工作的质量和精确度,极大的方便了对产品的实验和试验。 2.2提升了电气工程的可靠性 电气工程可靠性的提高依赖于电气自动化技术控制精确程度的提高以及有关电子元器件的合理搭配。由于大多数电气工程产品的结构比较复杂,牵一发而动全身,因此使用电气自动化系统一方面能够减少由于人工成本增加拉低的企业整体生产力水平,另一方面能够有效的避免由于人工所产生误差。在使用电气自动化系统时,应当注意坚持电气自动化控制系统的设计,其一方面需要对所涉及的技术进行定期的研究和更新,从而促使其能够根据电气工程的需求而进行不断的提高,另一方面也需要在对整个电气工程进行自动化监控系统进行设计时,依据系统化为其设计一种易于检测的方式和方法,从而使得其对电气自动化系统的日常维护能够更为方便。 3电气自动化在电气工程中的应用 3.1发电厂分散测控系统自动化的应用 在我国的发电厂的分散测控系统当中,通常会使电气自动化控制系统作为整个分散测控系统设计具有分层的结构。通过利用这种分层的结构,我们能够有效的得到发电厂中各个区域的受热信号,并且能够及时发现其多个发电设施当中出现的各种故障,从而降低发电厂发电终端现象的产生率,来保证企业整体的持续稳定运行。除此之外,还能够借助于电气自动化的控制系统来实现监控整个发电流程,动态的将预设参数与电力产能、机器运作参数来进行比较,从而对机械工作的台数做到适度的调控,平衡发电厂的产能,来实现对企业资源的更优分配,大大节约了企业的成本利用,提升了企业的价值和运营效率。 3.2变电站配电自动化系统的应用 电气自动化技术所构建的电气自动化控制系统在我国变电站中也有所应用。其通常是在这一技术之上搭建起计算机的硬件处理系统,通过为整个变电站安装监控摄像头,来获取变电站内机械设备运营现状和部员工工作现状,由此实现对整个变电站工作流程的监控。通过使用这些具有智能化和图像化的信息,能够更加准确的了解企业内部事件的发生及其运行,从而降低了人为直接监控的成本,使变电站的配电系统能够逐渐朝着综合自动化的方向不断前行。 4结束语 电气工程及电气自动化控制系统的应用,能提高各行业内自动化水平,同时还能提升其运行管理的水平。除此之外,通过电气自动化控制系统对生产过程的控制可以在很大程度上减少生产成本,并提高设备的安全可靠性,大大的提高生产效率。就目前电气工程及电气自动化的控制系统的发展而言,随着科技水平的不断提高,电气自动化控制系统将会得到进一步的优化,为企业为社会创造更大的财富。 作者:刘烈金 单位:南昌市火车站广场管理处 自动化控制系统论文:探讨自动化控制系统设计方式 1取苗机构的主要部分动作控制过程 1.1苗盘输送的控制过程 苗盘输送机构的主要功能是把苗盘固定在上面,通过步进电机带动,每隔一固定时间转动1次,每次只转动1个固定距离(即为穴盘的格子间距),将1排穴盘苗送到指定的位置,通过液压顶苗杆将秧苗顶出。当整盘苗全部被顶出后,输送装置会将穴盘输送走,进行回收,并且将下一盘苗送到指定位置,从而实现穴盘苗均匀、连续地输送到位。 1.2液压顶苗杆的控制过程 液压顶苗杆的动作过程是间歇往复伸缩运动,目的是将到达指定位置的穴盘苗从苗盘中顶出。当输送定位传感器检测到苗盘到达指定位置时,就驱动液压缸反复伸缩运动。根据实际需要,确定其顶出的距离,即可将整排秧苗顶出,然后顶杆缩回。 1.3放苗输送机构的控制过程 当穴盘苗被顶杆顶出,落入到下方的曲线导苗管由于穴盘苗根部重力大,穴盘苗将直立着落到放苗输送带上的每个隔板之间。放苗输送带由步进电机驱动,可根据实际作业要求设定其转动速度,将秧苗喂入到投苗机构中,由投苗装置再将秧苗进行栽植。当落入到放苗输送带上的一排苗全部喂完后,电机停止转动,输送带等待下一排的穴盘苗的落入。通过上述各机构之间的运动控制配合,可将穴盘苗从穴盘中自动喂入到投苗机构中,由投苗机构将秧苗置入田间开出的沟穴中,进行覆土和镇压等工作,从而完成穴盘苗的整个移栽过程。 2控制系统硬件设计 控制系统是取苗机构的指挥系统,通过它可以让执行器按照规定的要求进行工作。可编程序控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统,与继电器相比,它具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、体积小和能耗低等特点。因此,本设计选用PLC作为取苗机构的控制系统[8]。在取苗机构自动取苗过程中,主要会涉及到以下几步:1)苗盘输送机构处的传感器1检测苗盘输送带上是否有苗盘。如果没有,则发出报警信号。2)液压顶苗杆处的传感器2检测穴盘被顶出的那排穴盘中是否有秧苗。如果有,驱动液压缸伸出,顶苗杆将秧苗顶出穴盘;如果没有,电动机1启动,带动苗盘输送带传动,直至传感器2检测到有苗,液压顶苗杆顶出秧苗后返回原位。3)放苗输送机构输送带1上的传感器3检测其上是否有秧苗。如果有秧苗,电动机2启动,将秧苗喂入栽植机构;如果没有,则等待。4)放苗输送机构输送带2上的传感器4检测其上是否有秧苗。如果有秧苗,电动机3启动,将秧苗喂入栽植机构;如果没有,则等待。在此控制系统中,PLC输入端与传感器、行程开关和按钮等相连,而输出端直接和电动机、电磁阀、指示灯和报警信号等相连。各种逻辑控制及时间控制在PLC内部实现。 2.1可编程序控制器(PLC)的选择 首先,根据设计的工艺要求确定I/O点数。其中,输入13点,输出10点,再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。再根据I/O点数、编程与程序调试的灵活性、扩展性和性价比等要求,选用的可编程序控制器为西门子S7-200系列中的S7-200CPU226。它有24个输入点、16个输出点、2个RS485通讯口。其中,1个通讯口与计算机相连,1个与操作界面相连,方便编程与调试。S7-200CPU226包括1个中央处理单元(CPU)、24V直流电源以及数字量I/O点,这些都被集成在一个紧凑和独立的设备中。 2.2步进电动机的选择 步进电机是将电脉冲转化为角位移的电气设备。脉冲的数量决定了旋转的总角度,脉冲的频率决定了旋转的速度,方向信号决定了旋转的方向。根据被控设备的技术数据,采用二相八拍混合式步进电机,型号为42BYGH101。 2.3传感器的选择选 择接近开关作为检测有无秧苗的传感器。接近开关有3根连接线(红、蓝、黑),红色接电源的正极,黑色接电源的负极,蓝色为输出信号。当与秧苗接近时,输出电平为低电平,否则为高电平。 3控制系统软件设计 3.1手动控制方式 用按钮操作对装置的每一种运动单独进行控制。手动运行方式不是控制系统的主要运行方式,而是用于设备调试、系统调整和紧急情况下的控制方式,因此是自动运行方式的辅助方式。所谓紧急情况,是指PLC在故障情况下运行。 3.2自动控制方式 穴盘苗自动取苗机构控制系统上电,系统进入上电复位状态。按下启动按钮,取苗机构开始工作。装在苗盘支架上的位置检测传感器检测顶苗杆顶出的该排是否有穴盘苗。若无苗,则驱动步进电机,带动送苗传送带,直到传感器检测到该排存在穴盘苗,电机则停止运动;若检测到有苗,则驱动液压顶苗杆机构动作,顶苗杆伸出,并将检测到的该排秧苗从穴盘中顶出,然后液压顶苗杆缩回。因根部自重,秧苗通过曲线导苗管直立地落到停稳的放苗输送机构输送带1的每个隔板之间。当位置传感器检测到隔板之间有秧苗时,驱动步进电机1,带动输送带1运动,将秧苗喂入到栽植机构中去;当输送带1在投喂秧苗时,苗盘输送机构以及液压顶苗杆继续工作,苗盘输送带将穴盘的第2排送到指定位置,液压顶苗杆将第2排秧苗顶出,并将第2批的秧苗投入到停稳的放苗机构输送带2上的隔板之间,等待投喂;当输送带1上的秧苗全部被喂完之后,步进电机2启动,带动输送带2运动,并且开始喂苗;而停止的输送带1继续接受第3排秧苗的落入。经过这样一个重复循序的过程,取苗机构就能完成连续地向栽植机构中投喂秧苗,以保证移栽机的持续工作,提高移栽效率。在此控制过程中,可通过键盘和显示器设定参数,来控制移栽速度及秧苗株距。若在控制过程中,某一部分出现故障,报警装置启动报警程序。 4结束语 本文针对一种新型的穴盘苗顶杆式取苗机构,设计了自动取苗控制系统。该控制系统以PLC控制器为优秀,通过步进电机和液压驱动系统等来控制机构运动过程。经初步试验,可以完成要求的动作过程,并且可通过调节参数来改变动作速率。在后期的研究中,还需加强控制系统在田间作业环境下受各种因素影响时的稳定性。该取苗机构的自动化研究对移栽机械的全自动化有重要意义。 作者:顾文俊 曹卫彬 李卫敏 王侨 单位:石河子大学 自动化控制系统论文:冷轧酸洗机组自动化控制系统探索 摘要:介绍酸洗机组,分析冷轧酸洗机组自动化控制系统的控制流程。 关键词:酸洗机组;自动化控制 在钢铁厂的轧钢生产中,酸洗机组是重要的技术设备,在实际运行中,拥有稳定的基本技术性能,对于顺利开展冷轧钢生产活动有着一定的制约作用。就技术实现路径来分析,通过自动化控制系统,能确保冷轧酸洗机组保持最佳的技术状态,所以,需要针对冷轧酸洗机组自动化控制系统的技术性能进行研究,以确保日常生产活动得以顺利开展的保障。在目前的酸洗机组自动化控制系统中,0级为现场级、1级为基础级、2级为过程自动化级、3级为生产执行控制级。系统主要包含了传感器仪表、数字传动等,另外也有单独的HMI系统,方便生产人员使用。本文主要是针对基础自动化级进行探讨。 1酸洗机组 带钢酸洗主要包含了连续卧式酸洗机组、连轧酸洗机组以及半连续式酸洗机组。其中,连续式酸洗机组工艺特点在于:在展开钢卷之后,钢卷与钢卷之间就会头尾焊接起来,这样就可以连续的通过酸洗槽;推拉式酸洗机组在酸洗的时候,每一根带钢经夹送辊依次的咬入,不需要焊接,就直接推送镶嵌,直至卷取,并且让带钢间断性的通过酸及机组。 2冷轧酸洗机组自动化控制系统 2.1入口段点位技术控制 (1)钢卷运输。钢卷运输的控制主要是NO.1和NO.2小车从启动运行的时点到运作达到入口活套构件空间点位过程之中开展的顺序控制行为。(2)顺序控制。在顺序控制中主要包含了冷轧钢卷从预开卷点位移动到开卷机点位、带头结构自动完成导板穿带、带头结构完成剪切动作、带头结构完成等待位向焊机位置穿带、带尾结构完成剪切动作、实现带尾结构的甩尾以及焊缝冲月牙等[1]。(3)活套控制。按照入口与出口点位实际具备的速度以及加速度参数具体值,可以实现预设性参数控制值的确定与设置,因此,可以设定套量技术点位、空套技术点位以及最大的套量技术点位的供给预设性技术参数定值。由于焊接技术,入口段点位会出现停车现象,其入口活套技术构建就会直接朝着工艺段完成带钢输送技术任务,当酸洗机入口位置活套构件的套量参数小于设定位置,就需要将入口段技术点位的爬行速度开启,按照一次设备运行开关,同时保持开关,让其入口的位置正式进入提速状态。在这一技术时点,其入口段实际运行速度为冷轧钢设备生产工艺段的实际运行速度同加速度数值之间的总和。如果入口点位的活套构件刚刚能够满足设定套量位置,那么其实际的运行速度,将同冷轧钢设备的生产工艺段保持同步。如果出现了技术停车动作,那么在设备的入口点位的活套构件在符合套量设定位置的时候,酸洗机设备的入口段点位就会直接降低到爬行速度,并且,作为生产技术的作业人员,需要通过手动的方式,将其入口段结构切换至停止运行。另外,等待入口点位的活套构件达到最大套量点位时,能够让其自行达到停车状态,或者是等候入口点位的活套构件直接达到空套点位,使其生产工艺段也处于停车状态[2]。 2.2带钢跟踪控制 (1)活套控制来监视活套的位置,就算没有活套控制操作的机组速度,也可以开展活套位置的控制,活套位置控制其本身存在带钢定位功能,按照出口带钢速度、入口以及加速度计算,其实际的活套位置除以带钢股数,按照入口、出口速度以及加速度,就会提供预设定值。(2)焊缝跟踪。对于焊缝一直跟踪到月牙剪位置,跟踪到圆盘。 2.3带钢张力控制 (1)在入口位置上,需要做好操作张力或者额定张力控制,并且还要保证带钢张力满足要求,进而顺利做好预设定值的运送,利用HMI,就可以传递到开卷机传动系统。在进行计算的时候,要建立单独的数据表格,或者是采取HMI,利用操作人员进行张力值的设定,利用带钢横断面以及材质来满足要求,并且按照过程计算机或者是HMI来设定设定值,以满足带钢跟踪系统同设定的实际输出彼此的结合,实现对张力辊以及活套传动系统的控制。(2)在实现带钢的穿出与进入的时候,通过较小的张力就可以实现对穿带张力控制的控制,大约占据额定张力的30%,通过张力值,可以确保带钢处于绷紧的状态下。但是在输入方式上可以考虑自动与手动两种。(3)在临时停车张力控制方面,考虑到机组的临时停车,在系统延时得以控制之后再自动的给定。其需要的张力值等同于带钢张力值,一般为额定张力的30%。并且按照带钢张力自动投入的功能,就能确保临时停车张力被控制在稳定的传动状态之下,相比临时停车张力,实际的带钢张力值要大一些。 2.4带钢速度控制 (1)在没有完成带钢焊接之前需要做好入口段的速度设定,如果没有进行相互的联动,则需要控制好两个速度:要求NO.1的纠偏辊压辊以及张力辊为速度选择;要求开卷机和处理器为一个速度选择,也就是带穿的速度,能够达到60m/min的最大值。对于这两种速度的选择,可以按照不同的带钢速度来同时的运行。当完成带钢的焊接之后,启动机组联机,其入口段正常运行的速度基准为NO.1张力辊的速度[3]。(2)合理的设定酸洗工艺段的速度。要求NO.4纠偏辊压辊、传动转向辊以及拉矫机都需要设定一个统一的速度,在正常运行的前提下,需要按照拉矫机NO.3张力辊速度来进行相对应的操作。(3)对于酸洗出口端的速度。碎边剪同圆盘剪段NO.4张力辊应保持相互对等的速度。同时,NO.4张力辊速度为出口端的实际速度。 2.5工艺段以及出口段的控制 (1)控制拉矫机。一般来说,利用拉矫机NO.3以及NO.2张力辊的速度差值,就可以直接的计算拉矫机的张力,而NO.3张力辊同主传动主令速度相关,主要包含了延伸率功能投入、延伸率功能不投入以及张力方式选择。但是具体的显示与操作以及实际的延伸率实际测量之间没有直接的关联。(2)控制圆盘剪段。为了确保碎边剪上存在微量的牵引速度,机组的速度要比预设的碎边剪速度小,即偏移量同设定值的和。(3)合理的控制NO.1和NO.2。对NO.1出口活套进行控制,以实现在圆盘剪切段的积累。考虑到月牙剪冲月牙停车或者是刀刃插入的更换,需要将带钢直接带入工艺段。相对工艺段,圆盘剪段的速度较小,所以,NO.1出口活套需要满足预定的套量位置,直接降低工艺段速度,成为爬行速度。在这一个时段,可以确保工艺段和圆盘剪段速度相同,或者是停止工艺段。对NO.2出口活套进行控制,在月牙剪冲月牙停车或者是刀刃更换的时候,圆盘剪段会有足够的带钢输送给轧机,以对带钢进行保存与积累。NO.2出口活套的套量与设定的位置较少,可以直接开启爬行速度,并将运动按钮按下,避免保持按钮按下,以实现圆盘剪段的加速处理,其实际的运行速度就是工艺段的速度与加速度的和,NO.2的出口活套就能符合设定套量位置的实际要求,并且还会降低其实际的速度,与轧机的入口保持相互的协同运行[4]。 3结语 通过对冷轧酸洗机组自动化控制系统进行探讨,希望能够对该系统有更为透彻的认识与了解,并且通过详细的介绍表明,控制系统设计能够推动冷轧酸洗机组的自动化控制。 作者:陈涛 吴林 单位:新钢公司冷轧厂 新钢公司设材部 自动化控制系统论文:中波发射机自动化控制系统分析 摘要:随着科学技术地不断发展,控制系统在各个领域中都得到了广泛应用,从其所展现出来的效果来看相对较为理想,使得很多设备都实现了自动化控制。广播发射机是电台运行过程中的重要设备,其在自动化控制技术的影响下也逐渐走向自动化时代。发射机自动化控制不仅降低了相关工作人员的工作强度,而且还能够进一步保障电台节目安全播出。基于此,本文就以笔者工作单位10kW中波发射机为参考对象对其中的自动化控制系统进行解析,希望人们能够对该设备的自动化控制系统有更加深入的认识和了解。 关键词:中波发射机;自动化;控制系统 中波发射机的自动化发展,对我国电视广播行业的发展来说具有非常重要的作用和意义。当中波发射机具有自动化控制系统时,电视广播单位能够实现无人值班。从当前相关工作人员对中波发射机的利用上来看,很多工作人员会利用该设备,但对该设备本身所具有的自动化控制功能并不是十分了解。基于此,笔者就对其所具有的自动化功能进行探讨。 1中波发射机控制器的系统功能 在中波发射机控制器上,系统功能主要包含以下几个部分。①在显示屏上将会出现系统时间,各个设备在运行过程中电压所发生的变化、发射机当前运作频率等方面内容。②能够监控发射机日常状态,然后利用动态图形将运行状态呈现出来,如果系统出现了故障,那么系统则能够及时发出警报。③数据采样端口在采样时所选取的方式为模拟量,其能够对电源电流和电压、发射功率、正负调幅度、高频采样等方面的数据信息进行随机采样。④中波发射机控制器上所拥有的状态端口,其可以对高、中、低三种功率指示和各类故障等方面的内容进行数据采样。⑤系统中的空置量端口可以实现升降功率、倒备机天线和功率等方面的控制操作。⑥操作模式相对较为简单,其所拥有的操作系统为windows系统,在显示界面就能够清楚显示出图像和数据,不需要做其他的操作。然而,由于界面给人们的感觉十分友好,便于人们进行相关操作,且为了方便使用和更新还设置了很多快捷键,这对系统运行和发展来说都具有积极意义。⑦系统具有记忆功能,该功能的主要作用是记录设备断电前的运行状态,以便于设备在重新通电以后能够恢复断电前的运行状态。⑧串行数据接口在数据传输过程中应遵守相关标准协议,要想有效实现上位机本身所具有的功能,应当充分串行数据接口来完成[1]。 2中波发射机自动化控制系统的集中控制 将中波发射机中所产生的各项参数、数据和运行状态等方面的数据利用集中控制系统将其送到上位机上,用户通过该机器就能够有效查看发射机所处的运行状态,同时还能够控制开关[2]。当发射机出现故障以后,此时可以通过利用备用机来完成相关工作,促使节目能够顺利播出。集中控制能够使设备和远程计算机保持良好的通信,其主要是基于MODEM和公用电话网的出现,当上位机能够将发射机所有相关参数数据进行打包处理,然后将其传输到远程计算机当中,此种信息数据传输方式受距离的影响相对较小,借用网络便能够达到信息数据传输的目的,通过此方法,相关工作人员可以通过计算机来了解电视台的具体运行情况[3]。这种对电视台所进行的控制相对较为开放,容易产生非常多的安全问题,所以需要限制计算机所具有的功能,也就是限制计算机对电视台运行系统的操作权限,通常只保留查看权限。 3中波发射机自动化控制系统的基本功能 第一,串行接口是对现场进行控制的总接线口,此接口能够有效实现对设备的监管和控制,然后根据实际工作的需求将指令发送到设备上,以此来有效改变当前的运作状态,从而实现远程数据控制与监控。第二,其能够自动检测发射机和相关设备的基础运行状态,然后识别和分析相关监测数据和工作状态,这其中主要包含开关量和模拟量,再对这些数据进行存盘[4]。正常情况下,发射机每隔一小时就会记录一次相关信息数据,并且人们还可以根据实际需求来对记录时间进行相应调整,当出现故障时也一同记录下来,并构建出相应的数据库,将所有数据和信息都进行存档,为后续相关工作提供数据信息支持。第三,人们在选择通信协议时主要为标准模式,也就是在运行中计算机需要通过利用专用网线等来完成数据接收工作,实现远程控制。为了能够使远程控制变得更加合理,避免出现各类不合理情况,常常会对控制操作进行限制,使计算机对系统只有检测的权限,并没有对其进行控制或操作的功能[5]。第四,在对发射机进行设置时需要以节目播出时间表为基础,并对手动功能进行优先控制。第五,报表和抄表功能。在报表中,应当对系统运行所需要的数据进行编制,然后系统才能以此为依据完成相应的工作。监控界面为工作人员提供的是查询、显示及打印功能,用户能够根据自身的需求来选择出系统运行所产生的数据,然后再将这些数据制作成表格文件[6]。第六,用户能够以自身实际需求为基础,适当修改报警限制,如此便能有效避免因操作不当而引发警报系统发生误报警,并且还能有效弥补报警遗漏所存在的突发问题。第七,在对系统进行管理时需要借用值班日志来进行,使其管理能够达到较为理想的效果。在系统中,应为每一个人员创建独立的身份,在操作时需要自己身份所对应的密码,如此才能保障所有进入系统中的身份都是唯一的,这对提高系统安全性有积极的作用。以用户级别为基础来设置用户所拥有的权限,对系统功能实现来说具有非常重要的意义。第八,能够对系统中所发生的故障进行诊断。如果设备在运行过程中出现问题,此时需要对发生故障的部位做出判断,然后再将设备在发生故障前后所产生的各项数据和信息打印出来呈现给相关工作人员,让其根据这些数据对故障发生的原因进行分析[7]。与此同时,相关工作人员还可以将设备诊断结果作为依据来对设备所出现的问题进行及时处理。第九,系统中的各个控制器都能独自完成相关工作,相互之间不会产生任何影响。第十,系统会在硬件上留有一部分扩展接口,以便对其他信号进行检测和增设相关的控制功能。第十一,在系统中,人机界面是较为友好的,相关工作人员在操作时也较为简单。在应用界面时,主要是采用图形界面,只需要通过鼠标便能够完成所有操作,实现相关功能。另外,此种操作对用户的要求也较低,用户只要会进行简单操作即可,而且在很多附件中只需要附带相关说明就能够对查询功能等进行设置。第十二,能够对控制器时钟进行校正,对控制器中的系统进行设置。 4中波发射机自动化控制系统远程控制 通过远程监控可将信息网和控制网结合在一起,使单位能够充分掌握内部运行情况,然后以此为依据对相关部位进行调整,并在管理上采取相关策略来促使单位内部综合自动化能够得以有效实现,并且还能够将单位所监测到的所有数据进行记录,构建起一个完善的系统运行数据信息库。利用远程监控还能对运行中所产生的数据和具体的状态进行采集,以此来达到监控的目的,该系统能确保将故障诊断技术应用在中波发射机自动化控制系统中。远程监控技术不仅能够确保技术人员即便无法达到故障发生现场,也可以了解设备的运行情况,然后对发射系统进行相应监控,让技术人员虚拟各个监控,以利用本地中较为丰富的软件资源来完成相关工作,确保整个系统都能够保持良好的运行状态,进而简化操作团队和控制团队[8]。该系统远程控制主要包括以下几方面内容:(1)处于集中控制状态下的计算机能够在局域网范围内被所有工作人员访问;(2)发射机本身的运行状态和各项参数都有可能被人们所观察到,其中也包含了模拟量和开关量两部分内容;(3)针对于权限管理工作来说,为了能够避免个别出现越权操作的情况,需要对其进行分级管理,不同身份的工作人员所具有的权限是不同的;(4)通过网络访问的用户对发射机没有任何的操作权限,如此便有效提高了发射机本身所具有的安全性,以免由于操不当而引发各种故障;(5)环境和配电数据都是可以通过检测而查看到的,其在视频监控图像上能够将这些信息全部呈现给用户。 5结语 为了能够提高电视广播的播出质量,应当利用先进的科学技术、设备和人才,设备本身不仅要具有良好的自动化控制功能,使系统中发生设备故障时能够被及时发现和解决,而人才则需要能够利用该设备,充分发挥中波发射机本身所具有的良好功能。中波发射机在节目播出中具有非常重要的作用,其本身是否具有自动化控制系统将会影响节目播出质量。因此,本文对中波发射机控制系统进行了探讨,希望能够为相关工作人员在利用中波发射机方面提供一定参考。 作者:邹宏杰 单位:贵州省新闻出版广电局六九一台 自动化控制系统论文:煤矿自动化控制系统雷电安全防护措施 摘要:目前煤矿自动化控制系统已引起广泛关注。然而从客观角度论证分析,此类控制体系的雷电防护能力相对不是很高,一旦遭遇雷击,不单会令系统自身产生特定程度的损害,严重情况下甚至会直接导致系统失灵,引发施工现场大规模的安全事故,威胁到施工和管理人员的生命财产安全。因此,文章在理清煤矿自动化控制系统雷电安全防护工作的必要性基础上,结合实际探讨这类系统雷电安全的妥善性防护办法。 关键词:煤矿自动化;雷电安全;安全措施;防护办法 雷击的破坏具有较强的综合性,可以顺势细化出机械、热、电效应等不同类型的破坏情况,特别是由此而滋生出电磁辐射,往往会令弱电设备出现严重的损坏迹象。煤矿矿区通常处于空旷或是山区地带,引发雷击事故的概率相对较高。因此矿井综合自动化控制系统在现场安全生产活动中有着极为深刻的影响[1]。但是现实往往与之相悖,涉及煤矿雷电的设施安全却未能得到合理重视。因而尽快探讨出有效的煤矿自动化控制系统的雷电安全防护办法尤为必要。 1煤矿自动化控制系统主动进行雷电安全防护的必要性 煤矿自动化控制系统归属于弱电体系行列,本身抵抗雷电的能力不足,即便进行相关屏蔽设备引入,滋生感应影响的概率也未必能快速缩减[2]。但是煤矿自动化控制系统在煤矿安全生产活动中又发挥着决定作用。因此,为了保证尽量减少雷电击打带来的消极影响,使得煤矿本身可以持续性地安全运营,进行自动化控制系统雷电安全防护方案的科学性规划布置很有必要。 1.1有助于大幅度提升煤矿安全生产的绩效水平 煤矿自动化控制系统可以说与煤矿现场安全生产中的诸多因素维持着极为缜密的关联,包括矿区排水与通风条件的保障、现场环境危险程度的检测、监控视频的录制和供应等,都必须利用煤矿自动化控制系统加以协调性处理。特别是经过雷电防护体系完善化构建之后,能够令上述技术设备得到妥善性运作的前提下,切实地为整个矿井安全体系运行的有效性提供一定的支持服务力度。 1.2有益于全面保障煤矿生产的生产状态 煤矿生产活动本身保留着较强的连续特性,而经过煤矿自动化控制系统创建与运营之后,则可以更好地控制这部分生产活动的连续性和最终的能效。特别是经过雷电防护体系日渐完善之后,则可以保证顺利规避因为气象风险造成的煤矿停工或停产状况,进一步有机保障整个生产活动的连续性。 1.3有利于将煤矿自动化控制系统的损坏风险降低到最小范畴 煤矿自动化控制系统始终属于弱电系统,其本身的系统承载力可谓是极为有限。一旦说突发雷击事件过后,因为煤矿自动化控制系统内部的数据存储和处理设备,以及传输信号的网络,都将无法全面承受过强的电压或是电流冲击,因此,非常容易导致熔断热效应和击穿等消极状况。如若长期放置不管,最终势必令一切关键性设备陷于完全损坏的尴尬境遇,给生产企业造成难以想象的经济损失。 2现代我国煤矿自动化控制系统进行雷电安全防护的科学合理性办法 2.1直击雷防护的措施 首先,督促有关技术人员在第一时间内将接闪线/网进行架空处理,否则就是针对单枝或是多枝独立的接闪杆实施安置,之后配合这类相对独立的接闪装置来处理对应的接闪事务。其次,考虑引入和沿用与自然接闪器规格要求相互贴合的结构设施,进行必要的防雷设施规划设计,毕竟接闪器只可以针对被三维空间包围的区域实施保护。需要注意的是,接闪器的接地与引下系统也存在一定的可靠性,大多数状况下有关技术人员选取沿用的冲击电阻为稳定在10Ω以内,至于独立性的防雷设施和处于被保护状态的建筑物、井口、钻孔、管道、电缆等金属物间的距离,则要尽量保证超出5m,对应人行道彼此的间距则保证不小于3m。 2.2电源系统本身进行雷电防护的方式 因为煤矿电源线路主要借助地面和井下两类结构单元布置拓展,因此,在处理这部分线路的雷电防护工作期间,理当结合上述两类结构单元状况加以研究论证。文章主要将煤矿自动化控制系统作为研究对象,针对当中电源系统具体的防护方式加以论证解析。首先,地面地缘设备雷电防护的技巧。通常状况下煤矿自动化控制系统的电源主要利用TN-S接地制式,与此同时选取4级保护方案。电源一级防护结构中主要选取波形为8/20μs、通流容量为100kA每线的B级电源电涌保护装置,其优秀作用是尽量保证其感应雷击过电压维持在6kV以内;电源二级防护结构则是针对TN系统电源组织的第二级雷电防护方案[3],其间应该保证选择波形为8/20μs、通流容量为60kA每线的电源电涌保护装置,与此同时注意令线路残余感应雷击过电压维系在4kV以下;电源3级保护便需要选取波形为8/20μs、通流容量为20kA每线的电源电涌保护器,同时规避感应雷击过电压超过2.5kV的现象;电源末级保护应该确保结合有关设备的实际状况,进行波形为8/20μs、通流容量为20kA每线插座型电源电涌保护器选择应用,并保证对应的感应雷击过电压不会超出1.5kV;至于不间断电源(UninterruptiblePowerSystem,UPS),应该注意将对应的直流电源电涌保护器进行并联控制,并在后背电源UPS线路的前端位置加以装设。其次,井下电源设备雷电防护的办法。由于井下供电系统电源线路保留一定的特殊性,因此在针对避雷器加以选取应用期间务必要进行各类状况交互式验证分析。如要将对应等级的避雷器在电源线路各级变配电系统的前端安装,同时选择将安置地面电源设备避雷器的要求作为参考;又如电涌保护器(SurgeProtectionDevice,SPD)的启动电压、漏电压、残压、能量配合等不同类型参数的选取工作,要予以充分重视,包括660kV供电的电源系统不得针对常规启动电压560V的避雷器加以匹配,否则会令避雷器长期维持在导通的状态之上,特别是在保护电器的过程中会出现跳断电源的状况,最终使得整个生产供电活动变得极为不正常;又如SPD保护要尽量做到多级控制,必要状况下可以考虑将高压防爆专用的避雷器,在采区、井下中央、矿井地面等等不同类型的变电所前端安置。如若矿区内部经常引发雷击状况,则务必要将专用的避雷器在矿井地面变电所工作面配电点前端和出线端安置。 2.3监控系统雷电防护的手法 负责进行信号传输的线路务必要保证选择屏蔽线缆,与此同时线缆屏蔽层应该覆盖在煤矿入井井口的区域之中并进行妥善的接地处理,目的是令接地电阻控制在合理的范畴之内。第一,在针对井下分站和主控接口进行连接的线路,务必要将对应分站接口形式的避雷器信号SPD1安置在分站总线进线的前端位置上;而在进行井下监控分站和主控接口连接的线路,务必要保证将对应主控端接口形式的避雷器信号SPD2安置在主控接口设备前端之上;面对于主控接口和计算机主机相互连接的线路,则需要将有关适应接口形式的主机避雷器信号SPD3覆盖在主机的前端;最后基于各类服务器和交换机运行的必要性考虑,选择将SPD4适当地在前端装设。需要额外加以强调的是,有关SPD最好在沿用国际知名品牌的元部件的同时,保证其反应的灵敏性、防爆功能的优质性、通流容量的较大结果、插入损耗的状态最小等。第二,务必要保证端口数目差距不大,并且接口类型号相同的多端信号浪涌保护器,在不同类型交换机的前端位置装设,与此同时,更需要将SPD3和SPD4的频带范围加以持续拓宽,保证和10/100/1000Mbps等传输速率相互适应之后,保留较为理想化的自动恢复和响应动作、相对不高的残压水平和插入损耗、布局相对紧凑的机构,以及安装的方便快捷性等。另外,还应该保证和综合布线的实际要求相互贴合,如此才能更为高效率地进行日后各类雷电冲击和浪涌效应抵御,即便是经过较多次数的雷电冲击过后,这部分防雷器始终能够做到循环应用。需要注意的是,SPD连接之后,必须保证不会针对电缆的屏蔽效果造成任何消极性影响,具体做法是接地端的接地电阻不超过2Ω的同时,尽量维持连接线直和短的状态。 3结语 综上所述,煤矿自动化控制系统能够保证在大幅度提升煤矿生产安全性的基础上,极力削减有关安全事故的滋生概率,最终大幅度提升煤矿整体的生产能效。当然,煤矿自动化控制系统不单单进行强电系统整合,同时还需要进行完善化的弱电网络创建。在该类环境之下,有关煤矿自动化控制系统只具备较低的雷电抵抗能力,如若不考虑将防雷电工作落到实处,势必会对整个系统正常运作结果和现场安全状态造成深入影响。希望本文能够对有关煤矿施工和管理人员有所帮助,助力我国煤矿开采事业呈现出全新的竞争与发展。 作者:卢东贵 单位:天地(常州)自动化股份有限公司
机械自动化技术对煤矿开采的作用:机械自动化技术对煤矿开采的应用 摘要:在我国能源结构中,煤炭资源有这十分重要的地位。伴随煤矿开采技术快速发展,如今的煤矿开采正朝着自动化方向发展。自动化机械开采技术的应用,大大降低了煤矿开采的劳动强度,同时也提高了煤矿开采的安全性和生产效率。本文通过分析我国煤矿自动化机械开采技术,进而对自动化机械开采发展前景提出自己的看法。 关键词:煤矿开采;自动化机械;煤炭资源 当前,机械设备不仅仅可以应用于煤矿开采阶段,还在煤矿勘探、煤炭运输等各个阶段中被广泛使用。现如今,自动化机械的应用已让煤矿生产发展成相对完善的机械自动化生产系统。 1煤矿机械自动化技术概述 所谓机械自动化技术,指的是机械操作机构能够在无人干预的条件下,依据事先设定好的控制程序或指令,让其自动完成工业生产操作的过程。作为先进自动控制技术之一,机械自动化技术在工业生产中代表了全新的生产力。机械自动化生产的发展也标志着工业生产由传统人工操作到机械自动生产的历史阶段,因此,煤矿开采中机械自动化技术拥有良好的发展前景。在煤矿开采的过程中,采取机械自动化技术能够达到连续不间断作业,并且可以对复杂的开采环境以及执行程序按照人的意图作出调整,自动化机械在煤矿开采中的使用不仅降低了人力方面的需求,同时还提高了生产效率和生产能力。 2综合机械自动化技术在煤矿生产中的应用 传统上来看,煤矿掘进作业过程中,通常会一句煤层分布情况及厚度来选择何种掘进技术,其中掘进技术通常包含钻爆、综掘技术等,综掘技术是指利用综合机械自动化技术进行作业,过去煤矿掘进机自动化程度较低,工作环境及状态也通常会被煤矿自身条件所约束,掘进机可以和操作箱、压扣控制、照明灯等系统有机结合起来,在系统整体运作下提升掘进效率,特别在和液压系统配合中达到效率最大化的目标,同时也为生产指明了方向,节约大量时间。煤矿运输是煤矿生产系统的重要环节之一,把煤迅速运输到井上是煤矿生产系统正常运转的重要保障。自动化煤矿机械的采用,使传统的以人工为主的运煤方式大幅改善,进而体现了自动化机械在煤矿运输系统中的巨大优势。例如当前的煤矿运输系统,其通常与采煤系统间有协同关系,和过去的人工运输方式不一样,采取机械自动化技术能够借助电滚筒皮带来实现井下煤炭的运输。伴随煤矿自动化机械智能化水平持续提高,煤矿的生产系统和运输系统彼此的联系将不再依赖人工控制,而是凭借其自身所拥有的信号传感系统及通信系统。在采矿生产中,采煤是其优秀过程,大批自动化机械的采用使煤产量大幅提高。部分采煤机械可以按照自身监测系统,有效对煤炭与煤矸石进行区分归类,进一步提高生产质量。当前,采煤机已经由中厚煤层起步,逐步发展到薄煤层、大功率、大采高强力滚筒采煤机,同时也由有链牵引、无链液压牵引方式,渐渐发展到电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引,这使发展也使得采煤机的功能更加多元,生产效率也大大提高。除此之外,在自动化采煤机械上,通常会安装安全监测系统,采煤技术人员会以监控系统为依据在生产控制中心就煤矿生产具体情况实时监控,其主要监控内容为:煤层厚度变化、空气含量变化、煤矿内温湿度变化、粉尘含量变化等等。值得一提的是,自动化采煤机械中还包含了通信技术、故障信息诊断技术、计算机控制技术等等。 3机械自动化在煤矿开采中的发展前景 当前,机械自动化的先进理论已经可以和生产有机结合起来,同时现代自动化机械设备也为煤矿企业的发展提供新的机遇。伴随煤矿工程的不断发展,机械自动化技术在煤矿开采中的应用将会拥有更为宽广的空间,下面我们就从以下几点谈一下机械自动化在煤矿开采中的发展前景。第一,实现重点岗位机械自动化工作。这一点源自于煤矿开采的工作性质,在这个过程中不仅要投入大量财力、物力与人力,同时还会经常面临紧急危险事故,煤矿开采也是高危行业之一。所以,机械自动化技术的应用离不开科学的指导,特别是在重点岗位,微小的差错就有造成难以挽回损失的可能性,这就要求我们在源头上做好预防和控制的工作,确保开采工作安全性,使企业长治久安。第二,自动化机械采煤的主要功用就是可以按照事先设计指令来工作,可连续环节的机械作业要求在程序设置与指令的过程中完成好审核及监控工作,进而实现在开采、掘进、运输、提升的各个环节保持连续性,这为生产的效率的提高提供了保障,同时也大大节约人力资源,使采煤过程中产生的损耗减少,为企业创造更多的经济利益。第三,进一步加强机械自动化开采技术与其他先进自动化技术彼此的结合。机械自动化技术在煤矿生产过程中的应用具备良好地发展空间。在新的时期,各项科学技术都飞速发展,我们要把握住历史机遇,融合其它先进技术,使机械自动化开采日趋成熟。 4总结 煤矿自动化机械有这功能强、安全性高的优势,所以自动化机械在煤矿生产中应被大量使用。但是,我国煤矿自动化机械存在很大的发展空间。我们应该通过不断改进,使煤矿自动化机械的环保性能和可操作性不断提高。进而实现煤矿生产集约化管理,是生产人员更容易掌握煤矿自动化机械设备的操作和使用。 作者:杨阳 单位:山东能源临沂矿业集团菏泽煤电公司彭庄煤矿 机械自动化技术对煤矿开采的作用:煤矿开采中机械自动化技术的应用及发展 摘 要:在我国能源结构中,煤炭资源有这十分重要的地位。伴随煤矿开采技术快速发展,如今的煤矿开采正朝着自动化方向发展。自动化机械开采技术的应用,大大降低了煤矿开采的劳动强度,同时也提高了煤矿开采的安全性和生产效率。本文通过分析我国煤矿自动化机械开采技术,进而对自动化机械开采发展前景提出自己的看法。 关键词:煤矿开采;自动化机械;煤炭资源 当前,机械设备不仅仅可以应用于煤矿开采阶段,还在煤矿勘探、煤炭运输等各个阶段中被广泛使用。现如今,自动化机械的应用已让煤矿生产发展成相对完善的机械自动化生产系统。 1 煤矿机械自动化技术概述 所谓机械自动化技术,指的是机械操作机构能够在无人干预的条件下,依据事先设定好的控制程序或指令,让其自动完成工业生产操作的过程。作为先进自动控制技术之一,机械自动化技术在工业生产中代表了全新的生产力。机械自动化生产的发展也标志着工业生产由传统人工操作到机械自动生产的历史阶段,因此,煤矿开采中机械自动化技术拥有良好的发展前景。在煤矿开采的过程中,采取机械自动化技术能够达到连续不间断作业,并且可以对复杂的开采环境以及执行程序按照人的意图作出调整,自动化机械在煤矿开采中的使用不仅降低了人力方面的需求,同时还提高了生产效率和生产能力。 2 综合机械自动化技术在煤矿生产中的应用 传统上来看,煤矿掘进作业过程中,通常会一句煤层分布情况及厚度来选择何种掘进技术,其中掘进技术通常包含钻爆、综掘技术等,综掘技术是指利用综合机械自动化技术进行作业,过去煤矿掘进机自动化程度较低,工作环境及状态也通常会被煤矿自身条件所约束,掘进机可以和操作箱、压扣控制、照明灯等系统有机结合起来,在系统整体运作下提升掘进效率,特别在和液压系统配合中达到效率最大化的目标,同时也为生产指明了方向,节约大量时间。 煤矿运输是煤矿生产系统的重要环节之一,把煤迅速运输到井上是煤矿生产系统正常运转的重要保障。自动化煤矿机械的采用,使传统的以人工为主的运煤方式大幅改善,进而体现了自动化机械在煤矿运输系统中的巨大优势。例如当前的煤矿运输系统,其通常与采煤系统间有协同关系,和过去的人工运输方式不一样,采取机械自动化技术能够借助电滚筒皮带来实现井下煤炭的运输。伴随煤矿自动化机械智能化水平持续提高,煤矿的生产系统和运输系统彼此的联系将不再依赖人工控制,而是凭借其自身所拥有的信号传感系统及通信系统。 在采矿生产中,采煤是其优秀过程,大批自动化机械的采用使煤产量大幅提高。部分采煤机械可以按照自身监测系统,有效对煤炭与煤矸石进行区分归类,进一步提高生产质量。当前,采煤机已经由中厚煤层起步,逐步发展到薄煤层、大功率、大采高强力滚筒采煤机,同时也由有链牵引、无链液压牵引方式,渐渐发展到电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引,这使发展也使得采煤机的功能更加多元,生产效率也大大提高。 除此之外,在自动化采煤机械上,通常会安装安全监测系统,采煤技术人员会以监控系统为依据在生产控制中心就煤矿生产具体情况实时监控,其主要监控内容为:煤层厚度变化、空气含量变化、煤矿内温湿度变化、粉尘含量变化等等。值得一提的是,自动化采煤机械中还包含了通信技术、故障信息诊断技术、计算机控制技术等等。 3 机械自动化在煤矿开采中的发展前景 当前,机械自动化的先进理论已经可以和生产有机结合起来,同时现代自动化机械设备也为煤矿企业的发展提供新的机遇。伴随煤矿工程的不断发展,机械自动化技术在煤矿开采中的应用将会拥有更为宽广的空间,下面我们就从以下几点谈一下机械自动化在煤矿开采中的发展前景。 第一,实现重点岗位机械自动化工作。这一点源自于煤矿开采的工作性质,在这个过程中不仅要投入大量财力、物力与人力,同时还会经常面临紧急危险事故,煤矿开采也是高危行业之一。所以,机械自动化技术的应用离不开科学的指导,特别是在重点岗位,微小的差错就有造成难以挽回损失的可能性,这就要求我们在源头上做好预防和控制的工作,确保开采工作安全性,使企业长治久安。 第二,自动化机械采煤的主要功用就是可以按照事先设计指令来工作,可连续环节的机械作业要求在程序设置与指令的过程中完成好审核及监控工作,进而实现在开采、掘进、运输、提升的各个环节保持连续性,这为生产的效率的提高提供了保障,同时也大大节约人力资源,使采煤过程中产生的损耗减少,为企业创造更多的经济利益。 第三,进一步加强机械自动化开采技术与其他先进自动化技术彼此的结合。机械自动化技术在煤矿生产过程中的应用具备良好地发展空间。在新的时期,各项科学技术都飞速发展,我们要把握住历史机遇,融合其它先进技术,使机械自动化开采日趋成熟。 4 总结 煤矿自动化机械有这功能强、安全性高的优势,所以自动化机械在煤矿生产中应被大量使用。但是,我国煤矿自动化机械存在很大的发展空间。我们应该通过不断改进,使煤矿自动化机械的环保性能和可操作性不断提高。进而实现煤矿生产集约化管理,是生产人员更容易掌握煤矿自动化机械设备的操作和使用。 机械自动化技术对煤矿开采的作用:我国煤矿开采机械装备及自动化技术新进展 【摘要】 煤矿是我国主要的能源形式,在国民经济发展中占据着重要的地位,煤炭供应的稳定也关系到社会民生的需求,因此积极开展煤矿开采机械装备的高新技术研究应用,具有十分重要的意义。本文以下结合我国煤矿开采机械装备的现状研究,针对自动化技术的新进展展开分析,并提出合理化的建议。 【关键词】 煤矿开采 机械装备 自动化技术 新进展 近年来,依靠自主创新能力的逐渐提高,我国的采煤技术和机械装备都取得了很大的进步。无论是在液压支架、运输机、采煤机以及自动化技术方面,还是在煤井的实际操作过程中的安全、高效,都已经达到了世界先进水平。 一、我国煤矿机械装备的重大突破 1、液压支架。液压支架,作为煤矿采集时的必备设备之一,在近几年的研发过程中,经过现代化的三维软件设计、全真模拟动态化的仿真技术,来研究支架与岩壁的相互作用,从而提高了其可靠性程度和支架的承受刚度。与此同时,为了实现电液控制,研究人员经过自主研发创新,设计出了多种液压支架结构。 2、采煤机。从我国第一台采煤机诞生以来,经过研究人员与用户的联合研发,使得我国的采煤机得到了良好的发展,技术逐渐成熟,大体上实现了无线操作等现代化的设备。近些年来,通过新兴工艺和技术,我国采煤机的技术再次飞跃,可靠性和稳定性显著提高,已经达到了国际高等水平。 3、刮板运输机。随着我国采煤技术的水平逐渐提高,对于刮板运输机的要求也在提高。经过研究人员的精心研发,以及新技术、新工艺、新材料的不断引进,我国刮板运输机的运送技术含量不断攀升,逐渐朝着大型化、专业化、高可靠性的方向发展。另外,有些刮板运输机采用了交叉侧卸布置的方式,其尾部有自动伸缩的功能,使得整机实现软启动,有效地减少了故障发生,使用寿命也得以延长。 4、带式运输机。采煤技术的整体性不断加强,煤矿的安全高效也在不断增加,从而带式运输机的基本性能也越来越高,朝着高带速、高可靠性、高功率的方向发展。目前,我国的大型带式运输机大多采用的是中压变频驱动控制技术,进而实现了对其的低速稳定和带速连续性的可调性。与此同时,液压自控张紧装置也使得带式运输机随着运输带张力的变化自动调整,从而使运输带保持平衡。 5、自动化技术。我国采煤自动化技术主要体现在三方面:一是液压支柱的控制,国内的水平基本可以做到液压支架的自动升降、运输机的自动运送、远程操控等全自动化管理;二是采煤机的自动化控制,国内最新的采煤技术基本可以实现采煤机的记忆采煤功能、岩层自动识别、机身自动控制等;三是刮板运输机的创新,囊括了电动机的自动测温功能、电机软启动、运输带的张紧力检测等。 二、我国煤矿装备与国外的差距 第一,采煤机:采煤机主要是在高端方面的落后,体现在全自动的记忆采煤、远程操控和煤岩的识别等方面,国内的采煤机还在研发进步阶段。第二,液压支柱:国内的液压支柱与国外的差距表现在产品的综合性,主要分为应用的材料、元部件、支柱的现代化控制等方面,这些成为了国内液压支柱的下一个发展目标。第三,刮板运输机:对比于国外的高端运输机,国内刮板运输机的弊端主要体现在自身的启动、关键部件、自动化控制等方面的不足。第四,带式运输机:国内的带式运输机在软启动、自控张紧技术、运输动态分析、自动化控制等方面存在不足,主要在高端运输机的落后。第五,自动化技术:国内的自动化方面,主要在采煤设备的供应、研究单位等方面落后,国外应用三维分析检测、工作面通信技术等关键技术,遥遥领先国内的技术。 三、我国采煤技术装备的发展方向 凭借着高新技术的不断发展和研究人员的不断努力,面对着采煤恶劣环境,实现高安全的信息传递、煤岩自动识别、工作全自动化等高端技术,并且集自动检测、监控、视频、音频等一体的综合性智能设备,保证了采煤过程的连续性、高效性、机械化、信息化。与此同时,通过智能化、自动化,让采煤机、液压支柱、刮板运输机、转载机等装备设施综合在一起,全方位提高了采煤水平,为煤矿的开采提供可靠的解决方案,并为市场的开拓创造了有利的条件。 四、结束语 综上所述,我国采煤技术取得重大成就主要体现在以下几方面:一是煤井综合采取能力和生产能力的提高,出现了许多千万级别的煤矿开采;二是煤矿采集模式的安全、高效和自动化技术的不断完善,在中煤层以及薄煤层的开采取得了关键性的成功;三是煤矿设备的自主性研发的实质性突破,推广范围的逐年扩大,单位煤矿的生产量已突破1000万,实现了生产过程的自动化。
计算机控制论文:锅炉的计算机控制论文 锅炉微计算机控制,是近年来开发的一项新技术,它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,我国现有中、小型锅炉30多万台,每年耗煤量占我国原煤产量的1/3,目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率,降低耗煤量,用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 作为锅炉控制装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行,减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制,能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。 锅炉微机控制系统,一般由以下几部分组成,即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成,一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机,手自动切换操作部分,手动时由操作人员手动控制,用操作器控制滑差电机及阀等,自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行,除此以外为保证锅炉运行的安全,在进行微机系统设计时,对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置,以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置,这是必不可少的,以免锅炉发生重大事故。 控制系统: 锅炉是一个较为复杂的调节对象,它不仅调节量多,而且各种量之间相互联系,相互影响,相互制约,锅炉内部的能量转换机理比较复杂,所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型比较困难。为此,把锅炉系统作了简化处理,化分为三个相对独立的调节系统。当然在某些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路,但是其主要是以下三个部分: 炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统 锅炉燃烧过程有三个任务:给煤控制,给风控制,炉膛负压控制。保持煤气与空气比例使空气过剩系数在1.08左右、燃烧过程的经济性、维持炉膛负压,所以锅炉燃烧过程的自动调节是一个复杂的问题。对于3×6.5t/h锅炉来说燃烧放散高炉煤气,要求是最大限度地利用放散的高炉煤气,故可按锅炉的最大出力运行,对蒸汽压力不做严格要求;燃烧的经济性也不做较高的要求。这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。 炉膛负压Pf的大小受引风量、鼓风量与煤气量(压力)三者的影响。炉膛负压太小,炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气,危及设备与运行人员的安全。负压太大,炉膛漏风量增加,排烟损失增加,引风机电耗增加。根据多年的人工手动调节摸索,6.5t/h锅炉的Pf=100Pa来进行设计。调节方法是初始状态先由人工调节空气与煤气比例,达到理想的燃烧状态,在引风机全开时达到炉膛负压100Pa,投入自动后,只调节煤气蝶阀,使压力波动下的高炉煤气流量趋于初始状态的煤气流量,来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到最佳状态。 锅炉水位调节单元 汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数,水位过高,会破坏汽水分离装置的正常工作,严重时会导致蒸汽带水增多,增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低,则会破坏水循环,引起水冷壁管的破裂,严重时会造成干锅,损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重大事故。它的被调量是汽包水位,而调节量则是给水流量,通过对给水流量的调节,使汽包内部的物料达到动态平衡,变化在允许范围之内,由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性。但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时,表现却为"逆响应特性",即所谓的"虚假水位",造成这一原因是由于负荷增加时,导致汽包压力下降,使汽包内水的沸点温度下降,水的沸腾突然加剧,形成大量汽泡,而使水位抬高。汽包水位控制系统,实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标,通过调整进水量的多少来达到进出平衡,将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近,以提高锅炉的蒸发效率,保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象,运行中存在虚假水位现象,实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。 除氧器压力和水位调节:除氧器部分均采用单冲量控制方案,单回路的PID调节。 监控管理系统: 以上控制系统一般由PLC或其它硬件系统完成控制,而在上位计算机中要完成以下功能: 实时准确检测锅炉的运行参数:为全面掌握整个系统的运行工况,监控系统将实时监测并采集锅炉有关的工艺参数、电气参数、以及设备的运行状态等。系统具有丰富的图形库,通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上;除此之外,还能将参数以列表或分组等形式显示出来。 综合分析及时发出控制指令:监控系统根据监测到的锅炉运行数据,按照设定好的控制策略,发出控制指令,调节锅炉系统设备的运行,从而保证锅炉高效、可靠运行。 诊断故障与报警管理:主控中心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号,从而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。同时,对报警的档案管理可使业主对于锅炉运行的各种问题、弱点等了如指掌。为保证锅炉系统安全、可靠地运行,监控系统将根据所监测的参数进行故障诊断,一旦发生故障,监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。报警相关的显示功能使用户定义的显示画面与每个点联系起来,这样,当报警发生时,操作员可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。 历史记录运行参数:监控系统的实时数据库将维护锅炉运行参数的历史记录,另外监控系统还。设有专门的报警事件日志,用以记录报警/事件信息和操作员的变化等。历史记录的数据根据操作人员的要求,系统可以显示为瞬时值,也可以为某一段时间内的平均值。历史记录的数据可有多种显示方式,例如曲线、特定图形、报表等显示方式;此外历史记录的数据还可以由以网络为基础的多种应用软件所应用。 计算运行参数:锅炉运行的某些运行参数不能够直接测量,如年运行负荷量、蒸汽耗量、补水量、冷凝水返回量、设备的累积运行时间等。监控系统提供了丰富的标准处理算法,根据所测得的运行参数,将这些导出量计算出来。 计算机控制论文:试议水泥熟料煅烧回转窑计算机控制理论与实践 摘要:本文着重介绍了水泥熟料煅烧回砖窑的技术改造,即利用计算机控制技术替代规仪表和模拟单回路的操作方法。一是建立完备的仪表系统;二是建立计算机的自控系统。达到了预期的设计目的,取得了较好的经济效益,其经验将对中小型水泥企业的技术改造或新建都具有现实的指导意义。 关键词:熟料煅烧;控制理论 当时水泥熟料煅烧回转窑,由于采集、检测、计量手段不完善,无法对整个工况过程进行有效地监视与控制,只能靠经验来确定和判断生产状况,影响了新工艺潜在能力的发挥,成为制约生产发展的中心环节。因此,为保证生产过程的正常运行和获得较好的经济效益,仅仅依靠常规仪表和模拟单回路的操作方法,已不能满足现代生产的工艺要求,且单纯依赖于外延扩大再生产也不是现实的。而积极开发研制计算机自控技术,推行技术改造,增加技术含量,挖掘现有生产技术装备的潜力,以新的技术实现已有资源的再有效利用,也就是说刺激生产发展的因素应在生产过程中去寻找,才是可行的技术路线。 一、控制熟料煅烧回转窑的仪表系统 建地完备的仪表系统,并通过工业实际运行,才能及时准确地提供水泥熟料煅烧过程中的各重要工艺参数信息,获得被控制量随操作变量而变化的数据组,积累定量化的、科学的直接操作经验,找出它们之间的内在联系和变化规律。既是实现人工手动调节的基础和必要的技术手段,又是计算机实现自动控制的前提和应用软件开发的科学依据。 仪表系统采用国产标准ⅰ系列ddz—ⅲ型仪表,因它具有以下特点:一是采用线性集成电路,仪表的稳定性和精度得到提高;二是采用国际标准信号制,现场传输信号是4~20ma,直流电流,控制室联络信号为0~5v,直流电压;三是结构合理,功能多样,数字直观;四是可构成安全火花型防爆系统,易与计算机配套使用。 水泥熟料煅烧回砖窑是一个运动对象。检测条件恶劣:有喷燃火焰对检测光路的干扰、二次风卷上来的较冷的生科粉尘的散射吸收和对窗口的污染、以及被熟料形状、窑皮状态对辐射率的影响等。不宜采取接触式检测,因而,采用了远程双比色高温针对烧成带物料温度的检测,同时配有华海shc型核子秤,对生料双管螺旋输送机喂入量和煤粉双管螺旋输送机喂入量实施累积计量。 这些参数就其性质来分,一是为实现工序正常的参控参数,二是要求维持生产正常的监控参数,三是为保证设备正常运行的状态参数。 仪表检测系统的工作原理框图 对于检测参量它反映了从生产现场各工艺检测点的一次检测元件,经过变换处理,到仪表显示,再到计算机信号处理板,经过滤波处理,直接进入模/数转换器的全过程。所采用的仪表、仪器、设备以及它们的线路连接、信号制式是相互耦合的关系。 烧成带物料温度:高温计温度变换器数显温度表 窑尾废热咽气温度:电热偶温度变送器数显温度表 一次风温度:电热阻温度变送器数显温度表 二次风温度:电热偶温度变送器数显温度表 一次风压力:正压压力变送器数显压力表 二次风压力:负压微差压变送器数显压力表 回转窑驱动电机电流:电流电流变送器数显电流表 对于操作参量它反映了计算机的数/模转换器,经过信号隔离、变化处理、操作器、控制器,直到生产现场各工艺调节点的执行机构之间的全过程。所采有的各种仪表、仪器、设备以及它们的线路连接,信号制式是相互耦合的关系。 一次风机开度:操作器电动执行器数显开度表 二次风机开度:操作器电动执行器数显开度表 生料双管输送机轴转速:操作器调速电机数显转数表 煤粉双管输送机轴转速:操作器调速电机数显转速表 回转窑窑体转速:操作器转差离合器数显转速表 对于五个操作参量分别实施旋钮调节,而其开关、故障信号,分别实施按钮操作,并设有指示灯。 二、控制水泥熟料煅烧回转窑的计算机系统。 水泥熟料煅烧回转窑的控制为过程自动控制,其特点是在无人直接参与下,采用自动化技术装置使生产各环节能以一定的准确度自动实现调节或开关等操作,以保证预定的工作状态和所要求的控制功能的一种控制。 计算机控制系统是由过程计算机、数据处理及控制监视装置等组成。它是从工艺过程中采集到控制所需的操作数据,经过适当处理,把结果反馈到工艺系统中相对应的调控装置。它的功能是完成对话、显示、打印、历史数据存盘、超限报警和管理、显示工艺参数变化趋势曲线、优化控制,对水泥熟料煅烧回转窑工艺过程实施小幅度调节。 把烧成带物料温度和窑尾废热烟气温度两个重要的工艺运行参数作为被控制量,其目标设定值为: 烧成带物料温度控制在1450±30℃,并实施上下超限报警。 窑尾废热烟气温度控制在880±30℃,并实施上下超限报警。 把显著影响两个重要的工艺运行参行——回转窑窑体转速、生料双管螺旋输送机轴转速、煤粉双管螺旋输送机轴转速、一次风用量(窑头一次风机是用来引进煤粉磨的热风,以向窑内喷送煤粉。实际用风量应控制在与煤粉中挥发份含量相配比)、以及对窑内通风和温度场影响颇大的二次风用量(窑尾二次风机是用来引进冷却机的热风,以减少煤量消耗,并排除窑内的废热烟气,使冷烟室形成一定的负压操作)作为操作变量。 根据热平衡理论,在连续生产的工艺系统达到相对稳定的状态时,各种热工参数亦相对稳定。对于水泥熟料煅烧回转窑系统,如果生产处于稳定状态时,则其一、二次用风量、生料用量和煤粉用量及回转窑窑体转速都会保持不变,则系统的热工参数应该基本上是不变的,但实际上这种情况是不可能达到的。因为:一是水泥熟料煅烧回转窑是大量消耗燃料的热交换设备;二是水泥熟料煅烧是一个典型的热过程;三是一个十分复杂的物理化学反应过程。且影响窑内热工制度的因素很多,同时风、料、煤等的量和质也随时都在变化。因此,控制系统应采取闭环控制,从而使工艺控制系统能够克服各种小的干扰和波动,保持处于稳定的生产状态。 为实现这一目的,在控制系统中,回转窑窑体转速和生料双管螺旋输送机轴转速构成一个随动系统,即生料喂及量随回转窑窑体转速的提高或降低而增减;而煤粉双管螺旋输送机轴转速和一次风用量构成一个随动系统,即一次风用量将随着煤粉的喂入量的增减而提高或降低,以实现合理的定量比配。就是用五个操作变量的最佳组合来保证被控制量的不变,以图建立水泥熟料煅烧回转窑稳定的热工制度,为水泥熟料煅烧的优质高产低能耗提供保证。 两个随动系统及两个随动系统中的各两个参数,同时影响着烧成带物料温度和窑尾废热烟气温度的高低,属于“逻辑与”运算,表达式为:x=a∧b=min(a•b) 该系统投入运行的条件是——回转窑处于正常稳定的运行状态。即是说,它不适用于开窑、停窑、欠烧、大量窑皮跨落、补挂窑皮等非正常的操作条件。当熟料煅烧工艺过程较为稳定时,可以借助于计算机控制系统去维持其稳定的运转,若一旦有大幅度地干扰或波动,计算机无法处理时,它会自动报警提示,把回转窑的控制交给窑的操作员,等待人工把问题处理完毕后,工艺过程又处于稳定的生产状态时,再切换到计算机控制。 计算机控制系统通过两个切换开关,来实现三种工作状态: 一是自动控制状态。即计算机对水泥熟料煅烧过程完全自动控制。此时,计算机发出五个操作变量参数,通过五个操作回路——一次用风量、二次用风量、生料双管螺旋输送机喂入量、煤粉双管螺旋输送机喂入量、回转窑窑体转速,对生产过程进行操作,以控制主要目标——烧成带的物料温度和窑尾废热烟气的温度均保持在设定范围。两个随动系统的比例系数设定由计算机软件来实现。 二是人工调节状态。即计算机已脱离自动控制,转入仪表联动的人工调控。此时,除二次用风量单独控制外,而两个随动系统比例控制回路进行控制状态。其比例系数由人工整定比例器,来实现两个随动系统和二次风用量的三个回路操作。 三是单独手动状态。既两个随动系统也完全解体,五个操作变量——一次风用量、二次风用量、生料双管螺旋输送机喂入量,煤粉双管螺旋输送机喂入量,回转窑窑体转速,形成了五个回路单独操作状态,定值比例器不起作用,完全进入人工直接操作的控制方式。 由于水泥熟料标号、台时产量、设备运转率的提高,全年合计可增产火山灰质325号硅酸盐水泥3240吨。同时降低了工人劳动强度,降低了电力、生料、煤粉、材料消耗,减少了维修费用。 通过实际运行证明,当时的决策无疑是正确的,虽然今天随着现代控制理论、计算机技术和电子技术的发展,这只不过为大型水泥企业熟料煅烧过程的控制要求提供了更灵活可靠和功能齐全的控制可能,然而已经过实践的、成功的控制策略,控制模式,控制理论仍具有现实的指导意义,特别是对中小型企业的技术改造或新建均可引为借鉴之经验。 计算机控制论文:计算机控制系统在汽车行业的应用 摘要:一直以来汽车工业都是国家经济发展的支柱产业之一。随着社会的进步,经济的发展以及我国入世以后汽车行业的迅速发展,这就把汽车行业对科技水平需求提升到了一个新的高度。文章就计算机控制系统在汽车行业中的一些重点应用问题进行了综合论述。 关键词:计算机控制;汽车行业;汽车性能测试;汽车监控;汽车检测 我国入世以后汽车行业得到了迅猛发展,汽车已逐渐成为人们生产和生活中不可或缺的工具。目前,我国是全世界机动车保有量增长最快的国家(2007年末统计超过2300万辆)。这也就强烈的促进了汽车行业的发展。与此同时,现代计算机控制技术已渗透到汽车的各个组成部分,汽车的结构变得越来越复杂,自动化程度也越来越高。不过对于汽车行业来说,从宏观角度来看计算机控制系统表现最为突出的是在:汽车出厂前的性能测试、汽车出厂后的监控及汽车检测三大方面。下面我们首先来看一下: 1.计算机控制系统在汽车性能测试方面的应用 由于电子技术的飞速发展,测试技术日新月异。应用先进、成熟的测试技术,是成功开发性能优良、经济实用的汽车性能测试系统的基本原则。在汽车性能的测试方面,最常见的计算机控制系统包括: 1.1 plc控制系统 可编程序控制器plc(programmable logic controller)控制系统:plc是重要的机电一体化产品,其主要功能是开关量控制。起初主要用于替代继电器控制,目前已发展到具有模拟控制功能,因而应用范围也有所扩展,形成了以plc为优秀的控制系统模型。 1.2 面向对象控制系统 面向对象的控制系统是利用典型基础控制产品,针对特定应用对象进行系统设计和二次开发,二次开发的重点是系统结构、专用系统或部件以及应用软件的开发。这种系统由于其针对性强,因而能够做到系统紧凑、价格低廉,并能实现eic(电控、仪控、计算机)一体化。 1.3 dcs控制系统 分布式控制系统dcs(distributed control of system),dcs是当今汽车过程工业自动化的主控系统,特点是控制分散、操作显示集中、系统具有很高的可靠性和很强的功能。 1.4 模块化控制系统 近年来控制模块和模块化控制系统得到发展。模块化控制系统是以模块为基础,组成高度可配置的、分布式采集控制系统,这种系统当i/o出现故障时,只需要调换故障的模块,而不需替换整个系统。模块化控制系统的持点是:结构简单、安装方便、组织灵活、可扩展性较好、可靠性高、维护方便。 2.计算机控制系统在汽车监控方面的应用 从上世纪末90年代,电子信息技术越来越多地进入交通运输部门,并逐渐形成一个崭新的工程领域,即智能交通系统its(intelligent trans portation system)。所谓智能交通系统,就是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高新技术,对传统的交通运输系统及管理体制进行改造,从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现代交通系统。 2.1车载端计算机控制系统的职能归纳 车载端计算机控制系统的职能可归纳为:首先,精确定位:车载监控终端全天候24小时连续不断的接收gps卫星信号,从而为系统提供车辆的位置和速度,定位精度可达10米。其次,记忆功能:车载监控终端具有存储车辆位置/模拟量/异常信息的功能,而且可存储长达两个月的车辆位置/模拟量信息。第三,控制功能:车载监控终端接收到监控中心的控制命令后,对车辆执行控制动作。第四,通信功能:在gsm网络覆盖范围内,车载监控终端可与监控中心进行数据交换。最后,防劫报警职能:在车辆遭受抢劫时,驾驶员触动一个隐蔽报警按钮,即可在自保的同时等待援助。 2.2监控端计算机控制系统的职能归纳 监控端计算机控制系统的职能可以归纳为:首先,数据预处理:通信服务器从internet上接收到车辆的信息之后对信息进行初始的验证、校验、数据日志处理。并将待处理的信息分发给有处理能力的监控终端。其次,数据跟踪:将移动车辆的实时位置以列表的方式显示出来。第三,跟踪监控功能:服务器端可以实现对多终端的跟踪监控,系统实现采用tcp/ip协议,采用此协议是因为该协议可以保证信息传输的可靠性和实时性。第四,报警功能:终端设备报警分为预报警,实际报警,以及报警解除三级报警状态,这主要为了避免误报警情况发生,当服务器端收到终端设备预报警信息,则弹出报警对话框,并且在预报警车号列表框中列出发出预报警信息的车号,双击其车号可以使系统定位到该车上,预报警情况不会使系统自动定位该车号的终端。 3.计算机控制系统在汽车检测方面的应用 对于计算机控制系统在汽车检测方面的应用,我们需要从汽车管理检测和汽车故障检测两方面来进行分析。 3.1计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用 其实也就是常说的“多站点汽车检测动态管理网络系统”主要是利用计算机信息技术实现道路运输管理部门对多个汽车检测站的检测数据进行实时传输与检测结果的自动判断,实现车辆二级维护备案,并实现对道路运输车辆技术状况的实时监控和道路运输车辆相关信息的自动化传输,该系统还可以对汽车维修企业的二级维护车辆的一次检验合格率进行监控,该系统可以应用于所有道路运输管理部门,以及其相应的检测站,利用网络技术实现车辆技术管理及信息传递的自动化,满足交通部4号令的要求。该系统采用分级分布式星型网络结构,网络各工作站点通过集线器相互连接构成检测系统局域网络,完成数据通信和信息传输;通过调制解调器能方便地与电话网连接,加入internet国际互联网,实现局域网与局域的远程通信,从而构成广域网。其车辆检测、办理车辆技术等级评定和二级维护签章实行封闭式自动检测和流水作业办公。 3.2计算机控制系统在汽车故障检测方面的应用 经过多年的发展,目前国内的汽车故障检测维修行业已具相当规模。大部分汽车综合性能检测站均采用了计算机控制系统,汽车维修企业也应用维修信息管理系统,一定程度上实现了检测自动化和管理科学化。 3.2.1 计算机控制系统可以为汽车故障检测提供技术支持 通过计算机控制系统完善汽车行业整体信息化之后,维修企业就可以通过一个公共的专家数据库查询需要的维修技巧并将自身的工作经验与同行共享;一个维修企业的配件储存是有限的,但如果将每个维修企业甚至供应商的配件仓储量、型号和规格等登入信息网,可以较好地解决企业配件短缺但一时难以购置的问题;为车主提供周到迅速的服务,应是每个维修企业追求的目标之一,车辆检测不合格需要进厂维修时,维修企业可以通过网络查询到该车辆的原始检测数据和汽车性能曲线,极大地提高维修效率和准确性。 3.2.2 计算机远程故障控制系统对汽车行业的现实意义 目前我国汽车维修行业已经从完全依靠检查者的感觉和实践经验进行诊断的阶段,发展到了利用专门设备进行综合检测诊断阶段。计算机远程故障控制系统为传统汽车故障诊断技术进行了很好的补充。 首先,它增加了用于远程诊断的诊断服务器,并预期能与该技术领域力量较强的大型汽车维修企业、科研院所、高等院校或国内外汽车生产厂家建立的故障分析诊断中心互联,同时与相关专家建立一种协作关系,共同为系统提供高效、快捷的远程故障诊断服务。其次,形成了丰富的诊断数据库和诊断知识库,提高了诊断智能,并通过多手段、多专家协同对故障进行会诊,提高了故障诊断的准确性和可靠性。再次,远程故障诊断技术同时克服了地域障碍,使用户在行驶过程中也可以对汽车进行故障诊断和状态监测。 计算机控制论文:《计算机控制理论与设计》课程教学建设与实践 《计算机控制理论与设计》课程教学建设与实践 计算机控制理论与设计课程是控制科学与工程一级学科重要专业基础课,在硕士研究生培养中起着重要作用。计算机控制理论与设计课程作为控制理论与控制工程学科学位课程,于1998年开设,已有10多年的历史,通过多年建设,在课程内容、知识体系、教学方法等方面取得显著成绩。 1 明确专业培养目标,体现智能建筑特色 沈阳建筑大学是辽宁省唯一的一所建筑类院校,我校控制科学与工程学科以智能建筑技术为学科特色,智能建筑技术的优秀计算机控制技术。随着计算机控制技术的发展,对计算机控制理论和技术要求越来越高,但多年来计算机控制理论与设计课程教材内容上没有太大变化,教材内容陈旧是主要问题之一;其二,计算机控制理论课程与实际脱节,就理论讲理论,内容枯燥,不易理解;其三,很难能找到适应建筑类院校研究生培养的教材。 为此,对该课程进行了改革,取得了良好效果。 1.1 引进前沿技术 结合计算机控制技术的发展和最新成果,引入计算机控制研究的前沿技术,不断更新教学内容,使学生能学习掌握最新的知识和技术。 1.2 注重基础教学 按照“基本原理-系统分析-系统设计”的思路讲授课程,结合实例分析和实践环节,使学生掌握计算机控制系统基本原理、方法和技术,具备计算机控制系统的应用和设计能力。 1.3 反映智能建筑特色 结合智能建筑系统工程实例讲授,使计算机控制理论与智能建筑系统设计融合,体现智能建筑技术特色。 1.4 重在能力培养 将计算机控制理论学习与工程案例分析、科研成果相结合,通过课堂讨论、专题报告、专家教学、科研活动等实践环节训练,培养学生的实践能力。 2 丰富教学内容,满足社会发展需求 2.1 收集相关资料,充实课程内容 注意学科发展动态,收集国内外控制理论与控制工程的相关资料,特别是控制理论方面的有重要价值的论文、参考书籍及控制理论方面的原版教材,将计算机控制技术中最新、最先进的知识引入教学,大大充实了计算机控制理论与设计课程的教学内容,扩大了学生的知识视野。 2.2 将科研成果引入教学 在课程讲授的过程中结合科研工作研究成果,将科研中成功应用的计算机控制系统的工程实例开展案例教学,通过对计算机控制系统实例进行解剖分析,从硬件设计到软件控制程序,从软硬件接口电路到大系统连接,从常规的控制方法到先进的智能控制方法,结合实际系统设计中的经验,理论联系实际,受到学生普遍欢迎。 3 改进教学方法,提高教学效果 3.1 改进教学模式,促进学生积极思考,激发创造性思维 建立以学生为主体、以教师为主导的基于探索和研究的教学模式。在课堂教学中,以国内外典型计算机控制工程实例为载体,引导学生多方位、多角度地发现问题,有效地调动学生的学习积极性,激发学生的潜能;在课堂教学中鼓励师生交流;启发式教学,引导学生通过思考、分析和探索学习,鼓励学生大胆质疑、独立思考和创新思维。教学模式的改变,调动了学生学习的积极性,又激发了学生的创造性思维;开展研究型教学,开展学科前沿知识研讨、理论难点研讨、系统设计难点研讨等专题讨论。具体方法是:事先布置研讨内容,让学生查阅资料,针对实际问题,阐述自己的观点,每个研究主题指定主讲述人,并进行专题研讨,通过多媒体等现代化教学手段激发学生学习的兴趣,通过与学生互动,包括课程介绍、图片和录像资料、系统实例分析等教学资料,进行深度思考。 3.2 案例教学收到良好效果 在课堂教学中,将基本理论、设计方法、实例分析等按模块化进行归类,采用模块化教学分析方法,每章归纳出知识结构,从知识结构了解各个知识点之间的联 系,以及模块中的各个知识单元到模块与模块之间的内在联系,深入浅出,由理论到工程应用,使学生易于掌握。 3.3 教学方法和手段的多样化,提高了学生的学习兴趣 深入实际:到中科院沈阳自动化所、科学家花园智能工程现场等单位进行现场教学。事先布置一些思考题,让学生带着问题学习,把课堂的理论知识和实践知识有机地结合起来。请专家讲解计算机理论在机器人控制、智能建筑中的应用技术,并通过现场的演示和实际操作,从理论到实践,展示了计算机控制理论在实际对象中的应用情况,更真实、直观,使学生更加真实地了解了计算机控制理论的重要性。 专家讲座:聘请有智能建筑实际工作经验的专家到校内做学术报告,做计算机控制技术发展国内外发展状况及计算机控制技术在智能建筑技术中的应用方面的报告,扩大了学生的知识视野开阔了学生的知识视野。 将现代技术与教材有机结合:现代技术与教材有机结合,形成立体化的教学环境。多媒体课件、网络教学软件、文字引导学生开展科研训练,学生自主选题,搜集资料,开展科研训练计划,鼓励研究生开展研究性学习,以巩固学生课程所学知识,并使课堂教学与科学研究融为一体,激发他们的科研和创新热情。 多种教学方式的融合:如课堂讨论教学与教师讲授相结合,学科前沿知识与教材基本内容相结合,理论与工程实际相结合,科研成果与教学内容相结合,课堂教学与实践教学相结合等,大大提高了讲课效果。 (1)采用模块分析方法,深入浅出。系统设计要结合科研工作实际,从理论到实践,通过工程实例讲述,使设计更贴近实际;(2)将抽象的理论描述转化为形象化的描述。利用图形、图像信息资源使学生能够尽可能的接近实际系,从而提高学生认知度和学习兴趣。(3)在分析系统特性时,采用对比的分析方法,有助于学生深入理解各种分析方棕的特点、区别、适用条件及相互之间的关系。 3.4 理论联系实际,培养学生的解决实际问题的能力 注重“实践性”,在课堂教学中通过工程实际问题引出理论知识点,培养学生解决实际问题的能力。教学中提供大量工程实例的资料,引导学生带着实际工程问题学习理论知识,做到理论与工程实践密切结合。实践证明,这种理论与实践相结合的教学方法,不仅激发了学生学习的主动性和积极性,而且有效地培养了学生解决实际问题的能力。 多年的教学实践证明:研究生专业课程必须结合专业特点,其专业知识结构要根据社会发展需求调整,以适应社会发展的需要。 计算机控制论文:网络通信技术计算机控制分析 【摘要】 随着社会的进步和科学技术的飞速发展,带动了一大批互联网产业的进步和发展,对于传统技术的产生了巨大的冲击,计算机通信技术和网络技术的结合是现代互联网产业的重要标志之一。通过计算机网络技术和通讯技术的相互结合,信息传递的方式更为丰富多彩,增加了人与人之间沟通交流的平台,促进了社会的发展和进步。 【关键词】 计算机网络;通讯技术;控制 计算机的控制中网络与通讯技术的是在信息的传输中逐步发展和1确立起来的,它包括对于计算机的操作能力以及网络通讯技术两个部分。通过在互联网这个大的网络环境中的各种操作,对于计算机间的数据传输和信息传播起到了促进作用,在计算机的信息处理软件中,整个网络的通讯设备都能实现现场的控制和传输,网络和通讯技术的设备和计算机的连接组成了信息处理系统的重点部分。 一、网络和通讯技术在计算机中的应用类型 1.1以太网 以太网是目前商业化计算机的控制领域的中高档信息的管理和控制的通讯技术的集体提下,有望在军工领域有着良好的发展。以太网之所以能产生这样的优势在于他的广泛性和先进性,以太网的优势在于他的应用的范围十分广泛,对于网络的传输和数据的流通运行成本较低,通信的效率和高,有着十分广阔的发展前景,对于以太网的开发和利用一直是互联网通讯技术的发生技术的重要项目。而且以太网杜绝了传统数据传输上的种种局限性,摆脱了现场连线方式的种种限制,对于开发和利用的前景十分辽阔。有较大的发展空间。种种上述优势并没有对于技术的应用和设备的连接造成困难,对于以太网在速度的连接上有着巨大的优势吗,尤其是以太网在数据的传输上具有高速、安全、可靠特性。在企业中,通常内部的网络信息是由三部分组成的,通常是现场设备层、过程监控数据和信息管理层。一个企业在内部网络的顶部和最外层通常是通过实施数据库的应用来构成网络的,以太网的高速实施和利用是对于现场信息的置换来说是非常重要的,通常可以进行比如网络数据的高频率传输和现场数据的录入等工作,对于设备的控制和查询的功能来说哦,这部分网络的高速构成组成了最高速度的时段和现场设备层,对于控制方面的要求来说,处于控制中的现场设备的测量系统的信息传输之间。现场的低速的数据网络构成了现场设备的网络。 1.2现场总线系统 生产现场和微机械化的测量系统在设备间的控制和现场应用的技术分析,可以通过开放式的数字化设备和数据的传输来实现。对于控制、通信和技术的来实现对于总体技术的把握是十分方便的,高速率的网络、现场基金会的总线数据以及数据传输设备的现场总线的技术转换作为网络数据的传输的要点。对于分散的设备我们可以看到通过总线的连接网络化的应用程序作为一个控制终端的数据连接。现场总线的实际应用具有的优点有很多,比如微处理设备作为系统的优秀处理器,通过集散式的控制和研究做到对于数据连接的基础传输,功能模块的传送和应用对于互联网之间的联系是十分重要的,在不同设备的情况下,作为厂家以及产品来言,各设备在使用中已经大体实现了现场总线技术的统一。 1.3控制网络的状况 以太网和现场总线的连接虽然具有很多优秀的特点,但是在总体方面来说,稳定能和便捷度上以太网的可靠性和实时性都不如现场总线技术,但是目前,由于现场设备技术昂贵的造价还没有开始大规模的应用,对于企业的信息化网络技术来说,企业的信息化过程中的监控措施是通过现场信息的实施录入来实现的,通过先进控制的设备和历史的查询功能以及历史数据来向华西考虑出关于控制系统在设备间的网络和信息的网络传递的构成的。 二、网络通信技术在计算机控制中的发展历程 2.1第一阶段 联机技术的首次出现对于不同的地理位置和分散式的计算机处理软件的中央处理器来说,数据运算和收集以及处理过程都是十分复杂的,在计算机的处理和运算中,中央处理器的连接的数据的数目对于计算机的运行速度来说是十分巨大的,对于系统中计算机的处理和运行阶段的传达的导致计算机运行速度的变慢,对于指令的影响会导致信息的通信技术的顶端化速度减缓,他们处于中央处理器的通讯技术的之间的终端的负责和控制技术的研究之间。 2.2第二阶段 从二十世纪开始兴起的计算机互联网技术以及计算机的操作运行系统,对于数据传输和系统的应用来言主要是进行系统的分散式控制和资源的大力整合,对于网络协议的分层计算的来看,二十世纪的生产厂家对于计算的标准并没有一个标准的规范,对于网路的信息共享系统以及最大程度的预言和信息共享系统来看是具有封闭独立的特点的。网络信息系统的共享和数据的互通建设不能得到最大程度的实现。 2.3第三阶段 第三时期开始于二十世纪七十年代末,标准化的计算机的出现才标志着第三时期正式开始,对于计算机技术的应用由于得到微处理器的出现而得到空前的发展,集成电路的大规模应用更是对于互联网和计算机的应用产生了巨大的推动力。对于计算机技术的不断成熟和创新以及微型计算机的运算速度和集成电路的高度安全的特性对于标准化的网络时代而言无疑进入了高速发展阶段,在标准化的时期内,互联网的迅速发展也推动了局域网的使用和进步,对于信息共享技术的研究更为深入,在路由器和调节器的意义上得到了最大意义的研究。 2.4第四时期 最后一个时段是开始于二十世纪末,作为互联网的飞速进步的阶段,高速网络的出现和应用,对于信息高速公路的建立起到了重要的推动作用,各地纷纷建立自己的信息高度基础设施。对于全球的互联网和信息技术的应用作为一个优秀的位置来说,授权人能够得到自己想要的东西在全球的资源都能得到充足的共享。 三、网络与通讯技术在计算机控制中的相关应用 3.1在计算机控制中的具体应用 网络和通信技术的飞速发展带动了各行各业的人们使用计算机通信技术的应用。带动了相关技术的产生和发展,比如电子邮箱。个人移动通信设备和电子数据的业务。应用范围也在不断的扩大,比如目前我们所熟知并普及的4G网络。通信技术的应用范围也在不断地扩大中。还有应急通信系统的建立和投入使用的过程加大了我们对于突发事件的应急处理的能力,为人们的生命健康和个人财产安全得到了保障。智能电网的设计和应用都采用了网络的通信技术。电力系统中的电力线缆以及航海作业GPS导航以及无线视频技术的产生和发展对于通信技术的应用都十分广泛,在电力系统的航海电路中,企业数据的整理和统和也在通信技术的方面占据着重要的作用。 3.2网络与通信技术在计算机控制中的作用 节约能源的消耗,对于信息网络的数据的共享,嫩吼吼减少在数据的保存和管理时损耗的人力物力,个人终端设备能够很好的控制信息的传输和使用,做到对于数据的输入有着多次的促进作用,使得信息的实际价值得到了有效的发挥和使用,为信息的实际价值起到了促进作用,避免了数据在运输过程中的意外和损失。远程教学技术的大规模普及带动了教育事业的发展和进步,为国家和社会的文化建设教育事业做出了贡献,促进了不同国家和地域人们的文化交流和应用。 四、结束语 网络的通讯技术在计算机的控制应用中有着十分广泛的前景,对于如今社会人们正常工作学习和生活都有着密切的联系。对于网络通讯技术的应用,大大提高了人们生活质量和生活水平,促进了社会的进步和发展那,对于计算机通讯技术的要求也越来越高,和人们生活的联系也越来越密切。 作者:秦俊波 单位:鹤岗市公安边防支队 计算机控制论文:计算机控制系统的原理探析 【摘要】电子计算机控制技术的应用,对于自动控制技术水平的提高有着重要促进作用。在计算机控制技术研究中,控制系统的组成与实践操作研究,是当前这一技术研究的重要组成部分。其研究的开展对于我国自动化控制水平,有着不可估量的作用。 【关键词】电子计算机;自动控制;技术原理 随着我国社会生产信息化与自动化趋势的不断推进,电子计算机控制技术的应用得到了广泛应用。在这一情况下,做好计算机控制技术的基础理论研究,用于促进控制技术的有力发展,就成为了当前自动化控制技术与计算机实用技术研究者的重要研究内容。在这一研究中,技术人员以计算机控制系统组成、特点与设计技术为基础,结合新型控制技术的运行原理开展了控制技术原理研究,为计算机控制技术的发展与实用性提高提供理论研究支持。 1计算机控制技术概念分析 电子计算机控制技术的应用,来源于计算机技术的高速发展。技术研究者在研究中将这一技术定义为以下内容:计算机控制技术是以电子技术、自动控制技术、计算机应用技术为基础的自动化控制技术,其运行的优秀为计算机控制技术。所以计算机控制技术,在实际运行中包括了综合可编程控制技术、单片机技术、计算机网络控制技术等多项技术内容。在自动化控制研究中,计算机控制技术的应用可以很好提高自动控制精密度与控制效率,降低控制管理成本。 2控制系统运行原理研究 在计算机控制系统包括了硬件系统和软件系统两个主要系统。自动控制过程即是通过两个控制系统的配合完成。下面我们分别就这两个系统的运行原理进行研究。 2.1硬件系统运行原理 计算机自动控制系统的作用是通过对控制数据信息分析,在通过数据信号完成自动控制的计算机及相关控制设备。在实践应用中,技术人员将其分为通用机系统与控制机系统,两个组成系统。通用机系统在运行中主要是按照软件程序,通过主机对控制数据进行计算、分析、存储以及控制命令的工作。而控制系统则是将通用机系统的命令,发送到控制设备中,完成对自动化系统的控制过程。所以在计算机控制硬件系统中,控制机系统实际上是通用机系统的外延系统,负责完成通用机系统的命令,同时将所控制设备产生的数据信息反馈到通用机系统,完成控制系统与被控制设备的数据交换过程。 2.2软件系统运行原理 如果将硬件系统比喻为控制系统的躯体与器官,软件系统则是计算机控制系统的神经系统,负责指挥计算机控制系统的正常运行。自动控制软件系统在实际运行中,包括了系统软件与应用软件两个组成部分。系统软件是计算机软件运行的基础,负责对应用软件提供支持,同时负责对系统自身运行提供帮助。如计算机各类操作系统、计算机运行的监控软件、语言与数据处理软件等,都是系统软件的组成部分。而应用软件则是通过程序运行,完成通用机与控制机系统发出的各项控制指令,完成对被控制设备的控制工作。 3计算机控制系统实践操作原理 在计算机控制系统运行中,硬件系统与软件系统的配合工作过程大体如下。 3.1控制系统设计 技术人员在计算机控制设置中,首先需要做好控制系统的设计工作。其主要工作内容包括以下程序。首先确定系统需要的控制任务说明书。在控制系统设计开始前,技术人员需要了解被控制设备的技术参数、运行原理,以及设备生产加工工艺流程、精度要求、设备运行需要实现的功能等各项技术指标。除此之外,技术人员还需要对设备运行环境、操作技术人员素质等外界因素进行信息统计、分析,制定出有效的控制设计任务说明书。这一过程是控制系统设计的基础工作,对于设计过程起到了有力的支持作用。 其次制定系统总体方案设计。在任务说明书基础上,技术人员即可对系统控制总体方案进行设计。方案设计的内容包括了以下内容。一是根据任务书内容,选择硬件与软件系统。根据任务书内容,技术人员在成本、技术指标等条件下,选择合理的计算机硬件主机、周边设备,以及系统软件与应用软件。其选择因素包括了系统控制质量与效率、系统整体造价与工时限制等几个主要因素。二是合理配置硬件与软件系统。在系统硬件与软件系统选择完成后,技术人员还应在方案设计中充分考虑硬件与软件系统是否匹配,合理配置计算机系统使其发挥出最佳效果。三是完成设计方案。在完成以上工作后,技术人员需要将控制系统总体方案落实在文件中。在设计方案文件中应包括硬件系统微处理器选择、计算机内外存储器容量选择、接口电路类型与连接方式、控制系统传感器类型、控制系统应用软件开发环境的配置以及硬件系统配置设计与调试工作内容等主要方案内容。 最后是完成控制系统应用软件设计。在硬件与软件总体设计方案基础上,技术以方案要求与控制工作实际过程出发,开始应用软件的设计工作。软件设计的内容包括了软件控制功能设置,以及控制功能运行的逻辑与时序关系。应用软件设计过程中,技术人员需要用软件流程图表述出来。再按照流程图内容,设计出应用相应的应用程序,搭建控制应用软件系统。 3.2控制系统主要方式简析 控制系统在设计完成后,即可进入控制管理阶段。在这一阶段,控制管理可以分为程序控制、反馈控制以及应急控制三个主要组成部分。程序控制主要是按照应用软件程序,由通用机系统向控制机系统命令,再由控制机系统控制被控制设备完成指令。反馈控制主要由被控制设备发出反馈信号,再由控制机与通用机系统进行分析,再根据分析结果做出控制指令。这种控制模式需要与监控系统配合进行。应急控制主要是在设备故障、自然灾害等突发情况下,控制系统采用的应急转换、手动控制等特殊的控制方式,是应对突发紧急情况下的控制措施。由于这种控制方式较为特殊,一般不会采用。 4结束语 计算机自动控制技术的优秀在于系统设计与运行两个主要内容。为此技术人员以计算机控制技术系统组成为切入点,结合其设计与控制方式,开展了技术专项研究。为计算机控制技术水平的提高打下有力的基础。 作者:李楠,潘阳,齐莹超 单位:沈阳理工大学 计算机控制论文:计算机控制体系实时性的提升办法 实时控制系统要求在有需求时马上得到满足,没有时间上的滞后,即实时性是第一要求。在工业控制中应用广泛,实时控制系统的使用目的是按时完成规定的任务。控制系统中对于任务必须按要求完成的称为硬实时,不能做任意更改;控制系统中对于任务可以做某些时间上的变更,在某一时间段完成即可的没有严格的完成次序的称为软实时。一个计算机控制系统可以在某段应用时间内实时,没有必要时刻实时。硬实时和软实时相比,硬实时容易因局部错误而导致控制失效,软实时则容错率较高,或许会出现短时间失效但系统能很快恢复。计算机控制系统是为应用而生,按照需求来设计实现的。通用的计算机控制系统从设计之初就考虑其为实时系统,例如WindowsNT、OS390,多数操作系统是分时操作系统,是多任务多线程的。目前人们在分时操作系统中也常常涉及到实时应用,这种应用的实时没有要求精确到一定级别,如利用WindowsXP平台设计某个工业控制程序完全可以满足某些实时应用的需求。 1计算机控制系统的应用分类 计算机控制系统传感器装置采集的一般是模拟信号,模拟信号要被计算机处理则需要模数变换的环节。当计算机控制系统发出数字信号指令时,这些信号到达控制系统的终端时需要转换为执行部件使用的模拟信号,这种过程需要数模转换的环节。(1)数据采集应用:通过控制系统的传感器采集数据信息,要求对传感器装置获取的瞬时数据信息以最快的速度采集到控制系统中。(2)实时控制决策应用:对上述采集的数据能够及时处理,如立即分析这些数据的结果马上得出结论,可以对下一步的控制系统做出决策性判断。(3)实时控制应用:上述做出的决策性判断信息传入下一个环节,中心处理单元根据这些传入数据信息做出迅速响应,在适当时机控制完成整个控制系统的任务。 2Windows系统实时性应用研究 计算机控制系统的实时性要求系统能及时响应,在嵌入式设备中使用普遍,该类系统由于其外设相对简单,系统响应迅速,很容易满足实时性要求。现在计算机平台使用Windows操作系统的占绝大多数,Windows系列操作系统功能很强,系统提供的API非常丰富,操作系统本身是多线程多任务的机制,工业控制多采用现在流行的Windowsxp作为软件平台。基于Windwosxp软件平台,利用软件开发工具设计工控软件,利用这些控制软件实现对硬件接口和外部设备的控制操作。 2.1多线程技术多线程是Windows系列操作系统的一个优势,利用该项技术CPU可以分时地处理不同的任务,用户感觉就是多个任务在同时进行,利用Windows系列平台开发的计算机控制系统,多线程技术是必须采用的,实现实时操作的界面程序作为主线程执行,利用辅助线程对辅助任务进行后台处理,多个线程协调工作,满足用户对实时性的要求,当然这种实时性不是要求很高的。 2.2定时器Windows的定时器在控制程序中非常有用,操作系统执行的任务如果耗时,将占用CPU很多时间,其他的任务等待某个大任务完成后再去做显然是不合理的,Windows操作系统有能力把这个大任务分解,在分解的时候如何统筹执行就依靠Win-dows的定时器来实现,在Windows的消息队列中有个WM_TIMER的消息,分解的任务要等到该消息来临时刻去执行,就可以达到任务分时统筹的目的。不过尽管Windows的机制可以进行分时,但是由于任务有优先级的设定,并不能特别准确地保证这种控制的实时性,适用于要求低的控制系统。 3计算机控制系统的实时性提高策略 对于计算机控制系统的实时性要求很严格,这是与其具体需求密切相关的。例如:在整个移动信息网络中,如果网络优秀设备出问题,要求必须在50ms时间内切到优秀备机设备,否则整个公共移动电话服务将中断,这种情况绝对禁止发生,程控交换网也是如此,诸如此类计算机控制系统实时性要求精确到一定程度。下面分析提高控制系统的实时性的具体策略。 3.1将中断响应时间降到最短当有外部事件触发时计算机控制系统要马上做出响应,从响应该外部触发事件到执行中断代码程序的时间要求很短。这个响应时间间隔定义为中断延迟,对于优秀的计算机控制系统要做到随时能响应并处理中断,现实应用中处理程序的某些情况有屏蔽中断的要求,比如在数据库修改过程要求短暂屏蔽中断处理,这种屏蔽是必要的,保障正常数据库读写操作。屏蔽时间的最大值叫做最大中断延迟。在嵌入式应用系统中硬件中断的次数不确定,与系统的实际情况关系很大,有可能出现若干次的硬件中断,举例:病人监护系统也是一种计算机控制系统,在监控一个病人心脏的实时情况时,假如病人心跳发生多次变化,这种传感信息通过网卡传入网络信息系统引起护士注意,护士响应该信息按下相应功能按键,即中断得到迅速处理,这是刻不容缓的,否则情况不容预测。计算机控制系统能够在处理上采取最优先处理,支持最优先响应。 3.2将进程切换时间降到最低在控制系统中经常面临新任务新情况,如果中心处理器在处理某个任务时,有突然的任务加入,该任务的优先级高,处于不能协调的情况必须先处理新任务,否则会影响这个系统控制的实施,那么中心处理器需要马上切换任务,保存当前正在处理任务的一切设置及参数,例如需要保存寄存器信息和内存当前状态以及当恢复该任务需要的一切信息等。这个过程也需要消耗处理器时间,对于任务没有交叉的情况很容易处理,直接切换即可,可是对于2个有交互信息的任务需要处理的信息较多,需要耗费一定时间。为了保持实时性,必须尽量将进程切换的时间降到最低。 3.3优先级继承抢占优先级不是在任何时候都能奏效,由于操作系统的机制并不能完全保证高优先级都能抢占低优先级的资源,也会出现低优先级占用资源不放的状态,这种状态的解决方法是通过优先级继承的方式获得资源,使计算机控制系统的实时性得到保证。计算机控制系统有网络分布架构的,如果一个计算机控制系统拥有网络分布的多个终端,该控制系统就支持网络架构的优先级继承方式,通过优先级继承方式获取到对资源的占用,假如对于这种情况没有解决方法,那么这种多终端的网络式计算机控制系统很容易陷入局部网络瘫痪或系统停滞的状态。 3.4缩短进程资源分配等待时间多进程计算机控制系统资源是共享的,那么对于资源的合理调度就是首要问题。对于某个进程当它急需资源的时候能够解决所需这是实时系统的要求,当某个资源被低优先级的进程占用不能释放的时候,所需资源被抢占,以至于低优先级进程在停滞状态,整个计算机控制系统的资源不能协调,这种等待是系统不允许的。解决这种实时性的方法是2种:优先级继承和优先级极限。2者的实现都是通过提高占有资源的低优先级进程的优先级,让其优先级和等待资源的进程优先级相同。 3.5简化控制系统,突出实时性计算机控制系统对实时性要求较高,在控制系统中减少不必要的资源开支,不需要关注美观的界面,尽量满足控制系统的实时需要,主要将实时任务突出。现在实时控制系统较多,计算机控制系统在设计之初要抛掉不必要的考虑,将满足实时需求作为首要条件。 4结语 计算机控制技术是多学科多领域交融的技术,以计算机应用技术为优秀,以电子工业控制为过程,同时将自动化应用、无线电技术、软件编程技术、网络通信技术融入其中,为实现精密仪器设备生产制造、工业自动化的生产过程、国防科研应用等领域提供广泛的应用前景。 作者:国海东左永文单位:吉林工业职业技术学院 计算机控制论文:计算机控制模式汽车应用管理 编者按:本论文主要从计算机控制系统在汽车性能测试方面的应用;计算机控制系统在汽车监控方面的应用;计算机控制系统在汽车检测方面的应用等进行讲述,包括了PLC控制系统、面向对象控制系统、DCS控制系统、模块化控制系统、车载端计算机控制系统的职能归纳、监控端计算机控制系统的职能归纳、计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用等,具体资料请见: 论文关键词:计算机控制;汽车行业;汽车性能测试;汽车监控;汽车检测 论文摘要:一直以来汽车工业都是国家经济发展的支柱产业之一。随着社会的进步,经济的发展以及我国入世以后汽车行业的迅速发展,这就把汽车行业对科技水平需求提升到了一个新的高度。文章就计算机控制系统在汽车行业中的一些重点应用问题进行了综合论述。 我国入世以后汽车行业得到了迅猛发展,汽车已逐渐成为人们生产和生活中不可或缺的工具。目前,我国是全世界机动车保有量增长最快的国家(2007年末统计超过2300万辆)。这也就强烈的促进了汽车行业的发展。与此同时,现代计算机控制技术已渗透到汽车的各个组成部分,汽车的结构变得越来越复杂,自动化程度也越来越高。不过对于汽车行业来说,从宏观角度来看计算机控制系统表现最为突出的是在:汽车出厂前的性能测试、汽车出厂后的监控及汽车检测三大方面。下面我们首先来看一下: 1.计算机控制系统在汽车性能测试方面的应用 由于电子技术的飞速发展,测试技术日新月异。应用先进、成熟的测试技术,是成功开发性能优良、经济实用的汽车性能测试系统的基本原则。在汽车性能的测试方面,最常见的计算机控制系统包括: 1.1PLC控制系统 可编程序控制器PLC(ProgrammableLogiccontroller)控制系统:PLC是重要的机电一体化产品,其主要功能是开关量控制。起初主要用于替代继电器控制,目前已发展到具有模拟控制功能,因而应用范围也有所扩展,形成了以PLC为优秀的控制系统模型。 1.2面向对象控制系统 面向对象的控制系统是利用典型基础控制产品,针对特定应用对象进行系统设计和二次开发,二次开发的重点是系统结构、专用系统或部件以及应用软件的开发。这种系统由于其针对性强,因而能够做到系统紧凑、价格低廉,并能实现EIC(电控、仪控、计算机)一体化。 1.3DCS控制系统 分布式控制系统DCS(Distributedcontrolofsystem),DCS是当今汽车过程工业自动化的主控系统,特点是控制分散、操作显示集中、系统具有很高的可靠性和很强的功能。 1.4模块化控制系统 近年来控制模块和模块化控制系统得到发展。模块化控制系统是以模块为基础,组成高度可配置的、分布式采集控制系统,这种系统当I/O出现故障时,只需要调换故障的模块,而不需替换整个系统。模块化控制系统的持点是:结构简单、安装方便、组织灵活、可扩展性较好、可靠性高、维护方便。 2.计算机控制系统在汽车监控方面的应用 从上世纪末90年代,电子信息技术越来越多地进入交通运输部门,并逐渐形成一个崭新的工程领域,即智能交通系统ITS(IntelligentTransPortationSystem)。所谓智能交通系统,就是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高新技术,对传统的交通运输系统及管理体制进行改造,从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现代交通系统。 2.1车载端计算机控制系统的职能归纳 车载端计算机控制系统的职能可归纳为:首先,精确定位:车载监控终端全天候24小时连续不断的接收GPS卫星信号,从而为系统提供车辆的位置和速度,定位精度可达10米。其次,记忆功能:车载监控终端具有存储车辆位置/模拟量/异常信息的功能,而且可存储长达两个月的车辆位置/模拟量信息。第三,控制功能:车载监控终端接收到监控中心的控制命令后,对车辆执行控制动作。第四,通信功能:在GSM网络覆盖范围内,车载监控终端可与监控中心进行数据交换。最后,防劫报警职能:在车辆遭受抢劫时,驾驶员触动一个隐蔽报警按钮,即可在自保的同时等待援助。 2.2监控端计算机控制系统的职能归纳 监控端计算机控制系统的职能可以归纳为:首先,数据预处理:通信服务器从Internet上接收到车辆的信息之后对信息进行初始的验证、校验、数据日志处理。并将待处理的信息分发给有处理能力的监控终端。其次,数据跟踪:将移动车辆的实时位置以列表的方式显示出来。第三,跟踪监控功能:服务器端可以实现对多终端的跟踪监控,系统实现采用TCP/IP协议,采用此协议是因为该协议可以保证信息传输的可靠性和实时性。第四,报警功能:终端设备报警分为预报警,实际报警,以及报警解除三级报警状态,这主要为了避免误报警情况发生,当服务器端收到终端设备预报警信息,则弹出报警对话框,并且在预报警车号列表框中列出发出预报警信息的车号,双击其车号可以使系统定位到该车上,预报警情况不会使系统自动定位该车号的终端。 3.计算机控制系统在汽车检测方面的应用 对于计算机控制系统在汽车检测方面的应用,我们需要从汽车管理检测和汽车故障检测两方面来进行分析。 3.1计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用 其实也就是常说的“多站点汽车检测动态管理网络系统”主要是利用计算机信息技术实现道路运输管理部门对多个汽车检测站的检测数据进行实时传输与检测结果的自动判断,实现车辆二级维护备案,并实现对道路运输车辆技术状况的实时监控和道路运输车辆相关信息的自动化传输,该系统还可以对汽车维修企业的二级维护车辆的一次检验合格率进行监控,该系统可以应用于所有道路运输管理部门,以及其相应的检测站,利用网络技术实现车辆技术管理及信息传递的自动化,满足交通部4号令的要求。该系统采用分级分布式星型网络结构,网络各工作站点通过集线器相互连接构成检测系统局域网络,完成数据通信和信息传输;通过调制解调器能方便地与电话网连接,加入Internet国际互联网,实现局域网与局域的远程通信,从而构成广域网。其车辆检测、办理车辆技术等级评定和二级维护签章实行封闭式自动检测和流水作业办公。 3.2计算机控制系统在汽车故障检测方面的应用 经过多年的发展,目前国内的汽车故障检测维修行业已具相当规模。大部分汽车综合性能检测站均采用了计算机控制系统,汽车维修企业也应用维修信息管理系统,一定程度上实现了检测自动化和管理科学化。 3.2.1计算机控制系统可以为汽车故障检测提供技术支持 通过计算机控制系统完善汽车行业整体信息化之后,维修企业就可以通过一个公共的专家数据库查询需要的维修技巧并将自身的工作经验与同行共享;一个维修企业的配件储存是有限的,但如果将每个维修企业甚至供应商的配件仓储量、型号和规格等登入信息网,可以较好地解决企业配件短缺但一时难以购置的问题;为车主提供周到迅速的服务,应是每个维修企业追求的目标之一,车辆检测不合格需要进厂维修时,维修企业可以通过网络查询到该车辆的原始检测数据和汽车性能曲线,极大地提高维修效率和准确性。 3.2.2计算机远程故障控制系统对汽车行业的现实意义 目前我国汽车维修行业已经从完全依靠检查者的感觉和实践经验进行诊断的阶段,发展到了利用专门设备进行综合检测诊断阶段。计算机远程故障控制系统为传统汽车故障诊断技术进行了很好的补充。 首先,它增加了用于远程诊断的诊断服务器,并预期能与该技术领域力量较强的大型汽车维修企业、科研院所、高等院校或国内外汽车生产厂家建立的故障分析诊断中心互联,同时与相关专家建立一种协作关系,共同为系统提供高效、快捷的远程故障诊断服务。其次,形成了丰富的诊断数据库和诊断知识库,提高了诊断智能,并通过多手段、多专家协同对故障进行会诊,提高了故障诊断的准确性和可靠性。再次,远程故障诊断技术同时克服了地域障碍,使用户在行驶过程中也可以对汽车进行故障诊断和状态监测。 计算机控制论文:计算机控制中网络与通信技术分析 摘要:二十世纪末以来计算机和信息技术的飞速发展,为网络和通信技术的发展打下了良好的基础。最近几年,我国的网络与通信技术有很大的进步,在我国社会的各行各业都发挥着力量。本文介绍了几种常见且使用率高的网络与通信技术,分析它们是如何在计算机控制中发挥作用的。 关键词:计算机;控制;网络;通信技术 计算机网络技术和通信技术结合的理论的提出,是现代信息沟通领域一个里程碑式的进步。通过这两种技术的结合,信息传递的方式更加丰富,速度也得到了极大的提升,极大地方便了人与人之间的沟通。这二者的结合突破了传统通信技术信息交换和数字编码的限制,在现代快节奏的社会中充分发挥了作用。 1计算机网络技术 计算机网络系统是现代通信技术和计算机技术结合的产物。在计算机网络系统中,通过一些硬件的设备和线路,将处于不同区域网络中的计算机连接起来,从而达到不同计算机之间的信息流通和交换。简单来说,计算机网络技术就是在不同计算机之间搭建了一条能够沟通的路。我们所说的网络是指由电话线、电缆等数据线以及无线传输方式,建立的以计算机为节点的信息传输渠道。计算机网络系统由资源网络和通信网络两种系统组成。一般来说,计算机网络主要由六种互联的设备组成,包括路由器、网关、中继器、网桥、集线器以及交换器。通过计算机网络之间各节点信息的传递,实现电子数据的传输和共享,是现代网络技术使用的主要方式。 2计算机数据通信技术 数据通道并不是一个通道,而是指不同计算机之间进行数据交换的过程。随着技术的革新,数据通信具有不同的发展阶段,从传统利用模拟信号达成的模拟通信,到使用数字信号的数字通信,再到如今依靠信息源发出的数据信号,数据通信能够传递的信息越来越丰富,速度也在不断提高。其中,数据通信又可分为电路交换、报文交换和分组交换三种交换方式。计算机之间的信息传输和共享,主要是通过网络协议实现的。使用相同计算机语言的计算机可以在相同的网络协议的基础上,进行信息交换。网络协议的选择,往往要根据有具体的情况来确定,而不是一成不变的。 3网络控制技术类型 3.1以太网 现代计算机网络技术中,以太网是使用最为广泛、运行最为稳定的技术,无论在商用还是政府官方使用的网络技术中都是主流的计算机网络技术,同时,以太网技术还在不断改进,并逐渐适应工业方面的工作。以太网技术能够发展到今天的地步,离不开它极高的适应性和先进性,具体优势可以总结为以下几点:①以太网能够在各种类型、各种用途的计算机中发挥稳定的效用,并且对使用现场总线的标准也没有很严格的限定,能够在各种场合发挥作用;②由于技术发展已经比较成熟,以太网在建设和使用过程中的成本控制效率较高,设备、技术、维修等方面都具有一定的成本优势;③资源丰富硬件资源丰富是以太网的重要优势之一;④传输速度与其他技术相比有很大的优势,不仅速度快切传输稳定,提高了资源的共享及信息交流的效率;⑤开发潜力大其具有上述多种优势,在许多领域成为了主流技术,还可以延伸到许多其他领域,开发潜力大,具有持续发展的意义。 3.2现场总线技术 现场总线技术一般应用于生产过程中及微机化测量控制仪器或设施中,其能够构成数字化及开放式的信息传输系统。现场总线技术的作用是能够极大的帮助计算机网络系统的运行和控制,提高稳定性,降低系统成本。国际电工协会对于八种现场总线的标准进行了确认,如以太网、基金会现场总线FF等。正是因为现场总线技术的应用,位于不同位置的网络设备才能联系成一个整体,实现信息共享、数据传递的功能。该技术的基本特点有几下几点:①由微处理器将分散在不同位置的设备联系成一个网络,进行统一的控制。②使信息的处理更加及时、迅速、稳定,隔绝了不同地区外在因素的影响。③处于不同位置的设备虽然形成整体运行,但是每个版块的功能相对独立,就算某个板块出现故障,其他版块也可以继续运行,提高了可靠性,在一种功能失效后,不影响其他功能的正常运行,在维护上也较为方便。 4计算机控制中的网络与通信技术的发展阶段 4.1联机阶段 联机阶段,计算机的中央处理器是运行的主体。在这一阶段中,计算机需要对处于不同位置的多台计算机进行连接,并进行信息交换,此时,主处理器将处理规划连接的顺序、接收后的存放位置以及一定的反馈工作,计算机其他剩余的部分也会在主处理器的指挥下对接受的信息进行处理,并将信息反馈给主处理器。在整个过程中,中央处理器除了要负荷本身的处理工作外,还要指挥其他结构,这在一定程度上提高了对中央处理器性能的要求。而随着现代网络信息链接的对应端不断增加,中央处理器要应对的对象越来越多,负担不断加重,处理器的运行效率下降,对信息的处理质量在不断降低。一般人们采用增设通信控制器或前段处理器的方法来解决这个问题,这两种设备可以独立负责计算机与终端计算机的对接,可以极大地提高数据处理的速度。 4.2计算机互联阶段 二十世纪六十年代,网络基本处于互联阶段。当时使用的互联网络,虽然能够实现一定的信息共享,系统具有分组交换、控制等功能,但与现在使用的通信系统相比还是具有较大的封闭性,且在计算机之间的连通性上也有很大限制,效率与现在的网络系统相差甚远。 4.3标准化网络阶段 微处理器和集成电路的诞生使计算机技术进入了一个崭新的阶段。二十世纪八十年代以来,计算机的体积在不断的缩小,然而,计算机运行的效率却没有降低,反而得到了巨大的提升。现在使用的计算机不仅体积轻薄,功能完善,运行也越发稳定。再加上企业管理模式改变等社会的进步,人们通过路由器和调制解调器等设备,发展出了局域网,从而实现了一些群体计算机之间交互式网络的诞生,这种网络能够实现信息的完全共享,且与外界网络环境隔绝,呈现了较大的私密性。 4.4互连和高速网络阶段 信息高速公路理论是二十世纪九十年代提出的一种思想,在这种思想的发展过程中,它逐渐展现出了其余现代网络信息通信的切合性。美国是世界上最早开始重视信息工程建设的国家,在美国之后,全球范围内也逐渐接受了这一思想,开始进行网络信息工程的建设。现在,全球互联网通信系统已经完全建立了起来,实现了全球性的信息资源共享。 5计算机控制中的网络与通信的主要技术 5.1以太网 以太网与其他网络相比有许多优势,如以太网建设成本低、应用范围广,能够兼容绝大多数软件和硬件设备,通信传递的效率高,因此在世界范围内,以太网市场的前景都非常可观。目前阶段,不仅仅是商用计算机通信,在一些工业领域内也开始使用以太网。就市场情况来看,以太网技术与其他技术相比,具有很大的技术性优势,而又因为其成本低廉,它的价格在市场上有较强的竞争力。采用以太网来建设通信网络,能够让网络的建设成本得到节约。而这些优势不仅使以太网在市场上不断扩张发展,也推动了整个计算机网络和通信领域的发展。 5.2现场总线技术 利用现场总线技术,可以实现微机化的测量控制设备与生产现场之间的数字化和开放化通信,保证计算机控制的网络和通信技术的完整实现。目前常用的现场总线技术采用的是基带传输。这种方式具有较快的运行效率和独立性,以至于它的时效性和稳定性都比较强。另外,由于现场总线系统中发挥左右的各模块相对分散,在进行维护时可以分别进行,减少对整体系统的影响。此外,现场总线技术与其他技术相比,线路之间的互联结构更加开放,不同层级的线路大街变得更加方便,且因为具有较强的互操作性,就算是不同厂家生产的设备,只要确保使用相同的通信协议,彼此之间的联通就不会有障碍。 6计算机控制中的网络与通信技术的应用 目前,计算机网络和通信技术得到了不断的发展,其应用的范围也不断扩展,例如电子数据业务、个人移动通信、电子信箱等。当然,它的应用范围并不局限于此。打个比方,目前最常用的计算机网络和通信技术就是3G和4G技术的运用。在城市配电网络中使用3G和4G技术,能够实现配电网中的自动化通信系统,配合应急处理系统,在事故发生时,能够在第一时间向控制中心传递消息,并采取措施控制。再比如无线视频技术在企业、政府部门之间的运用,也是通过计算机网络与通信技术,来将上级的指令传达下去。这些计算机网络和通信技术的应用在个人生活和政府工作中都发挥着巨大的作用。 7结语 当今社会,无论是工作、学习还是日常生活,人们都无法离开计算机网络和通信技术。正式因为这些技术的广泛运用,才使得当今人们的生活水平提升。目前计算机网络和通信技术的发展已经达到了相当的水平,但我们不能停止探索,随着人们对生活质量的要求不断提高,一些对于通信技术的新的要求被提出,如果有一天这些要求能被满足,也将成为一个巨大的跨越,并为人们的生活提供更多的帮助。 作者:张智 单位:国家新闻出版广电总局694电台 计算机控制论文:汽车计算机控制与网络技术研究 1计算机控制汽车管理检测系统 车辆维修企业可以通过一个全国公共计算机专家数据库,将全国每个汽车维修维护企业、4S店情况、车辆故障维修技巧、汽车维修技工技师自身的工作经验、全国汽车零部件供应商的配件仓储量、汽车配件型号和规格等车辆维护维修管理相关信息录入公共数据库。相关车辆维修企业就能通过网络查询到该车辆的原始检测数据和汽车性能数据,计算机就可以进行综合检测诊断,实现全国汽修行业共享资源、技术,解决汽修企业配件短缺难以购置与调配、过剩等问题;车辆检测不合格的维修;车辆维修疑难问题等,提高了车辆维修效率和准确性。车辆故障远程监控系统用于远程诊断的诊断服务器,用便携式电脑和车内网络之间进行短程无线通信,监控和操作汽车的传感器及控制单元,使车辆在运行过程中实现远程监控和诊断。利用汽修专家、大型先进汽车维修企业、汽车科研院所、高等院校或国内外汽车生产厂家的技术资源,建立故障分析诊断中心互联网,可以提供高效、快捷的远程故障诊断服务,提高了故障诊断的准确性和可靠性,克服了地域障碍,为传统汽车故障诊断技术进行了很好的补充。 2汽车计算机控制系统发展趋势 2.1智能交通系统(ITS) 未来汽车智能化传感器提供用于模拟和处理的信号,并能对信号进行放大和处理,自动进行最优化检测和自我校正线性和非线性的传感器信号。ITS是与计算机技术、信息科学、卫星定位等多个交叉学科相结合的系统,可以预测不久的将来会普及应用,它会将汽车行驶过程中的即时动态信息、目标资料等通过计算机系统优化处理,通过卫星等随时随地向驾驶员提供行驶过程的最短距离、进入最近加油站、休息区、商店、绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线,使车和车之间保持最佳安全距离;汽车防碰撞雷达的先进调速系统可以使汽车自动调速,提高高速公路的交通流量,可降低和避免交通事故。汽车采用的卫星导航系统(GPS),定位卫星系统可以使驾驶员随时随地获取沿途天气、道路上的车流量、发生交通事故路段、某路段汽车交通堵塞等各种情况,智能交通系统可以综合、分析、判断、传输出汽车当前最佳的行车信息与路线,提高车辆行驶最佳综合性能。 2.2高速数据传输网络 电子技术、计算机技术和信息技术的迅速发展,汽车上电控器件的应用会越来越多,越复杂,车载电子设备间的数据快速交换要求越来越高。数据传输系统是一个复杂的信息交换与控制系统,它要求该系统容量大,传输速度快且计算处理速度高,因此将来它一定是采用光导纤维的高速数据传输网络,会对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,以提高汽车的综合性能,行车质量。 2.3未来智能汽车 给汽车装上“大脑”,让汽车学会“思考”,这是汽车行业发展的必然趋势。目前世界很多大公司都在研究智能汽车。未来的智能汽车肯定有一套完善的导航信息资料库、GPS定位系统、车辆防碰系统、紧急报警系统等。未来智能汽车必定会装备有能同时进行多种设备通讯、联络的计算机智能系统,除进行汽车本身的智能控制和操作外,还会提供多方面、全方位的信息化服务,例如与全球互联网连通的办公自动化系统、可视高保真多媒体可视通讯设备等,使汽车行车过程安全、舒适、便捷。将来驾驶汽车会成为依靠计算机控制系统即可实现每个人都能驾驶的最普通的智能交通工具,在遵守交通法规的前提下,无人驾驶汽车也将成为未来的汽车发展趋势。 3结语 总之随着计算机技术、网络信息技术等的迅速发展,汽车的智能化、信息化、网络化将会不可避免,汽车计算机控制与网络技术将成为汽车工业发展的未来趋势,未来汽车的各系统功能必将更加提高和完善. 作者:姚慧文 单位:山东胜利职业学院 计算机控制论文:计算机控制类课程机械制造论文 1.存在问题 1.1学生的思维观念问题 机械制造及其自动化专业学生普遍认为机械类学科应该以机械设计和机械制造为优秀,主要学习机械的设计以及与之相关的加工技术,其它与机械“无关”的课程学不学无所谓。所以,在计算机控制类课程的教学过程中,大多数同学表现消极,仅求考核过关。有的机械制造及其自动化专业的学生甚至认为计算机控制类的课程,应该是计算机专业或者控制专业的课程,这些课程与自己的专业方向不相关,花时间在这些课程的学习上,浪费自己的时间。 1.2计算机控制类课程设置上与专业结合生硬 普通的本科学生在大学课程期间会学到很多的计算机类课程,但真正把计算机控制类课程与机械类主干课程相关联的课程却几乎没有。比如,机械制造及其自动化专业的学生都学习了机械设计课程,课程中对于丝杆的设计与计算进行过讲解;同时他们也学习过单片机或者PLC之类的计算机控制课程,对伺服或者步进电机控制也有一定的了解。但由于我们教学过程中缺少将两者有机结合的主干课程,所以,但在大多数同学的眼中,这两门课程没有任何的关联,是独立的两门课程。由于机械和控制类课程的生硬结合,也导致学生在进行机械设计的过程中,对于设计中需要考虑的机械传动与动作部分,都用一个方框替代,认为这是计算机专业学生需要解决的问题,这就使得有些机械设计成为了“空中楼阁”,无法运行。 1.3机械制造及其自动化专业针对计算机控制类课程的实践 与创新环节尚未形成实践和创新环节是学生将理论知识与实践相结合的重要组成部分,机械类学生的实践环节多是针对某个零件的生产工艺或者设计过程进行的,而对于其生产制造过程中的动作及工艺自动实现部分却视而不见,这种长期以来形成的实践环节,更进一步地加深了学生对其课程学习的偏见。针对计算机控制类课程的实践和创新环节目前大多数的学校没有形成一套成熟的方案。 2.机械专业计算机控制类课程教学改革的方法与实践 2.1转变学生的思想观念 大学生进入学校后,专业教育很重要。在专业教育的过程中,机械制造及其自动化专业的老师不仅需要强调其未来四年需要学到优秀专业知识,同时,要进一步强调为了提高生产效率和减轻劳动强度,控制类的课程也是必不可少的组成部分,不能让学生在思想上对该专业开设计算机控制类课程存在偏见。其次,在机械类课程教学的过程中,机械设计、机械制造课程教学的老师,在提及到电机和控制之类的素材时,也需要提示同学们在今后的计算机控制类课程会进一步说明和讲解,这样可以使得机械制造及其自动化专业的学生逐步认识到该专业课程不仅仅是机械设计和制造等机械类课程组成,它是一个系统的工程,同时也有计算机和控制之类的课程。这样不仅可改变机械制造及其自动化专业学生在大学期间的思想观念,同时也会影响其今后的设计和制造工作,使其对事物的认识不仅仅停留在某一个方面,而会从系统的角度来进行分析和研究。 2.2机械类课程与计算机控制类课程有机结合 为了改变传统的机械类课程与计算机控制类课程的生硬叠加的教学模式,大学本科教学的老师有必要从机械制造及其自动化专业课程与计算机控制类课程的内在联系出发,提取机械类课程与计算机类课程的关联因素,对现有的教学模式进行改革,对两类课程之间的空缺进行有益的补充,形成比较完善的机械专业知识体系结构。在教学的过程中,可以尝试将机械类课程与计算机控制类课程分解为知识点、章节和教材的三种结合模式,形成点、线、面的三级结构,将机械类课程与计算机控制类课程真正做到此有机地结合,形成学生在专业课程学习中的一个重要结成部分和重要的学习环节。 2.3针对机械制造及其自动化专业的计算机类课程的实践环节研究 实践教学环节是学生对所学理论知识进行验证的手段,也是学生进行创新设计的重要基础,因此对机械制造及其自动化专业学生的计算机类课程的实践环节研究也是必不可少的,而且是十分重要的。在教学环节中,需要从机械的部件、功能、组成和接口之间的联系出发,将机械制造及其自动化专业的实践教学分解为设计类实践教学、工艺类实践教学和控制类实践教学三个组成部分,从而形成实践教学中的三大优秀模块。实践教学的内容紧紧围绕三大模块展开,在实践教学的过程中,既能体现机械制造及其自动化专业的三大优秀模块的独立性,又能强调三大模块之间的关联性。通过实践教学环节,进一步加深学生对机械是一个系统工程的认识。此外,在注重学生实践环节训练的同时,鼓励学生参与各类与机械和控制相关的设计大赛,如全国的机械创新设计大赛。通过参加各类大赛,不仅可以提高参赛学生对本专业所学知识的应用能力,同时也可以激发本专业学生对课程的学习热情,在整个院系形成一点带面的学习效果,形成良好的学习氛围,使控制类课程真正融入到机械类课程的学习和实践之中,为培养知识全面的新时代机械制造及其自动化专业人才提供有力地保障。 3.结束语 针对我校机械制造及其自动化专业中的计算机控制类课程教学过程中存在的问题进行研究,分析了目前影响计算机控制类课程学习热情的因素。同时,针对这些问题提出了教学改革方法,将新的教学方法和做法应用于机械制造及其自动化专业的教学过程中,可以改变学生对机械专业课程的认识,提升学生对机械设备的系统认知能力,完善其自身的知识体系结构。该教学改革的研究,为机械制造及其自动化专业计算机控制类课程的教学工作的顺利开展提供了有力的保障。 作者:张成俊 张弛 张智明 单位:武汉纺织大学机械工程与自动化学院 计算机控制论文:计算机控制技术课程教学改革论文 1课程教学中的问题 《计算机控制技术》这门课程在不同高校的课程设置有很大的不同。有的高校侧重于以计算机为主线,着重讨论直接数字控制系统、以及现场总线控制系统等计算机控制系统。有的高校侧重于硬件系统的设计和仿真,而对软件却是一带而过。有的高校针对的是计算机控制技术的数学描述及控制算法。应该说各个高校在教材的选取和教学环节的进行中都有自己的独到之处,但是对于针对本校学生的实际情况,这些是远远不够的。在经历了若干个环节的教学和实践中,我对计算机控制技术这门课程的教学改革的方法和实践有自己的一些认识。 2课程教学改革的方法和实践 2.1教学环节突出侧重点 针对本校学生的实际水平,在教学环节中突出侧重点。由于本课程的第一部分主要涉及计算机控制的基础知识、数学模型及控制原理和分析方法。这一部分内容在前期的自动控制原理、复变函数中都有所讲述,那么在本课程的学习中主要是针对课程内容进行复习和总结,而不作为重点内容进行讲授。而第二部分中,讲述的是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分是众多学科实践与应用的理论支撑,包括了经典控制算法如PID控制算法及其改进等,复杂控制算法如最少拍控制及达林算法等以及数字滤波等数据处理方法,同时包括了系统仿真算法。这一部分作为重点内容讲授。而第三部分是控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真。该部分需要学生动手实践来完成,实际应用也很广泛,在讲授中同样以举例的方式让学生能亲身体会到软件方面的使用。 2.2教学与教材有机结合 针对《计算机控制技术》这门课程的特点,现有的高校教材可谓是形形色色,各有各的特点,那么如何使学生更好的学习课程内容而又不依赖于教材呢?或者说如何使学生更好的理解教材内容而更深入的学习课程知识呢?这就要求将教学与教材有机的结合起来。针对本校学生特点,不能拘泥于一本教材来学习本课程,因此,在教学过程中,第一部分内容也就是前期的计算机控制技术基础知识和数学模型等内容,主要针对学生现有教材以及自动控制原理等教材进行讲解,第二部分内容主要是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分的内容想对比较难,计算量大,因此既应用现有教材,还参考于海生等编著的《计算机控制技术》以及汤楠等编著的《计算机控制技术》等教材,针对算法的部分,结合不同教材的例题,使学生更好的理解算法的来源。第三部分即控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真,该部分更多的需要学生自己动手操作,那么在上课的过程中针对例题给学生通过多媒体演示的方法,引入知识点来提高学生学习的积极性。 2.3有效利用实验环节 《计算机控制技术》这门课程不但有独立的理论和方法,而且有相当强的实践性和应用性。因此,要学好这门课程,必须有效的充分的利用实验环节。本门课程安排在第六学期开设,该课程的实验的设置充分结合课堂内容,考虑以实际应用为主,主要安排了数字滤波器、数字PID控制算法、最小拍控制、大林控制算法等等。并为了提高学生的学习兴趣以及拓展学生的知识面,还安排了选做的步进电机控制、温度控制系统等现实中广泛应用的实验环节。 2.4重视教学中的考核方式 考核是评价学生学习、了解教师教学效果的一个重要杠杆。而仅仅通过期末考试的方法来对学生进行考核的话,有可能使学生平时不注重学习,期末搞突击,考后知识还给老师。我们把考核分为了4种: ①课堂作业。每次作业计10分,按照作业次数折合成满分10分的平时成绩。 ②课堂表现。针对学生的课堂状态以及回答问题的正确率和积极性,计10分平时成绩。 ③实验环节。针对各个实验中学生的预习情况、实验过程中的参与情况,实验结果的准确度来评价,满分计10分。 ④期末考试。期末考试成绩折合成70%,再加上以上3项的成绩即为学生的总体考核成绩。这样分配更加合理,也充分调动了学生的积极性。 3结语 我在从事《计算机控制技术》这门课程的教学过程中,也深深的被该课程的魅力所吸引,同时也深感学生是蕴藏着极大的学习热情和潜能的,关键是要靠教师去挖掘。通过我对该课程的教学改革的一些方法进行了实践后,学生对该课程的掌握和实际应用能力均有了很大的提高,并且在课堂中,也明显感觉学生有了活力和动力。那么在今后的教学中,我将投入更大的精力在该课程的教学改革中,希望能用我的微薄之力使该课程的教学能更上一层楼。 作者:马智慧 田振宇 单位:沈阳工业大学 计算机控制论文:小议计算机控制中的网络及通信 1.设施的优点及功能 有所区别,中继器的功能在于传输两个节点之间的物理层的相关信息,数据等;网桥,其作用在于将两个不同的局域网连接起来;交换机,其运转的位置在于数据链路层,具有操作方便、性能良好且成本低;集线器,在网络信息输送的过程中作为输送媒介的中央节点;路由器,转发各个局域网之间传输的数据包;网关,可以连接协议出入较大的两台计算机。 2.网络控制技术类型 2.1以太网 纵观现在的计算机控制技术,以太网已经成为了应用最为广泛的技术,其在商用计算机和过程控制范围内中高档信息的管理和通讯中占主导地位,并正在进一步向工业现场渗透。其具有适应性极强及技术先进的显著特点,该特点也是其得到广泛应用的重要因素,具体优势可以总结为一下几点 :①适应性极强 适用于各种类型的计算机,并没有现场总线的标准,因此适用性极强; ②成本较低 想较其他的控制技术,及成本需要的设备、原理、使用流程等均较为简单,成本低; ③资源丰富硬件资源丰富是以太网的重要优势之一; ④传输速度快 其对于数据的处理及传输速度快,提高了资源的共享及信息交流的效率; ⑤开发潜力大 其具有上述多种优势,在许多领域成为了主流技术,还可以延伸到许多其他领域,开发潜力大,具有持续发展的意义 3.现场总线技术 现场总线技术一般应用于生产过程中及微机化测量控制仪器或设施中,其能够构成数字化及开放式的信息传输系统。该技术的主要作用在最终完成控制、信息传输以及计算机技术的各项功能国际电工协会对于八种现场总线的标准进行了确认,如以太网、基金会现场总线FF等。其利用现场总线技术,控制测量设施能够转变成网络节点,使处于不同位置的设备形成一个完整网络系统,并将信息共享,共同作用,互相协作维持正常的功能运转。该技术的基本特点有几下几点: ①微处理器为中心 该总线将现场的设备全部连接起来,统一控制; ②实时性、抗干扰能力强 该技术在数据传送上采用基带传输方式,速度快,且传输过程不受其他因素的影响; ③功能独立性 各个功能板块相对独立,不受其他功能的影响,提高了可靠性,在一种功能失效后,不影响其他功能的正常运行,在维护上也较为方便; ④各个网络之间联系紧密 其开放式的网络结构能够达到同层的网络相互连接及接入信息管理网络; ⑤兼容性良好 在通信协议一致的条件下,不同型号、不同供应商出产的设备也能够进行统一组合及控制,兼容性及可操作性较强 4.现代控制网络情况 总体来看,现场总线技术具有较多显著的优势,包括可靠性强、稳定性好、技术较为成熟、实用性及兼容性良好的特点,但是由于自身的性质限制,也存在许多固有的缺陷,包括信息传输慢,效率较低;总线标准繁杂,如果总线标准不一致时,设备的连接控制存在较大的障碍;而以太网刚好与之相反,其数据传输速度快、兼容性好,不受型号、标准等因素的影响,但是可靠性不佳,且存在某些不稳定因素,因此,没有在现场设备控制方面得到广泛的应用,但是,对以太网技术进行改造后,其潜力的巨大的。基于上述情况,一般企业信息化网络是把以太网及现场总线技术配合使用,将二者都优势进行互补,扬长避短,使之的功能得到最大优化。 该应用形式的基本结构为现场设备层、过程控制层、信息处理层。现场控制层的作用在于传输现场各个设备之间测量和控制的相关数据信息。过程控制层在功能为完成现场的各类信息向实时数据库的输入过程。信息处理层是整个控制网络的优秀,主要由以太网组成,其功能为传输各类数据信息,包括企业的各类方案、销售计划、财务报表等。 5.总结 计算机技术深入的发展,互联网的普及,该类信息技术给人们的生活带来了巨大的变化,是人们的生活逐步简单化、高效化、智能化。计算机数据通信技术的应用逐渐覆盖到了生活工作的各个方面,使人们的生活更加方便,如手机电视;人们沟通更加顺畅,如视频通话;生活更加丰富多彩,如数字电视等,涵盖范围广阔。按照现在的形势分析,其今后会与网络联系更加密切,对于社会信息化的转变有着十分重要的积极意义。 作者:孟鑫伟 赵翔 单位:陕西省天然气股份有限公司 计算机控制论文:计算机控制心理学实验计时问题分析 摘要:近几年计算机应用获得了大力推广和普及,如今几乎所有的公司办公都已经实现了无纸自动化。同样的,心理学实验领域也应用了相应的计算机技术,帮助其实验工作能够高效顺利的开展、获得更好的效果。但需要注意的是,在心理学实验进行过程中,计算机控制环节所产生的计时误差不可忽视,且该误差存在某种程度的随机性。本文讲解了“计算机控制的心理学实验计时问题与新方案设计”的详细内容。 【关键词】计算机控制;心理学实验;计时问题;新方案设计 这几年伴随时代的快速发展与社会经济的提升,中国心理学领域也获得飞速成长。而作为科技力量中流砥柱的计算机技术也被心理学实验大量使用,其不但能够进一步提升实验的工作效率,还有利于推动心理学领域实现可持续发展。但是由于计算机各类系统越来越复杂导致其计时问题更难解决,其优化措施遭遇瓶颈,从而使得心理学实验的测试结果存在误差。需要注意的是,在心理学实验进行过程中,计算机控制环节所产生的计时误差无法预知,并存在某种程度的随机性。 1计算机控制的心理学实验所面临的计时问题 1.1实验采用Windows、Linux等通用系统无法精确计时 现在我们比较通用的计算机系统都不是针对心理学实验专门开发的,如:Windows系统、Linux系统等。因此若在实验中不对这些系统计时做改善和优化,则会导致严重的计时误差,心理实验所获得的结果数据也会不准确甚至报废。大多数计算机采用的通用系统都属于多任务操作,这种系统的特点便是针对并发任务进行执行,使其依照某种规律依次进行调度。若在心理实验过程中应用此类系统,就算将实验设置为最优先的任务权限,也无法使得实验占据整个CPU的内存资源,并且在该系统中随时都可以将心理实验任务中断,且该实验的中断时间、次数都存在某种程度的不可预知性。由此可知,Windows、Linux等通用系统由于自身多任务操作的特点,无法在心理实验过程中进行精确计时,可能并不适合被采纳应用。 1.2实验过程中显示器刷新呈现时间无法有效控制 很多心理实验在应用计算器的时候需要借助其显示器,将某些刺激信息传递给实验人,但是显示器由于自身刷新率的特征导致心理实验在时间控制环节存在难以修正的问题。因为普通显示器数据更换必须是其刷新周期的N倍,且N为整数。所以不管心理实验程序在之前设置的显示时间是几毫米都没有意义,实际心理实验进行过程中无法对其显示器确切的信息呈现时间进行控制。如:某心理实验过程中对实验人的展示的图片刺激需要二十毫秒,但是该实验应用的计算机显示器的刷新周期是十四点三毫米,那么最终实验人所接收到的刺激信息时间是十四点三毫米或者二十八点六毫米。 1.3心理实验过程输入设备易引发随机性延时 我们生活比较常见的计算机所应用的输入设备便是鼠标、键盘等。在心理实验过程中应用这些输入设备会存在某种程度的延迟,从而导致计时误差。其计时误差程度取决于输入设备的型号、性能等等。这些都不是心理实验程序所能决定的,且其延时存在某种程度的随机性。 2针对计算机控制的心理学实验计时问题的解决方案 2.1心理实验中采用单任务操作系统 不采用多任务的计算机系统,使用单任务系统。心理实验相关程序直接采用C语言进行编程,如此一来就不会发生由任务调度引发的计时误差现象了。心理实验单任务程序可以对其内部的Microcontroller定时设备进行直接操控,且其定时设备的分辨率低于零点一微秒,其在心理实验过程其定时能够达到毫秒级别。对实验人来说相关刺激信息从调取到展现,整个过程的常数时间都受到有效控制。 2.2实验过程中显示器应用LED背光技术 想要在心理实验过程打破显示器刷新周期引发的计时误差,我们可以选择LightEmittingDiode技术,即发光二极管背光技术。与普通CathodeRayTube显示器的循环扫描不同,LightEmittingDiode显示器属于保持型,其可以借助透光途径来将刺激信息进行呈现,若关闭LightEmittingDiode背光则人的肉眼是不能看到其显示器上的任何信息的。由此可知,在心理实验过程中其对实验人呈现的刺激信息时间只有定时误差和LightEmittingDiode背光的延迟,而这两者的及时误差仅仅是二十微秒,因此其对其显示器确切的信息呈现时间可以实现毫秒级控制。 2.3心理实验过程中应用微动按键输入设备 想要在心理实验过程避免输入设备引发计时延时误差,我们可以选微动按键输入设备,将该设备与Microcontroller中断功能进行连接,并将其按键做分离处理,从而减少因去抖或者扫描等因素引发的延时,则在心理实验实际进行过程中一旦按键出现微动则马上引发中断,从而对其Microcontroller定时设备进行开关控制,其计时控制可以实现微秒级。 3结语 本篇文章针对“计算机控制的心理学实验计时问题与新方案设计”有关内容,为大家详解讲解了计算机控制的心理学实验所面临的计时问题,如:实验过程中所采用Windows、Linux等通用系统无法进行精确计时、显示器刷新呈现时间不能进行有效控制、输入设备容易引发延时且该延时存在某种程度随机性等。同时向大家简单阐述了针对该计时问题的解决方案,如:理实验过程中应用微动按键输入设备、采用单任务操作系统以及LED背光技术等。 作者:王雅喆 计算机控制论文:谈计算机控制系统软硬件的应用 【摘要】新时代背景下,计算机几乎被应用到了社会活动的所有领域中,不论日常生活,还是办公生产都需要运用计算机。计算机控制系统在生产中的应用,大大提高了生产效率和生产质量,促进了企业发展。本文从计算机控制系统的软件与硬件入手,分析其各自的应用,并深入探讨计算机控制系统的关键技术的发展。 【关键词】计算机;控制系统;软硬件;关键技术 引言 计算机控制系统是实现生产自动化、智能化、高效化的优秀技术,是高新技术融合的产物,已在生产中活动中得到了广泛应用。计算机控制系统是自动控制理论与计算机技术的完美结合。计算机控制系统由软件和硬件两大部分组成,任何一部分故障或缺失都将导致整个系统的瘫痪。目前比较常见计算机控制系统有:DDC系统、DCS系统、FCS系统、PCS系统等。研究计算机控制系统软硬件的应用与关键技术,对于促进计算机控制系统的应用于推广有着重要意义。 1计算机控制系统 计算机又名电脑,是一种用于高速计算的电子计算机器,可同时进行逻辑运算及数值计算,具备一定储存记忆功能,可根据程序自动、高速的进行大量信息处理工作,是现代化智能电子设备,由软件系统和硬件系统组成。世界上第一台计算机发明于1946年,是由约翰•冯•诺依曼在宾夕法尼亚大学发明的“电子数字积分计算机”。这台最原始的计算机造价487000美元,由17840支电子管组成,重达28t,用来计算弹道。而现代计算机正在朝着集成化、智能化、自动化、微型化方向发展。计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控制对象相联系,以获得一定控制目的而构成的系统,从而实现工业过程自动化控制[1]。计算机控制系统应用的计算机为数字计算机,按照规模可分为:通用、微型、大型三类。计算机控制系统可应用于:生产过程控制、交通工具控制、机械设备控制等领域。通常情况下,由于计算机控制系统中控制机的输出和输入信号为数字信号,而采集到的信号和发送的执行信号为模拟信号。所以需要通过测量元件、变送单元、数模转换器来实现信号的转换与传输,根据要求运算,将信号传送到执行机构,从而对被控制对象下达指令,进行控制。最早的计算机控制系统出现于20世纪60年代,为数字信号控制方式,主要应用于过程控制。随着科学技术的发展,集中式计算机控制系统开始出现,这种计算机控制系统以现代化的微型处理器为优秀,在运行中能够进行分层式控制,这种控制模式下能够实现过程控制的:控制管理、集中操作、集中监视。生产、科研等多个领域都对计算机控制系统进行了应用,20世纪70年代,计算机控制系统得到了空前发展,逐渐走向智能化、网络化、集成化。计算机控制系统的发展和进步及其在工业领域的应用,给工业生产带来了巨大影响,有效降低了生产成本,提高了企业利润,提升了生产效率。 2计算机控制系统软件 计算机控制系统由被控制对象和控制部分组成,其中控制部分包括:软件部分和硬件部分。软件部分包含:操作系统、语言处理程序和服务性程序,是能够完成各种功能计算机程序的总和,可分为:应用软件与系统软件两大部分。应用软件通常需要建立在系统软件的基础上才能运行和启动,是为了实现特定控制目的而编制出来的专用控制程序,具有一定针对性和特殊性,如报警处理程序、控制决策程序、数据采集程序、输出处理程序、编码转换程序等等。这类程序在编制过程中通常与控制策略及被控制对象的自身特点有直接关系。目前市面上常见的基于PC总线开发的专用工控组态软件和开发软件有:DELPHI、VB、MC++、C++、BORLAND等,这些软件为WINDOWS平台,提供了I/O驱动程序,OBJ文件,DLL服务,OCX控件,不仅开发界面友好,且操作简单,均为可视化界面,开发效率高,可用于各类应用程序开发。例如,DELPHI和VB就特别适合应用在有特殊控制要求,且控制点少,管理规模及数据量大的程序开发中。与PC总线相比PLC控制系统的应用软件性价比较高,也是十分适合大规模应用,并且控制性能较强。由于PLC不同于一般系统结构,因此构成PLC控制系统的应用软件通常由:下位机软件与上位机软件组成。下位机软件通常情况下与PLC硬件相互对应,LSS和LM90就是典型的下位机软件。下位机软件具有开关量的逻辑控制功能,其功能大同小异,运算能力通常要取决于CPC性能[2]。对于具有特殊控制要求的下位机软件,通常使用SFC和FBD。上位机软件与下位机软件相比,类型更多、更复杂,典型的上位机软件是INTELLUTION和INTOUCH、FIX等。以FIX为例,目前FIX支持五百多种不同驱动程序和组态软件,按OPC标准开发的程序均可在工控组态软件上运行。此外,DCS系统组态软件也有着十分强大的性能,且各个方面的功能也已经十分成熟,最适合组态编程方式,并且这些程序通用性和移植性较好,可在不同组态编程环境下直接引用,因此开发效率较高,使用非常方便,开发成本低。不同控制系统的软件性能、功能都存在差异。因此,在软件选择时,要正确结合控制特点和实际控制要求,科学选择。 3计算机控制系统硬件 计算机控制系统硬件是整个计算机控制系统的优秀及软件运行基础,软件系统功能的实现,性能的发挥需要得到硬件系统的支持。计算机控制系统硬件指计算机本身及设备,包括:计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。常见的计算机控制系统硬件系统有:可编程控制系统、现场总线控制系统、分散控制系统、直接数字控制系统、单回路控制系统、多回路控制系统等。直接数字控制系统的优秀是微机,该系统是利用一定数量的设备来实现数据处理与显示,进行控制。通过软件组态,可实现各种不同控制算法。直接数字控制的控制功能丰富,控制灵活性强,不需要增加控制仪表和现场连线,仅需改变控制软件组态,就可进行更高级及更复杂的控制,且具有强大的数据处理与显示功能,根据控制规律便可进行运算,作用于被控制对象。但直接数字控制系统所有控制功能都集中在一台计算机上,集中度较高,这是一种致命缺陷,一旦发生故障,将直接影响整个控制系统的运行,导致无法正常进行控制,甚至会导致数据及信息丢失,造成系统混乱,后果十分严重。分散控制系统虽然也是以微处理器为基础,但采用控制功能分散、显示操作集中设计原则,稳定性和可靠性更高。分散控制系统目前主要应用在:石化、电力、冶金等领域。分散控制系统实现了信号运算、输入、输出、变换过程控制分级、分层,主要配置了I/O插件、主机插件、通信插件、电源插件、操作接口、显示设备、打印输出设备、输入设备、存储设备等硬件设备。最早的分散控制系统开发于1975年,其开发目的是为了分散管理风险,保障系统稳定性和可靠性,提高生产效率,现如今已经成为工业自动化主流系统。目前国际上流行的分散控制系统有:N-90、TDC-300、TEWMAC500、MAX1、P-400-ICS、TOSDIC等。分散控制系统操作集中、显示集中,所以操作方面简单,效率高,功能分散所以安全可靠,且具有较强兼容性。此外,可编程控制系统应用也十分广泛,主要应用工业领域,采用可编程存储器,利用逻辑运算来实现控制,能够控制各种类型的机械设备和生产过程,功能性和可靠性都比较高,可大规模应用。可编程控制系统现场输入接口电路由:微机接口与光耦合电路组成;输出电路由:中断请求电路、选通电路、寄存器组成;开关量按隔离方式可分为:晶体管隔离和继电器隔离两大类。模拟量模块包括:电压型、电流型、脉冲型、热电阻等几大类。基本单元可分为:集成式与模块式、分布式、扩展式。主体结构包括:中央处理单元、存储器、I/O模块、电源及通信接口。可编程控制系统抗干扰能力强、功能完善、易学易用、适用性强、容易改造,且体积小、能耗低、性价比高。 4计算机控制系统软硬件关键技术的发展方向 通过前文分析可以知道,计算机控制系统由控制部分与被控制对象组成,控制目的是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求。计算机控制系统通常具有精度高、速度快、存储容量大和逻辑判断功能等特点,广泛应用于企业管理和工业生产中,被控制对象包括:各行各业的生产过程、实验装置、家用电器、仪器仪表、交通工具、机械装置等等,可实现高级、复杂、精密的控制效果。先来看计算机控制系统的硬件关键技术发展。近些年随着计算机、网络、信息技术、通信技术的发展和进步,硬件技术水平得到了明显提高,PLC和DCS相互渗透融合成为主流趋势,很显然PLC正在吸取DCS的优势,取长补短,例如DCS的CRT显示功能、网络功能等,而DCS也吸取了PLC的程序控制功能、模块编辑功能、联锁控制功能等,二者间界线越来越模糊,性能差距越来越小。功能的丰富使PLC正在逐步向现场总线控制系统FCS转移。从当前计算机控制系统硬件关键技术发展来看,控制类型呈现多元化,控制设备呈现一体化,系统组合更灵活,且规模可变,风险分散,成本更低。如,DCS作为新型控制模式,其强大的性能以及CRT显示手段,很快就随着单回路可编程控制回路的普及得到了广泛应用,这种控制模式控制功能与数据采集均由单回路可编程控制器来实现,目前已经成为工业控制的通用模式。再来看当前计算机控制系统关键技术,主要发展方向是:网络技术和多媒体集成化、控制与管理集成化、软件技术相互融合化、智能化、开放化。不论是智能程度,还是自动化程度都将越来越高,除了提供基本的比值、串级、前馈、PID控制算法外,还提供了多变量逻辑控制、数据整定控制、自适反馈控制、前馈整定控制、批量生产管理控制、智能模糊控制、统计过程控制等功能。软件编程技术开放性和标准化发展趋势越来越明显,能为各种应用软件提供技术支持。网络化也是当前计算机控制系统关键技术主要发展方向。在INTEMET背景下,数据传输更快,能够实现数据的共享和高速通讯,大大提高了数据利用率。因此,目前许多应用软件都在融入网络技术。例如,FIX就融入了网络技术,FIX在互联网环境下可直接监控生产控制过程,且FIX已支持动画显示和语音功能,所以应用起来效率更高,控制过程和操作响应速度更快。计算机控制系统的应用优势十分明显,在不久的将来必然成为主流工业过程控制技术。 5结束语 计算机已成为生活、办公中、生产中不可缺乏的重要工具,计算机几乎融入到了现代社会各个领域。计算机控制系统是计算机技术与自动控制理论的完美融合,实现了机械控制,生产过程控制,大大提高了工业化生产效率和生产质量。计算机控制系统由控制部分与被控制部分组成,其中控制部分由:硬件与软件组成。想要实现控制目的和控制功能,离不开软件与硬件的协调和应用,其关键技术值得研究。 作者:杨璐纯 单位:渤海大学信息科学与技术学院 计算机控制论文:计算机控制在石油化工生产的应用 【摘要】在新的时代背景下,计算机技术的出现和应用使得是石油化工生产向着自动化和规模化的方向不断发展。本文以石油化工生产中的计算机控制为研究对象,分析了计算机控制在石油化工生产中的重要作用,探讨了计算机控制技术在石油化工领域的发展趋势。 【关键词】计算机控制;石油化工;生产 1计算机控制在石油化工生产中的作用 1.1生产过程的自动控制 在市场经济条件下,企业之间对市场份额的竞争愈演愈烈,为了占有更多的市场份额,各个企业都在从多方面不断的改善自己。就石油化工企业而言,如何减少生产过程中的成本投入,如何有效的利用计算机控制来协助生产过程,如何不断提高企业的经济效益是十分值得关注的问题。自动化控制是现代化工业生产的方向,好多企业是借助过程控制仪表来完成工业生产过程。 1.2生产装置安全性、高可靠性的要求 石油化工生产过程具有一定的危险性,高温高压的生产环境为安全生产带来了一定的挑战。高安全性和高可靠性的生产装置是石油化工生产顺利开展的基础和前提,在计算机控制下开展的生产过程具有高安全性和可靠性,可以充分满足石油化工生产过程对安全性和可靠性的要求。 2控制仪表的发展过程 控制仪表最早出现在20世纪40年代,在控制仪表出现的初始阶段,最为常见的控制仪表就是就地式仪表。经过一段时间的发展,到了20世纪70年代,第二代DDZ电动单元仪表正式问世。又经过了大约十年的时间,人们又开发出了以DCS过程控制系统为优秀的第三代计算机控制系统。进入21世纪之后,人们又对第三代计算机控制系统进行不断的改进,进而开发出了第四代智能控制系统,也就是现在非常常见的现场总线控制系统。 3DCS在扬子石化生产装置上的应用 3.1什么是DCS DCS的全称是DistributedControlSystem,中文的意思是集散控制系统,属于计算机控制系统。DCS的主要作用是对生产过程进行集中管理和分散控制。一个DCS系统主要包括五个部分,分别是操作员站、工程师站、上位管理机、通信网络以及现场控制站。在上述五个部分的协调之下,DCS系统才能实现其功能。 3.2DCS的特点 3.2.1监控操作方便在工作过程中,DCS可以利用计算机实现对生产过程的实时监控,保证生产过程处于正常状态。一旦出现意外情况,DCS系统可以进行报警处理,及时提醒工作人员解决生产过程遇到的问题。 3.2.2控制功能丰富 DCS系统的控制功能十分丰富,DCS可以借助各种复杂的控制算法和逻辑运算实现多种控制功能,包括预警功能,监控功能,连锁保护功能等等。 3.2.3信息和数据共享 尽管DCS系统拥有多个相互不影响的工作站,但是不同的工作站之间可以实现信息和数据的共享。 3.2.4系统扩展灵活 DCS系统具有扩展灵活的特点,不同的生产过程需要的DCS系统是不一样的,相关人员可以根据自己的需要对DCS系统进行配置。 3.2.5安装维护方便 就硬件而言,DCS系统的硬件设备都属于标准化的设备,在安装时是非常容易的。就软件而言,DCS系统的软件功能非常强调,可以进行有效的自我诊断,及时发现软件在运行时遇到的问题,并及时将问题反映给相关人员。 3.2.6系统的可靠性高 DCS系统中的微处理器有效的提高了系统的可靠性,降低了系统的危险性。此外,DCS系统中冗余措施在一定程度上提升了系统的整体可靠性。 4计算机控制技术的发展趋势 进入21世纪以来,各种新技术不断涌现,计算机技术也得到了不断的发展。现阶段,微处理器的体积逐渐变小,性价比也越来越高,现场检测仪表和执行器也向着智能化的方向发展。21世纪初,IEC提出了61158标准,也就是现在非常常见的现场总线标准,简称FCS。 4.1基金会现场总线FF 基金会现场总线简称为FF,是最为常见的一种现场总线。基金会现场总线通常被安装在生产现场的最底层网络,总的说来基金会现场总线是一种自动化程度比较高的总线。基金会现场总线的主要作用是度量生产过程中的变量,并对生产过程的相关信号进行控制等等。基金会现场总线具有下述优势①较高的系统开放性,可以和任何具有相同标准的设备兼容;②智能化程度相对较高;③系统结构具有高度的分散性,从而使得整个系统的可靠性更高;④抗干扰能力相对较高。 4.2PROFIBUS总线 PROFIBUS是ProcessFildbus的缩写,PROFIBUS总线也是使用范围很广的一种现场总线,PROFIBUS总线的提出者是德国西门子公司。PROFIBUS总线主要包含三个部分①PROFIBUS-DP,也就是设备;②PROFIBUS-PA,也就是过程自动化;③PROFIBUS-FMS,也就是报文规范。 5结束语 在新的时代背景下,各种新技术的出现极大的推动了社会前进的步伐。现阶段,计算机技术已经融入了多个领域,就石油化工领域而言,计算机技术的出现和应用使得是石油化工生产向着自动化和规模化的方向不断发展。 作者:宋璐 单位:中石化华北油气分公司油气生产支持中心
自动控制理论论文:基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践 [摘要]自动控制理论课是电类专业的基础课程,在课程设置和学生培养中占有重要地位。利用控制理论基本思想,指导该课程的建设过程,分析了教学过程的系统构成特性、制约因素及相应的解决方法。通过多年的教学实践,取得了较好的教学效果。 [关键词]自动控制理论;系统分析;反馈;课程建设 0 引言 深化教学改革,提高教学质量,强化素质教育是当前高等学校教改的重要主题,而更重要的是教育思维模式的更新与变革。 所谓“教有法无定法”,但每位肩负“传道、授业、解惑”职责的教师都希望收到事半功倍的效果。在专业课自动控制理论多年的教学工作中,笔者也在不断理解社会发展变革对其的新要求,调整具体的授课思路与方法,摸索新的教学策略。本文将控制理论恰当地应用到自动控制理论教学之中,采取反馈控制手段,在教学实践中,有效地提高教学质量。 1 课程特点及控制系统结构 自动控制理论课程是电气类、机电类专业的一门理论性很强的专业基础课,在学生培养过程中占有重要的地位,一般都在大学三年级第一学期或第二学期开设。这门课有其自身的特点,如知识系统连接较为紧密、计算性强、作图方法多;课程中知识点多且抽象,而且对数学基础要求较高,涉及到的数学知识包括高等数学、线性代数、积分变换、复变函数等;与工程实际联系较为紧密。在教学中必须要遵循由浅入深、从易到难的规律,对先修课程应有一定程度的理解,并在此基础上以系统的、整体的观念实施教学。 控制系统按照有无反馈可分为开环系统和闭环系统。开环系统输出量对系统的控制量不产生影响,即信息单向流动;而闭环系统中,不仅存在着输入对输出的前向控制作用,输出同时对输入产生反向的影响,即在系统中,信息形成双向闭合回路。反馈控制是一切闭合系统自动控制的精要所在,任何系统只有根据反馈信息才能比较、纠正和调整它发出的控制量,从而实现对被控对象的有效控制,达到预期的目的。 在教学过程中,教师与学生之间的“教”与“学”的过程显然不能用单向信息传递来描述,否则授课与教育的过程变成了被动的接受过程。而一直强调的互动与调研正是信息的双向交流,也就是反馈控制的应用。如何正确地应用反馈控制理论,合理地设置反馈环节和控制环节,以提高课堂效率、提升教学质量,正是要讨论的问题。 2 课程建设中的系统结构分析与对策 下面结合控制系统的一般分析与设计过程和自动控制理论的教学实践来分析教学的各个环节,运用控制理论制定对策,指导教学过程。 2.1 被控对象分析和目标制定 控制系统设计首先是要掌握被控对象的特点,抓住主要矛盾,进而制定明确而又实际的控制目标。过低的目标失去了控制调节的意义,过高的目标又会增加控制成本。作为授课教师,面对的研究对象是自动控制理论课程和学生(称为基本被控对象),目标是合理地利用课上及课余时间让学生在短时间内掌握基础知识,提高应用能力;而作为教学管理者,其研究对象是包括教师和基本控制对象在内的广义被控对象,目标是排除多方面干扰的影响,适应社会发展的需要,合理利用教学资源,培养具有较强竞争力的学生,同时打造具有鲜明特色的专业课程。 由于课程开设在公共基础课之后,大多学生在先修课程中习惯了定量化、精确化的分析方法,而疏于用物理概念进行系统定性分析,特别是如何针对实际系统存在的问题,采取相应的分析和设计更是他们在学习方法上的薄弱之处。自动控制理论课程定性分析与图示解释较多,在传统的教学过程中,一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解,并且课堂授课中,教师需在黑板上做大量的数学分析推导,绘制大量的曲线,因此课堂教学往往是索然无味的公式推导、定理证明和手工绘图。在实验教学环节中验证型实验多,设计型实验少,甚至存在“一键式”实验,这样难以锻炼学生的设计能力,对于学生自学能力的培养、设计能力的开发都存在着极大的阻碍作用。 对授课具体内容而言,自动控制理论主要研究的负反馈系统,包括系统的分析和设计两大方面,理论知识学习的目的是系统设计,而系统分析是设计的基础。分析与设计都是围绕稳定性、快速性和准确性三方面展开。分析方法主要是时域分析法、根轨迹法和频域分析法,分别从时域、复域、频域等不同的角度分析同一个控制系统,但最终归结于时域性能分析。 由此就清楚地勾勒出研究对象的轮廓,在这个基本轮廓之下展开教学,根据课程、学生及教师的特点,抓住了课程的关键,用统一的思想将课程内容融会贯通,教、学、辅联成一体,有助于学生加深对学习目的的认识,掌握知识体系,提高学习效率,同时也有利于管理者从整体上把握课程建设。这正是控制理论系绕性观点的体现。 2.2 反馈环节设置 反馈是控制理论的基础和精要所在,任何系统只有通过反馈信息,与预先设计的目标进行比较,利用二者形成的偏差不断调整,才能产生有效的控制,形成一个信息传递的闭合回路。没有反馈信息的非闭合回路或者反馈信息过于粗糙甚至错误的闭环系统,都不可能实现预期控制。 在教学实践中,反馈监测点的设置和反馈信息的提取与处理应遵循点面结合的原则,即既要考虑与多个控制目标(学生培养、教师队伍、课程建设)相关的评价指标的设计,又要兼顾评价、反馈量提取的可行性,同时要重点关注制约控制效果的关键点,并在反馈信息综合中加以不同权重。对于反馈信息的获取主要通过3个方面,如图1所示,并形成三环反馈控制,及时调整教学中出现的各种偏颇。 内环反馈信息来源于课堂教学。教师在充分备课、清晰讲解的基础上,加强和学生的互动与交流,收集学生对该课程的反馈信息,及时对课程教学进行调整。课堂学生反应最能直接地体现教学效果,可以通过观察学生的目光、给出适当的提问、采取启发式与联想式讲解、提供一定的讨论和练习等不同方式来收集学生的反馈信息。根据控制理论,内环反馈控制对于系统的调节最为直接,因此授课教师应采取多种手段,激发学生的学习兴趣和参与意识,给学生创造一个相对轻松的心理环境,以便更多地获取真实反馈信息,使课堂信息由单向传递变成双向传递,形成闭环调节,提高课堂效率。中环反馈信息来源于学生定期的网上评教和教学督导意见。发挥网络平台作用,通过设置学生信息反馈平台和网上评教系统,鼓励学生将自己在学习过程中遇到的问题、对各个教学环节的意见和建议反馈给教研室或者教师本人。同时结合教学督导的意见,对授课过程加以优化。外环反馈信息来源于最终的考试成绩以及课程结束后的教学研讨。尽管考试成绩不能说明一切问题,但通过考试过程及试卷分析,可以发现学生在学习该课程中存在的共性问题;通过教学形势分析和教学方法研讨可以掌握社会知识需求,同时达到取长补短的目的。 2.3 干扰分析 控制系统中,干扰不可避免,并且直接影响控制效果,因此干扰抑制问题是控制系统分析的一个重要内容。在控制理论中通常可以采用预测和补偿的方法削弱其对输出的影响。在这里,需首先分析干扰及不确定因素的产生。在该系统中,人(教师、学生、管理者)是主要的系统组成部分,个人的差异性,必然导致信息传递过程中的不确定性。如,学生基础知识、教师知识结构与研究兴趣、反馈信息的客观表现、管理决策的执行差异等等都是客观存在且随机变化的。应重点关注整体的不确定,并做好相应的“补偿”准备。首先了解学生预备知识的掌握情况,是否需要补偿。课程中涉及到的数学知识很多,如积分变换、拉普拉斯变换、复变函数等等,但所需知识点相对较孤立,因此可以利用较短时间进行“突击培训”。实践证明,适当的“基础知识补偿法”对于课程重点、难点的讲解具有良好的辅助作用,教师和学生都减轻了压力;其次是课堂干扰补偿。课堂上的互动是必要的,既可以调节课堂气氛,又有利于信息的双向沟通。但不能以点带面,让片面的反馈信息占据主导地位。课堂上提问式讲解,教师总是希望得到正确的回应,但不可将个别回应作为学生全面掌握知识的反馈信息。因此要剔除这种期待已久的“特殊喜讯”,注意观察大部分学生的反应和课堂情绪,排除干扰;第三是排除评价干扰。来自学生、督导、同行等方面的评价是系统中重要的反馈信息,为避免个别的不公正评价,需设置信息过滤机制,过滤掉带个人感情成分的“奇异值”,对来自不同方面的反馈信息加权处理。当然这个过程应以学生反馈信息为主,其他方面反馈为辅;最后是执行干扰补偿。在一个完整的教学计划执行过程中,教师是策划者和执行者。但教师水平、教学经验甚至责任心的差异,都可视为一种干扰,都可能影响教学效果。因此适当的教学示范课、教学基本功训练、定期的教研组讨论、教学方法交流都是必要的补偿方法。 2.4 控制调节制定 控制调节主要考虑两方面:一是教师的作用,二是教学管理者的作用。 教师方面。强调信息的双向流动,要达到学生掌握教师传授的知识、方法这一目的,因此教师应该成为驾驭课堂、掌控知识的角色。授课教师要精心设计每堂课,特别是绪论的讲解。作为控制论的入门课程,必须要让学生在首次接触课程的同时,将一个异常开阔的视野展示在他们面前,而不是让其产生这仅仅是公式推导、纯粹理论堆积的错觉,进而刺激学生求知、探索的兴趣和激情。鲜活生动的应用实例,具体的视频展示是冲击和震撼学生这种发散思维的最好手段。需要摒弃传统教学中发展历史的简单罗列,取而代之的是声情并茂的图文、视频展示,既融入了大量专业信息,又激发学生的兴趣,取得了事半功倍的效果。此外,通过适当的教学经验交流、教学方法讨论,使每位任课教师在熟知教学内容的基础上,培养教师运用适当方法,调控课堂气氛,激发学生热情的课堂应变能力。 管理者方面。教学管理者除关心教学效果外,更要关心如何打造一门精品课程,如何培养一支精干队伍。因此其调控行为相对要宏观,在控制理论课程建设过程中,主要从以下几方面着手调控。 1)教学实验环境改善。作为重要辅助手段的实验教学在课程建设中作用不容忽视,除了更新实验设备之外,更注重实验内容的更新。通过增加开放性实验、设计型实验、自主开发型实验,开阔学生视野,锻炼实践能力。 2)教学计划适时调整。尽管目前学时压缩是个大的趋势,控制理论课程同样受到影响,但对于基础内容、经典方法的学时不能压缩。通过更新教学内容、编写适合自己专业的特色教材,合理使用多媒体教学手段,使教师和学生在教与学的过程中都做到得心应手。 3)建立一定的奖惩激励机制。结合学生评教、教学督导及教研室评价,对课程综合打分,并对教学成绩突出的教师给予一定的物质和精神奖励措施,激发教师的教学投入热情,营造积极向上的竞争气氛。 3 结束语 在多年自动控制理论教学实践中,笔者对“控制理论”学以致用,在充分分析课程特点、考察教学过程的基础上,利用控制理论基本思想,发挥专业优势,分别针对目标制定、反馈设置、干扰抑制、控制手段等方面找到教学活动的对应环节,摸索出适合电类、机电类专业学生学习的教学方法。同时,对其他课程体系建设具有一定的借鉴作用。 自动控制理论论文:自动控制理论有效教学方法探索与实践 摘 要:自动控制理论课程涉及自动控制系统分析与设计的基本理论和基本方法,其特点是概念抽象、术语多、数学成分大、工程实践性强,要求该课程在教学方法上进行探索。研究并探索了该课程基于认识论和方法论的有效教学方法,经过近几年的探索与实践,教学效果良好,可为提高该课程的教学质量和进行有效的课堂教学提供参考。 关键词:自动控制理论;有效教学;探索与实践 自动控制理论课程是支撑我校导航、制导与控制国家重点学科的主干课程,自1959年起即为测控工程专业学员开设,目前已面向全院本科学员,是全院性的专业基础课,选用胡寿松教授主编的《自动控制原理(第五版)》教材。 自动控制理论课程综合性强、知识覆盖面广、基本概念和术语多,数学推导多。它不仅要求学生有扎实的高等数学、工程数学、复变函数、模拟电路、电工技术等课程基础知识,而且还要有较强的计算能力和工程素养。特别是随着控制技术的迅速发展,课程内容不断丰富充实(教材的第一至六章和第八章),讲授对象也日渐广泛,而课程学时却一再压缩(课内60学时),要求也越来越高,并且所选用教材的内容特点往往使学生因缺乏工程实践,缺乏对实际控制系统的感性认识而感到内容比较抽象,知识点分散、公式多、推导多,进而影响学习效果。总之,课程标准和教材内容的特点让学员感到难学,教员感到难教。该课程的改革和建设是全面提高专业课教学质量的基础,促进学科发展的关键。为提高教学效果,促进“指技合一”复合型军事人才培养,我们对该课程的有效教学方法进行了探索实践。 1 基于认识论和方法论的教学方法探索 1.1 从定性到定量、再到定性的分析思路 人类认识自然、了解自然,总是遵循从定性到定量、再到定性的这一规律,这种过程也是认识论所倡导的规律。自动控制理论课程的目的是让学员掌握控制的基本概念,并能够对实际的控制系统进行分析、设计。理解控制的概念比较容易,但要实施恰当的控制则比较难。在课程教学过程中,我们经常强调从定性到定量、再到定性的这一认识过程,帮助学员掌握整个课程的分析、学习思路,从总体上把握教材的内容,取得了较好的效果。 例如,对于一般自动控制系统的控制原理分析是定性分析,但是光知道自动控制的基本概念和原理是远远不够的,一个实际的系统要能够进行工作,必须对它进行定量分析,也就是要分析其稳定性、准确性和快速性指标。为了达到定量分析的目的,必须对系统建立模型,这个模型就是数学模型,包括微分方程、传递函数、结构图和频率特性,正好是教材第二章和第五章的内容。数学模型是实施定量分析的基础,有了模型并能够对其进行求解(拉普拉斯变换和反变换)的基础上,我们就能够对系统进行定量的认识。例如对快速性的认识,是通过对一阶系统和二阶系统的性能分析来建立起动态性能指标;对于稳定性的认识是通过线性系统稳定的充要条件和劳斯—赫尔维茨判据、奈氏判据、对数频率域稳定判据来进行的;对于准确性的认识是通过终值定理和静态(动态)误差系数法求稳态误差来进行的。 学员在学习过程中,喜欢对系统进行定量分析。因为定量分析有公式,计算简单,容易得出结果;而定性的结论,多属定量分析的结果、文字性结论以及相关的描述性结论。为此,我们在教学过程中强调,定量分析比较容易,难的是从定量分析上升到定性的结论和定性分析上去,也就是对这些定量的公式、结果的分析。例如,稳定性与参数之间的定性的关系;动态性能指标与系统参数之间的变化关系;稳态误差随系统参数变化如何变化;稳定性、稳态误差和动态性能指标与系统参数变化之间的关系;高阶系统增加闭环零点和闭环极点对系统有什么影响等。 1.2 从开环系统分析闭环性能的策略 控制的优秀思想是反馈,反馈就可使一般的开环系统变成闭环系统。因此,系统的开环与闭环之间存在紧密的联系,一般来说,开环系统容易分析和理解,也容易获得其数学模型,因为开环系统一般是由各种典型环节组成的,可以很方便地求得开环系统的零点和极点。因此,为了分析系统的闭环性能,常常从开环系统传递函数、开环性能出发来研究和分析。 例如,为了分析闭环系统的稳定性,劳斯判据需要知道闭环特征方程,而闭环特征方程正好是1+Gk(s)=0,其中Gk(S)就是系统的开环传递函数;而用奈氏判据直接通过开环幅相特性曲线Gk(jw)就可判别系统的闭环稳定性,也是从开环传递函数出发的。分析系统的稳态误差时,对于型如tm或其线性组合的输入来说,可直接通过对开环传递函数的型别v和开环增益k来得到静态误差系数从而算出稳态误差。绘制根轨迹时,由1+Gk(s)=0可推导出根轨迹方程,最终可直接采用开环传递函数Gk(s)来绘制闭环根轨迹,并根据闭环根轨迹分析系统的动态性能、稳态性能、稳定性等信息。 从开环系统分析闭环性能的策略可以帮助学员掌握各种分析方法的出发基点和分析目的。由于自动控制理论课程概念、术语多,从什么条件出发分析系统的什么性能在学员学习过程中经常引起混淆,往往课程教学已经结束了,学员还不知道用什么传递函数来绘制什么(开环、闭环)系统的根轨迹,用什么传递函数来计算(开环、闭环)系统的稳态误差。诸如此类,不一而足。 1.3 从对控制系统的要求出发整体把握教学内容 自动控制理论课程内容繁杂,基本概念、定义、术语、公式多,学员难以从整体上把握课程的全貌,难以建立课程知识体系之间的内在联系,大部分学员只有靠机械记忆来掌握课程内容。在教学过程中,我们通过从控制系统的一般要求出发,将课程体系有机联系起来,收到较好的效果。 对自动控制系统的一般要求是“稳、准、快”,因此对控制系统进行分析就是对这三个字进行分析,即分析系统的稳定性、准确性(稳态误差)和快速性(动态性能指标)。首先要求知道它们的准确含义,其次要采用合适的分析方法。分析方法最直观的是时域分析法(第三章);其次是在系统参数发生变化的时候,系统的性能如何变化,可采用根轨迹法进行分析(第四章);除此之外,如果系统的输入是正弦波,对系统的分析可采用频域法进行(第五章);如果系统的性能不符合要求,则必须对系统进行校正(第六章)。 当然,对于每一种分析方法,其分析特点和目的也不一样。时域分析可提供时域指标的全部信息;根轨迹法分析具有时域分析的特点,但它可以提供系统参数发生变化时的闭环系统的根的分布情况,从而可以分析系统的时域指标;而频域分析由于方法的特点,可以分析系统的稳定性和稳定裕度,但不能提供直观的时域指标。 1.4 线性叠加的思想 自动控制理论讲授的主要是经典控制理论,研究对象是线性定常系统,其主要特性是叠加性和均匀性。在系统分析过程中,经常采用的策略是叠加。从一般的多输入产生的输出是采用叠加原理,到开环对数幅相特性曲线的绘制也是将幅频特性相乘变成对数幅频特性的相加从而简化运算。对系统进行校正的时候,串联校正采用的是线性叠加,而反馈校正不具有叠加性,但通过进行一定的简化,最后进行反馈校正进行设计时,也是通过近似的线性叠加的办法。因此,叠加的思想在课程中运用得相当普遍。 2 教学实践体会与教学效果 2.1 多从工程的角度进行教学 自动控制的基础是微分方程的求解,但精确求解微分方程却不是本门课程的重点。自动控制理论是从工程实践中发展并提炼出来的。因此,虽然求解微分方程具有逻辑严密性和精确性,但数学特性却不是该课程的主要特性,在教学过程中应该强调的是其工程性。它的工程性主要体现在几个方面。一是近似、简化的方法,例如对非线性系统的小偏差线性化法近似成线性系统,这种近似在工程上是应用得非常多的,也是非常有效的,在一定程度上能够满足工程的需要;再例如在一定条件下将高阶系统简化为一阶或二阶系统。二是大量公式的推导过程应该注重工程背景,而不能从纯数学的角度出发进行推导教学,严密的数学推导并不是本课程的主要目的,即不能将本课程讲成一门纯数学的课程,而应该从工程的角度出发,充分利用简化、近似、适用范围等工程使用条件,对相关知识点进行讲授。 2.2 适当强调控制系统的设计 自动控制理论课程的目标有两个:一是控制系统的分析;二是控制系统的设计。我校所选用的教材是以控制系统的分析方法为主线,在控制系统的分析方面内容比较详尽,各种分析方法都有介绍,知识点成体系,但对控制系统的设计则讲得较少,也就是注重基础知识的讲授,而忽略如何利用分析方法进行控制系统设计。学员学完该课程之后,掌握了许多控制系统分析的方法,但对实际控制系统的设计基本没有思路,总感觉无从下手。 为此,在教学过程中,笔者强调基础分析方法的同时,引入另外一条控制系统设计的主线,以一个导弹控制系统仪器为例,从其控制原理、数学模型、时域响应分析、根轨迹分析、频域分析以及频率域校正方法出发,对该仪器系统进行分析与设计,既增加了学员学习相关知识的积极性,又提高了教学效果和学习效果。 此外,原教材的知识内容在控制系统的设计方面虽然篇幅较少,但是涉及相关设计的内容都已经融合在相关知识点中。比如对一阶、二阶系统的参数分析与调节,对系统开环增益的调节作用等,实际上对被控对象或系统增益的调节已经是系统设计的内容了。事实上,自动控制理论的发展在相当长的一段时间内都是对系统的参数进行调节。如果参数调节不起作用,则需要采用校正方法来改善系统的性能。 值得注意的是,过多地强调系统设计的内容会牺牲对基本理论与方法的教学。引入以实际控制系统的设计这条主线,应当处理好基本理论方法与应用之间的关系,注意把握基本理论方法与应用之间的“度”,这个“度”就是在不牺牲课程内容体系、知识体系完整性的前提下,适当增加设计方面的内容。 除此之外,对教学内容进行整合和精选,引入Matlab编制的辅助教学软件等措施,也在教学过程中得到了有益的尝试。 3 结束语 近三年来,在自动控制理论课程的教学过程中,采用基于方法论和认识论的有效教学方法的探索和实践,与以往的教学情况相比取得了明显的教学效果。有学员说,通过这样的教学方法,我们很容易理解课程的内容体系,知道该掌握哪些知识,哪些是重点,哪些是难点,能够从总体上把握经典控制理论的全貌。对于青年教员来说,通过这样的实践,能够让他们尽快地理解掌握课程体系和内容,尽快帮助他们成长为一名合格的自动控制理论课程教员。当然,随着自动化技术的飞速发展,为了能够适应新时期对人才培养的需要,必须加强自动控制理论课程的教学改革和探索,不断地更新和完善教学内容,改进教学方法,将自动控制理论课程的教学推向一个新的高度。 自动控制理论论文:浅析自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 摘要:采用先进的热工自动化产品后不但可大幅度提高电厂的安全性,避免出现非计划停炉停机的重大事故,而且可极大地提高电厂的经济效益。本文对自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用进行了探讨,仅供参考。 关键词:热工自动化;控制;火电厂;应用 一、自动化控制理论概述 1、自动控制理论简介 当前,自动控制理论经历了现代化控制理论到智能控制理论的发展,已经成为自动控制科学的优秀。根据不同的条件,可以将自动控制系统进行不同的分类,如按照其控制装置的不同,分为模拟式的常规控制以及计算机控制两种。其次,从是否有反馈上来说,可以分为开环与闭环两种控制系统。最后,从设定值是否是固定的这一角度来说,又可以分成是随动以及定值控制系统。 2、火电厂热工自动化的主要内容和应用现状 如今,各个领域的企业单位都开始在追求自动化,将热工自动化控制系统应用到电力企业中,可以促使其更好更快的发展。具体来讲,热工自动化控制包括诸多方面的内容,比如自动检测、自动控制、自动报警以及自动保护等。自动检测指的是利用自动化仪表可以独立测量热力过程中的热工参数,比如温度、压力、流量以及成份等,在这个过程中,是不需要工作人员参与的。通过应用自动检测,可以将火电厂工作中存在的各种问题及时找出来,采取一系列的措施进行处理,结合检测情况来合理调整火电厂机组的运行。 自动控制指的是利用自动控制装置来自动运行和调节火电厂机组中某些过程和设备,促使机组可以更加安全稳定的运行,另外,经济性也可以得到提高。这种操作是严格依据拟定的步骤和条件来进行的,因此也有人将其称之为顺序控制,主要在机组的启停、运行以及事故处理中应用顺序控制。生产设备的具体情况以及运行要求决定着顺序控制的步骤和每一个环节的内容;结合操作次序和条件,来合理编制顺序控制的流程,它的实现是由自动装置来完成的。控制装置除了具备基本的联锁保护功能之外,还需要具有一定的逻辑判断能力。当完成了某一项操作之后,需要标明已经实现了本步骤操作,方可开始下一步操作,否则,就需要将操作顺序进行中断,然后报警。自动报警指的是如果在机组运行中无人控制,如果不慎偏离了相关参数控制,就可以自动对工作人员进行提示,采取一系列的调整措施,来降低重大故障和事故的发生几率。随着时代的发展和进步,机组容量越来越大,那么热力系统的复杂程度也越来越高,操作控制的难度较大,需要具备更高质量的自动保护。具体来讲,自动报警主要应用于高低水位、超温超压以及事故状态等方面。 自动保护指的是如果热工参数超过了相关标准,或者是设备运行条件不符合相关要求,那么就可以自我修复和控制机组设备,为了避免发生更加严重的事故,还可以停止设备的运行。在衡量供电质量方面,非常重要的一个指标就是电的频率,那么就需要汽轮机具备的转速自动调节系统具有较高的性能,这样才可以控制电频率,使其不超出相关的精度范围。在锅炉的实际运行中,需要有一些参数来将锅炉的工作状况给有效的反映出来,保证其不超出相关的规定范围,或者在变化中呈现一定的规律。 通过调查分析发现,如今我国各个发电厂也在开始进行技术改革工作,火电厂的自动化程度越来越高。在自动装置方面,我国传统采用的组装仪表已经发展为先进的数字仪表,系统控制设备也得到了快速发展,通过一些小型计算机可以有效的监督和控制机组的运行,通过CRT来显示监督结果,这样就可以在很大程度上提高它的监控水平。在应用控制和热工保护方面,也取得了一系列的成绩,在火电机组控制系统发展中,非常重要的一个方面就是开始采用协调控制系统,我国也开始将注意控制系统应用到大型发电机组和引进的发电机组中。通过这些技术革新,促使我国电厂热工自动化控制得到了更好的发展。 二、DCS的主要发展方向 1、自律分布式系统结构 在火电厂热工发展过程中,非常重要的一项控制系统就是自律分布式控制系统,这种系统可以满足自律可控性,又可以满足自律可协调性。自律可控性指的是如果有问题或者故障出现于系统中的任何一个部件系统,那么其余系统除了可以自我保护,还可以控制自身系统;自律可协调性指的是如果有问题出现于任何系统中,企业系统就可以对自身工作状态进行协调控制。相较于目前的DCS,自律DCS具有很大的差异,目前主要有层次分布型系统和水平分布型系统两种,如果有问题出现于前者的上位子系统内,调节功能是无法由下位子系统来完成,但是下位子系统可以进行局部控制,这样自律控制性就得到了实现;后者的部分子系统中出现了问题,并不影响到其他系统的正常工作,但是在这种情况,信息无法在各个系统中实现交换,这样虽然协调性可以实现,控制性却无法满足。如果采用传统的集中式系统,因为控制器只有一个,那么就会出现诸多问题。 2、EIC综合技术 EIC分别是三个装置的简称,分别是电气控制装置、仪表控制装置和计算机控制装置,在传统的发电控制中,这三个装置都是独立的,安装也是分别进行的,而如今随着科学技术的革新,国家开始应用了EIC综合技术,有机结合了三种装置,在规划时,可以由DCS来统一进行;在未来一段时期内,还需要进行深入的研究,从配套软件和硬件方面来努力,并且设计相关的编码,应用到综合系统组,来提高综合技术的控制能力。 3、现场总线 通过研究发现,在DCS发展中,非常重要的一个方向就是现场总线FB,FB作为一条重要的通信线路,由DCS所控制,可以将那些干扰以及不良影响给排除掉。通过FB可以有效连接现场的所有智能设备,比如智能变送器、智能执行机构等等,这样控制电缆的数量就可以得到大大的减少,以往通过长线传输出现的各种问题也可以得到有效减少,比如信号不良、信号差异等。通过现场总线的应用,可以更好的管理系统结构,提高现场设备运行的智能化程度,更好的维护发电控制设备。 4、过程仪表控制 随着DCS的广泛使用,常规控制仪器只有较小的使用范围,目前在大型机组上设置的仪器表数量越来越少,记录表也不再安装。如今开始应用IGS,也不需要将仪表盘应用在现代中央控制室。今后一段时期的发展趋势是在FB支持下,对各种智能变送器以及智能器等进行使用,这样就可以促使仪器更好的运行;这些装置可以找出在设备运行过程中以及设备停止运行过程中所出现的任何问题,并且进行分析和解决,促使仪器在一个良好的环境内运行。在社会飞速发展过程中,环境问题日益严重,环境保护已经被提上了日程,出现了越来越多的仪器来监控发电厂污染物的排放量,但是这些设备有着比较复杂的结构,并且需要较高的造价成本,那么就会增加实际使用和维护的难度。并且因为这些技术面世不久,在专业技术人才方面还比较的缺乏,我国也没有详细介绍这些先进的仪器,国外在相关资料方面也比较的欠缺,那么就会对设备的广泛应用产生限制作用,不仅会造成大量的资金和人力的浪费,还会威胁到环境,需要引起相关人员的重视。 结束语 作为新型的控制技术,热工自动化控制具有无可比拟的优越性,发展前途光明。在使用前,合理的设计是不可少的。我们要立足国情,研发与我国现实情况相协调的热工自动化控制,提高操作性。 自动控制理论论文:自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 摘要:在科技飞速发展的今天,热工自动化系统也得到了快速发展,逐渐实现了高速化、智能化和透明化。在火电厂中应用热工自动化控制,可以充分利用故障信息,更好的处理故障,还可以对各个控制系统进行控制,提高系统运行的稳定性。基于此,本文就自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用进行了探讨。 关键词:自动控制理论;火电厂;热工自动化;应用 一、热工自动化概述 1、概念浅析 在传统的火电厂的参数操作中,都需要人力进行测量与控制。热工自动化应用于火电厂解放了人力,在自动化控制装置、自动化仪表的帮助下,实现了对火电厂热力参数的无人直接参与、无人控制的现实,以自动化保护、自动化报警与自动化控制满足处理信息的需求。可见,热工自动化是火电厂热力参数的智能控制系统。除了人力的解放外,火电厂应用热工自动化控制也提高了保障热工设备的安全等级,避免了工作人员不必要的劳动,机组经济性与工作效率大大提升,是优化工作环境条件的重要系统。可以说,火电厂的现代化是以热工自动化为前提的。 2、热工自动化在火电厂的应用现状 新时期,各企业都在追求自动化以提高生产力、降低生产成本,实现效益的最大化。热工自动化应用于电力企业中,为电力行业注入了新的活力,也是在火电发电过程中,一步一步由无到有的过程。当前,自动保护、自动控制、自动检测与自动报警是热工自动化的重要组成。首先,自动检测。即通过自动化仪表对热工参数,例如热工环节的流量、压力温度、液位与成分等独立完成测量,排除了工作人员的参与。在火电厂运作过程中,若存在问题与不足,自动检测装置也能有效的探测到,并立刻调整火电厂运作参数。其次,自动控制。可实现自动调节与运行火电厂机组的设备或过程,保证经济性与安全性的机组运作。第三,自动报警。火电厂机组在无人参与情况下若出现参数的控制偏离,则自动报警装置将向工作人员发出警告提示,做好及时纠正、调整,避免重大事故与故障的出现。第四,自动保护。此功能在于自我控制与修整。如果设计参数无法满足实际设备运行条件或热工参数比限定值大,那么装置将自动终止工作,防止事故进一步扩大,避免不必要的损伤。 在各领域的技术革新面前,火电厂热工自动化有较大的进步。从自动装置角度分析,数字仪表在进一步的取代组装仪表的地位,系统控制设备的改善步伐也在加快。小型计算机也应用到了机组工作当中,进行控制与监督作业。CRT显示的配设,很大程度提高了监控水平。热工保护、局部应用控制也存在很大程度上的更新。在大型火电机组中,较多的应用了协调控制系统,可以说,火电厂的热工自动化控制系统是在社会科技进步下的“水涨船高”,未来火电厂的热工自动化还将有更大的进步。 二、自动化控制系统的作用 自动化控制系统是一个以控制器和网络为基础的自动化系统,理论上它们极有可能扩展更高的管理信息系统。然而事实上,DCS采用的是分布式控制系统的结构模型,它的控制器既可以采用传统的DCS控制器。也可以使用新型的PLC等其他类型的控制设备。 在自动化控制系统数年的发展过程中,积累沉淀了大量先进的算法模块。比如对于NT6000这样一个具有设备级的计算模块的系统,它的计算模块能够集中完成基本的设备控制和故障报警的功能。且该模块的网络通信单元的功能也已经能够实现,这项技术使得软件开发的效率大大提高。其中一个设备级的计算模块和0.5K的梯形图的逻辑量是相等的,如果要还有PLC来完成同样的功能,程序流程就会变得非常烦琐。PLC缺乏在下载修改,运行调试,远程诊断等方面的解决方案。由于中国开始逐步放宽电力供应以及更加重视节能降耗,对于火力发电行业的结构的调整采取了大力度的方案措施。预计在“十一五”期间就对“关小”步伐不断加速,到“十一五”的末期,一共将会关掉四千万千瓦的小火电厂。这一举措使得我国电力工业结构发生了一个极大的变化。 三、DCS的主要发展方向 1、自律分布式系统结构 在火电厂热工发展过程中,非常重要的一项控制系统就是自律分布式控制系统,这种系统可以满足自律可控性,又可以满足自律可协调性。自律可控性指的是如果有问题或者故障出现于系统中的任何一个部件系统,那么其余系统除了可以自我保护,还可以控制自身系统;自律可协调性指的是如果有问题出现于任何系统中,企业系统就可以对自身工作状态进行协调控制。相较于目前的DCS,自律DCS具有很大的差异,目前主要有层次分布型系统和水平分布型系统两种,如果有问题出现于前者的上位子系统内,调节功能是无法由下位子系统来完成,但是下位子系统可以进行局部控制,这样自律控制性就得到了实现;后者的部分子系统中出现了问题,并不影响到其他系统的正常工作,但是在这种情况,信息无法在各个系统中实现交换,这样虽然协调性可以实现,控制性却无法满足。如果采用传统的集中式系统,因为控制器只有一个,那么就会出现诸多问题。 2、EIC综合技术 EIC分别是三个装置的简称,分别是电气控制装置、仪表控制装置和计算机控制装置,在传统的发电控制中,这三个装置都是独立的,安装也是分别进行的,而如今随着科学技术的革新,国家开始应用了EIC综合技术,有机结合了三种装置,在规划时,可以由DCS来统一进行;在未来一段时期内,还需要进行深入的研究,从配套软件和硬件方面来努力,并且设计相关的编码,应用到综合系统组,来提高综合技术的控制能力。 3、现场总线 通过研究发现,在DCS发展中,非常重要的一个方向就是现场总线FB,FB作为一条重要的通信线路,由DCS所控制,可以将那些干扰以及不良影响给排除掉。通过FB可以有效连接现场的所有智能设备,比如智能变送器、智能执行机构等等,这样控制电缆的数量就可以得到大大的减少,以往通过长线传输出现的各种问题也可以得到有效减少,比如信号不良、信号差异等。通过现场总线的应用,可以更好的管理系统结构,提高现场设备运行的智能化程度,更好的维护发电控制设备。 4、过程仪表控制 随着DCS的广泛使用,常规控制仪器只有较小的使用范围,目前在大型机组上设置的仪器表数量越来越少,记录表也不再安装。如今开始应用IGS,也不需要将仪表盘应用在现代中央控制室。今后一段时期的发展趋势是在FB支持下,对各种智能变送器以及智能器等进行使用,这样就可以促使仪器更好的运行;这些装置可以找出在设备运行过程中以及设备停止运行过程中所出现的任何问题,并且进行分析和解决,促使仪器在一个良好的环境内运行。在社会飞速发展过程中,环境问题日益严重,环境保护已经被提上了日程,出现了越来越多的仪器来监控发电厂污染物的排放量,但是这些设备有着比较复杂的结构,并且需要较高的造价成本,那么就会增加实际使用和维护的难度。并且因为这些技术面世不久,在专业技术人才方面还比较的缺乏,我国也没有详细介绍这些先进的仪器,国外在相关资料方面也比较的欠缺,那么就会对设备的广泛应用产生限制作用,不仅会造成大量的资金和人力的浪费,还会威胁到环境,需要引起相关人员的重视。 结束语 作为新型的控制技术,热工自动化控制具无可比拟的优越性,发展前途光明。在使用前,合理的设计是不可少的。我们要立足国情,研发与我国现实情况相协调的热工自动化控制,提高操作性。 自动控制理论论文:基于居民虚实实验平台的自动控制理论教学体系构建 摘要:为提高信电类自动化专业人才培养质量,提升自动控制理论教学效果,依托虚实结合实践教学平台,结合浙江大学城市学院信电分院学科特点和学生情况,大力改革自动控制理论内容体系和课程体系,基于知识应用,借助计算机虚拟仿真工具和实验平台,构建了层次型的虚实结合体系构架,并在实践中进行课程的相关建设和课程教学改革,提升了学生参与度,提升了课程的教学效果。 关键词:虚实结合;自动控制理论;课程体系;层次型 【中国分类法】:TP13 自动控制理论课程是电气信息类自动化专业学生的重要专业基础课程,是自动控制系统、过程控制、智能控制等专业课程的先修课程。该课程理论性、系统性和综合性都很强,涉及到多学科的交叉。通过理论课程的学习,培养学生分析、设计控制系统的能力。为后续专业课程的学习打下坚实的基础。浙江大学城市学院的学生理论基础薄弱,对理论课程的学习有畏难情绪,传统“满堂灌”的教学方法,忽视启发学生的创新思维、分析和解决实际问题能力的培养,使得学生缺乏学习的主动性,教学教过欠佳,影响后续课程的学习。这门课的教学模式有必要进行改革,本课程组老师将贯彻“基于应用知识应用”的教学理念,探索新的教学方法,基于信息与电气学院虚实结合的实验平台在自动控制理论教学中开展虚实结合的课程教学模式,并紧密结合实际应用,希望能够通过模式的探索和实践提高学生的学习兴趣、激发学生积极思维、培养学生能力,大力推动和促进自动控制理论课程的教学质量的提高,并影响和辐射其他课程的教学改革。 一.削枝强干,构架内容体系 课程的教学重点在于如果引导学生对树立控制系统的系统概念、掌握三种数学模型的建立及其相互转换关系、掌握时域、复域、频率的三种分析方法、进行实际系统的性能分析和校正设计。难点在于系统分析和综合设计。以前系统都是介绍理论知识为主,比较注重知识的理论推导和证明,数学推导复杂,手工绘图比较繁琐;从历届学生学习状况看,学生比较被动、课程学习枯燥、兴趣不高。针对以上情况,课程组根据课程特点和自动控制理论体系的特点,梳理了课程的知识体系。 整合与前续课程“电路原理”、“电子技术”、“电机拖动”和后续课程“交直流调速”、“计算机控制”、“智能控制”、“控制系统设计”等课程的内容,遵循与前续课程内容不重复、对后续课程所用的知识点不遗漏的原则;同时根据自动控制理论自身的内在体系,“加强基础、削枝强干”,以系统建模-系统分析-系统综合为总线索,在每章中再以“时域”、“复域”、“频域”等方法为子线索,以“三性(稳定性、稳态特性、动态特性)”为基本框架组织教学内容、实现模块化教学,加强基础、突出主线。 二.构建计算机辅助教学构建“1+1”理论课程体系 基于计算机仿真辅助教学的“1+1”理论课程体系,1门优秀理论知识教学课程(自动控制理论课程68学时)配套一门1门计算机仿真工具辅助教学(系统建模与仿真32学时)。随着计算机技术、课程组老师与时俱进,不断地更新陈旧的教育思想和理念,赋予新的内容和创新,近年来,有别于研究型大学,针对应用型本科院校学生,为了辅助该课程的学习,形成一个优秀“自动控制理论”、一个辅助工具“系统建模与仿真”的控制理论教学体系。辅助工具也可供学生课外自学,两个模块的知识模块相对应,一个是抽象的理论知识,一个是可视化的MATLAB仿真分析,两者相配套。有效改变传统的单一自动控制理论抽象教学。 三.基于应用的虚实结合的层次型“4+1+3”实践教学体系构建 实验实践是加深学生感性认识、验证所学理论、培养动手能力的重要环节,针对应用型本科院校学生的特点,课程组精心设计了层次型的立体实践教学。纵深方向实时层次递进性的实验实践教学,在时间上,实施,课内与课外结合的方式。 层次型的“4+1+3”课内实验实践教学体系,形成“基础验证实验”――“综合设计实验”――“工程应用实验”――“创新提升应用”4个层次,同时借助1个“虚拟仿真技术”、3个技术手段“计算机控制、单片机控制、PLC控制”技术,实现4个层次的虚拟仿真、虚实结合的实验实践教学特点。 “自动控制理论实验”定位于基础验证实验,课程组织形式为“虚实结合”,教师指导和学生自主学习相结合的形式。教师指导方采用各实验项目过思考题的形式,启发学生的思考和提问,在指导中采用虚实对比的方法。“自动控制课程设计”定位于综合设计,课程组织形式为学生自主设计,采用课内外结合的方式,进行仿真设计及实物调试两种形式进行实践。教师指导方式为教师讲授相关的资料和方法,学生综合应用,并自行完成相关综合性设计,过程中采用研讨式和问题式的方法。“控制系统设计”定位于工程应用,课程组织形式采用实物制作的模式,教师进行方法指导,学生自主设计实现,教师指导方式为工程设计过程由教师引导,具体各环节学生自主实施。“系统建模与仿真实验”定位于计算机辅助工具,课程组织形式采用“教师指导”和“学生自学”结合,“学生自学”和“教师点拨”结合的形式,教师指导方式采用“学生上课式“和”老师总结式“的形式,学生以团队形式自行准备实验内容,完成相关实验内容,教师进行总结、评定和考核。 四.总结 根据学院虚实结合的实验平台,对“自动控制理论”课程的内容体系、理论课程体系和实践课程体系进行梳理,基于知识应用,借助计算机虚拟仿真工具和实验平台,形成了层次型的虚实结合体系构架,并在实践中进行课程的相关建设和课程教学改革,提升了学生参与度,同时感受到知识应用的乐趣。课程组在以后的教学实践中将会在此体系构建的基础上深入开展各项教学改革,深入贯彻虚实结合的应用理念。 作者简介: 杜鹏英(1978-),女,浙江杭州,硕士,副教授,信息与电气学院实验中心副主任、自动化系副主任,研究方向为应用电子、智能控制。 自动控制理论论文:“自动控制理论”课程教学方法研究与实践 摘要:“自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课,在高校本科自动化专业的所有课程中起着承前启后的作用,是自动化专业的一块敲门砖。对于这样一门举足轻重的课程,研究教学方法和教学手段,提高教学质量具有重大的意义。结合实际教学中的经验,对自动控制理论课程的教学方法进行了研究和实践。 关键词:自动控制理论;教学方法;教学手段 作者简介:曹敏(1976-),女,贵州习水人,贵州大学电气工程学院,副教授;徐凌桦(1976-),男,贵州贵阳人,贵州大学电气工程学院,副教授。(贵州 贵阳 550025) “自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课,由于其理论性强,涉及知识面广,与先修课程联系紧密,容易让学生产生畏难情绪。然而,该门课程又是自动化专业的一块敲门砖,能否扎实掌握该门课程所学内容,直接影响到对后续专业课程的学习和理解,而且,该课程同时也是自动化类硕士研究生的必考科目之一。为此,结合近几年的教学实践经历,笔者对自动控制理论课程的教学方法和教学手段进行了探讨。 一、讲在所有授课内容之前 由于“自动控制理论”这门课程在整个自动化专业本科知识体系中占据了重要的一席之地,因此,在讲授该门课程之前,对课程在本专业的地位、教学目的、考核方式等等做一个简要的介绍极其必要。在讲授所有具体内容前,事先告知该门课程有什么用,并用通俗易懂的话简要概括课程所要讲授的内容,让学生了解该课程在整个专业学习中所占据的地位,需要用到哪些已经所学的知识以及将对之后要学习的专业课程的贡献等等。另外,还可对课程的学习方法及考核方式等问题一一简要介绍。这样做,一方面避免了学生学习的盲目性,解决了学生“为何要学这门课程”的问题,减轻同学的畏难心理,另一方面也强调了课程的重要性,有助于学生树立学习这门课程应具有的正确学习态度,增强对课程的重视程度。 二、“自动控制理论”在自动化专业的课程地位 “自动控制理论”是本科自动化专业的一门重要专业基础课,其在整个自动化专业课程体系中所占据的地位,简单说来就是“承前启后”。 由于课程主要讲授分析和构建自动控制系统的理论和方法,需要用数学手段抽象出由实际物理器件或由各种电子元器件搭建而成的系统的数学模型,从而要用到高数、工数、电路、电机、模电、数电等知识。因此在学习该门课程之前,学生应已先修“高数”、“工数”、“电路原理”、“电机与拖动”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”等课程。 此外,作为自动化专业的专业基础课,“自动控制理论”又为后继课程所用。如以电机为主要研究对象的运动控制系统、以各种具体生产过程为研究的过程控制系统,以及以单片机、工控机、PLC为优秀控制器的计算机控制系统等常会使用传递函数来描述系统的数学模型,并使用时域或频域法来分析系统的性能,衡量系统的稳定性,又或是对具体的各种控制系统使用“自动控制理论”的方法来对系统进行设计。由此可见,“自动控制理论”是自动化专业的一块敲门砖,是一门不可或缺的专业基础课。 三、“自动控制理论”的课程内容 尽管“自动控制理论”理论性强,内容多,涉及面广,概念抽象,且知识环环相扣,其以线性系统为主要研究对象,囊括了自动控制系统的基本概念、系统数学模型的建立及简化、线性系统的时域分析、系统的根轨迹、系统的频域分析、系统的校正及离散系统等内容。看起来内容纷繁复杂,且与先修的多门课程联系紧密,但总的说来,该课程讲述了两个内容:一是自动控制系统的分析,而另一个内容就是自动控制系统的综合(设计)。要讲述第一个内容,那就先要了解什么是自动控制系统,它是由什么组成的,对于组成它的各个环节有哪些专有称谓等等;接着在了解了自动控制系统的构成后,要分析系统,则需要建立系统的数学模型;之后便是用时域法、根轨迹及频域法等来分析系统。而对于第二个内容,控制系统的综合,则是设计出满足相关性能指标的自动控制系统。当系统不满足性能时,则考虑通过增加校正环节来对系统进行调整,以使设计出的系统满足要求。由此,“自动控制理论”的内容可简要概括如下: 系统分析:系统的概念;系统数学模型;系统的时域分析;系统的根轨迹分析;系统的频域分析。系统综合:系统的校正方法;系统的校正。 以上这些内容,可深可浅,具体的章节内容安排还应与采用的教学手段、教学方法以及课程的学时数安排等相结合,制作出既不偏离“自动控制理论”主体内容,又符合培养学生掌握学习方法激发学习兴趣要求的课程内容。 四、“自动控制理论”课程教学中所采用的教学手段 1.张弛有度的多媒体教学 随着现代化教学模式的引进,各种多媒体教学课件涌入课堂,授课教师从繁重的传统板书教学中解脱出来,节省了课堂时间。然而,过分依赖于多媒体课件,常常会导致课堂节奏快,学生对所学知识印象流于表面。并且由于节省了板书时间,课堂的知识量无形中会加大,学生常来不及对各个知识点进行深入思考并理解掌握。尤其对于“自动控制理论”课程来说,需要推导大量的定理、公式及法则等,若这些工作都只靠课件来完成,学生则处于被动接受知识的状态,其学习效果可见一斑。众所周知,人接受理解并掌握新事物、新知识需要一个过程,且在此过程中通过积极思考、主动参与才会留下深刻印象,深入认知后方可举一反三灵活应用。授课经验表明,将传统的板书模式与现代化多媒体教学方法相结合,对于诸如系统数学模型的建立,系统分析及校正装置的设计等重点内容通过板书、应用启发引导进行推导演算的互动式教学更有助于学生对知识的掌握理解,提高学习效果培养其计算分析能力和解决问题的能力。现代化多媒体教学手段在“自动控制理论”课程中的使用要张弛有度并与其他教学手段相结合方能起到最佳教学效果。 2.主干清晰的宏观教学 “自动控制理论”具有理论性强,内容丰富,涉及面广,概念抽象,环环相扣,与数学联系紧密且需要较强的计算能力等特点,容易让学生产生厌学、弃学情绪。因此,在讲授具体知识之前,用通俗易懂的一两句话从宏观角度高度概括课程内容,事先让学生对“自动控制理论”有一个整体的认知,解决“这门课有什么用”,“需要用到哪些已经学过的知识”,“主要讲什么内容”,“为后继哪些课程服务”等问题,有助于学生树立对课程的整体观念,避免知识片面、孤立。而每堂课开始使用几分钟的时间对所讲内容进行概括性简介,指出所授知识点难点及重点,既有助于学生抓住主干,理清思路,又可让他们在学习的过程中有目的地去构建相关知识,提高其课堂注意力。 事实上,从宏观上说控制理论主要围绕着系统的稳定性、动态性能和稳态性能三方面叙述了以线性反馈控制系统的系统分析及设计两大内容。有了这个整体概念,在宏观教学思想的指导下,可将课程内容自上而下地划分为几大模块,在讲授过程中,从模块用途开始,逐步细化模块知识,层层分解,直至各个末枝细节,最后确定各个模块在主干中所处的位置,与其他模块之间的关联状况等。即由主干梳理到具体知识的精分,又由知识浓缩到课程主干的提取。教学经验表明,这种主干――枝叶――主干的教学方式,有助于加深学生用整体统一的思想将控制原理的知识体系融会贯通,把彼此相互联系的概念、观点源源不断地纳入一个统一的结构中并进行合理的分门别类。通过主干,构造了“自动控制理论”课程的框架,学生学习的过程则是对这个框架不断充实的过程,最终,学完课程后,学生则能思路清晰地总结出课程主要内容,梳理出课程的主干,避免只学到零碎的知识片段。 3.提问+回答式的互动教学 在教学活动中,学生是永远的主体。如何调动学生的学习积极性,把他们由被动学习转变成主动探究,是授课教师义不容辞的责任。为此,在教学过程中,笔者常根据所要讲授的内容,提出一些紧密相关的问题,让学生进行讨论分析,引导他们解决问题,总结出问题的答案并进行回答。最后教师会就问题再次进行归纳和总结。此外,在每次课讲解新的内容前,对于已经学习过的知识,花5~8分钟的时间,让一名学生对上次所学知识进行简要的回顾,并由其余同学对其进行提问,对于回答不完善或不正确的,可由提问者进行补充回答或纠正。教学经验表明,采用这种方式进行授课更有助于学生对所学知识的理解及掌握,且印象深刻,加强了师生间以及同学间的相互交流,有利于各种创新思维的迸发,同时也调动了学生的学习积极性,增加了他们的学习信心,培养了他们分析并解决问题的能力以及归纳总结和语言表达的能力。 4.学生自主式学习的课堂教学 “自动控制理论”涵盖内容多,如果在教学中一味采用以教师为主体的填鸭式教学,则在无形中助长了学生弃学、厌学的思想,压制了其主观能动性及思维的创新性发展,不利于其学习能力的培养。为了激发学生的学习主动性,笔者在教学中采用了以学生为主的课堂教学方式。即把学生分成几组,分别选取“自动控制理论”中易于读懂的章节知识在课下进行学习并制作相应的课件,然后在课堂上选取一名小组成员配以自制的课件来向全体同学传授知识。其余小组成员可以进行补充,而其他同学则可以就不清楚不明白的地方向该小组同学进行提问。教师根据每组同学的情况会给出相应分数,并将其计入“自动控制理论”课程的总成绩中。教学效果表明,学生们在课堂上更为活跃,这种授课方式大大增加了学生的学习主动性,使学生在自主学习的过程中去真正体会学习――理解――掌握知识的过程。通过教师对学生的鼓励、支持及肯定,则进一步增强了他们的学习情绪和自信心,同时还培养了他们的团队合作精神。反过来,从这种以学生为主的课堂教学中,学生在课堂中所展示出的各种创造性思维则为思维几乎已经模式化的教师开辟了新的天地,更有助于教师自身教学水平的提高。这种良性互动,正是教学过程中喜闻乐见的。 五、结束语 教学方法的探索和教学模式的改革是教学过程中永恒的话题,“自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课,笔者经过多年的教学实践,总结出以上一些教学方法并进行了实施,获得了一定的效果。为提高教学质量,在今后的教学实践中,只有不断扩充新的方法,不断总结,不断改进,才能更好地引导学生掌握相关知识,为后继课程夯实基础。 自动控制理论论文:自动控制理论课程改革初探 摘要:自动控制理论课程是电子类专业的基础课程,包括自动控制原理的经典控制理论和现代控制理论两部分。为适应新形势下自动控制理论的教学,同时为配合学院对自动化学科的建设,我们在总结本课程教学经验的基础上借鉴兄弟院校的教学成果对自动控制理论的教学进行了一些改革初探。 关键词:自动控制理论 教学改革 人才培养 引言 我院是一所高职高专院校,培养适合市场需求的技术应用型人才,教研室针对我校生源数学基础相对薄弱的特点,明确提出“优化基础,淡化计算”的教学改革指导思想,根据实际自动控制工程所需的知识点对自动控制原理课程体系进行改革初探,以实现将专业基础课程融入专业课程,为专业课程服务的目标。 “优化基础,淡化计算”,即强化该课程为专业课程服务的理念,根据高职高专电子类专业的特点,以及在实际控制工程中的需求,来构建课程的知识模块体系,同时以人为本,根据高职高专学生的基础状况优化模块内容,适度引入学科新成果,根据实际控制工程的需求、后续专业课程的调整,控制本课程的知识点和知识深度,以培养学生的综合能力。 1、课程改革的原因分析 自动控制理论课程是高职高专类院校中自动化、电子、通信专业的重点课程,目前在教学中普遍存在问题,课程内容中的复杂运算使学生对本门课程普遍感到难以掌握,学习兴趣降低,未能达到预期的教学效果。 自动控制理论课程作为我院汽车电子技术专业的一门专业基础课,在本专业的课程体系中占据着重要的地位,是衔接基础课和专业课的一门纽带课程。本课程的教学内容涉及数学分析方法,要求学生的数学基础知识要扎实全面,但是我院学生的数学基础普遍较差,在学习过程中,遇到了很大的困难,因此导致学生学习兴趣下降,教学效果不佳。对于本门课程的改革势在必行。 2、课程改革的内容 自动控制原理对于高职高专学生来说,因为许多数学公式的抽象性往往成为他们的学习障碍。我们在设计教学方法时,按照“淡化计算,注重应用”的原则,力求找准高职学生的思维节奏,多角度全方位的建立自动控制原理的思维模式。 2.1 教学内容的改革 优化课程内容体系是化解教学难点的重要措施,我们的做法是:贯彻“优化基础,淡化计算”的教学改革指导思想,树立专业基础课为专业课程服务、以学生为本的理念,对课程的各章节进行独立化模块化处理,使其贴近学生。讲清每一个基本概念,让抽象概念现实化,讲解分析方法,使学生感到自动控制原理不再是一门纯理论的课程,增加学生对这门课的兴趣,淡化具体的计算过程,使学生感到本课程简单易学。 在理论教学中,以增加学生可接受度为目标,改革传统的讲授方法,我们教学中采用的典型方法有: (1)感性化的基本概念。在介绍基本概念时,不再以严格“定义”的形式出现,而是通过实际控制系统直观感性的描述,辅助以各种背景材料,顺势引入,减少基本概念的抽象。 (2)抽象基本原理的形象化描述。尊重学生学习的习惯性和情理性思维,对基本原理的讲解,注重使用更加形象生动、通俗易懂的语言去演绎。 (3)突出重点,重视难点。教学实践中,对重点内容和重要的基本概念要多花点时间来讲解,力求讲透讲清楚,并且适时的加以回顾,使学生对重点部分的知识经常保持清晰的印象。对一些难点,注意讲解的逻辑性,以一条清晰的思路来引导学生,注重前后知识的连贯性,用前面的知识点为后面难点的化解作好铺垫。 2.2 教学方法的改革 在课程教学内容调整的基础上如何使学生的理论水平与工程实际应用水平都得到提高,从而培养学生的综合素质,我们在教学中尝试进行教学方法的改革与探索。 (1)采用启发式的教学强化主线突出重点 充分应用启发式教学来调动学生课堂教学的参与性和积极性。由于自动控制原理课程的理论性和抽象性,我们在教学中需要充分发挥学生的主观能动性,让学生自觉主动地获取知识,适当采用提问回答法,讨论法等启发式教学方法,提高学生参与的意识,调动学生学习的积极性,激发学生的求知欲望,引导学生去思考、联想和创新。 (2)贯彻少而精的原则激发学生的主动性 在课堂教学中注重教与学的互动过程,教师少讲精讲,鼓励学生自学课程的重点内容,然后进行课堂提问,对带有普遍意义的问题或难点的问题事先布置课堂讨论活动,是学生参与到主动学习中。为了更好的巩固和提高教学效果,要求学生在课余时间完成综合性题目,可以充分利用图书馆或网络媒体查阅文献,写出总结报告并在课堂上组织交流。 3、结束语 以上是我们对自动控制理论课程进行的探索和改革工作,在更新教学理念以及不断改进教学方法的基础上,加强教学过程管理,规范教学质量评价,从而保证了教学质量和教学效果。今后我们将继续对自动控制理论课程进行探索和改革使其更好地适应学生就业岗位对学生综合素质的要求。 作者简介:魏虹(1984―),女,汉族,陕西铜川人,本科毕业于空军工程大学电气工程及其自动化专业,工作于西安汽车科技职业学院,助教,从事传感器和物联网技术、汽车发动机电控技术的研究和课程教学。 自动控制理论论文:自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 【摘 要】随着科学技术水平的不断提高,自动化技术在我国电力事业中得到了广泛的应用,并且对电力事业的发展起到了一定的促进作用。现阶段,我国对火力发电的研究正在逐渐加深,并且进行了一定的技术改革,火电厂热工自动化技术已经得到了很大的发展。随着高新技术的快速发展,我国机组容量的不断加大,火电厂热工自动化技术得到了一定的发展与完善。 【关键词】自动控制理论;火电厂;热工自动化;应用 现阶段,我国新建火电厂一般采用的都是自动化控制系统,以往常规控制系统也逐渐转变为自动化控制系统。随着自动化控制系统的快速推广,其性价比越来越可观,进而在工业生产与生活中得到了普遍的应用。本文主要对火电厂热工自动化现状进行分析,阐述自动化控制系统作用,介绍自动控制理论在火电厂热工自动化中的实际应用。 1 火电厂热工自动化现状 首先,在火电厂热工自动化领域中,主厂房基本上均使用DCS控制系统,而辅助车间均使用PLC控制系统。其主要原因就是,在早期的时候,DCS控制系统比较昂贵,并且人们认为辅助车间的作业是可以间断的,不需要具备很强的可靠性,要求模拟控制量也相对较少,为了可以有效降低生产成本,一般均是使用PLC控制系统进行生产。而对于发电机、汽机、锅炉等控制系统而言,均需要进行长时间的可靠运行,要求具有较好的模拟控制量,进而从系统性能方面考虑,一定要选择DCS控制系统维持运行。 其次,在锅炉燃烧过程中,一定要加强对AP论域的控制,也就是两个运行周期的锅炉压力变化差论域。对燃烧周期进行自动调整,可以对燃烧速度进行有效的控制。同时锅炉技术性能与煤质均会影响控制效果。因为隶属的函数曲线变化是互相交错重叠的,所以,在进行实际控制的时候,一定要加强对锅炉运行情况分析,保证其具有较强的适应性。 最后,在测量锅炉汽包液位的时候,因为汽包液位系统缺乏平衡能力的被控对象。当供水量出现变化的时候,因为锅炉传递给汽包的热量是一致的,非常容易导致出现液体大量汽化的情况,致使汽包液位测量结果不准确。其主要存在两种情况:一是,当供水量骤减或者出口蒸汽量增加的时候,其测量结果就会相对偏大;二是,当供水量骤增或者出口蒸汽量减少的时候,其测量结果就会相对减小,这也就产生了“汽包虚假液位”的现象。通常,在设计锅炉汽包液位检测回路的时候,经常忽略这一问题,导致影响了锅炉的正常运行。 2 自动化控制系统作用 首先,自动化控制系统主要就是在PLC控制系统与网络的基础上,形成的一种自动化系统,尽管其可以继续向上扩展一些管理信息系统,但是也无法充分发挥其作用。事实上,DCS控制系统也是分布式控制系统的一种架构模式,其控制器可以使用传统DCS控制器,也可以使用PLC控制器,或者是其它类型的控制器。由此可以看出,PLC控制系统也是分布式控制系统的一种架构模式。 其次,随着社会的不断发展与进步,出现了很多高级算法模块,比如,NT6000模块,其是一种具有设备极的模块,在一个模块上实现设备的控制与故障报警功能,并且在网络通讯中,也可以实现模块的相互传递。一个设备极模块就好比是0.5K梯形图编辑量,此时,要想让PLC控制系统也具备此项功能,就要进行很多的复杂操作。在运行调试、下载修改、远程诊断等方面,PLC控制系统无法进行有效的作业。而DCS控制系统可以进行有效的处理,并且通过多年的经验积累,其处理方案越来越完善。 最后,随着我国电力事业的快速发展,国家对节能降耗工作越来越重视,火力发电行业也进行一定的调整。在发展火力发电行业的时候,一定要加强火电电源的建设,不断优化资源配置,合理布置电力输送,保证我国所有地区供电的可靠性。并且在自动化控制技术方面投入了更多的研究力量,无论是资金投入,还是人员投入,促进了自动化控制技术的发展,进而在火力发电行业中得到了广泛的应用,促进了火力发电行业的快速发展。 3 自动化控制理论在火电厂热工自动化中的具体应用 3.1 主蒸汽压力调节 主蒸汽压力指的就是可以保证火电机组能够安全运行的重要监测参数,同时也是调节机组负荷与平衡锅炉汽机能量的重要指标。在调节主蒸汽压力的时候,主要就是利用锅炉燃烧调节系统进行调节。锅炉燃烧调节系统主要包括:引风调节、燃料调节、送风调节。 调节主蒸汽压力的策略就是基于能量平衡调节策略、基于给定值偏差和主蒸汽压力调节策略。本文主要对后者进行分析。此调节策略主要包括两种:单回路调节、双回路调节。单回路调节指的就是在给定值偏差和主蒸汽压力之间的调节,其控制信号就是燃煤量的调节偏差,具有一定的克服扰动能力差等不足,并且具有参数少、整定简单等优势;双回路调节指的就是在单回路调节的基础上,增加对燃煤量的导前信号控制,在此调节过程中,无法有效整定内外回路的参数,并且控制系统操作也比较麻烦,不过其也具有控制速度快、超调小等优势。 在进行导前信号选择的时候,有很多的方法,主要分为两种:一是,传统方法: ,其中,D表示主蒸汽流量信号; 表示锅炉蓄热系数;Pd表示气泡。二是,直接将燃煤量当成是导前信号。 3.2 热工自动化技术 热工自动化技术主要就是利用控制理论、智能仪表、信息技术、计算机技术、热能技术等相关技术,对热力学参数展开一定的控制与检测,进而实现对生产过程对控制、检测、调节、整理、优化,进而达到安全生产,实现生产产量的提高,降低消耗的一种高新技术。其主要就是实现锅炉、汽机、辅助设备运行的自动化,保证机组自动化运行的高效性、可靠性、安全性,并且确保生产运行的经济效益与社会效益。 随着科学技术水平的不断提高,自动化技术的不断进步,促进了热工自动化的全面发展。在生产过程中,利用新技术、新材料、新设备、新原理生产一些新的传感器与变速器等,使得控制系统与控制设备越来越先进,实现了热工生产的全面自动化。同时,随着新控制理论与策略的不断提出,在生产实践中得到了广泛的应用,并且促进了生产的可持续发展。 3.3 节能增效 随着社会经济的快速发展,能源与资源的消耗量越来越大,因此,全世界对能源与资源的消耗问题予以了高度的重视,尤其是在电力事业发展过程中。随着科学技术手段的不断增加,智能化、透明化、无线化、网络化等概念的不断提出,越来越重视自动化控制系统的开发与利用,并且对数据通信、测量、保护、控制等方面的内容也越来越关注。在机组运行过程中,应用了很多的新测量方法与理论,实现了其运行与故障处理的自动化控制,促进了电力事业的可持续发展。 4 结束语 总而言之,在火电厂生产经营管理过程中,加强热工自动化产品的应用,不仅可以增强火电厂生产的安全系数,防止发生一些故障与事故,还可以在一定程度上,增加火电厂生产的经济效益与社会效益。在火电厂热工自动化中应用自动控制理论,可以促进火电厂生产自动化水平的不断提高,达到预期的生产目标,进而实现电力事业的健康、快速发展。 自动控制理论论文:基于LabVIEW的自动控制理论虚拟实验系统开发 摘 要 根据上海开放大学控制工程基础课程的实验要求,利用虚拟仪器软件及其Control Design Toolkit(CDT)开发一个虚拟实验系统,系统包括六个模块:传递函数、控制系统的典型连接、控制系统零极点模型、控制系统分析、二阶瞬态响应。该系统作为控制理论基础课程的辅助教学软件,提高了学生掌握知识与技能的效率,达到了将实验环节引入课堂的良好效果。 关键词 虚拟实验 LabVIEW 自动控制系统 传递函数 0 引言 在理工科专业的教学科研过程中,要想紧跟技术的发展,就要不断地更新教学和实验设备。而随着各学科实验项目和学生人数的增多,传统的实验室和实验仪器数量很难满足学生的需求。因此,虚拟仿真教学和实验室作为一种有效的解决方案应运而生,在各大高校已经获得了广泛的应用,并且成为高等教育实验课程发展的新方向。 虚拟仪器技术自1986年面世以来,已在各工程领域得到广泛的应用,①②在教学实验系统中也得到了应用发展。 在控制理论实验系统开发研究中,许多学校根据自己的需要,利用LabVIEW开发了多种实验系统。②③④⑤⑥ 上海开放大学具有11万注册的在校生,教学与实验的条件受场地、时间、空间和设备的限制,较普通高校更为严峻。网络课程与虚拟实验在开放大学的应用显得尤为重要。 本文根据本校实验要求内容,利用虚拟仪器软件开发虚拟实验系统,从而方便学生进行不定时、不定点地实验。 1 系统总体设计思路 上海开放大学学生多为在职,他们利用晚上和周末进行继续学习,这使得他们具有以下特点:具有比较丰富的工作经验,学习更侧重理解并应用,学生的学习时间受限制。赵教授的实验指导书正是基于学生的特点而编写的。通过实验,加深学生对控制系统传递函数、控制系统构成、控制系统稳定性、典型二阶系统与参数的之间的关系等的理解。根据这些内容,系统设计了一个初始界面和五个功能模块:传递函数建立、典型连接、零极点模型、控制系统分析、二阶瞬态响应(如图1)。 控制仿真工具包能够很好地完成上述功能。 2 系统模块设计及展示 2.1 初始界面 系统设计一个初始界面,它通过选项卡和菜单按钮方式进入各功能模块。初始界面显示该实验系统可完成从传递函数构建、系统特性分析到系统运行仿真的整个过程。 2.2 传递函数构建模块和连接典型 LabVIEW提供一个控制仿真工具包。应用此工具包,在传递函数模块,通过输入系统微分方程的分子和分母系统,构建传递函数。如图2所示左端构建函数,右侧进行典型连接,完成各个环节的串联、并联及反馈连接。 2.3 零极点模型模块 此模块用来判断系统的稳定性。根据微分方程得出传递函数,得出系统的零极点图和伯德图,以便于判断其稳定性(如图3)。 2.4 控制系统分析模块 本系统设计了典型的一阶、二阶系统的时域响应。调整其参数,可得到不同的响应曲线,以便进行对比分析。模块运行界面如图4所示。 2.5 二阶瞬态响应模块 此模块专门分析二阶系统的时域响应。影响二阶系统的各个参数都可以进行调节,以便观察系统的响应特性,从而更为清楚地理解系统特性。模块运行界面如图5所示。 3 结语 仿真的实验界面能够加强学生对实验的兴趣,通过调节不同参数,可直接观测到各种实验过程。采用虚拟仪器代替传统实验仪器,有效的降低了硬件配置和实验成本。 实验充分利用了LabVIEW语言的灵活、开放,人机界面友好等特点,使用方便,具有良好的通用性和扩展性。 自动控制理论论文:电力业中自动控制理论的应用效果评估 【摘 要】近年来随着我国经济的飞速发展,我国电力行业也取得了跨越式发展,无论是装机容量还是发电量均取得了较高的增长。随着电力行业的继续发展,电力系统走向智能化已成为大势所趋,而建立一个坚强的智能电网也一直是国家电网的奋斗目标。由于自动控制理论的应用对提高电力系统智能化水平有着极大的推动作用,因而引起了各方越来越多的关注和探讨。本文针对电力行业中自动控制理论的应用及其效果评估进行了分析和研究,并进行了简要的阐述。 【关键词】电力业 自动控制理论 应用效果 一、引言 随着我国电力行业的不断发展与成熟,国外的发展经验告诉我们,走向电网的智能化与自动化已成为必然趋势。而想要提高电网系统的智能化与自动化水平,必须要应用先进的自动控制理论。随着我国不断推进的积极尝试,自动控制理论在电力业中已经有了较为广泛的应用,本文将针对自动控制理论在电力业中的应用及其应用效果展开分析。 二、自动控制理论的简介 自动控制理论作为自动控制科学的优秀,走过了漫长的发展阶段,从20世纪初期形成的基于线性代数而发展起来的现代控制理论,到60年代中期综合了人工智能、运筹学等多挣学科并在此基础上发展形成的智能控制理论,自动控制理论不断走向完善与成熟,并得到了越来越多的认可,在电力、机械、采掘等诸多领域均得到了广泛的应用。 三、电力业中自动控制理论的应用 (一)电力系统的自动化 电力系统的自动化是通过运用自动控制理论,对整个电力系统进行实时监控,对电力系统运行中的各项运行数据指标实时进行采集与分析,并根据分析结果对电力系统进行控制,从而使电力系统的运行更加安全稳定,经济效能也得到较大提高,是自动控制理论在电力业中应用的目的。 “十一五”期间省网以上电力自动化投资汇总表 年份 2006 2007 2008 2009 2010 投资额/万元 150000 123000 90000 71000 50000 “十一五”期间电力自动化设备市场需求结构图 (二)电力业中应用到的自动控制理论 随着电力行业的不断发展以及自动控制理论的不断完善,很多先进的自动控制理论与技术逐渐被应用到电力行业中来: 1.神经网络控制。神经网络控制技术是一种综合性的现代控制技术,集合了非线性控制技术以及并行控制控制技术等在内的多种控制技术,自学习能力较强。神经网络控制技术可以将大量的电气设备像神经元一样连接起来,形成一个复杂的神经网络,并且通过自身学习的算法,对整个神经网络中复杂的线性关系和大量数据进行分析处理,在电力行业中有着重要的应用。 2.专家控制技术。专家控制技术能够完成电力系统的警告控制、特殊状态的识别、紧急情况下的应急处理等多项任务,对电力系统有着重要的意义。另外,专家控制技术还在电压无功控制以及故障点隔离等方面有着较好的应用效果。由于专业控制技术对电力系统有着较为重要的作用,因而在电力业中得到了较为广泛的应用。 3.最优化线性控制技术。最优化线性控制技术,作为如今自动控制理论中比较重要的一种技术,是线性范围内最好的控制方法,对于电力系统中,远距离输电能力的完善以及改善智能电网动态电能品质方面有着较高的应用价值,对电力系统也有着较高的应用价值。 4.综合智能控制技术。综合智能控制技术,能够吧现代控制技术以及智能控制技术两者有机的结合起来,应用到电力系统中。在实际运行中,可以通过综合运用神经网络控制技术、专家控制技术以及其他控制技术,使其协同工作,共同完成对电力系统的控制。综合智能控制技术作为其他技术的总管,在电力行业中也有着较为广泛的应用。 (三)电力业中自动控制理论的应用效果 自动化是电力行业走向成熟的必经之路,能够推动行业的进一步发展。将自动控制理论应用到电力行业中后,能够促进电力系统的不断完善,取得较好的应用效果。 1.实现电力调度自动化。应用自动控制理论对实现电力调度自动化有着较大的推动作用,实现了对电力系统运行时各项运行数据的实时监控与采集分析,并通过控制系统不断进行调整,从而使电力系统始终运行在最佳状态下,大大提高了电力系统运行的安全与稳定性,并且降低了设备的损耗,提高了经济效益。 2.实现变电站自动化。变电站作为电力系统中较为关键的一个环节,内部结构较为复杂。通过应用自动控制理论,在变电站远动装置控制、信号检测控制以及继电保护控制等多个方面有了较大的优化和提高实现了对变电站运行的实时监控,促进了变电站运行的自动化,从而大大降低了运行成本,提高了输送电能的质量,增加了经济效益。 3.实现配电网自动化。通过运用自动控制理论,实现了对配电网的自动化控制,从而大大降低了配电网过去对人力劳动的依赖,减少了工人的劳动负荷,提高了配电网运行的稳定性与可靠性,对于提高输送电能的质量也有着重要的积极意义。 总而言之,自动控制理论在电力业中的应用,能够提高电力系统运行的稳定可靠性,降低电网系统运行成本,提高经济效益,有着显著的应用效果。 四、结束语 随着我国经济社会的进一步发展,对电力系统提出了更高的要求,走自动化、智能化的道路才能不断满足国家发展对电力行业日益提高的要求。自动控制理论在电力行业中的应用,取得了较好的效果,对推进电力系统的自动化有着重要的积极意义。相信随着相关理论技术的不断完善,我国电力行业必将取得新的进步。 自动控制理论论文:自动控制理论探析 [摘 要]随着技术工具的进步如半导体微电子学、光学和光电子学、计算机和通信网络等信息采集、存储、传输、计算和处理技术的迅速发展也强力推动着自动控制理论研究向前发展。然而由于研究系统、对象越来越来复杂,这样就对自动控制理论以及其实际运用的研究就提出了更高的要求。本文首先对自动控制理论的发展作了一个简单的回顾,然后对Matlab软件作了一些简介、最后简单阐述了自动控制理论的研究现状以及其它在各不同领域的运用。 [关键词]自动控制理论;Matlab;模糊控制;鲁棒控制;最优化控制 随着控制系统复杂性的增加,不确定因素的增多,要求各控制理论分支有进一步的发展,弥补各理论分支的缺点与不足,以满足更高的控制性能指标。现有的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果,但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步,或处于初级阶段,远未达到人们的期望。而实际工业生产过程的模型一般都很复杂,通常具有非线性、分布参数和时变等特性。因此将控制理论的研究领域推广到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制(Quantum Control)也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起,它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展。 一、现代控制理论的产生及其发展 控制理论作为一门科学,它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命,1765年瓦特发明了蒸汽机,应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机,标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始,后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论调速系统的稳定性题,1872年劳斯(Routh E J)和1890年赫尔维茨(Hurwitz)先后找到了系统稳定性的代数据,1932年奈奎斯特(Nyquist H)发表了放大器稳定性的著名论文,给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳(Wiener N)总结了前人的成果,认为客观世界存在3大要素:物质、能量、信息,虽然在物质构造和能量转换方面,动物和机器有显著的不同,但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处,1948 年发表了《控制论―或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》,书中论述了控制理论的一般方法,推广了反馈的概念,确立了控制理论这门学科的产生。 1.经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期,时间为20 世纪40~50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统,主要研究单输入单输出问题,研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法,它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”,使之能够稳定运行,其次是采用“反馈的方式,使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作,最终实现对系统按指定目标进行控制。” 2.现代控制理论。第二代称为“现代控制理论”时期,时间为20 世纪60~70 年代。经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果,但是它对多输入多输出、时变、非线性系统的控制却力不从心。所以50 年代末60 年代初,学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广,将经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组,用以描述多变量控制系统,并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性,从而奠定了现代控制理论的基础。 3.第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型之上的,所以统称为常规(传统)控制。它们为了控制必须建模,但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路,不完全以控制对象为研究主体,而以控制器为研究对象;是否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢?智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词,1971 年傅京孙教授指出,为了解决控制问题,用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制,或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法,这两者都值得试一试,而重要的是把两种途径密切结合起来协调的进行研究。沿着这一思想出发,现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论。 二、Matlab工程软件 1.Matlab起源。早在70年代中期,Matlab的开发者美国人Clever Moler及其同事在美国国家科学基金的资助下研究开发调用LinPack和EisPack的FORTRAN子程序。到70年代后期,Clever Mloer教授利用业余时间为学生编写能够方便调用LinPack和EisPack的程序。Clever Mloer给这个接口程序取名为Matlab,这是从Matrix(矩阵)、Laboratory(实验室)各取前三个字母组成的,意思是“矩阵实验室”。 2.Matlab的特点与功能。Matlab自从1984年由MathWork公司推向市场以来,经历十几年的发展和竞争,现在逐步风靡世界,可靠的数值和符号运算能力、简单易学的程序语言、强大的图形和可视化的功能以及为数众多的运用工具宝石Matlab区别与其他科技应用软件的显著特点。其相关的功能如下:(1)数值和符号计算功能。Matlab的数值计算功能包括:矩阵的创建和保存;数值矩阵代数、乘方运算和分解;数组运算;矩阵操作;多项式和有理分式运算;数据统计分析、差分和数组导数;用于求积分、优化和微分方程的数组解的功能函数等。(2)Matlab语言。除了指令行操作的直接交互使用方式外,Matlab作为高级应用软件有它自己的编程语言。Matlab的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的习惯形式十分相似,简单易学。完全不需要对矩阵的乘法和求逆进行烦琐的编程。因此用Matlab求解问题比C语言、FORTRAN语言要简便的多。与其它高级语言的关系仿佛高级语言与汇编语言的关系一样,尽管它的执行效率比其它的高级语言低但是其编程效率、程序的可读性,可移植性要远高于它们。(3)图形和可视化功能。图形和可视化功能是现代应用软件发展的主要方向,也是前后版本间的最大差异之一。利用可以轻而易举地绘制二维、三维曲线,三维曲面,并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和光照设计、色彩精细控制等等。另外还可以非常方便地完成动画的绘制工作。Matlab还提供了对图形对象(Graph object)和图形句柄(Graph Handle)进行操作的“底层(low level)”指令,使用户可以随心所欲地对图形进行各种操作,为用户在图形表现和可视化方面开拓了一个广阔的、没有丝毫束缚的空间。 自动控制理论论文:自动控制理论的全英文教学方法实践 摘要:随着留学生人数的逐年增加,全英文专业课程的教学已在中国大学逐步开展。本文主要分析了全英文专业课程《自动控制原理》教学中的问题与挑战。从该课程的特点出发,讨论了保证全英文专业课教学质量的关键措施和经验。 关键词:全英文教学;自动控制原理;教学方法 自动化技术在社会生产和生活中具有广泛的应用,自动化专业教育具有巨大的市场需求。《自动控制原理》课程是自动化专业的主干课程之一,并且此课程是后续自动化专业课程的基础。该课程传授反馈控制系统的最基本概念以及反馈控制系统分析设计最基础的思路方法,是自控专业学生能力培养的基石。随着经济全球化和中国经济的快速发展,外企在中国投资和中国企业走向国际已经成为现实。这种现状使得高科技人力资源在不同国家流动的趋势越来越强。中国大学留学生数目以及中国高校毕业生使用英语在外企和国外工作的数目呈不断上升趋势,中国大学与英语国家的校级交流也越来越多,这些变化都使得中国大学教育对全英文专业课程教学的需求越来越大[1-3]。全英文《自动控制原理》课程就是为了适应这种教育国际化的形式而设置的。目前中国大学教育处于走向国际化的初步阶段,探索并交流适应现阶段形式的全英文课程教学方法提高全英文教学质量是非常必要的。 一、课程特点与教学对象分析 《自动控制原理》课程是一门理论性非常强的专业基础课程,面向电类专业中国本土学生和留学生开设。该课程对学生的数学基础知识要求比较高,课程用全英文开设,还需要学生具有较强的英文听力和阅读理解力,作业和实验报告等需要学生有较强的英语书面表达能力。该课程设有实验环节,在有留学生参与的实验小组进行系统分析与设计的团队工作,不仅需要学生有较强的实验操作能力还需要学生具有良好的专业英语口头沟通能力。《自动控制原理》课程是自控专业的基础课程,在大学三年级上半年开设,是其他自控专业课的基础,只有很好地理解和掌握控制原理的基础知识,才能继续学习好后续的其他专业课。目前我校留学生人数虽然呈上升趋势但绝对数量还不是很多,全英文教学班一般由本土学生和来自非洲、欧洲、美国、亚洲等不同地区的留学生组成。由于学生们的背景不同,学生的数学基础、英语程度、接受能力、思维习惯和特点都具有一定的差异。一般来讲,本土学生的数学基础较好一些,英语阅读能力较强,但因生活环境为中文,英语听力理解能力相对阅读能力弱一些;对于母语不是英语的留学生,因其有限的英语程度,在课程学习和交流中具有一定困难。从已开设的英文课来看,一般留学生的数学基础相对中国学生弱一些。对来自不同背景学生进行自控原理的教学,如何因材施教,具有一定的挑战性。 二、教学组织与方法 面向不同背景的学生来源开展《自动控制原理》的全英文教学,要保证提高教学质量,必须从师资配备、教学对象认识、教学组织、教材选择、教辅资料与软件工具选择、实验安排等方面全方位地合理安排。全英文教学应该从教学对象背景的需求出发,在注重知识传授、能力培养的同时,要特别注意教学交流质量的提高,以达到知识传授、能力培养的目的。 1.教学团队的素质。自控原理的全英文教学,涉及数学及专业知识的传授、使用英语的沟通,在教学对象来源差异较大的情况下,对教学团队的素质要求比较高。(1)教师英语能力基础及保持:全英文授课的教师,一般应具较强的责任心,具有较好的英语口语表达能力。尽管有些老师有海外学习经历,全英文任课老师由于一般工作在中文语境中,也要注意英语听说能力的保持。(2)专业知识及其应用能力:《自动控制原理》课程是一门比较传统和基础的课程,任课老师一般都学习过此门课程。因此老师对相应的知识点都比较熟悉,但对于课程知识的应用还需予以加强。教师应该有课程相关的比较全面系统的知识背景,不仅可以讲述课程的知识点,也能够讲述知识点之间的相互联系以及知识点的应用环境、应用方法及应用工具,使学生不仅获得课程的知识点,还获得关于知识应用方面的技巧。(3)面向教学对象的教学方法:课程教学的效果取决于课程教学的方法。一般教学方法由理论学习和课堂经验积累两种途径获得。教学方法没有绝对的好与不好,关键的是教学方法要适用于教学对象。因此除了一般教学方法的掌握,教师还要在教学实践中注意收集学生对教学的反馈意见,不断积累总结教学方法及其适用对象。(4)教师的组织与沟通能力:主讲教师是课程的负责人,全面负责助教、实验指导老师和学生之间的工作安排和沟通。教师应该在第一节课收集所有学生的联系信息,包括留学生的国籍,并向学生公布课程助教、实验指导老师的联系方式,保证课程参与者的双向沟通。 2.课程教材与辅助材料:(1)课程教材的选择要考虑到教学对象,选择难易适中的教材。在本课程的实践中,为了满足不同层次学生的需要,为学生推荐了一组具有不同特点的教学参考书。在参考书中有相对比较深的教材满足专业和英语基础比较好、好奇心上进心比较强的学生;也有参考书比较深入浅出,易于理解,满足基础相对弱的同学。考虑到中国本土学生将来也有可能在中国企业工作,本课程推荐了具有中文翻译版的英文原版经典教材,便于学生能在课后了解专业词汇的中文表达,也帮助英文程度差但具有一定中文语言能力的学生对课程的理解。另外本课程为学生提供控制原理主要贡献者的生平介绍,帮助学生理解一些控制原理产生的背景,让学生们学习该领域大师的创新精神。(2)教学辅助资料与工具的提供可以帮助学生理解复习课堂教学的内容。本课程为学生提供中英文对照专业词汇,帮助学生对课程的理解和掌握,并能使用英文专业词汇进行作业和实验报告的表达。自控原理是一门对数学要求比较高的课程,可以把一些课程常用的数学公式表,如拉普拉斯变换表等,作为辅助材料提供给学生。本课程还在课程网页上提供全部课程的英文录像,如果学生在上课时没有完全消化,可以在课后自己观看相关课程录像,理解和消化上课的内容。 3.课堂教学方法。课堂教学是课程知识传授的主要环节,直接影响到最后的教学效果。教师在英文课堂教学中,要注重以下环节:(1)任课老师的课堂表达:教师上课应注意循序渐进,深入浅出,板书要整洁明了。语言采用简单明了、易于理解的句型。考虑到班级里有英语听力不太好的学生,上课语速要适中,并配有相应的关键字板书或多媒体演示稿,以补充学生由于听力原因造成的信息损失。发放多媒体演示稿关键部分的纸质打印件,方便学生做课堂笔记。教师上课应该基础部分简单清晰、教学内容应有扩展性,同时注重介绍知识的应用环境,既要照顾到基础较差的学生,也应满足综合能力强的学生的需求。(2)课堂教学的互动与反馈:由于该课程理论性强,对数学基础要求高,大部分学生使用第二语言第一次接触新的概念,如果没有进行足够时间的预习很难在课堂上使用英语主动提出问题。而电类专业的学生学习任务比较繁重,一般没有时间做足够的预习。教师可以围绕课程内容,设计课堂讨论题目,采用分组课堂练习的形式,一般为二到三人一组,学生可以互相讨论,加强对所学概念方法的理解,教师在学生练习时,巡回检查,期间学生可以向老师询问不懂之处。这种形式的全英文互动,既减少了学生的表达压力,又能达到互动反馈教学效果的作用,非常受学生欢迎,教师也能及时发现学生难于理解的知识点。 4.课程实验。课程实验是课程教学的重要环节,学生通过实验可以加深对课堂知识的理解,并掌握理论知识的应用方法。为保证实验质量,首先要向学生提供清晰的实验指导书,在实验分组时应避免将留学生分在一组,而是将中国本土学生与外国学生搭配开来,加强留学生与中国学生相互交流学习,帮助留学生融入本土学习环境,克服由于外国学生对环境的不熟悉造成的工作障碍,顺利完成课程实验任务。实验报告也是课程实验的重要组成部分,要求学生对实验数据进行有效处理,对实验现象运用课程理论知识进行详细分析、解释。 5.课程学习质量的监控与评估。学生课程学习质量的监控分课堂学习评估、课程阶段学习评估和课程学体评估。课堂学习评估主要通过课堂练习来进行。教师通过学生课堂练习的情况,评估学生课堂学习的质量,改善课堂教学效果。课程阶段学习评估主要通过阶段小测验来进行,通过阶段小测验可以测试学生对一个阶段所学知识的综合运用能力。课程学体评估包括学生的课堂表现、作业情况、小测验情况以及实验情况和期末考试,是学生整个课程学习过程的综合评估。期末考试内容应该含概课程基础知识、课程知识灵活应用和课程知识综合运用等层次,以测试不同层次学生掌握课程知识的情况。 现阶段全英文专业课程教学在中国大学尚属于初步发展阶段,本文主要讨论全英文自控原理课程的教学特点与方法。论文分析了全英文课程班的学生组成和特点,阐述了自控原理全英文课程的教学质量保证的关键措施及经验,为中国大学全英文专业课程的发展提供参考。 作者简介:王伟(1962-),女,博士,副教授,主要研究领域为自动控制理论及应用、数字图像处理。 自动控制理论论文:自动控制理论发展综述 摘 要:综述了自动控制理论的发展情况,指出自动控制理论发展阶段和现代自动控制理论的发展。最后指出,各种控制理论的复合能够取长补短,是控制理论的发展方向。 关键词:自动控制理论;人工智能;智能控制 自动控制理论是自动控制科学的优秀。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展:第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论;第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论;第三代为60年代中期即已萌芽,在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论, 而实际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点,难以建立精确的数学模型。因此,自动控制专家和学者希望能从要解决间题领域的知识出发,利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力,来实现对上述复杂系统的控制,这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。 一、自动控制理论发展概述 自动控制是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制,使之达到预期的状态或性能指标。对传统的工业生产过程采用自动控制技术,可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。对一些恶劣环境下的控制操作,自动控制显得尤其重要。自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科,是自动控制科学的优秀。自从19世纪Maxwell对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来,经过20世纪初Nyquist,Bode,evans,Wienner,Nichols等人的杰出贡献,终于形成了经典反馈控制理论基础,并于50年代趋于成熟。经典控制理论的特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法,主要研究“单输入——单输出”线性定常控制系统的分析与设计,但它存在着一定的局限性,即对“多输入——多输出”系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性、时变系统更是无能为力。现代控制理论本质上是一种“时域法”,其研究内容非常广泛,主要包括三个基本内容:多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。现代控制理论从理论上解决了系统的可控性、可观测性、稳定性以及许多复杂系统的控制问题。但是,随着现代科学技术的迅速发展, 生产系统的规模越来越大,形成了复杂的大系统,导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化,从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用。经典控制理论、现代控制理论在应用中遇到了不少难题,影响了它们的实际应用,其主要原因有三:这些控制系统设计和分析都是建立在精确的数学模型的基础上的, 而实际系统由于存在不确定性、不完全性、模糊性、时变性、非线性等因素,一般很难获得精确的数学模型;研究这些系统时,人们必须提出一些比较苛刻的假设,而这些假设在应用中往往与实际不符;为了提高控制性能, 整个控制系统变得极为复杂,这不仅增加了设备投资,也降低了系统的可靠性。 二、现代控制理论的发展及基本内容 经典控制理论虽然具有很大的实用价值,但也有着明显的局限性。其局限性表现在下面二个方面:第一,经典控制理论建立在传递函数和频率特性的基础上,而传递函数和频率特性均属于系统的外部描述(只描述输入量和输出量之间的关系),不能充分反映系统内部的状态;第二,无论是根轨迹法还是频率法,本质上是频域法(或称复域法),都要通过积分变换(包括拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换),因此原则上只适宜于解决“单输入——单输出” 线性定常系统的问题,对“多输入——多输出”系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性、时变系统更是无能为力。 现代控制理论正是为了克服经典控制理论的局限性而在20世纪50、60年代逐步发展起来的。现代控制理论本质上是一种“时域法”。它引入了“状态”的概念,用“状态变量”(系统内部变量)及“状态方程”描述系统,因而更能反映出系统的内在本质与特性。从数学的观点看,现代控制理论中的状态变量法,简单地说就是将描述系统运动的高阶微分方程,改写成一阶联立微分方程组的形式,或者将系统的运动直接用一阶微分方程组表示。这个一阶微分方程组就叫做状态方程。采用状态方程后,最主要的优点是系统的运动方程采用向量、矩阵形式表示,因此形式简单、概念清晰、运算方便,尤其是对于多变量、时变系统更是明显。特别是在Kalman提出的可控性和可观测性概念和极大值理论的基础上,现代控制理论被引向更为深入的研究。现代控制理论研究的主要内容包括三部分:多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。由于篇幅所限,有关现代控制理论研究的具体内容请参见有关文献,这里从略。 三、结论 以上我们介绍了自动控制理论的发展情况和现代控制理论,各种控制理论都有其优点、缺点和适用范围,如果能够取长补短,则必然能够扩大其应用的范围,因而是控制理论的发展方向。事实上,现在已经出现了集经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论于一身的各种复合控制理论,如模糊PID复合控制、模糊变结构控制、自适应模糊控制、模糊预测控制、模糊神经网络控制、专家PID控制、专家模糊控制等等。 自动控制理论论文:基于CDIO的“自动控制理论”工程教育研究和实践 摘要:针对“自动控制理论”课程在工程实践教学中的不足,运用CDIO教育理念对该课程的工程教育进行研究和实践,明确“自动控制理论”课程中学生的学习需求,重新设计教学模式,强化工程实践能力培养,考核方式采用多元化模式。解决了目前该课程工程教育面临的困难,调动了学生学习的积极性,提高了学生的工程实践能力和创新能力。 关键词:自动控制理论;工程教育;CDIO理念 作者简介:赵磊(1981-),男,山西长治人,黄山学院机电与信息工程学院,助教;施云贵(1964-),男,吉林省吉林市人,黄山学院机电与信息工程学院,教授。(安徽 黄山 245041) 进入21世纪,经济全球化对我国工程技术人才的需求日益增长,对工程教育的发展带来了机遇。但在我国的传统工程教育中,重理论轻实践,过分强调知识的理论深度和系统性,而忽略了各学科知识间的联系,特别是忽视理论知识的应用。“自动控制理论”作为自动化学科各专业的一门重要的专业基础课程,[1]是为培养从事控制领域的科学研究和工程技术人员而设置的。在“自动控制理论”课程中,传统教学多局限于课堂授课,结合线性系统时域分析、根轨迹分析和频率特性分析等基础验证性实验和系统动态、稳态特性分析等分析性实验,而强调工程实践的综合性和创新性内容不足,偏离实际工程应用。 黄山学院(以下简称“本校”)作为一所地方性普通本科高校,与学术性高校“错位竞争”,明确办学定位为应用型。因此,结合本校“自动控制理论”课程教学的实际情况,对“自动控制理论”课程教学提出了改革思路。本文将利用CDIO工程教育模式的理念,[2]明确“自动控制理论”课程中学生的学习需求,重新设计教学模式、强化工程实践能力培养和考核方式多元化,以提升该课程工程教育的质量和内涵。[3-6] 一、CDIO工程教育理念 CDIO代表构思(conceive),设计(design),实施(implement),运行(operate),是由MIT和瑞典几所大学在Wallenburg基金会的资助下,经过几年的研究、探索和实践于2004年创立的工程教育模式。该教育模式是以产品、过程和系统的构思、设计、实施和运行全生命周期为背景的教育理念为载体,以CDIO教学大纲和12标准为基础,让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习,获取工程能力。 CDIO工程教学模式的主要特色在于它创造了能够深化技术基础和实际能力的学习经验。采用现代教学方法、创新教学模式和新的学习环境为学生提供接近工程实际的学习经验,这些具体的学习经验创建了一个与技术基础相关的学习抽象概念的认知框架,并为学生提供有助于理解和记忆这些抽象概念的实际应用机会,由此提供掌握深厚基础知识的途径。 二、“自动控制理论”课程教学改革 1.重新设计教学模式 根据“自动控制理论”课程特点,运用CDIO工程教育理念,坚持以学生为本,建立知识、能力、素质培养体系,将系统的构思、设计、实施和运行贯穿整个教学过程,对“自动控制理论”的教学目标、课程体系、教学活动及组织形式等进行全方位思考与设计,形成基于CDIO的“自动控制理论”课程教学模式,如表1。 2.强化工程实践能力培养 为了加强“自动控制理论”课程工程实践能力的培养,在传统教学的基础上,融合项目教学、虚拟仿真和案例分析等方法,让学生在模拟工程实践的环境中进行学习。 (1)项目教学。基于项目的教学是建立在具体问题的基础上来寻找解决问题的办法。为了践行CDIO工程教育理念,依托项目以3~5名学生为一组,教师采用点拨方式或共同探究的方式进行指导。具体实施步骤如下: 1)构思(C)。通过加深学生对自动控制系统的使命、需求、功能、技术和构建等概念设计的理解,其主要形式是要求学生对控制系统进行分析、思考,形成对控制系统设计开发的基本感性认识,加深对控制系统基本分析和设计方法的理解。 2)设计(D)。要求学生使用控制方法,完成自动控制系统的需求定位、模型开发、系统分析、系统架构等。通过实践,使学生掌握自动控制系统工程的基本原理、方法、技术、工具,并能够在实际中应用。 3)实现(I)。将设计成果加以实现,着力培养学生的务实精神、工程能力和团队精神。 4)运行(O)。每个小组对所开发的控制系统进行实际应用,并建立相应的应用、营销和服务渠道。实在难以在实际应用的要求建立模拟实际应用环境,实施模拟应用。运行主要目的是让学生了解市场,培养学生的务实精神和实际工作能力。 (2)虚拟仿真。虚拟仿真,就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。虚拟仿真技术的引入,将使控制系统设计的手段和思想发生质的飞跃,更加符合现代社会发展的需要。采用虚拟仿真能够使学生在一个比实际情况更安全的环境中提高工程实践能力,可以说在“自动控制理论”课程中应用虚拟仿真技术是可行且必要的。 (3)案例学习。案例学习可以提供很多关于实际工程的具体经验,一个典型案例还可以提供详细的背景内容。通过讨论案例,学生能够亲自体验系统或产品的CDIO过程,并参与疑问的解答,提高了学生的思考和决策能力。 3.考核方式多元化 传统“自动控制理论”课程考核方式笔试偏重理论知识考核,难以考察对实际自动控制系统的设计、分析和建造等工程实践能力。针对本课程注重工程实践性、创新性和应用技能培养的要求,改革单一的考核方式,综合学生在知识、创新、应用等多方面能力,采用笔试、课堂互动、实验操作、项目开发等多元化考核方式。多元化考核方法不仅促使学生重视课堂知识的掌握,还重视知识的工程应用与创新,有效地提高了教学水平和教学质量。 三、总结 CDIO工程教育模式的优秀是培养学生的工程素养、工程实践能力。“自动控制理论”课程作为工程背景较强的课程,只有掌握坚实的理论基础,具备严谨的工程推理和解决问题的能力,才能在后续课程中熟练地运用自控理论知识解决工程实际问题,并为往后能在工作岗位上灵活运用所学知识打下扎实的基础。 自动控制理论论文:控制理论在“自动控制元件”课程教学中的应用 摘要:在对“自动控制元件”课程教学改革的实践中,以控制理论思想作为指导,在深入分析课程、学员和教员的实际情况的基础上,建立了课程教学反馈控制系统模型,采取了优质提问教学法等多种反馈方式,取得了较好的教学效果,同时也提高了教员的教学水平。 关键词:控制理论;自动控制元件;反馈控制教学 作者简介:周鑫(1979-),男,湖南益阳人,第二炮兵工程大学控制工程系,讲师;刘志国(1977-),男,湖南益阳人,第二炮兵工程大学控制工程系,讲师。(陕西 西安 710025) 基金项目:本文系第二炮兵工程大学“自动控制元件”课程建设的研究成果。 所谓控制,就是根据系统内外部变化,进行有目的的调整,一次又一次地克服不确定性,纠正偏差,使系统始终处于某种特定状态的一种活动。[1]控制理论认为,任何系统、过程与运动都可以看作一个复杂的控制系统,控制理论思想的应用并不仅仅局限于工业生产或军事设备控制方面,也可以扩展到其他领域。 教学是一种有计划、有目的的活动。教学的目的在于使学生形成一定的心理过程及特性。学生的心理过程是有规律的,因而是可以控制的,问题在于掌握借以控制这种过程的规律。由此认为,控制理论对于教学来说,在原则上也是适用的。因此可以将控制理论的基本原理和方法推广至教学领域,建立教学控制系统,结合教学过程的特点及规律,改革传统教学过程,研究和解决教学过程中的一系列问题,以实现对教学过程的有效控制和全面优化,从而更好地控制教学质量,提升学员的学习积极性,提高教员的教学水平,达到教学相长的目的。 一、反馈控制教学的基本原理 控制系统由被控对象和控制装置组成,控制方式分为开环控制、闭环控制和复合控制,传统的知识注入型教学过程通常为开环控制方式。以学员作为控制对象,以课程教学目标为期望值,以教学效果为控制量,可建立课程教学开环控制系统,如图1所示。 在图1所示的系统中,教员进行课堂授课时,学员扮演的是被动接收知识的角色。从控制理论观点来看,传统的知识注入型教学存在着控制作用的断续性与反馈联系的偶然性问题,因而不是最佳的教学方式。由于缺少有效且连续的反馈信息,教员无法及时掌控教学情况,学员学习主动性差,教员教学水平提高缓慢,往往难以达到预期教学效果。 若在系统中增加前馈补偿和反馈通道,则可建立闭环(反馈)教学控制系统,如图2所示。 由图2可知,由于建立了良好的反馈联系,教员在教学过程中能够及时发现实际教学效果与教学目标的偏差,从而根据反馈控制原理适时改变控制方式(调节教学内容、教学进度、教学方法和教学手段等),以保证:教学过程始终沿着教学目标的固有轨道前进;教学内容、方法和手段适合教学对象,且不断趋于完美;教学研究与教学本身得以同步发展。 在课程教学实践中,应该依据课程、学员和教员等各方面的实际情况,深入分析课程教学控制系统的各个组成部分,细化前馈和反馈环节,建立课程教学控制系统模型,图3为针对“自动控制元件”课程建立的教学反馈控制系统结构图。 由图3可知,在“自动控制元件”教学反馈控制系统中,以自主预习的前馈补偿方式以及自主复习的局部反馈方式促使学员在自控(学员自学)和他控(学员之间的相互学习、交流、激励)方式作用下,初步消化和掌握教员在课堂授课过程中讲授的理论知识。教员在课堂授课过程中,采用有效的课堂提问等方法,及时掌握学员学习动态,实时调整教学过程,以保证教学效果;课后,通过每周答疑、课后作业、课程实验、课中考核、课外实践以及学员针对课程提供意见建议等多种反馈方式,获取学员对课程知识的掌握和应用情况以及学习态度、精神状态等,并根据反馈信息适时调整教学过程,从而缩小教学效果与教学目标的偏差。在传授知识和能力的同时,教员的授课能力也可通过自身的总结交流、教学督导组的评价以及学员的意见建议等三个反馈渠道得到及时反映,以促进教学水平的提高。 二、反馈控制教学中需要注意的问题 在教学控制系统中,教学是一种有目的、有计划的实施控制活动的过程。要实现有效控制,首先必须建立较为准确的系统模型,然后根据课程、学员和教员的实际情况制定行之有效的控制方式。既要因“材”施教,也要因“才”施教,“材”指的是课程的教学目标和教学内容,“才”指的是学员和教员。实现因“材”施教和因“才”施教的关键在于构建有效的信息反馈通道。 1.教学控制系统模型的建立 系统模型越准确,控制效果越好。因此在系统建模时,必须深入分析教学反馈控制系统的各部分结构,了解“材”和“才”的实际情况,确定系统期望和反馈信息及其之间的关系。教学控制系统中需要明确的主要信息和组成部分包括: (1)系统期望,即教学目标。严格依照专业人才培养方案和课程标准制定课程的总体教学目标和各章节、每次授课的教学目标。 (2)被控对象,即学员。通过课前召开座谈会、课中答疑以及与学员代表交流沟通等方式全方位了解授课对象。 (3)控制方式,即教学实施方案。制定具体且具有针对性的课程教学改革方案、课程教学设计方案和课堂教学方案。而在课堂教学实施计划开展之前,教员应该进行精心的教学准备,具体工作包括深入理解教学内容、设计具有一定特色的多媒体课件和教案、熟练掌握几种教学方法、开发交互式课程学习网站和建设试题库等。 (4)评价方式,即根据学员的学习情况,把实际值与期望值进行比较,对教学工作做出客观评价。按照教学目标衡量实际成效,最理想的情况是在偏差较小时就有所察觉,并采取措施加以改善。但是,仅凭经验是远远不够的,必须制定客观公正、切实可行的评价方案对学员进行综合评定,才能客观地评价教学效果。 2.反馈控制方式的选择 在教学过程中,课堂授课是知识传递的一个关键环节,在此环节中必须采取有效的反馈方式,以获取足够的反馈信息。在“自动控制元件”课程教学过程中,教学组在课堂授课过程中采用了优质提问教学法(Quality Questioning, QUILT)。QUILT是一种“通过提问、理解促进学习和思考”的教学方法,包括精心准备问题、适时抛出问题、激发学员回答、对学员的回答进行加工以及对提问行为进行反思五个阶段。[2]通过QUILT,可以调动学员的学习积极性,使更多的学员参与思考,更重要的是能够迅速获取学员对知识的理解程度的反馈信息。同时,教学组采取其他方式获取更多反馈信息,主要包括每周答疑、课后作业、课程实验、课中考核、课外实践活动(“三性”实验、“三小”活动、数学建模、电子设计、机器人大赛)等,使学员在掌握理论知识的同时,提高动手能力和实际应用能力。 自动控制理论论文:自动控制理论初探 【摘 要】随着技术工具的进步如半导体微电子学、光学和光电子学、计算机和通信网络等信息采集、存储、传输、计算和处理技术的迅速发展也强力推动着自动控制理论研究向前发展。然而由于研究系统、对象越来越来复杂,这样就对自动控制理论以及其实际运用的研究就提出了更高的要求。本文首先对自动控制理论的发展作了一个简单的回顾,然后对Matlab软件作了一些简介、最后简单阐述了自动控制理论的研究现状以及其它在各不同领域的运用。 【关键词】自动控制理论;Matlab;模糊控制;鲁棒控制;最优化控制 随着控制系统复杂性的增加,不确定因素的增多,要求各控制理论分支有进一步的发展,弥补各理论分支的缺点与不足,以满足更高的控制性能指标。现有的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果,但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步,或处于初级阶段,远未达到人们的期望。而实际工业生产过程的模型一般都很复杂,通常具有非线性、分布参数和时变等特性。因此将控制理论的研究领域推广到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制(Quantum Control)也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起,它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展。 一、现代控制理论的产生及其发展 控制理论作为一门科学,它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命,1765年瓦特发明了蒸汽机,应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机,标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始,后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论调速系统的稳定性题,1872年劳斯(Routh E J)和1890年赫尔维茨(Hurwitz)先后找到了系统稳定性的代数据,1932年奈奎斯特(Nyquist H)发表了放大器稳定性的著名论文,给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳(Wiener N)总结了前人的成果,认为客观世界存在3大要素:物质、能量、信息,虽然在物质构造和能量转换方面,动物和机器有显著的不同,但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处,1948 年发表了《控制论—或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》,书中论述了控制理论的一般方法,推广了反馈的概念,确立了控制理论这门学科的产生。 1.经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期,时间为20 世纪40~50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统,主要研究单输入单输出问题,研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法,它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”,使之能够稳定运行,其次是采用“反馈的方式,使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作,最终实现对系统按指定目标进行控制。” 2.现代控制理论。第二代称为“现代控制理论”时期,时间为20 世纪60~70 年代。经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果,但是它对多输入多输出、时变、非线性系统的控制却力不从心。所以50 年代末60 年代初,学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广,将经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组,用以描述多变量控制系统,并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性,从而奠定了现代控制理论的基础。 3.第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型之上的,所以统称为常规(传统)控制。它们为了控制必须建模,但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路,不完全以控制对象为研究主体,而以控制器为研究对象;是否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢?智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词,1971 年傅京孙教授指出,为了解决控制问题,用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制,或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法,这两者都值得试一试,而重要的是把两种途径密切结合起来协调的进行研究。沿着这一思想出发,现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论。 二、Matlab工程软件 1.Matlab起源。早在70年代中期,Matlab的开发者美国人Clever Moler及其同事在美国国家科学基金的资助下研究开发调用LinPack和EisPack的FORTRAN子程序。到70年代后期,Clever Mloer教授利用业余时间为学生编写能够方便调用LinPack和EisPack的程序。Clever Mloer给这个接口程序取名为Matlab,这是从Matrix(矩阵)、Laboratory(实验室)各取前三个字母组成的,意思是“矩阵实验室”。 2.Matlab的特点与功能。Matlab自从1984年由MathWork公司推向市场以来,经历十几年的发展和竞争,现在逐步风靡世界,可靠的数值和符号运算能力、简单易学的程序语言、强大的图形和可视化的功能以及为数众多的运用工具宝石Matlab区别与其他科技应用软件的显著特点。其相关的功能如下:(1)数值和符号计算功能。Matlab的数值计算功能包括:矩阵的创建和保存;数值矩阵代数、乘方运算和分解;数组运算;矩阵操作;多项式和有理分式运算;数据统计分析、差分和数组导数;用于求积分、优化和微分方程的数组解的功能函数等。(2)Matlab语言。除了指令行操作的直接交互使用方式外,Matlab作为高级应用软件有它自己的编程语言。Matlab的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的习惯形式十分相似,简单易学。完全不需要对矩阵的乘法和求逆进行烦琐的编程。因此用Matlab求解问题比C语言、FORTRAN语言要简便的多。与其它高级语言的关系仿佛高级语言与汇编语言的关系一样,尽管它的执行效率比其它的高级语言低但是其编程效率、程序的可读性,可移植性要远高于它们。(3)图形和可视化功能。图形和可视化功能是现代应用软件发展的主要方向,也是前后版本间的最大差异之一。利用可以轻而易举地绘制二维、三维曲线,三维曲面,并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和光照设计、色彩精细控制等等。另外还可以非常方便地完成动画的绘制工作。Matlab还提供了对图形对象(Graph object)和图形句柄(Graph Handle)进行操作的“底层(low level)”指令,使用户可以随心所欲地对图形进行各种操作,为用户在图形表现和可视化方面开拓了一个广阔的、没有丝毫束缚的空间。 自动控制理论论文:基于CDIO教育理念的自动控制理论精品课教学改革研究与实践 [摘要]CDIO,即构思(conceive)、设计(design)、实施(implement)、运作(operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。本文选用自动化专业的一门主干课“自动控制理论”为研究对象,运用CDIO教育理念对该课程的教与学进行探讨和实践,形成了以学生为主的“活跃课堂、积极实践、学术探讨、项目研究、网络助学”的教学模式,经过5年的教学实践,取得了很好的教学效果和教改成绩,使学生在实际动手能力、独立创新能力、团队合作能力方面有所提高,为创新人才成长搭建了宽广舞台。 [关键词]CDIO;工程教育;自动控制理论;教育理念 1 研究背景 CDIO工程教育培养模式是由教师简洁明了地介绍要学的相关概念后,将学生分成小组,每个小组5~6人。各个小组自己设计实验方案、确定操作流程、选择器材,分工合作完成实验。通过分析实验结果,学生提出其中存在的问题,然后教师开始剖析概念、讲解原理,并和学生一起探讨。该模式可以培养学生分析问题、解决问题的能力,同时能够增强学生的自学能力、沟通协调能力、团队合作能力以及大系统的运作能力并最大地发挥学生的积极性和创造I生。自动控制理论是指导人们在一定工程背景下实现对复杂系统设计与分析的方法论,理论性很强,而CDIO工程教育模式的精髓——CDIO代表的构思、设计、实现和运作正是自动控制理论思想的具体体现,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,旨在培养学生的工程能力,是一种新的高等工科教育模式。它包括个人的工程科学能力和技术知识能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统协调等方面的能力。显然,CDIO的教学目标与应用型高校本科专业的培养目标是一致的,即培养理论与实践相结合、工程技术与市场需求相结合的高级专门人才。以人才培养为目标,以教学改革为指导,以教材创新为优秀,以科学研究为基础,对自动控制理论课程进行改革,以适应国内快速发展的工控领域对自动化人才的要求。 2 教学理念的转变 2.1 教学模式改革 “培养什么样的人才、如何培养人才”始终是高等教育的基本问题,“教什么、怎么教,学什么、如何学”始终是教学过程中的一对基本矛盾。很多教师认为“教什么”最重要,至于“怎么教”、“怎么学”全在个人,不重视教学方法的研究,习惯于个人传统方式的延续。认为“怎么教”是教师的事情,“怎么学”是学生的事情,“教”与“学”分离,对教师主导、学生主体、师生互动交流认识不足;对教学大纲的把握、对教学目标的实现认识不足,认为教材、讲义、网上资料师生可以自由使用,殊不知,这是教师不负责任、偷工减料的表现;对课程的规律性与学习能力培养的重要性认识不足,有的教师过分强调讲课面面俱到,“填鸭式”教学方法反而贻误了学生创造思维的训练和培养。为此,提出如下理念。 1)学生的主体性与教师的主导性融合。教师视每次授课为一场表演,既是演员又是导演,学生是观众。这样教师就要在如何演的精彩、如何引人入胜上下功夫,教学过程中教师主导活动和学生主体活动不断融合实现动态转换,随着知识的潜移默化,学生的学习活动自主性逐渐扩大,教师的传教活动制约性逐渐缩小,最后转化为学生能够完全自主学习,真正成为学习的主人。 2)学习的开放性与教学的关键点融合。信息时代提供了众多的知识获取途径,课堂和教师已不再是获得知识的唯一渠道,应该充分利用网络、名师、资料、实验、学科、专业等优质资源环境与学术氛围,把学习的场所从课堂扩展到大型实验室、图书馆、讲坛等。自主研学、拓展训练、思维创造,为学生知识创造和能力建构拓展了更加宽松的环境,这是当前教学模式改革的优秀。强化自主性、综合性、设计性实验,重视工程实践、课程设计、项目训练以及大学生生产实习;将学生个体的学习扩展到小组学习、团队学习等合作学习的形式;着力提高各种课外学习活动的覆盖面和参与面,通过研究小组、讨论班、报告会、俱乐部、沙龙、社团等各种载体,让每一个学生都有锻炼施展多方面能力和才华的舞台。教学的关键点是教给学生一种思考问题的思维方法,有些知识问题的具体细节,忘记了可以查书,但思考问题的方式,一旦领悟并加以应用后,具备的是解决更多新问题、领悟更多新知识的能力,这才是教与学的关键。充分利用互联网拓展学生网上学习、教师网上答疑、学生网上作业、教师网上批改的新途径。 3)教学评价的综合性与透明性融合。既然讲课就是表演,演员演得如何观众最有发言权,采取学生匿名网上评议制,对每位授课教师按照统一的评价指标给予教学质量评价,教师可以随时查阅学生评价做到有则改之无则加勉,这种方式有效提高了教师的教研水平。 4)学生成绩评定的多样性与灵滑性融合。采取平时考核(20%)+实验考核(10%)+学期考核(70%)作为学生的最终成绩,这样充分调动了学生学习的自主性与积极性,避免了一考定终生和逃课现象。 2.2 明确精品课程的内涵 精品课程是指具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,省级精品课《自动控制理论》是由自动化系负责开设的院级平台课,是一门理论性和实践性都很强的课程,理论比较枯燥,难以理解,其特点是概念多、抽象,理论分析和数学计算比重大,在课程讲授过程中,若不注重教学模式的改进,就会让学生感觉似乎在学一门“数学”课,跳不出抽象的理论框架,不知道如何把该课程的理论知识应用于工程实践中,那么,这门课程的讲授就是失败的。在课程教学改革实践中,引入CDIO模式,以小型控制课题为导向,引导学生自觉加深理论学习,依次完成控制系统建模、控制器设计、仿真实现,培养了学生的创新能力、动手能力及课题研究能力,激发了学生的学习兴趣。因此,教师要有目的、有计划、有步骤地结合教学的具体内容对学生进行思维方式的引导、指导和训练,使学生理解并掌握诸如典型化、线性化等处理方法和意义,体会到数学作为一种工具处理工程问题的重要性和趣味性,使学生变被动学为主动学,提高学习积极性,既巩固了知识体系,又树立起工程思想。 3 基于CDIO教育理念的教学改革 探索了CDIO理念下的以研究型学习,以实际的物理对象为背景进行控制系统建模、控制器设计、仿真实现的教学模式,并相应地对教学内容、教学手段、考试方式进行了配套改革。 3.1 教材建设 教材是教学理念的载体,是课程体系改革的优秀。为了充分贯彻课程改革建设,发挥团队的特色,自2003年开始狠抓教材建设,相继出版了两部理论教材:《现代控制理论》(中国标准出版社2003)、《自动控制原理》(21世纪高等院校优秀教材,国防工业出版社2004);两部与之配套的书籍:《自动控制理论学习指导》(大连理工大学出版社2004),《自动控制理论实验及综合系统设计》(华中科技大学出版社2008);一部用于指导学生进行计算机辅助设计的《控制系统数字仿真及MAT-LAB语言》(电子工业出版社2009)。形成了理论教学、实验教学、学习指导、CAD实现的系列特色教材,为知识的有效传播奠定了基础。 3.2 良好的开端是成功的关键——绪论的重要性 在绪论中重点介绍自动控制理论的发展史,研究的对象、方法及主要内容,自动控制理论的特点和发展趋势以及在工业生产、航空、航天等领域所起的重要作用。为了增强学生学习该课程的兴趣,课程中利用多媒体技术制作了多个视频资料,包括阿波罗登月、我国的神舟七号载人航天飞行、美国NASA的月球车、国际机器人大赛以及人在大脑支配下的行为过程等,并简要介绍了这些系统中用到的自动控制理论知识、课程的重点及学习方法,学生由此对课程产生了浓厚的兴趣及强烈的求知欲望,促进了学生从“要我学”到“我要学”的转变。 3.3 强化实践教学,提升工程实践能力 围绕工程实践和创新精神培养这一目标,实践教学构建三层体系,突出综合性、设计性、研究性训练,加强课内实验、课程设计、毕业设计等实践环节的有序衔接。提出以学生为主的“活跃课堂、积极实践、学术探讨、项目研究、网络助学”的教学模式,进行了基于“学术探讨、项目研究”的教学改革。将教学分成三个阶段:课堂教学、课程设计、毕业设计。精心设计了一整套与之对应的三级项目体系:以随堂进行的项目为三级项目,促进学生对专业优秀课程的学习;以专业课程设计为二级项目,培养学生构建并运用知识模块的能力;以毕业设计为一级项目,培养学生用专业知识开发设计复杂系统和产品的能力。为探索CDIO教学模式,将授课教师从科研项目中提炼出来的基于团队的三级项目与课程实验教学有机融合,让学生在课堂上学习理论知识,课外进行三级项目的研究,使学生自主建立起以确定项目方案、设计和仿真为主要内容的学习体系。三级项目的最后,要求学生以撰写项目报告和制作PPT的形式进行项目研究的汇报,改变了以往以课后习题来巩固学生所学理论知识,类似于“纸上谈兵”的学习方式。结合不同章节内容的特点,教学骨干自行开发了所有课程的多媒体助学课件,如针对根轨迹绘制制作了全动画多媒体课件,受到学生的普遍欢迎。这种教学模式为创新人才成长提供了自主性、研究性、多样性的宽广舞台,促进了学生创新实践能力和综合素质的全面提升。燕山大学学生先后在全国“飞思卡尔杯”智能车大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”创业计划大赛以及全国电子设计竞赛等许多重要赛事中均取得了十分优异的成绩。 3.4 加强网络教学平台与资源共享建设 为培养学生自学能力,自行研发了网络综合教学平台,提供了15个子系统供师生使用,形成了一个集教学、学习、实验、设计、考研辅导、信息交流于一体的自动控制原理在线教学的专业网站,实现了教育资源共享。以图文并茂的形式提供丰富动感的教学内容,利于突出重点、突破难点,优化课堂结构,创造良好的网络教学环境,提供教学讲义、教学视频、课后练习测试、同步训练、在线答疑、提交作业、考研专题等多个栏目,为学生提供了丰富的教学资源。 3.5 开展研究型学习 教学中引入的工程实例倒立摆装置是一个复杂的、不稳定的非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。通过对倒立摆的控制,检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。同时,其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途,如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。教学中,将倒立摆作为工程实例贯穿整个课程,在各阶段理论教学后,完成倒立摆的系统建模、分析及控制器设计等,提高学生的工程应用能力及学以致用的信心。 研究型学习分三个阶段:(1)引导学生充分利用图书馆和网络,搜集相关资料;(2)学生分成研究小组,在6周的时间内,跟随课程的学习进度依次完成被控对象的建模和性能分析,并完成控制器的设计,然后用Matlab/Simulink建立控制系统的仿真模型,对系统的控制性能进行仿真分析;(3)要求学生以组为单位撰写研究报告,并以小组的形式进行研究汇报,汇报中要求小组成员全员参加,教师和其他组学生同时对研究情况进行打分评价。通过汇报,不仅可以活跃研究氛围,加强各组学生之间的交流,开阔学生的视野,还可以检验每个学生在课题研究中的参与程度。 最后,可以在一、二、三级倒立摆实验平台上,实现学生自行设计的系统验证。在课堂上,教师们也把工程项目的部分内容作为教学案例介绍给学生,注重知识讲授与项目实践有机结合。在课下,教师们带领学生积极参与科研项目研发或专业竞赛活动,培养了一批专业基础扎实、动手能力强的优秀学生。利用好现有的实验室和实习基地,探索出了一条行之有效的工程教育模式,使学生在实际动手能力、独立创新能力、团队合作能力方面有所提高。 4 结束语 教学实践表明,基于CDIO教育理念的教学模式可以大大提高学生的学习积极性、主动性,促进学生从“要我学”到“我要学”的转变,有利于培养学生的动手能力、综合应用能力和创新能力。学生反映非常喜欢这种教学模式,并提出了很多很好的建议,加强了学生和教师之间的沟通与交流,起到了教学相长的效果。 作为一种工程教育教学模式,CDIO具有先进的理念和很好的借鉴作用。将这种工程教育思想贯穿于自动化专业人才培养方案改革、课程体系建设、师资队伍建设、实践教学建设等各个方面,构建理论与实践相结合,技术与市场相结合的应用型人才培养体系,为国家、地方培养合格的高级专门人才,是教育工作者的不懈追求。
过程控制系统论文:钢包炉精炼(LF)过程控制系统的软件架构设计及开发 摘要:设计了一套钢包精炼炉过程控制系统,介绍了过程控制系统的技术方案和实现的功能。系统功能包括生产数据的管理、生产过程监控、报表打印、模型计算和数据通信等,以标准化流程指导生产,改善产品质量,降低生产成本。 【关键词】 过程控制 钢包炉精炼 一、引言 钢包炉精炼(LF)是优化炼钢生产的一项重要工艺技术,它不仅仅能够调控产品质量,还可以优化工艺和产品结构、开发高附加值产品、节能降耗、降低生产成本、增加效益,调节生产节奏,保证生产稳定进行。通过钢包炉精炼过程控制系统包括生产标准数据管理、生产过程监控、模型计算、生产信息收集等人C界面(HMI)、外部通讯管理。 二、过程控制系统的软件架构 本软件系统使用.NET4.0框架。开发工具选用Visual Studio 2012,后台程序和前台画面都采用Microsoft Visual C#.NET高级语言开发,数据库可以通过配置可以支持目前市场上流行的通用大型数据库,如 ORACEL 和SQL SERVER等。 系统采用C/S架构,分为表现层、逻辑处理层、数据访问层。表现层(人机界面系统):系统的操作界面采WPF技术,并应用了MVVM设计模式,把程序的业务与展现逻辑从用户界面干净地分离开,保持程序逻辑与界面分离能够帮助解决很多开发以及设计问题,能够程序能更容易的测试,维护与升级。逻辑处理层(系统逻辑处理系统):系统根据过程控制的不同功能,分为多个功能模块比如数据通讯模块、数据采集模块、物料跟踪模块、模型计算模块等,降低不同模块间的耦合性,使得系统功能的扩展、开发和调试等到大大提高,提高了系统的灵活性。数据访问层(数据处理访问系统):数据访问层框架采用ORM框架中的NHibernate,Nhibernate从数据库底层来持久化.Net对象到关系型数据库,大量减少开发时人工使用SQL对处理数据的时间。 三、过程控制系统实现的功能 钢包炉精炼过程控制系统应包括以下功能: 1、与外部计算机系统的通讯。过程控制系统与下列系统之间网络连接介质用工业以太网,通讯协议采用TCP/IP协议Socket方式交换数据。与上级生产管理系统(3级)计算机之间通讯数据内容包括:生产计划数据、原料数据、检化验数据、生产状态信息、生产实绩数据。与基础自动化系统之间通讯,数据交换内容为生产过程数据。 2、生产计划管理。此功能模块为钢包炉精炼生产工序起始端。主要显示3级系统下发的精炼计划,由操作工选择该计划进入合适的工位进行生产,并监视当前工位的生产状态。 3、生产原料管理。此功能模块管理钢包炉生产中用到的物料种类及各种属性信息。 4、检化验数据管理。此功能模块可以根据炉次号或者精炼生产顺序号查询该炉次的检化验实绩以及自动匹配该炉次计划钢种中的成分上下限数据与检测数据进行对比来指导生产。 5、生产过程监控。此功能模块主要显示工位当前的实时数据信息。数据包括:生产事件信息、测温信息、加料信息、通电信息、化验数据等,并提供钢种标准查看、手动投料、投料值管理等功能。 6、生产实绩管理。此功能模块主要根据不同的查询条件如时间、班次、班别、炉次号、计划号、制造命令号等查询炉次生产实绩数据,并提供报表打印功能。 8、模型优化管理。模型优化管理包括二个模型应用:合金加料模型、温度预测模型。该优化工具可以作为一个独立的子系统运行,但属于二级机系统的一部分,计算所需的部分关键数据以及计算的结果由二级机系统统一调配。 1)合金加料模型。合金优化配料模型的功能为:根据当前钢水中元素实际含量,当前可用的合金料,考虑一定约束条件,采用单纯形法解决线性优化问题,计算出达到钢水目标要求的化学元素含量所要加入的合金料重量。计算结果满足钢液成分要求和成本控制。 2)温度预测模型。温度预测模型采用使用神经元网络模型预报钢水温度,步骤:1.建立神经元网络模型;2.收集样本数据;3.离线学习;4.在线应用。该模型的优点是具有自学习功能,因而能够在不同程度上反应出一些不能被检测的因素对输出的影响、使用比较方便。 结论:该系统对钢包炉精炼实现了信息化的管理,便于三级系统对生产进行系统化的管理与调配,保证数据的准确性;对生产过程进行实时监控与跟踪,方便生产人员对生产进行管理与监控;对生产过程数据进行系统化的采集与分析,以便对生产过程进行优化;采用了数学模型来计算调节钢水成分所需要添加的合金重量和预报钢水温度曲线,不仅降低了生产成本,而且提高了生产效率和产品质量,从而提高了产品在国际市场中的竞争力。 过程控制系统论文:过程控制系统中自动调节系统浅析 摘要:所谓过程控制系统是指对生产过程实现自动控制的系统。如绪论中所述,在石油、化工生产过程中,一般包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动调节等方面的内容。自动检测系统只能完成“了解”生产情况的任务;信号联锁保护系统只能在工艺条件下进入某种极限状态时,采取安全措施,以免发生生产事故,自动操纵系统也只能按照预先规定好的程序进行某种周期性或规律性的操作,只有自动调节系统才能自动地排除各种干扰因素对工艺参数的影响,使它们始终保持在预先规定的数值上,以保证生产维持在正常或最佳的工艺操作状态。 1 自动调节系统的组成 自动调节系统是在人工调节的基础上产生和发展起来的,自动调节系统的组成包含三部分: 1.1 测量变送器 测量实际液位高度并将其转换成统一的标准信号。 1.2 调节器 接收变送器送来的液位信号,与事先设定好的工艺希望的液位值即给定值进行比较得出偏差,然后根据一定的运算规律进行运算,然后将运算得出的调节器命令用统一标准信号发送出去。 1.3 执行器 通常指调节阀,它和普通阀的功能一样,只不过它能自动地根据调节器送来的调节命令改变阀门的开度。 2 自动调节系统的分类 2.1 定值调节系统 所谓定值调节系统就是给定值是恒定的调节系统。在工艺生产中,如果要求调节系统的被调参数保持在一个生产指标上不变,或者说要求工艺参数的给定值不变,那么就要采用定值调节系统。在定值调节系统中,引起被调参数波动的原因是各种干扰,对于这类调节系统,设计分的重点是在存在干扰的情况下如何将被调参数控制在所希望的给定值上。石油、化工生产中大多数调节系统属于这种类型。 2.2 随动调节系统(或称自动跟踪系统) 随动调节系统即给定值不是固定的,是随时间不断变化的,而且这种变化不是预先规定好的,即给定值是随机变化的。随动调节系统时目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。比如各种变送器均可看作是一个随动调节系统,它的输出应严格、及时地随输入而变化,再比如后面将要介绍的比值调节系统、串级调节系统中的副回路都是随动调节系统的一些例子。 2.3 程序控制系统 这类系统的给定值也是变化的,但它是一个已知的时间函数,即生产指标需按一定的时间程序变化。近年来,随着微机的广泛应用,为程序调节系统提供了良好的技术工具与有利条件。 3 自动调节系统的过渡过程 当调节系统受到外界干扰信号或给定值变化信号时,被调参数都会被迫离开原来的平衡状态而开始变化,只有当调节作用重新找到一个合适的新数值来平衡外界干扰或给定值的变化时,此系统才可处于新的平衡状态。因此,调节系统的过渡过程实际上是:当调节系统在外界干扰或给定干扰作用下,从一个平衡状态过渡到另一个新的平衡状态的过程,它是一个调节系统的调节作用不断克服干扰影响的过程。 自动调节系统的过渡过程直接表示了调节系统质量的好坏,与生产中的安全及产品产量、质量有着密切的联系,因此研究过渡过程具有相当重要的意义。 4 自动调节系统的静态与动态 自动调节系统的过渡过程包括了静态与动态。把被调参数不随时间变化的平衡状态称为系统的静态,而把被调参数随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。 当一个自动调节系统的给定和外界干扰恒定不变时,整个系统就处于一个相对的平衡状态,系统的各个组成环节如调节器、调节阀、变送器等都暂不动作,它们的输出信号都处于相对静止状态,这种状态就是上述的静态。注意这里所指的静态与习惯中所讲的静态不同。习惯中所说的静态都指静止不动,而在自动化领域中的静态是指各参数(或信号)的变化率为零。如果一个系统原来处于相对平衡状态即静态,由于干扰的作用,破坏了这种平衡。被调参数就会变化,从而使调节器等自动化装置也就会改变调节作用以克服干扰的影响,并力求使系统恢复平衡状态。从干扰的发生,经过调节,直到系统重新建立平衡,在这一段时间中整个系统的各个环节和参数都处于变动状态之中,这种状态就称之为动态。 在研究调节系统的过渡过程时,虽然研究其静态是重要的,但研究其动态更为重要。因为在干扰引起系统变动后,需要知道系统的动态情况,即被调参数是如何运动的,并搞清系统究竟能否建立新的平衡和怎样去建立平衡,干扰作用总是会不断产生,调节作用也就不断地去克服干扰作用的影响,所以自动调节系统总是处在运动状态之中,而静态或平衡是暂时的,因此,研究自动调节系统,重点要研究过渡过程的动态。 5 分析自动调节系统常用的干扰形式――阶跃干扰 在生产中,出现的干扰是没有固定形式的,多半属于随机性质。在分析和设计自动调节系统时,为了安全和方便,常选择一些定型的干扰形式,其中最常用的是阶跃干扰。 所谓阶跃干扰就是在某一瞬间t0,干扰突然的阶跃式地加到系统上,并继续保持在这个幅度上。采用阶跃干扰是因为考虑到这种形式的干扰比较突然、比较危险,它对被调参数的影响也最大。如果一个调节系统能够有效地克服阶跃干扰,那么对于其它比较缓和的干扰一定也能很好地克服;同时,这种干扰的形式简单,容易实现,便于分析、实验和计算。 过程控制系统论文:选矿厂磨矿分级过程控制系统研究 摘 要:在选矿厂的磨矿分级过程中,其主要特点就是非线性、时带性和时变性,同时还具有极为明显的不确定性等特点,由其特点可以看出此过程是极为复杂的。选矿中磨矿分级过程的控制能力是影响其矿厂中发展收益和资源利用率的主要因素,因此磨矿分级过程也愈来愈受我国学者的关注和研究。本文通过对我国选矿厂磨矿分级过程控制系统进行探讨,并对其工作原理进行深入剖析,同时给出了一定解决在选矿厂磨矿分级过程中出现问题的方法,为今后选矿工作人员在运用自动化信息技术进行运行提供有力借鉴。 关键词:选矿厂;磨矿分级过程;控制系统;工作原理 中图分类号:TP309 选矿厂磨矿分级的问题一直备受各类工程学家的关注和研究,磨矿这一环节是选矿厂在生产过程中的首要任务。由于磨矿所用的设备磨矿机具有容量极大、总体构造极为简单、生产率高、破损率高、有极好的稳定性等特点。因此被作为选矿厂磨矿分级的首选设备,并同时被广泛应用于水泥、采矿及陶瓷等各类行业中。 1 磨矿分级过程的现状及发展趋势 磨矿分级过程的发展大体上可以分为初级、稳定生产以及最优化生产三个阶段。 1.1 初级阶段 其初期阶段是处于20世纪50年代之前,此阶段中选矿厂生产的过程主要依赖于人工操作而非磨矿设备的生产,因此导致了所生产的矿物数量以及矿物质量极为不稳定,况且在不断发展的过程中矿物的机体性质以及物理特征也不断变化,这就给磨矿工作人员的手工操作造成了一定的困难,使磨矿分级过程中的难以保证生产指标的按时完成。同时磨矿工作人员的个人工作强度也不断增加,工作条件也较为恶劣,更在心理和生理上给工作人员造成一定的生产压力,使得生产量难以趋于稳定状态。但是随着社会的不断发展和信息化技术的逐渐普及,磨矿分级过程中也开始在一些采用相关的仪表以及信息化设备检测对一些项目进行较测,譬如在磨矿设备的回路中添加了皮带秤等。这样一来不但使磨矿的过程逐渐趋于简单化而且也在一定程度上减少了工作人员的劳动力,使工作人员的工作条件更加优化,同时也很大程度上提高了磨矿分级过程的稳定性以及生产效率。 1.2 稳定生产阶段 于稳定生产阶段而言,此阶段已处于20世纪60年代,这时较多的自动检测仪表如矿浆PH计、金属探测仪以及矿浆浓度计等都开始应用于磨矿分级过程中,使该过程实现了自动化生产的目标。在60年代后的几十年间发展更是迅速,使磨矿分级过程几乎可以通过对相关一起的数据进行调控来完成,大大提高了生产数量、质量以及生产的稳定性。后来计算机行业随之出现并被应用于采矿过程中来,磨矿分级过程中所遇到的难以解决的生产问题都交予现代控制技术去处理,这些技术的出先和发展都给磨矿分级过程带来了发展优势,使该过程处于极为稳定的控制状态。目前大多数国家的磨矿分级过程都处于该发展阶段。 1.3 最优化生产阶段 对于最优化生产阶段来说,这一阶段出现于10世纪90年代至21世纪初期,磨矿分级过程也随着控制理论的迅猛发展而实现了最优控制的目标。因为影响采矿的因素较为繁杂,而且所磨矿物的物理及化学性质差异较大,所以各个工作的车间及机组都通过计算机对其性质特点进行记录然后传送于统一的管理计算机中,从而完成对该磨矿分级过程的最优制,在南非的一些国家的磨矿分级过程已处于该阶段中。对于现今的计算机控制磨矿设备大多为球磨和棒磨,此类设备在我国已经被研究和试用多年,其主要是采用现代控制理论中的自适应控制控以及多变量控制等对球磨和棒磨进行控制,但是由于自磨机的工作原理及机制极为复杂而使专家们难以得到合理的解释及研究结果,而且进入自磨机的矿石的特征的多样化也会使自磨机的运作机理随之变化,这样一来就使工作人员难以掌握自磨机的作业原理及机制,因此我国的自磨磨矿还处于人工操作的阶段。 2 选矿厂在生产过程中存在的问题及其影响因素 2.1 选矿厂在生产过程中易存在的问题 由于在选矿厂磨矿分级的过程中需要人力对磨矿设备进行手动操作,因此磨矿量的多少不但取决于磨矿机的运作,更多的是由操作人员的个人专业水平及工作经验决定,所以在磨矿过程中如若有存在工作人员责任心不强或者个人操作不熟练等情况,就会使磨矿数量受到一定影响。 与此同时,在磨矿机磨矿的过场中需要水源的供应,但给水量的多少也需要工作人员进行手动调节。由于给水的过程中会受到矿量变化以及供水压力等因素的影响,从而导致磨矿机中磨球的浓度难以控制在平稳状态,这时亦会影响到磨矿量的多少,且在给水过程中如若水量失衡较为严重的话,还会引起磨矿设备有一定的故障发生。 2.2 影响磨矿分级的因素 磨矿作业会直接对磨矿产品的质量及其过程中的矿物处理能力造成影响,从而影响到生产的整体速率和该矿场的综合经济能力以及知名度,因此在磨矿过程中把握好对磨矿机的使用方法及力度是极为关键的。在磨矿分级过程中所产生的一系列参数的准确性是直接决定整个矿场的生产质量以及生产效率的主要因素,但是由于在磨矿分级的过程中会存在譬如生产过程较为缓慢、滞后时间过长、磨矿机工作机理太过复杂等问题,且磨矿系统的整体还具有时变性及非线性的特点,所以在选矿厂磨矿分级过程中会产生或多或少的干扰使此过程难度增加。与此同时,在磨矿分级过程中磨矿设备所发出的噪音一般高达100dB,会使工作人员的工作环境过于嘈杂而对工作人员在心理和生理上都造成一定的影响,从而使工作效率有所降低、生产量过少等情况发生。 综上看来,影响磨矿分级的因素可以分为多个方面。主要影响因素为所磨矿物的自身因素以及磨矿机的自身因素,对于所磨矿物而言,其自身的给料粒度、矿石的耐磨性、矿石粒的大小等都会对磨矿分级过程造成影响;对于磨矿机而言,其自身的规格、大小、衬板形状、型号等都会对磨矿分级过程造成影响。与此同时,在磨矿工作人员的操作过程中出现的例如磨矿物的形状以及其填充率、介质的尺寸以及相互之间的配合、介质的材料合成、加棒球的制度、磨矿设备的转速、所磨矿物的浓度以及料球比等问题也会使磨矿分级过程受到影响。 3 结束语 综上看来,虽然我国的磨矿分级过程正处于不断发展不断进步的局面,但是其间还存在较多的问题及漏洞,而且在相关技术上还需要更进一步的发展和提高,这就需要我国相关的工程家及工作人员不断研讨和创新的磨矿机器及设备,使我国磨矿分级过程更加优化。 作者简介:李琦(1973.01-),男,内蒙古包头人,导师,副教授,硕士,研究方向:工业远程控制;斯琴(1986.06-),女,蒙古族,内蒙古包头人,本科,研究方向:控制工程。 作者单位:内蒙古科技大学,内蒙古包头 014010 过程控制系统论文:应用型技术本科院校“过程控制系统”课程教学方法讨论 摘要:“过程控制”是当前工科院校自动化专业开设的一门专业必修课。结合应用型技术本科院校特点,本文分析了我校开设该课程过程中所存在的问题,并对该课程的教学改革的方法和取得的一些成果进行阐述,有利于指导进一步的教学。 关键词:过程控制;教学改革;教学 一、引言 《过程控制系统》是工科院校自动化专业的一门优秀专业课程,课程知识点涵盖了自动控制理论、自动化仪器仪表、工艺技术、计算机和网络技术等,是一门具有很强应用性和实践性的优秀专业课。国内大多数理工科高校的自动化专业都开设了《过程控制系统》这门课程。我校作为技术应用型本科院校,也将“过程控制系统”课程作为我校自动化专业的一门重要专业课,本课程的教学要求学生能够掌握过程控制系统的基本特点、控制系统组成与基本控制原理;掌握控制系统数学模型及建立方法,掌握计算机集成控制系统、计算机网络控制系统结构与应用。开设本门课程之前学生已经学过“自动控制原理”、“计算机控制系统”等课程,目前,我们学校自动化专业获得了上海市试点专业资助建设,为我校自动化专业的特色专业课程建设提供了契机。 二、改进化教学方法 我校一直致力于培养具有扎实理论技术基础,具有较强技术创新和实践能力,能在一线生产现场从事工业技术应用、管理与技术服务的高等技术应用型人才,这使得我校的课程教学跟985研究型大学不能完全一样,需要紧跟办学仿真改革教学方法。 目前存在的问题:当代大学生多是独身子女,学习态度一般,特别专业性强的专业课,如果纯粹填鸭式理论教育,学生的收获不多。 针对以上所指问题,《过程控制系统》这门课的教学改革以如何激发并提升学生的学习兴趣、提高学生自主学习和创新能力为最终目的。教学改革的方法重点包括改进教学(包括实践环节)方法、授课方式等,将枯燥的理论与实际工业现场尽量联系起来,增加实践设计,包括实验设置的二次开发,或者购买新的实验设备,培养学生自主设计控制系统,对所学理论知识的应用能力。 (一)讲好绪论课,提高学习兴趣 如何在课程之初就吸引学生,提高学生的学习热情是课程组教研的重点内容之一。在绪论课上,老师首先向学生强调本课程的性质、任务及地位等,同时强调和其他已学课程的关联性,以及会和哪些后续环节相关联。同时讲述过程控制的历史发展和研究现状,重点给学生展示大量的实际工程应用案例以及学生利用课程设计与毕业设计开发的成品和教师在过程控制方面的科研成果。让学生对这门课充满期待,找到学习方向,以此来提高学生的学习兴趣。 (二)注重实际案例分析,培养学生的工程思维 在每个重要的控制系统讲授完成之后,都要讲授一个实际机组实例,实例中不但包含模拟量控制,还有相应的信号测量部分和手自动跟踪部分,同时结合控制逻辑进行讲解。同时基于安全考虑,介绍一些报警和连锁保护知识,这样,学生除了对知识有了系统认知,也培养了学生的安全意识。 (三)增加知识讲座,了解行业发展现状 希望学院每年都能请一些有工作经验的校友讲一些过程控制现场情况,以及企业对人才需求的方向,使学生更好地了解行业现状,毕业前应该进行哪些方面的知识储备。同时也希望请一些过程控制领域内的专家学者进行学术报告,让学生有机会了解过程控制的前沿研究,关注过程控制的未来发展。 三、改进教学手段 (一)高质量多媒体课件的研发与应用 过程控制课程是一门和实际结合紧密的学科,内容既有控制理论知识,又和工厂运行实际相结合。为了增加直观性,本课程已采用多媒体授课很多年,但是多以PPT课件为主,板书为辅,形式过于单一。将来希望课题组教师对本门课程的课件进行大力度的研发,多增加一些动画演示,与多媒体教学结合起来,使得知识点直接明了,授课方式更加生动,学生掌握起来更容易,同时也提高了学生的听课兴致和提升了学生的学习效率。 (二)网上教学平台的开发和应用 建立网络交流平台,可以使师生之间的协作不受时间和空间的限制。老师可以将教学的相关资料上传到网站上,并在网站上布置作业、网上答疑、讨论,学生能及时方便地得到老师和其他同学的解答。 (三)辅助教学软件的应用 过程控制课程的教学重点是给学生一个“系统”的概念,实际应用的过程控制系统,大多数都是闭环反馈控制系统,主要包括检测传感器、控制器,执行器和被控对象等组成。过程控制系统主要是根据控制指标的要求,进行系统建模和控制器设计计算,并对各部件进行选型并整定。在讲解过程中,应用Matlab软件里面的SIMULINK软件,根据过程对象的数学模型,搭建系统模型,并进行仿真验算,通过调整控制器参数,观察系统仿真输出曲线,直到达到系统要求的目标为止。尤其在控制器动态特性和各种复杂控制系统以及控制系统的整定等知识的讲解中,MATLAB仿真实例便于学生比较各种控制方法的优缺点,增强了直观性,同时也能让学生学到一种解决问题的方法和手段。 四、强化实践应用能力 实践环节包括实验环节、课程设计和后续的仿真培训等。 (一)实验设计 实验教学是过程控制系统课程教学的重要环节,实验环节是培养学生独立设计控制系统能力的重要实训手段。实验教学主要以突出学生独立自主完成系统设计能力的培养,学生为主,授课老师为辅。我校过程控制实验室设备是浙江天煌教仪研发的,学生可以在实验台上进行一些验证性和自主设计实验,包括单容液位定值控制系统、液位与进水流量串液级控制系统、锅炉内胆水温前馈――反馈控制系统等。另外,新建的PLC和DCS实验室也可以满足学生的一些自主设计实验的需求。 (二)课程设计改革 过程控制系统论文:温度场模型在加热炉过程控制系统中的开发与应用 【摘要】 随着计算机网络技术的不断进步,过程控制系统在加热炉过程控制系统中的应用日渐广泛,本系统解决了人为凭经验控制钢坯温度,带来的加热质量问题,实现了透明加热炉。 【关键词】 温度场模型 加热炉 开发与应用 一、背景 对于钢铁企业来说,如何控制好钢坯在加热炉内加热过程中的表面温度和芯部温度是非常重要的,直接影响到后续的加工质量,如轧制工序等。加热质量是所有质量的源头,加热质量不好,如加热未烧透、加热不均匀、过烧等,不光会带来能耗的浪费,过多的烧损,更会直接导致后续轧制时轧制力过大,厚度不稳定,轧制泄压,麻面等等各种问题。因此,对于钢铁企业来说,将温度场模型融入日常生产管理中是很有必要的。以往生产中,由于各种因素,未采用温度场指导生产,对钢坯温度的监控主要是以L1的炉温值结合人的现场观测经验为主,存在不直观、工作量大、且效率过低的问题。人的经验起着决定性作用,有的班加热质量好,有的班加热质量不理想,总体加热质量不稳定。通过温度场模型的有效引入生产,很好的指导了生产的操作,稳定了加热质量,从源头上把控了生产的整体质量。 二、温度场模型的建立 2.1建立传热模型微分方程 导入微元体的总热流量 + 微元体内热源的生成热 = 导出微元体的总热流量 + 微元体热力学能(即内能)的增量 三、温度场模型的应用 1、系统体系结构。加热炉在线过程控制系统采用C/S体系结构,即控制软件系统分为前台和后台两个子系统,前台系统为客户端系统。后台系统为服务器端系统,由多个进程组成。前后台系统之间,后台系统的不同进程之间,通过数据库系统进行信息交互。 2、服务器端系统组成。服务器端系统有5个独立进程组成,钢坯加热流程跟踪系统(简称流程跟踪系统)、钢坯温度状态跟踪系统(简称钢温跟踪系统)、加热炉炉温优化设定系统(优化设定系统)、与三级系统通信系统(简称三级通信系统)、与轧钢系统通信系统(简称轧钢通信系统)。1)流程跟踪系统的基本任务。承担着加热炉生产过程工艺流程的跟踪任务,是过程控制系统的基础。该系统承上启下,收集过程信息,组织钢坯记录,发送生产指令,为其它子系统提供所需的各类过程服务。2)钢温跟踪系统的基本任务。在其它子系统的支持下,“钢温跟踪系统”使用温度场模型,跟踪钢坯温度状态的变化过程。3)优化设定系统的基本任务。在其它子系统的支持下,使用钢坯速度跟踪模型和温度场模型,预判钢坯烧透时间。同时,通过计算钢坯预期炉温的方式,确定当前最佳炉段温度。4)轧钢通信系统的基本任务。承担着整个加热炉过程控制系统与轧钢过程控制系统的信息交互任务。该任务由两部分组成:向轧钢控制系统发送钢坯出炉温度、从轧钢控制系统读取钢坯开轧温度。5)三级通信系统的基本任务。承担着整个系统与三级控制系统(又称MES)的信息交互任务。该任务由两部分组成:从MES获取钢坯计划信息、向MES发送MES需要的钢坯加热过程信息。 3、服务器端子系统设计。在后台系统中,属于应用系统范畴的子系统共有5个,分别是:钢坯加热流程跟踪系统、钢坯温度状态跟踪系统、轧钢通信系统、三级通信系统。由于每个子系统相对独立,彼此之间的信息交互均通过数据库系统实现,因此在设计上,每个子系统作为独立系统考虑。 四、实现效果 本系统自上线以来,稳定、高效、直观。提供了很好的人机界面,直观反映了炉内的钢坯实时状况。利用加热模型、速度模型、结合黑匣子数据及加热代码信息将钢坯所在位置的炉温转换为钢坯实时温度,计算目标出炉温度,指导炉温设定,控制加热节奏,同时将钢坯21层出炉温度发送给轧机二级,帮助轧机二级优化轧机模型。加热炉过程控制系统的投用,实现了加热炉的透明,直观反映了炉况,扭转了由于钢坯温度不可预知而造成的钢坯“烧不透”,“烧不匀”,“烧过头”的现象,指导了生产,从源头保证了钢板的质量。 过程控制系统论文:1580热轧生产线的粗轧过程控制系统 摘 要:本文主要介绍京唐1580热轧生产线的二级过程控制系统,从非控即平台、数学模型两方面进行概述。介绍了HDP平台的运行机制及环境,数学模型方面以模型的架构和相应的数学模型介绍为主。 关键词:热轧;非控平台HDP;二级过程控制;数学模型;粗轧 1580热轧工程是国内自主集成的热连轧系统,其自动控制系统集成了北科麦斯科(一级总承包)、北京金自天正(二级总承包)、澳大利亚IAS、ABB(传动)等国内外热轧领域的优秀单位,经过一年的安装、调试、冷试、热试、试生产、生产达产,设备逐渐进入稳定运行期,通过各方人员共同不断的摸索和优化,产品质量及新品种开发也有显著的提高,逐步成为京唐热轧的品种钢基地。 本文将以介绍该生产线的粗轧自动控制系统的二级过程控制为主,包括粗轧数学模型和软件平台的阐述。 1 运行平台简介 京唐1580热轧生产线的粗轧二级过程控制的软件运行平台是北京金字天正开发设计的HDP (Happy Develop Platform)平台,是支持过程控制系统开发的计算机系统开发平台。 HDP包含一个系统框架hFRAME和一批功能模板hTemplets。系统框架是过程控制系统的基础框架,它实现了进程与线程管理、共享区管理、报警与公共服务、系统监控维护和模拟测试等过程控制系统的基础功能,同时为集成系统的其它功能模块提供了简明规范的接口。功能模板可以生成与系统框架相适应的功能模块,利用它们能够迅速搭建你所需要的系统。 系统框架的程序模块已经固化,开发新系统时,所有基础功能均使用系统配置的办法实现,不需要编制任何程序。系统框架采用统一规范的接口与其它功能模块进行连接,因而采用HDP平台开发的过程控制系统的可靠性是有充分保证的。 1.1 系统的运行环境与开发环境 过程控制系统运行在安装有Windows2000 Server操作系统的PC服务器上,数据中心还需要Oracle数据库管理系统的支持。HDP的开发环境是VC++、Office以及Oracle Developer。 1.2 HDP系统框架 HDP系统框架hFRAME本质上是一个封装好的软件包,其范围几乎含盖整个过程控制系统,只有hPCS中的应用线程模块appThreads不在其中。系统框架的工具箱只包含系统监控程序Monitor这个基本的工具。 2 粗轧数学模型 概述 粗轧模型软件通过C++程序语言来实现模型具体功能的编程过程,以及模型程序同平台应用程序之间的数据交换和结构关系。 2.1 软件架构 粗轧模型系统以一个独立进程的方式存在于整个系统平台中,粗轧模型系统进程同其他应用进程之间的数据交换通过访问系统统一的共享区来实现,模型进程下创建有预设定线程、设定线程、自学习线程。模型进程的起停由HDP系统平台统一管理,模型进程下的应用线程同样由系统平台的事件来管理。粗轧模型系统的模型参数表,保存在由系统统一创建的模型共享区中。 2.2 模型控制系统 粗轧模型控制系统实现粗轧过程计算机的优秀功能,它的任务是实时计算出粗轧轧制过程所需的各种基准值,和根据轧制中实测的数据自动学习、优化模型参数,并将计算出的基准值保存到数据通讯进程所需要的共享区。 粗轧模型控制系统的主要内容有:操作方式管理;模型预设定;模型重计算;模型自学习。 操作方式管理功能主要是负责处理操作工通过HMI画面选定的设备功能投用和参数修改,主要有:轧机甩架;除鳞方式改变;侧导板控制;轧制策略改变。 模型预设定主要是根据HDP控制逻辑进程触发时所发送的板坯号信息和PDI对应的板坯参数进行粗轧模型设定,主要有:加热炉入炉设定;加热炉出炉设定;加热炉即将出炉设定;HMI画面请求的模型再计算。 模型重计算是根据当前轧制道次所采集到的实际生产数据,修正计算剩余道次的轧制规程,除粗轧整个轧制道次的最后道次不进行重计算外,其余道次均根据实测数据进行重计算。 模型自学习是根据所采集到的实际轧制数据和模型设定的基础数据进行比较,通过自学习的方法对模型参数进行自动修正,主要有:轧制力、温度等的自学习(此功能在模型重计算中实现);粗轧宽度自学习;对精轧出口宽度自学习。 操作方式管理:操作方式管理功能,主要是接收处理HMI画面上操作工所选定的设定功能,将HMI所选定的功能进行处理后传入模型设定模块,让模型按照HMI画面设定的要求进行功能设定,同时将HMI画面上所请求的参数输出到HMI画面上去。 ①甩架功能设定,在HMI画面上操作工通过模型设定画面上的机架投用画面可以点击设备投用或设备甩架,甩架原则是:平辊甩架必须和立辊联合一起甩,立辊可以单独甩架。模型接收到甩架信息将所甩机架置上甩架的标志,模型计算时根据甩架的标志获取相应的模型参数。如果是立辊、水平辊联合甩架模型还将根据所甩设备的位置确定新的轧制策略。 a单甩立辊方式:模型依然按照粗轧两机架的方式进行轧制策略设定和水平辊的规程设定,只是在进行立辊模型设定时,如果该机架立辊道次有甩架标志,立辊道次的辊缝按没有立辊控制的辊缝进行设定。 b立辊、水平辊联合甩架:模型根据所甩机架的标志,重新分配粗轧的轧制策略,水平辊和立辊的规程都通过一个机架来设定。 ②除鳞方式设定,当除鳞设定的HMI画面上选择是二级自动方式时,粗轧的所有除鳞方式按照模型表中默认的除鳞方式进行;当除鳞方式选择到二级手动时,模型根据HMI设定的除鳞方式进行模型设定。操作工设定除鳞方式时可以手动在模型现有设定方式基础上进行修改设定,也可以根据模型提供的不同除鳞策略自动选择设定。如果当操作工将某除鳞设备的工作状态选择成关闭,模型计算时遇到此除鳞设备时直接选择弃用除鳞的方式。 3 结语 粗轧区域的平台采用金自天正传统的HDP平台,其数学模型程序作为该平台的一个子进程运行。该控制模式在1580热轧线的应用很成功,模型设定精度很高,模型参数调整工具灵活、适用,二级维护人员可通过参考模型设定数据采集系统的日志文件和实时的数据PDA图形系统检查模型调整的效果。京唐1580粗轧模型通过精确的设定和完善的自学习系统及维护人员的及时调整,现在运行稳定、控制精确,有效地保证了该热轧线的宽度控制质量。 过程控制系统论文:试论基于PLC的过程控制系统设计与实现 [摘 要]现阶段,是信息化飞速发展的阶段,因此对于过程控制系统而言,需要不断地对其进行优化设计。本文主要探讨了PLC的组成部分和特点,以及PLC的过程控制系统的具体设计方案。 [关键词]PLC;过程控制系统;设计 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)33-0101-01 PLC控制方式,是目前自动化领域内的一种主要的控制方式。这个控制方式,和以往的方式相比,具有成本低、控制灵活、维护简单的优势,因此值得在自动化领域进行广泛的推广。 1.基于PLC的过程控制系统概述 PLC,即为一种可编程控制器,它主要是借助控制功能软件来实现系统的编程功能的,因此可以适用于较为恶劣的工业环境,它具有较强的抗干扰能力。PLC主要由以下几个特点:一、性价比较高;二、较为突出的可靠性;三、可编程强;四、在线编程较为简便。PLC的实质,是用于工业控制的计算机,其硬件结构类似于微型计算机。它的主要结构包括以下几个方便,具体如图1所示: 其工作原理为:它的工作过程主要包括三个方面,即为输入采样和用户程序执行,以及输出刷新。进过这三个阶段的流程,即可完成一个扫描周期。目前,该控制系统多用于工业制造之中。 过程控制系统属于一个封闭的控制系统。它主要包括四个组成部分,即为计算机、被控对象、测量变送、执行装置。其中,过程控制系统的控制机,就是这四个组成部分中的计算机。它依赖于现代的控制理论,以及经典的控制理论,来实现工作运行的。基于计算机的控制器,它的技术基础就是:计算机技术和自动控制化理论这两个方面。 德国西门子PLC公司生产的可编程程序控制器,在我国主要应用在冶金、化工、食品等领域内。西门子生产的可编程程序控制器,其产品主要包括LOGO、S7-200、S7-300等,这些产品具有以下几个特点:体积较小、速度较快,同时其网络通信能力较强,具有更加可靠的性能,因此可以在冶金、化工、食品等领域内进行更为广泛的推广。 2.基于PLC的过程控制系统设计 基于PLC的过程控制系统设计主要包括以下几个流程: 2.1 做好前提准备工作 用PLC做控制优秀,要充分考虑在工业生产中的独特性,因为生产过程涉及多个流程,而生产机械也不尽相同。所以在底层以PLC来作为生产的基本控制时一定要多方监控和操作,做到数据合理统计分析。只有将细化了的工业生产流程和机械的特点和特性全面把握,才能在控制过程中提高运作质量水平。总的来说,在进行具体受控对象操作时,一定要从逻辑、时序和模拟上充分了解受控体机、电之间的具体联系和区别,从而在PLC控制程序设计上精确其参数,优化结构,满足要求。 2.2 过程控制具体方案流程 1)对生产工艺步骤的了解 这篇文章主要研究的是在PLC控制下裂化催化剂成胶工艺流程的具体控制方案。(此次研究过程有两个反应器)下面是裂化催化剂成胶的具体工艺控制步骤:第一点要在反应器Ⅰ中加入两种物料,分别记做物料A和物料B,在物料全部加入完毕时启动搅拌机,将搅拌工作时长控制在10min;第二点,在第一次加入物料A和B搅拌完成停止后再将物料C加到反应器Ⅰ中,将搅拌工作时长调整到15min接着搅拌,然后以同样的工作流程加入物料D进行10min搅拌,将物料E最后放入反应器Ⅰ中进行最后15min的搅拌,当加入物料E搅拌完成后,停止搅拌机。除了进行反应器Ⅰ的工作,同时还要进行反应器Ⅱ的工作,反应器Ⅱ的工作内容和流程和反应器Ⅰ相同,但是它们是相互独立和分离的,之间无任何干扰项。只是反应器Ⅰ和Ⅱ之间要进行每25min的交替运行工作,从而组成一个整体化的生产步骤流程。 2)确定控制要求 在生产设备处于初始工作状态的情况下时,其进口阀门关闭,循环阀门打开,而计量罐则保持空闲;当过程控制系统开启时,整个系统开始运转,这时情况发生反转,进口阀门会变为打开状态,而循环阀门则会转为关闭状态,而计量罐则会开始容纳所需物料;当物料加满时,进口阀门再次关闭,循环阀门再次打开,这就完成了一次完整的物料添加过程。根据反应器的需要,上述动作会呈现出循环重复的状态。 3)确定控制方案 由于在整个过程控制系统控制过程中,开关量扮演着输出和输入信号的角色,所以,在设定任务时,就将其设定为一套单机逻辑控制系统。具体流程如图2所示: 2.3 PLC输出与输入设备的选择 严格遵照过程控制系统的控制要求和设计方案是选择PLC设备的先决条件。输出设备由信号指示灯/执行设备和电磁阀组成;而输入设备由电磁阀/传感器和位置开关组成。 2.4 PLC设备的类型选择 不同的厂家生产的不同型号的PLC设备的结构、性能、容量和成本也都不同,在进行选择时,要从PLC设备的机型、容量等方面进行综合的考量。首先是机型方面,不但要保证功能可靠、维护方便,还要在性价比上占据优势,只有符合这些要求才能纳入考量范围。 2.5 设计控制软件与调试 根据该系统的具体要求,所需要的编程软件主要包括STEP7 V5.5和WinCCSP4。STEP7 V5.5主要完成逻辑控制部分程序;WinCCSP4主要实现人机界面程序设计。设计步骤完成之后,需要对其进行测试和调试。主要包括两个方面,其一是实验室的模拟,科研人员需要在实验室内对该设计进行测试,根据测试的各项数据来设计现场的调试的方案。基于PLC的过程控制系统的设计与实现,需要经过这两个步骤的测试,最终才能投入实际的生产使用之中。 3.结束语 在基于PLC的过程控制系统的设计,可以有效的节省这个系统所需的研制费用,节省了其单机手动,以及半自动控制的按钮数量,也可以最大程度的节省PLC的占用输入点数。这些运行程序方面的节省,最大程度的减少了这个系统所需的安装工作量,以及接线工作的任务量,也在最大程度上为操作这个系统的工作人员带来了很大的便利。因此基于PLC的过程控制系统设计与实现对于工业生产而言,具有十分重要的意义,因此值得对其进行广泛的推广。本文选取的设计方案,可以在恶劣的工作环境中进行有效的运行,它可以承受住现场施工的考验,其较高的通信速率、较低的出错率、较好的运行效果,均体现了其广阔的市场应用前景[1]。 过程控制系统论文:日立冷连轧过程控制系统轧制力自适应模型 [摘 要]本文以日立UCM串列式6辊冷轧机组过程控制系统轧制力自适应模型为实例,介绍了轧制力自适应模型的功能、计算过程,并着重描述了日立冷连轧过程控制系统轧制力自适应模型计算过程。 [关键词]冷轧机组 过程控制系统 自适应 模型 绪论 日立过程控制系统轧制力计算模型是用数学公式来描述轧钢过程轧制力的内在规律。由于现场条件的差异,轧制力计算数学模型不可能100%的准确表述轧制过程中的实际情况。在此背景下,轧制力自适应功能应运而生,自适应的根本宗旨就是要提高轧制力计算模型的计算精度,从而提高产品的质量。轧制力自适应模型功能的最终目的是计算出轧制力计算数学公式的自适应系数。 1.轧制力自适应系数计算概述 日立过程控制系统轧制力计算数学模型在计算轧制力的时候考虑了变形抗力、张力、摩擦力、接触长度、轧制力自适应系数等因素。自适应模型通过实际值反计算轧制力时自适应系数等于1。通过现场反馈的实际值计算理论轧制力时,首先计算实际的摩擦力系数,然后计算实际的动态变形抗力。自适应模型轧制力自适应系数计算流程如图1所示 3.结束语 轧制力自适应系数极大地提高了轧制力计算模型的计算精度。模型计算的精度提高后使一级基础自动化控制更加优化,从而大大提高了成品的质量。 过程控制系统论文:过程控制系统数据采集接口建设研究 【摘要】 为解决企业管理信息系统与过程控制系统之间互不联通,形成信息孤岛,需要建设两类系统之间的数据接口。介绍了数据采集接口的架构及各模块的功能和要求,通过接口的建设,实现面向整个企业各生产、管理层面所有业务活动的数据服务与支持,建成合理的企业数据管理模式。 【关键字】 过程控制系统 数据采集 接口 建设 现今信息应用已发展到生产运行指挥、综合分析、辅助决策等高级阶段,对信息数据的获取要求更全面、更及时、更方便。企业在开展生产业务的同时,也建设了包括生产调度指挥系统、模拟仿真、诊断分析在内的其他大量企业管理系统。通常各系统之间互不通联,数据整合复杂度高、实施周期长、且系统运维难度和工作量大,导致了运维成本高和运维效率低下。数据采集接口的规范建设将改善企业数据管理模式,实现整个生产过程的优化管理,切实提高企业的数据利用效率,提升信息服务的价值。 一、数据采集接口架构 数据采集接口是企业信息管理系统采集过程控制系统数据的接口,是对不同厂商、不同型号的过程控制系统,如DCS、PLC、SCADA等进行统一的数据采集、规范化的处理。数据采集接口主要实现采集、存储、三种功能,通过数据采集网关设备采集过程控制系统数据,采集数据存储于实时历史数据库中,同时把实时历史数据库中的数据进行,为企业管理系统提供及时有效的数据支持。 采集接口通常包括数据采集、数据管理、数据服务等组件,还应包括专用网络、网络安全组件,以及数据采集接口运行管理组件。 数据采集接口通常由数据采集网关、应用数据库、数据接口(数据访问接口和数据应用接口)、安全防护设备(隔离网闸和防火墙)四部分构成,采集生产网过程控制系统数据,通过数据采集网将其存储于应用数据库中,以便于企业信息网中企业管理信息系统获取过程控制系统数据。系统架构如图1所示: 二、 接口功能 过程控制系统通过数据访问接口传输给数据采集网关,且对外仅支持数据采集网关的数据采集要求;数据访问接口根据设置和设定的安全策略校核数据及服务请求,允许合法用户的访问,禁止非法用户的请求,是单向传输的。通常有多种从过程控制系统获取数据的方式,如从控制系统服务器获取、从控制总线获取、从操作站/工程师站获取,或采用共享文件方式获取等。具体采用哪种方式,应考虑控制系统安全、目标需要、数据采集复杂度等因素后作出选择。为了对过程控制系统进行统一的数据采集、规范化的处理,数据访问接口宜将过程控制系统的专有通信协议转换为标准协议,提供过程控制系统的数据访问功能。对新建的控制系统,应在其设计阶段就考虑数据采集网关,对于现有的控制系统,经综合分析、论证,必要时需对现有系统进行升级改造。 数据采集网关的主要功能是采集过程控制系统数据,并转发到应用数据库。它通过数据采集网关内置或二次应用开发的通信协议与过程控制系统的通信协议进行转换通信,实现过程控制系统的数据采集。数据采集方式主要是考虑现场环境与管理需求,用户可进行同步/异步、自动通知、订阅/等方式进行设置。数据采集网管是数据采集接口的主要设备之一,应支持常用的通信协议如:Modbus、OPC等,支持轮询、逢变则报等数据采集规则和一定的数据缓存及补传能力。 应用数据库主要功能包括存储、归档、采集网关转发的过程控制系统数据,包括实时数据库、历史数据库。数据存储应该具备数据缓存、压缩、归档、备份、点数扩容等基本要求,数据吞吐量应满足理论数据吞吐量的2倍。 应用数据库与数据采集网关数据交互通常采用Modbus和OPC协议, 与企业管理信息系统数据交互可采用OPC、ODBC或OLE DB、WebService等数据访问服务或服务器自身应用程序编程接口方式的数据访问服务等。 数据应用接口主要功能是为企业管理信息系统过程控制系统数据,并提供过程控制系统数据的访问功能,企业管理信息系统需要向数据应用接口进行注册申请,获取访问权限后才允许向数据应用接口进行单向访问,且应该只通过数据应用接口访问过程控制系统数据,不宜直接对过程控制系统进行数据连接访问。 三、网络架构及防护系统 过程控制系统数据采集接口的网络架构包括三层网络:生产网、数据采集网、企业信息网。 生产网内典型的控制系统由基本过程控制系统(BPCS)、安全仪表系统(SIS)及火灾报警和气体检测系统(F G)三部分组成[1],每个系统提供数据访问接口用于该系统的数据输出。数据访问接口搭建在各个系统的集成服务器端,而不需要直接连接到现场的控制器上。数据采集网包括数据采集网关、应用数据库、数据接口、安全防护设备四部分。其中应用数据库是由实时数据库与历史数据库组成。企业信息网由一系列的企业管理信息系统组成,这些系统需要访问过程控制系统数据时,需要向数据采集接口中的数据应用接口进行访问申请,一般不允许通过其他途径对过程控制系统的数据进行访问。 安全防护系统主要是为了保证过程控制系统数据采集接口的数据采集过程不影响生产网的正常运行、不破坏生产网的安全性,同时隔离与企业信息网的连接预防受到网络攻击,由连接生产网与数据采集接口的隔离网闸与连接数据采集接口与企业信息网的防火墙两部分组成。 安全隔离网闸通常布置在两个安全级别不同的两个网络之间,管理员可以从信任网络一方对安全隔离网闸进行管理。网闸基本原理是切断网络间的通用协议连接,将数据包分解重组为静态数据,对数据进行安全审查,包括网络协议检查和代码扫描,确认后的数据安全流入内部单元,内部用户通过严格的身份认证机制获取数据[2]。本系统架构中隔离网闸主要隔离生产网与数据采集网,部署于这两个网络之间,实现数据采集网与生产网之间安全适度的应用数据交换,只允许数据由生产网向数据采集接口单向无反馈传输,由于隔离网闸系统在外网与内网中间设有隔离交换单元,内外网与隔离交换单元通道不可能同时连通,保证了生产网的绝对隔离,从而保证了企业生产网的安全。 防火墙部署于数据采集接口与企业信息网之间,隔离数据采集网与企业信息网。它依照管理要求设定的规则,允许或是限制传输的数据通过。未经授权和安全认证,不允许其他任何设备、网络或系统接入数据采集网。保护数据采集网免受非法用户的侵入。 四、结束语 过程控制系统数据采集接口的统一规范化建设为满足企业信息网对生产网的访问要求、企业管理信息系统对过程控制系统数据的访问要求奠定了基础,为深化生产信息数据的业务应用、为管理层掌握一线生产的实时情况提供了条件,实现了数据资源的共享,推动了企业信息化的建设。 过程控制系统论文:如何实现常规过程控制系统仿真 对于智能操纵算法在实际操作中有一些麻烦,比如硬件成本高、软件编程实现困难等等,引入MATLAB设计智能操作算法,利用MCGS监控算法及控制过程,将MATLAB的多种算法与MCGS良好的人机接口进行融合,有力的改善了智能操纵算法操作难的问题,提高了系统的监控质量。大量实际操作研究显示,该算法操作便捷,操作性能稳固,降低了成本,减少了开发所需要的时间,在进行操纵过程中方便实行,具备较好的实用价值。 【关键词】MATLAB MCGS 仿真 动态数据交换 本篇文章使用MCGS组态监控软件系统来操控薄膜厚度,实时收集数据信息,设置硬件的接入点,使人们和机器能直接对话,并且用可动画面的形式来表现操控系统的实时情况。这个时候,把MATLAB作为在后台运转的平台,达到以Back Propagation多层前馈网络为基础整定比例-积分-微分控制器(PID)以及进行弯曲线路创作的功效。使用者使用DDE软件进行双方的信息交换,感受不同角度、不同层次、不同范围观看仿真流程的可观看的人员和机器的交流过程。 1 薄膜厚度操作体系的组成部分 1.1 MATLAB中的PID控制器设计 薄膜厚度控制系统是由现场设备和上位机这两个设备组成的:现场设备中的可编程逻辑控制器对薄膜厚度施行收集,并且对控制数量进行输出,同时对加热控纽的功率进行改变来实现对薄膜厚度的掌控,再将厚度检测仪器检测到的薄膜厚度反馈到上位机器操控体系;上位机器的操控体系是以MCGS为基础进行设计的,有着强大的功能,例如对硬件接入点进行设计,对信息进行动态搜集,实机人员和机器的交流,对信息数据进行登记等,能够模仿操控体系实时的运行状态,把所有变化数据的信息实时地展现出来。为了达到以Back Propagation多层前馈网络为基础整定比例-积分-微分控制器(PID)以及曲线制作的功效,在后台运转的信息操作模块以MATLAB为开发平台。使用Dynamic data exchange通信协议,把MCGS里需要进行测算的信息转送至MATLAB中,由MATLAB对这些数据进行处置,然后将最后的处置结果发送回MCGS,这样,可以提升MCGS操控PLC的本领。 1.2 MCGS组态软件的设计 MCGS软件研究出搜集相关数据信息,对这些数据信息进行处置并且对这个过程进行操控的相关计划和工具,通过这些工具,能够为使用者提供相关动画展示和报表等内容,使用者通过使用这些工具可以完成相关的工程操作。 在MCGS组态软件操控的窗口中,依据使用需要对“系统管理”、主要用户界面、“系统设置”等功能进行了处理,点击不同的菜单就能够进入到对应的操控页面。MCGS系统窗口能够维系及驱动外部装置,同时,可以在这里面加入外部硬件工具和模拟工具如PLC。在对通道进行策划时,可以把A /D、D /A通道和动态信息库中的信息对象对应结合起来。在使用者窗口模式中,设置了主要页面、厚度自行调整页面、体系配置页面等操控页面。 以上的页面,都是在MCGS的使用者小窗中使用相关的测绘模具对监控平台体系进行设计。MCGS可观看图像的功能能够便捷地构造要策划的所有页面,再将动画相关联,就是构造页面画面对象和动态信息库的信息变量之间的联系。在这个窗口中需要设置一些数值可变的量,主要用于信息搜集、操作、输出操控、动画连合和装备驱动,这些可变的信息量是组成动态信息库的主要组成部分。 1.3 MATLAB和MCGS的DDE连接 MCGS提供了一个和另外一个应用程序实施信息互换的方式,这就是动态数据交换(Dynamic data exchange),所以,MATLAB也接受动态数据交换(Dynamic data exchange)通信协议。薄膜厚度仿真操控体系当中,把MCGS当作SERVER程序,把MATLAB当作CLIENT程序,经由动态数据交换协议把MCGS里设置的薄 膜厚度设计数值输送到MATLAB,由以Back Propagation多层前馈网络为基础的比例-积分-微分控制器运算得出最佳比例-积分-微分控制器参数,然后把参数发送给MCGS,从而实现比例-积分-微分控制器参数能够自行整定。 1.4 如何在MCGS中设置DDE 在MCGS和MATLAB中构造一个动态数据交换(Dynamic data exchange),必须在MCGS的“动态信息库”的小窗里构造可改变的量,然后点组态平台里的“工具”按纽,再选择动态数据交换(Dynamic data exchange)连接管理,打开后,将里面的通信的厚度设置数据改成动态数据交换(Dynamic data exchange)输出就可以了。 2 仿真控制效果 为了将以Back Propagation多层前馈网络为基础的比例-积分-微分控制器和原来的比例-积分-微分控制器的功能进行比较,使用这两个系统来实行仿真操控,并且在第三百个采集样本时间加入外加干扰d(k)=2,用来计算抵抗干扰的水平。PID相关参数的数值设定为不变的:kp=0.4,ki=0.03,kd=0.2。以Back Propagation多层前馈网络为基础的PID操控器选择Back Propagation多层前馈网络构造是4-5-3,学习效率以及惯性数值设置为:Z=0.002,T=0.0008。在MCGS的薄膜厚度自行设置页面里把薄膜厚度设置为二十二μm,按下“测算PID参数”这一项,MATLAB经由动态数据交换(Dynamic data exchange)系统在MCGS里选中薄膜厚度信息,在运行系统中用以上两个控制系统实行仿真操控,原来的比例-积分-微分控制器数据量为百分之四十,回应时间是一百五十秒,并且受到的干扰比较大。使用以Back Propagation多层前馈网络为基础整定比例-积分-微分控制器(PID)基本没有超调,采用基于BP神经网络的PID控制器几乎没有超调,回应时间是一百秒,受到的干扰比较小。运算结束后,MATLAB将以Back Propagation多层前馈网络为基础整定比例-积分-微分控制器(PID)整定得到的PID参数发送给MCGS。通过这样的仿真实验显示,以Back Propagation多层前馈网络为基础的比例-积分-微分控制器的优点为超调数量比较小、回应时间短、适应性比较强等等,把其使用在MCGS组态系统中能够增强双向拉缩薄膜厚度操控系统的性能。 3 结语 笔者引入MATLAB设计智能操作算法,利用MCGS监控算法及控制过程,系统无需增加硬件,算法实现简单,是智能控制算法工程实现的有益尝试,具有较大的应用价值。 作者单位 盐城工学院机械工程学院 江苏省盐城市 224051 过程控制系统论文:探究自动化过程控制系统在工业中的应用 摘 要 随着社会经济不断发展,对自动化过程系统的要求也不断增加。自动化过程控制系统在工业领域被广泛应用,为工业领域发展起到了很好的作用。自动化过程控制系统不仅提高了工业产品的生产效果,还降低了生产劳动成本,减少了财务损失。本研究通过对自动化过程控制系统在工业中的应用进行探讨分析,具体分析报告如下: 【关键词】系动化过程控制 工业应用 自动控制是指在没有人力参与的条件下,利用外加的设施设备,使机器按照一定程序运行工作。自动化过程控制系统,是根据科学理论、计算机科技以及其他的一些信息技术设备,对企业或工厂进行检测、优化、调度。随着经济不断发展,自动化过程控制系统被广泛应用于多个领域,且在多个领域都起着很重要的作用[1]。自动化过程控制系统的好坏是评定一个国家科技水平的标志。工业是我国一大重要产业,自动化过程系统在工业领域中的应用满足了我国经济发展的需求,同时也符合人们对工业产品质量的要求。 1 自动化过程控制系统在工业领域应用的含义以及组成部分 在现代工业应用的基础设施中,自动化控制系统(Autom ation Control System )被广泛应用到工业领域。工业生产过程中,自动化过程控制系统是将温度、流量、液位以及材料成分等工艺参数设定为被控制系统的自变量。比如自动化控制系统在工业应用中,恒温室的温度调节过程就是自动化过程控制系统,由于温度是一个不断变化的物理量,通过检测仪器可以检测出具体的数据。如果想要设定一个温度恒等不变的环境,首先需要进行温度测量,当测量结果显示低于恒温数值时,采取加热方式升高环境内温度;当测量结果显示高于恒温数值时,停止加热。整个过程中,温度属于一个控制变量,对温度进行检测,采取加热措施让温度保持在一定的标准,这就是一个自动化控制过程。自动化过程控制设备中可编程逻辑控制器(PLC)是最常见的一种过程控制设备,它的原理是根据所输入的数字信号,提前进行设定,从而输出数字信号,输出的信号经过功率放大模板的作用后,会产生模拟信号,最后再通过相应的执行元件,得出过程控制。自动化过程控制系统的组成元素主要有: (1)检测元件,主要用于检测被控制元件的物理量。 (2)控制器,其主要作用是比较设定值和测量信号的数据,计算出两者之间的偏差,再按照设定好的控制规律进行计算数值,最后将得出的最终结果作为控制信号传送到执行装置。 (3)执行器,其作用是接受控制器传送的控制信号,并推动控制信号,改变被控制变量。 2 工业自动化过程控制系统的特点 过程控制主要是对生产过程中的程序控制,控制设备不同,其特性也不同。 (1)连续性。在工业自动化过程控制中,其整个控制过程是不间断的、经常性的运行着,很多运行原理都是循环进行的,中间不能停,要求过程控制在自动条件下不间断的完成。 (2)方案多样性。不同产品其自动化过程控制方案也有所不同。 (3)自动化过程控制系统的实时性。在一定条件下,被控制变量随着外界因素的影响,不断变化。 (4)复杂性。自动化过程控制系统所控制的范围比较广,其被控制变量也比较复杂,控制程序要求比较多且复杂,这些因素都影响过程控制系统的复杂性。 3 工业自动化过程控制系统的安全问题 工业设施设备包含电力、水利以及石油天然气等行业,这些行业是我国经济发展的重要纽带,自行花过程控制系统在工业中的应用还存在很多安全问题,具体过程控制系统应用出现故障,可能造成的安全问题有: (1)危害工作人员的生命安全,甚至造成工业内员工群死、群伤的不良事件发生。 (2)造成工业企业经济上的巨大损失,还会波及到我国整体经济发展和经济建设成果。 (3)危害当地人群的生活以及国家安全,甚至还会引起一些不法恐怖分子袭击事件发生。 (4)影响我国环境,造成环境灾难,甚至会给后代子孙发展带来严重后果。 4 自动化过程控制系统在工业中的应用 过程控制的自动检测系统。运用一些适当的检测仪器表对工艺参数进行检测,并记录数据以便后期计算使用。过程控制中的自动保护系统。对温度、流量、液位以及材料成分等工艺参数进行检测,检测结果不能满足要求范围,自动发散相应信号,与此同时将安全阀门打开或是切断某一通路,保证自动化过程系统受到外界破坏。过程控制中的多冲量控制系统。是指在自动化过程控制系统中,变量信号比较多,通过相应计算后,最后共同控制一个执行元件,从而保证被控制工艺变量的整体质量。在锅炉给水系统中常采用多冲量控制系统。 分程控制系统的主要应用。分程控制系统主要是将输出信号传送到其他两个或两个以上的控制阀设备中,且每一个控制阀的工作范围都是在信号之内。分程控制系统主要用于控制不同介质流量,以达到工艺生产的整体效果,还用于工业成产中的安全防护,另一方面还用于扩大控制阀门的调整范围,以达到改善和控制产品质量的效果。 工业生产中的软条件保护措施。软保护措施就是当短时期生产时,通过设定特定自动选择性控制系统,从而达到自动保护生产的目的,同时还可以有效减少由于停车造成的经济损失。 自动控制系统。利用自动控制系统装备对关键性工艺参数的控制,使这些关键性参数免受外界影响,从而保持稳定状态。 自动操作和开车停车系统。根据设备中预先规定的操作顺序,对需要操作的设备进行周期性的运行。自动开车停车系统,同样也是预先规定好操作顺序,按照系动化过程控制程序运行。 5 自动化过程控制系统的各项指标和要求 自动化过程系统在中常见的几种信号有:斜坡信号、阶跃信号、正弦信号以及加速信号等。这些信号的特点就是容易产生,且对过程系统信号输出影响比较大,方便计算和分析数据。在阶跃信号的作用下,被控制变量会随着时间不同呈现不同的形式:发散震荡过程、衰减震荡过程以及非震荡过程。其各项性能指标应该满足的三种特性: (1)稳定。过程系统必须是稳定的,可以正确运行各项功能,并能按照程序的规定控制整个生产过程。其性能指标还会出现衰减率、超调量。 (2)准确。过程控制计算结果必须是正确的,尽量控制好偏差。 (3)及时响应。尽可能缩短系统偏差时间,其评定指标包括:恢复时间、震荡时间和频率以及上升时间。 6 总结 综上所述,自动化过程控制系统已经在工业领域中广泛应用,自动化过程控制系统的技术也已经发展成熟,但是随着我国经济不断发展,人们对产品的质量要求不断升高。工业自动化过程控制系统也需要不断改善,才能保证我国工业基础设备的安全,才能保证生产产品的质量。所以对自动化过程控制系统的研究和探索也成为当前的重要任务。要不断探索研究自动化过程控制系统,随着社会的需求不断改善,同时还要经济发展需求。自动化过程控制系统在工业中的应用,不仅节省了很多人力、物力、财力,同时也提高了产品的质量。 作者单位 中海油山东化学工程有限责任公司 山东省济南市 250000 过程控制系统论文:压力过程控制系统设计 摘 要: 本文首先介绍过程控制系统的组成、特点、控制质量指标、过程建模方法及分系统设计方法和步骤。然后 分析压力过程控制的工作流程、控制系统的设计方案、系统建模及调节器的参数整定。实现压力过程系统的PID控制。 关键词:过程控制 PID控制器 参数整定 一、过程控制系简介 1.过程控制的任务 过程控制的任务就是在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特性的基础上,根据工业生产对过程控制安全性、经济性和稳定性的要求,应用理论对控制系统进行分析和综合,最后采用适宜的技术手段加以实现。 2.过程控制系统的组成 过程控制系统是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分等这样一些过程变量时的系统。 3.过程控制的特点 (1)系统由过程检测控制仪表组成。(2)被控过程的多样性。(3)控制方案的多样性。(4)过程控制的控制过程多属慢过程,而且多半属参量控制。(5)定值控制是过程控制的一种主要控制形式。 4.控制系统的控制质量指标 一个控制性能良好的过程控制系统,再受到外来扰动作用或给定值发生变化后,应平稳迅速准确地恢复到给定值上。 二、压力过程控制系统设计 压力的测量和控制在生产过程自动化中具有特殊的地位。保持实际生产过程的压力为一个稳定值,对生产过程有着至关重要的作用。考虑到经济成本等问题,本系统采用单回路控制。下面对整个系统作详细介绍: 1.工作流程 1.1工艺简况 在工业生产过程中,气体测量罐设备应用十分普遍,为了保证生产的正常进行,空气进出量需均衡,以保证过程的物料平衡。因此,工艺要求空气罐内的气体压力需维持在某给定值上下,或在某一小范围内变化,并保证空气罐压力不致过大。本系统要求超调量小于5%。 1.2工作流程 本系统使用的介质为空气。空气从空气压缩机进入系统空气入口,经过节流阀的调节后,进入过滤器过滤,过滤后的空气进入减压阀1,减压阀1的出口压力一般保持在1kg/cm^调节后的空气进入减压阀2,减压阀2的出口压力一般保持在0.55kg/cm^这时空气的流向有两种方式,当扰动电磁阀打开时,空气一部分经过节流阀、扰动电磁阀流向外界;一部分进入控制阀。当扰动电磁阀没有打开时,空气全部进入控制阀,经过控制阀的空气最后流进测量罐中。 2.压力过程控系统建模 用测试法建立被控对象的数学摸型,.首要的问题就是选定模型的结构。 自衡单容过程对象的对象特性的一般形式为 ,为建立其数学模型,可通过测量其 阶跃响应的方法求得对象特性参数K、T、τ。 3.压力过程控系统的设计方案 3.1被控参数选择 被控参数的选择对于稳定生产、提高产品的产量和质量、改善劳动条件、保护环境卫生等具有重要意义。若被控参数选择不当,则无论组成什么样的控制系统,选用多么先进的过程检测控制仪表,均不能达到预期的控制效果。由于本系统是模拟实际生产过程的一套实验过程控制系统,被控参数压力在系统设计之前已决定。 3.2控制参数选择 扰动作用是由扰动通道对过程的被控参数产生影响,力图使被控参数偏离给定值;控制作用是由控制通道对过程的被控参数起主导影响,以使被控参数尽力维持在给定值。在分析与设计控制回路时,要深入研究过程的特性,认真分析各种扰动,正确选择控制参数。 在本系统中,被控参数是压力,模拟的生产过程是测量罐,测量罐的容积和湿度在某一实验中几乎是不变的,因而测量罐中的压力只能由气体的物质的量决定,控制参数也就唯一确定了,即:气体的物质的量。 3.3执行器 调节阀的选择:执行器由执行机构和调节阀组成。在过程控制中他接受调节器输出的控制信号并转换成角位移或直线位移,来改变调节阀的流通截面积,以控制流入或流出被控过程的物料或能量,从而实现对过程参数的自动控制。 调节阀的尺寸选择根据对象的惯性特征选管径。在生产过程中,调节阀气开、气关形式的选择,主要是从工艺生产的安全角度来考虑,当气源一旦中断时,阀门处于全开还是全关状态,在生产上要能保证设备和人身的安全。所谓气开式,即当信号压力P 0.02Mpa时,阀开始打开,也就是说“有气”时阀开,气关式则相反。 因为调节阀的特性对整个过程控制系统的品质有很大的影响。理想流量特性就是在调节阀前后压差一定的情况下得到的流量特性。它取决于阀芯的形状。阀芯的形状有快开、直线、抛物线和等百分比等4种,其相应的流量特性有直线流量特性、对数(或称等百分比)流量特性、抛物线流量特性、快开流量特性。 综上考虑,本系统根据选用气开式气动调节阀V-5110,其流量特性为直线流量特性。动力源由空气压缩机提供的。 3.4测量变送 测量和变送是解决一个信息获得和传递问题。信息的测量和边送必需迅速可靠地反映被控参数的实际变化情况,为系统设计提供准确的控制依据。本系统选用差压式压力传感器作为检测和反馈元件,将测量罐的压力值转化为电信号,被测压力值为大气压力值加压差。 3.5调节器 本系统选用东芝EC-311型调节器 通常,选择调节器动作规律时应根据对象特性、负荷变化、主要扰动和系统控制要求等具体情况,同时还应考虑系统的经济性以及系统投入方便等。 广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大时,应引入微分动作。如工艺容许有残差,可选用比例微分动作;如工艺要求无残差时,则选用比例积分微分动作。 当广义对象控制通道时间常数较小,负荷变化也不大,而工艺要求无残差时,可选用比例积分动作。当广义对象控制通道时间常数较小,负荷变化较小,而工艺要求不高时,可选用比例动作。当广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大,负荷变化也大时,简单控制系统以不能满足要求,应设计复杂控制系统。 根据本系统的过程特性与工艺要求,所以选用PI或PID控制规律。根据成系统负反馈的原则,确定调节器的正、反作用。由于选用调节阀为气开式,即反作用调节阀,Kv为正;由于测量罐进气时,即测量罐内气体的物质的量增加时,测量罐内的压力也增加,所以K0为正;一般测量变送器Km为正。为使系统各环节的静态放大系数极性乘积为正,也就是为了构成负反馈,选择调节器Kc取正,即选用反作用调节器。 过程控制系统论文:铝板带箔轧机板形控制系统动态过程控制异常处理方法探讨 摘 要:随着我国铝加工行业的转型升级,更加关注于铝加工产品的厚度控制精度和板形控制能力,在铝板带箔轧机控制领域引进了SIEMENS、ABB板形控制系统。本文针对SIEMENS板形控制系统在动态过程控制中出现的一此问题进行了较为深入的研究和总结,希望对我们以后在使用和调试铝板带箔轧机板形控制系统时有所帮忙。 关键词:铝板带箔轧机、动态过程、板形控制 一、铝板带箔轧机箔材动态轧制过程板形控制异常状态现象描述: 某铝加工厂铝板带箔轧机引进了SIEMENS板形检测控制系统,采用的SIEMENS板形辊共26个压力检测环,某规格产品箔材覆盖SIEMENS板形辊第4#-23#环,在箔材动态轧制过程SIEMENS板型辊第15个压力环检测值明显偏大(I.U值偏大),SIEMENS板型辊第24#-26#压力检测环在轧制过程中检测压力明显异常(注:由于板型辊第24#-26#环辊面上没有受到铝板带箔压力的作用,正常状态时RAW值应3300左右)。如图1所示: 二、铝板带箔轧机箔材动态轧制过程板形控制异常状态处理过程: 1、验证L1级AFC控制系统的有效性,按照AFC控制系统控制原理,当SIEMENS板形辊压力环检测压力大于设定目标值时,AFC控制系统应控制减小对应板形辊环域的冷却喷射量以使工作辊相应的环域热膨胀,对应环域的铝板箔材会有微量变薄的趋势,从而使铝板箔材板形I_Unit接近于目标值。但这次板型辊第15个环压力环检测值明显偏大,板形已严重超出控制目标 I_Unit值,冷却喷射量已调整到极限为零,不能再进行调控,这种现象说明AFC控制系统的控制是正确的,只是当冷却喷射量调控到极限值后还是不能改善铝板带箔处于板形辊第15环的板形。如图2所示 2、验证板形控制系统冷却喷射控制的有效性,通过强制手动控制第1-26组冷却喷射阀,一一验证了1-26组冷却喷射阀控制的有效性。而且在轧制过程中强制开启板形辊第15个压力检测环对应的冷却喷淋阀,可以明显看到板型辊第15个压力环检测的压力越来越大,验证了处于异常状态时板形辊第15个压力检测环对应的冷却喷淋阀处于关闭状态,AFC控制和冷却喷淋控制是正常的。 3、验证板形辊压力环检测的准确性,用同样的4种砝码对板型辊1#-26#压力检测环一一进行标定,板形辊每个压力检测环的线性值均大于0.9999,只要达到0.9998就合格,板形辊的检测精度和线性处于非常良好的状态,验证了Siemens板形辊压力环检测的准确性。如图3、图4所示。 4、验证冷却喷淋喷嘴角度与板形辊环域对应性,由于在箔材动态轧制过程SIEMENS板型辊第15个压力环检测值明显偏大(I.U值偏大)时,强制将与板形辊第14个或16个压力检测环对应的冷却喷淋关闭,虽然这期间板形辊第14个或16个压力检测环的检测压力会减少而偏离目标值,但板形辊第15个压力检测环的检测压力会渐渐接近于目标值,说明15#环域受14#或16#环域喷淋控制的影响,因此怀疑冷却喷淋与板形辊各压力环对应性不好,或者冷却喷淋喷嘴角度不对。用红外标线器进行对中测试,板形辊各压力环与各冷却喷淋喷嘴一一对应。冷却喷淋喷嘴角度的一个固定的斜角,以确保喷射的覆盖面能与板型辊的幅宽一致,而且检查冷却喷淋喷嘴也没有堵塞和异常喷射现象。并且将板形辊第24#-26#压力检测环与14#-16#压力检测环对应的冷却喷淋喷嘴进行对调,以验证冷却喷淋有效性。 5、验证工作辊磨削精度的可靠性,如果工作辊在15#环域磨削精度不够也可能造成上述异常现象,因此不仅对工作辊磨削精度进行了检测,并连续更换了2副工作辊以验证工作辊磨削精度的可靠性。 6、验证铝板带箔来料板形的可靠性,用扫描式凸度仪检测铝板带箔来料板形良好,并将同一批次的铝板带箔在其它轧机上轧制同规格的箔材产品均未出现这种板形控制异常状态,有效排除了箔材来料板形对板形控制异常的影响。 7、测量SIEMENS板形辊每个压力环的电压值,在不受外力作用下1-26#压力检测环电压值均为1.2V左右,RAW均为3300左右,将气源关闭后,RAW均为1900左右。检测结论正常。如图5所示。 8、测试铝板带箔轧机机前机后辊系水平度,由于SIEMENS板形辊第24#-26#压力检测环在进行标定时检测正常,但在轧制过程中检测压力明显异常,由于板形辊第24#-26#环辊面上没有受到铝板带箔压力的作用,出现这种现象可能是板型辊与铝板带箔不是垂直力,因而使24#-26#压力检测环受到4-23#环的挤压,而造成压力检测异常。因此对机后、机前辊系的水平度均进行了静态检测,检测结论是正常合格。 通过采用以上验证措施后,铝板带箔轧机SIEMENS板型辊第15个压力环检测I.U值和第24#-26#个压力环检测I.U值和仍然得不到很好的控制,可能是SIEMENS板形辊装配不好,环与环之间的间隙不一致,使SIEMENS板型辊第15个压力环第24#-26#个压力环受其它外力的作用,因此对SIEMENS板形辊拆开进行再次装配并调整环与环间隙,可在轧制过程中仍然出现上述箔材板形控制不好现象。 三、铝板带箔轧机箔材动态轧制过程板形控制异常状态处理结果: 对铝板带箔轧机箔材动态轧制过程中SIEMENS板形辊转动状态进行试验,按照SIEMENS板形辊工作原理,在铝板带箔轧机轧制过程中SIEMENS VAI 板形辊第24-26#个压力检测环由于不与铝板带箔接触,检测环在不受外力的作用下用手指轻压就可以让其停止转动,但此时需要一个较大的力才能让其停止转动,因此可以推测板形辊与其它辊系的平行度和水平度还不是太好。由于动态轧制过程中包角辊处于工作状态位置,前期在进行包角辊的水平度检测与校准时是以非轧制状态包角辊处于抬起位置为基准,此时以包角辊处于轧制工作状态位置进行水平度检测,发现包角辊在轧制工作状态位置水平度操作侧明显高于传动侧0.289mm,因此以包角辊轧制工作状态位置做为基准对包角辊水平度进行了校准。如图6所示。 对铝板带箔轧机辊系工作状态位置的水平度进行校准后开始进行轧制,轧制过程中铝板箔材板形控制良好,板形控制系统控制状态良好,SIEMENS板型辊1-3#压力检测环、24-26#压力检测环由于不受外力的作用,RAW值均为3250左右,处于正常状态,板形辊第15#环板形检测I.U值正常。如图7所示。 过程控制系统论文:过程控制系统及仪表维修的新理念 【摘要】维修工作是保障系统及设备持续有效运转的重要保障,在过程控制系统及仪表技术水平不断提高同时,过程控制系统及仪表的维修理念也需要不断更新,重视预防性维修和维修方法设计,实现面向系统及仪表维修向面向服务对象转变、设备更新改造与维修结合,全面提升过程控制系统及仪表的维修水平。 【关键词】过程控制系统;仪表设备;维修理念 0.引言 控制系统及仪表是工业连续生产的重要保障,控制系统及仪表的性能及稳定性对工业连续生产的影响也越来越重。尤其在过程控制系统及仪器仪表应用信息技术和自动化技术的程度越来越高的情况下,控制系统及仪表的自动化水平逐渐提升,控制系统及仪表在保证工业连续生产中发挥了不可或缺的作用[1]。基于过程控制系统就仪表的技术水平越来越高,重要性也来越大,从事自动化系统和仪表维修人员的素质要求也越来越高。维修人员维修过程控制系统及仪表的观念及方法都需要根据过程控制系统及仪表的改变而更新。 1.重视预防性维修管理 传统控制系统及仪表维修方法为被动式维修,既过程控制系统及仪表出现问题后,维修人员根据生产现场工作人员的反应情况前往现场观察控制系统及仪表出现的问题,查找系统及仪表出现故障的原因,再排除和解决系统及故障的方法。然而,随着控制系统及仪表技术水平的提高、系统及仪表应用程度提高,控制系统及仪表在工业生产过程中出现的故障和问题也从少到多、从简单到复杂。传统被动式的维修方法无法满足及时快速解决系统及仪表故障的要求,而过程控制系统级设备是保证持续生产的关键,无法及时快速解决故障让系统及仪表恢复正常状态,将给企业造成巨大的损失[2]。因此,过程控制系统及仪表维修要求维修人员提前做好准备工作,预防故障。 重视预防性维修管理也是一种符合生产质量管理规范的维修理念。随着社会对工业生产质量管理规范要求的提高,工业生产软件设备和硬件设备都应做好预防性维修。基于预防性维修理念,维修人员需要为过程控制系统及仪表建立维修管理文件,总结归纳系统及仪表维修项目及周期,使零散的设备维修工作得到规范化管理,让系统及仪表维修工作“有章可循”、“有文件可依”,使系统及仪表维修工作实现被动维修向主动预防维修转变。预防性维修对维修人员也提出更高的要求,它要求维修人员需要提高对过程控制系统及仪表服务对象的认识,树立其结。维修人员还需要不断强化服务意识,提高维修基本功训练,提高维修水平。只有这样,维修人员的素质才能满足提供主动预防性维修管理的要求。 2.面向系统及仪表维修向服务对象转变 传统工业生产中应用过程控制系统较少,仪表应用较多,因而日常维修工作以为此仪表维修工作为主。仪表维修的最大特点在于维修工作只需根据仪表的特点开展一些简单的日常维护手段。然而,由于控制工程成果在工业生产设备和系统中应用越来越多,仪表技术也得到质的飞跃,现代仪表维修和传统仪表维修有很大的区别。而且受生产的影响,不同生产对过程控制系统及仪表的选型要求不同,过程控制系统及仪表维修更要求结合多方面因素。 基于工业生产中过程控制系统及仪表的变化,过程控制系统及仪表维修也需要从面向系统及仪表维修向服务对象转变,既根据控制仪表选型及系统应用开发服务的对象确定维修方法。面向服务对象的维修是指维修人员不仅要了解过程控制系统及仪表的特点,还应计划对它们服务对象的属性的研究结果[4]。结合工业生产实际情况,在连续的生产过程中,过程控制系统及仪表可能会出现异常现象,异常现象可能有仪表及系统自身的很定失效或偶然失效引起,也可能又生产工艺过程的偶然变化或环境影响引起。在此情况下,维修人员应该对过程控制系统及仪表服务的对象有更多的了解,才能在维修中占据主动权。因此,维修人员需从面向系统及仪表维修向面向服务对象转变,掌握生产工艺及生产设备的特点。 3.重视维修方法设计 过程控制系统是一个复杂的大系统,实际应用中的复杂性更高。而仪表本身也属于高科技产品,仪表集成信息处理、电子电路、机械结构等多个学科的技术和知识,也是一个小系统,过程控制系统及仪表应用在实际过程中也需要考虑合理性。因而从宏观角度来看,控制系统系统是一个巨系统,各类仪表则是巨系统中的小系统。这要求在过程控制系统及仪表发生故障后,维修人员在实施维修操作前需要对故障或失效问题从整个系统角度进行诊断。如若过程控制系统及仪表自身具备故障诊断功能,维修人员则可直接利用故障诊断功能进行诊断,如不具备该功能,维修人员则需要利用自己的知识及经验设计故障诊断方法,确定故障诊断步骤[]。在众多的过程控制系统及仪表维修经验中,许多维修人员由于缺乏系统性观念,不懂得在采取维修操作前设计维修方法,导致错误维修系统及仪表,造成小问题愈发严重。因此,维修人员需要依据规程程序设计维修方法,再实施维修操作。 4.设备更新改造与维修结合 工业生产规模越来越大,生产设备也在不断增加,过程控制系统及仪表使用逐渐增多。许多企业已经将过程控制系统及仪表用于生产,过程控制系统系统的仪表已经进入故障频发时期,或者在未来一段时间内仪表将因使用年时间过长进入故障频发时期,过程控制系统及仪表潜在的隐患将对生产线持续生产形成巨大的威胁。而过程控制系统的仪表产生的问题已经无法通过简单的维修方式即可解决问题。因此,过程控制系统及仪表维修需要将设备更新改造与维修结合。 维修人员需要对现有过程控制系统及仪表的结构及性能进行分析,结合过程控制系统及仪表服务的对象,对现有过程控制系统及仪表的结构进行全面的改造,才能提高过程控制系统的使用性能和使用率。例如笔者曾对控制系统及信息显示系统进行分析,确认控制系统及信息显示系统存在问题后,对控制系统及仪表的特性进行摸底分析后,制定了系统预防更新改造方案。通过更新改造控制系统后,原有控制显示系统与更新改造后的控制显示系统完美兼容,极大地提升了控制系统及仪表的软件性能和硬件性,及时的解决了过程系统及仪表出现的故障,保证了系统及仪表的性能,还提高了维修效率,有效保障了生产持续进行。 5.结语 随着设备管理制的不断完善,过程控制系统及仪表制造企业纷纷推出资产管理系统或设备管理系统,设备管理制度及流程规范程度越来越高。尤其是信息技术和计算机技术的引入使过程控制系统级仪表维修管理也趋向于信息化管理模式。而且大量实践也证明信息化管理下的控制系统及仪表维修具有极高的效率。因而维修人员更需具备与时俱进的理念,结合不断发展的科技,才能实现过程控制系统及仪表维修理念的更新,形成更加完善的过程控制机仪表维修方法。 过程控制系统论文:基于三菱FX系列PLC的过程控制系统设计 【摘 要】本设计通过PLC、变频器、A/D、D/A模块等设备完成对液位、流量等参数的控制,利用PID进行调节校正,实时生成各个参数的趋势曲线图,达到对流量的稳定控制的目的。结构简单,安装方便,操作简单直观,可以长期连续稳定在无人监控下稳定工作。 【关键词】PLC;PID控制;过程控制 0 概述 在工业生产中有时必须对生产过程的某些参数进行控制,使其保持定值或按规律变化,确保生产正常进行,因此精确的参数控制显得尤为重要。本设计基于三菱PLC FX3u可编程控制器,以两个水箱作为控制对象,实现对水箱系统的过程控制。 总体设计方案:通过人机界面对水箱系统的压力、液位、流量给出设定值,通过PLC控制系统运行,使得水箱系统能够按照要求进行工作,人机界面可以实时监控各项数据,并随时对相关参数进行更改。通过温控调节器调节温度。 现场水箱的数据采集后经过A/D转换给PLC进行PID处理,PLC处理的结果再经过D/A转换给变频器控制电机的转速,实现对参数的稳定控制。 1 方案设计 1.1 系统模块选型 本系统主要包括PLC控制模块,数模转换单元模块、人机界面监控模块等。 1.1.1 PLC选型 本系统设计采用三菱FX3U系列PLC为优秀控制器。该PLC为三菱推出的新型PLC,有丰富的扩展性和新型的功能,具有结构简单,使用灵活且易于维护等特点。 1.1.2 A/D、D/A转化模块选型 本系统A/D,D/A转化模块选用三菱FX2N-4A/D和FX2N-4D/A。 数模转换模块FX2N-4A/D为四输入通道,模拟量输入范围有-10~10V,-20~20mA,4~20mA,CPU只能以二进制处理模拟量值,模拟量输入模块可以将过程模拟信号转换为数字信号。 模数转换模块FX2N-4D/A为四输出通道,模拟量输出范围有-10~10V,-20~20mA和4~20mA。模拟量输出模板可以将数字量输出值转换为一个模拟信号。 1.2 系统结构设计 基于PLC的过程控制装置由上下两个水箱组成,包括流量、液位、压力传感器,可以根据所需不同的要求可构成不同的回路,如图2所示该控制系统主要实现流量、压力、液位、温度的自动控制。 1.3 系统软件设计 系统设计中用到的软件主要有:GX Works 用于FX3U程序编辑;GT Designer3用于GOT人机界面编辑。 1.3.1 监控系统功能 完成压力液位数据,变化量变化趋势、PID参数调节以及报警记录的实时显示。 1.3.2 水箱自动调节系统功能 水箱自动调节系统可以将功能分为数据采集和智能调控两个方面:系统时刻采集者流量、温度、压力、液位参数,并根据需要进行自动调整;而且,当液位过低时,它会自动停止加热,避免干烧而产生的危险。 1.4 PID控制器调节 (1)PID控制原理是根据设定值与实际值之间的偏差,将偏差按比例积分微分通过不同的组合构成控制器,对被控对象进行调整控制。 (2)PID具体指令 1)PID指令必须通过A/D将模拟量测定值转换成数字量PLC,因此,对A/D模块的初始化及其采样程序是不可缺少的一部分。 2)PID的指令设定值SV及 PID控制参数群参数必须在指令执行之前送入相关的存储器。所以PID指令的初始化程序必须在执行PID指令前完成。 3)用PID指令对设定值SV和测定值PV的差值进行PID运算,并将运算结果送入到MV寄存器。 4)如果是模拟量输出,则还要经过D/A模块将数字量转换成模拟量送到执行器,因此D/A模块的初始化和其读取程序也是必不可少的一部分。 (3)PID调节过程 1)设定I、D基础值为0,改变P值,分别为1、2、3、4、5、6、9、15; 2)设定流量目标值为100 cm/s,观察流量当前值随时间的变化; 3)当P值很小时,流量达到设定值的时间较长,当P值很大时,就会出现震荡,流量会在设定值左右变化,误差会较大,此时P值为2; 4)此时P值为2,D为0,改变I值,分别为0、1、2、3、4、5、6、15,观察曲线的变化; 5)当I值过大时,积分作用不明显,I值过小时,系统会出现震荡,使系统稳定性能降低,此时确定I值为5; 6)设定P值为2,I值为5,改变D值,观察当前值变化; 7)D值越小,微分作用就越弱,D值过大,系统会出现震荡,甚至发散,确定D值为1。 1.5 控制系统流程 1)控制系统流程开始后会进行初始化,包括硬件的复位和软件内部寄存器的清零。 2)打开触摸屏进行所需参数的设定,不然电机无法运行;电机运行后实时数据将显示在触摸屏上,在一定时间内如果未达到理想的要求值时可以重新设定参数来进行调整,直到它达到自己的要求。 3)达到要求值之后可以调整其他参数或者停止设备。 1.6 程序设计与人机界面 采用三菱FX3U系列PLC,进行程序编辑,完成相关控制要求:液位、流量、温度等相关采集量的处理以及反馈。通过人机界面可以对PLC的控制效果实时监控。 2 结束语 基于PLC的过程控制系统的设计,人机界面软件(GT Designer 3)的强大数据处理、图形表现能力和交互能力。PLC实用性广、抗干扰能力强、适用于工业现场的特点,融合了先进的自动化技术、计算机技术,具有可靠性高、维护容易等特点。系统实现了对流量、压力、液位等对象的测量、自动控制和实时监控,具有人机交互功能,监控软件界面美观,操作起来简单明了,程序使用方便灵活,可移植性较高,实现了操控要求。
计算机控制技术论文:计算机控制技术课程教学改革论文 1课程教学中的问题 《计算机控制技术》这门课程在不同高校的课程设置有很大的不同。有的高校侧重于以计算机为主线,着重讨论直接数字控制系统、以及现场总线控制系统等计算机控制系统。有的高校侧重于硬件系统的设计和仿真,而对软件却是一带而过。有的高校针对的是计算机控制技术的数学描述及控制算法。应该说各个高校在教材的选取和教学环节的进行中都有自己的独到之处,但是对于针对本校学生的实际情况,这些是远远不够的。在经历了若干个环节的教学和实践中,我对计算机控制技术这门课程的教学改革的方法和实践有自己的一些认识。 2课程教学改革的方法和实践 2.1教学环节突出侧重点 针对本校学生的实际水平,在教学环节中突出侧重点。由于本课程的第一部分主要涉及计算机控制的基础知识、数学模型及控制原理和分析方法。这一部分内容在前期的自动控制原理、复变函数中都有所讲述,那么在本课程的学习中主要是针对课程内容进行复习和总结,而不作为重点内容进行讲授。而第二部分中,讲述的是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分是众多学科实践与应用的理论支撑,包括了经典控制算法如PID控制算法及其改进等,复杂控制算法如最少拍控制及达林算法等以及数字滤波等数据处理方法,同时包括了系统仿真算法。这一部分作为重点内容讲授。而第三部分是控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真。该部分需要学生动手实践来完成,实际应用也很广泛,在讲授中同样以举例的方式让学生能亲身体会到软件方面的使用。 2.2教学与教材有机结合 针对《计算机控制技术》这门课程的特点,现有的高校教材可谓是形形色色,各有各的特点,那么如何使学生更好的学习课程内容而又不依赖于教材呢?或者说如何使学生更好的理解教材内容而更深入的学习课程知识呢?这就要求将教学与教材有机的结合起来。针对本校学生特点,不能拘泥于一本教材来学习本课程,因此,在教学过程中,第一部分内容也就是前期的计算机控制技术基础知识和数学模型等内容,主要针对学生现有教材以及自动控制原理等教材进行讲解,第二部分内容主要是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分的内容想对比较难,计算量大,因此既应用现有教材,还参考于海生等编著的《计算机控制技术》以及汤楠等编著的《计算机控制技术》等教材,针对算法的部分,结合不同教材的例题,使学生更好的理解算法的来源。第三部分即控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真,该部分更多的需要学生自己动手操作,那么在上课的过程中针对例题给学生通过多媒体演示的方法,引入知识点来提高学生学习的积极性。 2.3有效利用实验环节 《计算机控制技术》这门课程不但有独立的理论和方法,而且有相当强的实践性和应用性。因此,要学好这门课程,必须有效的充分的利用实验环节。本门课程安排在第六学期开设,该课程的实验的设置充分结合课堂内容,考虑以实际应用为主,主要安排了数字滤波器、数字PID控制算法、最小拍控制、大林控制算法等等。并为了提高学生的学习兴趣以及拓展学生的知识面,还安排了选做的步进电机控制、温度控制系统等现实中广泛应用的实验环节。 2.4重视教学中的考核方式 考核是评价学生学习、了解教师教学效果的一个重要杠杆。而仅仅通过期末考试的方法来对学生进行考核的话,有可能使学生平时不注重学习,期末搞突击,考后知识还给老师。我们把考核分为了4种: ①课堂作业。每次作业计10分,按照作业次数折合成满分10分的平时成绩。 ②课堂表现。针对学生的课堂状态以及回答问题的正确率和积极性,计10分平时成绩。 ③实验环节。针对各个实验中学生的预习情况、实验过程中的参与情况,实验结果的准确度来评价,满分计10分。 ④期末考试。期末考试成绩折合成70%,再加上以上3项的成绩即为学生的总体考核成绩。这样分配更加合理,也充分调动了学生的积极性。 3结语 我在从事《计算机控制技术》这门课程的教学过程中,也深深的被该课程的魅力所吸引,同时也深感学生是蕴藏着极大的学习热情和潜能的,关键是要靠教师去挖掘。通过我对该课程的教学改革的一些方法进行了实践后,学生对该课程的掌握和实际应用能力均有了很大的提高,并且在课堂中,也明显感觉学生有了活力和动力。那么在今后的教学中,我将投入更大的精力在该课程的教学改革中,希望能用我的微薄之力使该课程的教学能更上一层楼。 作者:马智慧 田振宇 单位:沈阳工业大学 计算机控制技术论文:计算机控制技术互联网论文 1集中控制与集散控制的分析 计算机控制技术发展初期,是以集中控制的工作方式进行计算机系统控制的。集中控制系统会建立统一的控制中心,由控制中心负责信息的收集、处理、加工等工作。如果集中控制系统出现了任何问题都能够及时发现,有助于企业及时制定科学合理的解决方案,系统的控制效率也因此得到了大幅度提升。集中控制技术主要是将信息的输入或输出作为控制主体的,主要包括信号采集、信号运算、信息处理及信息反馈、状态显示等工作内容,以上工作内容主要是通过IPC(一种工业控制计算机)控制完成的。IPC会收集温度、PH值、压力等相关数据,并通过接口卡来接受经过处理而得到的信号。集中控制技术具有一定的缺陷,一旦出现控制失误的情况就会使整个系统的运行都会受到某种程度的影响。而且,随着控制系统的日益复杂化,一台计算机已经无法负责控制多种信号的处理工作。为解决以上缺陷问题,以集散控制工作方式为主的计算机控制技术随之发展起来,集散控制又被称为分布式控制系统,根据功能的不同,集散控制又被分成了上位机与下位机,集散控制系统将通信作为系统的优秀。整个系统的集中监视工作主要由上位机负责,而下位机则负责控制分布在各现场的用于分布控制的个体,集散控制系统的上、下位机通过通讯互联网进行信息传递,保持信息通畅。集散控制系统具有较高的安全性、有效性及可拓展性。但许多厂家为实现经营垄断常常采用封闭形式的集散控制系统,阻碍了集散控制系统的推广和发展。 2封闭集散控制系统到工业现场中线的发展分析 封闭式的集散控制系统缺乏较好的兼容性和开发性,系统存在无法共享信息的局限。为增强集散控制系统的兼容性和开发性,在构建系统过程中必须采用标准化、网络化的网络协议,工业现场中线技术随之发展起来。由该技术构建的工业现场总线控制系统可以确保工业现场中智能化仪器、控制器、执行机构设备之间保持信息通畅。整个控制系统按照总线方式有条不紊的运行着。工业现场总线控制系统采用的是开放式的现场总线协议,以该协议方式进行现场所有支线工作的协调工作,不仅可以降低投资成本、维护资金,该系统还具有操作简单、经济实用、工作效率高的显著优势,用户的功能需求也可以得到更好地满足。工业现场总线控制系统是一种开放的、互联的分布式系统。该系统将工业现场作为中线,通过收集中线中的信号或信息,并根据所收集的信息对其进行有效控制,将分散控制管理与集中控制管理进行了有效结合,将系统危险分散开来,实现控制分离。 3现场控制到企业自动化控制发展分析 以太网工业协议作为一种开放式的网络协议,实现了全方位的自动化控制。在计算机控制技术中引入互联网,有助于提升产品的安全系数和适用性。但目前,企业化基于以太网的自动化控制中存在着一个问题就是不稳定的网络信号,无法确保系统时刻保持在稳定的工作信号下。信息化工厂的提出是为了解决以太网不稳定问题。基于该技术下,系统将大量的数据进行转移,使信息的采集、传输和处理都能处于良好的环境中,最终实现信息的自动化控制,并提高控制效率。 4总结 基于互联网的计算机控制技术先后经历了集中控制到集散控制、封闭集散控制系统到工业现场总线控制系统、现场控制到企业自动化的几个过程,其技术越来越成熟、高效,计算机控制技术的自动化、智能化程度越来越高,为提高企业的生产效率、生产安全、产品质量提供了有力保障。 作者:党杰 单位:西安医学院 计算机控制技术论文:计算机控制技术研究论文 摘要介绍一种多分布传式MARX发生器能源计算机监控系统.详细叙述了系统的硬件构成,计算机与各能源系统之间的通讯原理和通讯协议,以及系统的软件实现,同时简要说明了系统抗干扰解决办法。 关键词MARX发生器程控电源RS485总线VisualBasic 1引言 脉冲能源装置在加速器、自由电子激光研究、X光闪光照相和粒子聚变等脉冲功率技术研究领域广泛使用,通常使用数量较多,分布较广,同时周围电磁干扰较强,控制操作和参数测量都比较复杂,同时也需要较多的人力来维护。 随着计算机技术的发展,当今世界上基于PC的自动化方案已成为主流,PC在自动化领域的应用正迅速增长,通过将所有的功能集成于这个统一开放的平台上,通过人机界面可以使复杂的控制和数据处理变得更加简单化。 2控制系统硬件构成 整个系统有多台Marx需要控制,每台发生器由充电控制和触发两部分组成,需要控制的量有充电电压的起停控制、电压检测、接地装置的通断控制、触发以及开关上的气压检测等,通过一条总线将将系统中的各个被控量连接在一起,构成一分布式控制系统,这里采用工业上广泛使用的RS485总线,RS485总线是美国电子工业协会(EIA)制定的平衡发送、平衡接收的标准异步串行总线,具有传输距离远、通讯速率高,抗干扰能力强,软硬件支持丰富与现场仪表接口简单,易于实现和扩展等特点,接口总线上可连接32个设备,加中继器后最多可达255个设备,因此完全满足该能源控制要求。控制系统框图如下: 图1控制系统结构图 该系统由一台主控上位机PC和一系列MARX发生器充电电源设备构成,由于环境电磁干扰较为严重,在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式,通讯速率57.6kB/s,通讯距离可达1.2km,通过上位机(PC)发送参数及控制命令,给电容器充电到事先设定的电压值(0到100kV之间任意值)。在以上各子设备中,经常要用程控电源去控制MARX发生器的充电电压、充电速度。通过一台工控PC机灵活地控制多台充电电源,以达到控制各MARX发生器充电的目的。针对这一需要,采用带有RS485通信接口的具有线性升压功能的可编程交流电源,该电源内部自带单片机系统和看门狗定时器,每个电源赋予各自独立的地址码用以识别身份,同时它属于正弦波调压,可有效避免采用传统的采用可控硅调压方式时屡次损坏高压变压器的情况,使操作者能够方便灵活地对其进行控制。 每路Marx发生器充电部分包括程控电源、双极性高压变压器,分压器和接地装置等三部分,见图2所示,程控电源给高压变压器初级提供缓慢上升的电压,变压器高压侧经整流后给MARX发生器充电,电压检测是通过10000:1的高压分压器将分压后的信号送给程控电源内部A/D转换,经内部单片机处理,并与设定的电压值进行比较,比较后的结果用来实现自停控制,这样可有效防止通讯故障所造成失控现象。 图2Marx发生器能源部分线路图 3MARX发生器能源制过程 ①程控电源接通供电电源时的输出为0伏,开关量输出为假(开路)。 ②首先上位机发出各种设置参数到指定地址程控电源。如,上升时间、上升速度、保持时间、充电电压等。 ③程控电源收到电压回传命令后,将两路模拟量的值传送到上位机。 ④上位机发出启动指令后,指定地址程控电源的输出开始从0伏慢慢线性上升到设定值,保持到指定的时间后关断输出。当上位机发出所有电源都启动指令后,所有程控电源都启动。 ⑤上位机发出立即停止指令后,指定地址程控电源的输出立即停止上升,保持到指定的时间后关断输出,当上位机发出所有电源都停止指令时,所有程控电源都立即停止。 ⑥上位机发出接地打开指令后,指定地址程控电源的开关量输出为1,电磁铁吸合,当上位机发出所有程控电源的接地都断开命令时,所有程控电源的接地电磁铁都吸合。 ⑦上位机发出接地指令后,指定地址程控电源的开关量输出为0,电磁铁释放,当上位机发出所有程控电源都接地时,所有程控电源的接地电磁铁都释放。 4监控软件设计 软件采用VisualBasic6.0编程,作出十分直观的人机界面,采用RS-485通信标准和上述的问答方式进行数据通信,通过上位机向串口读写数据,并通过光纤485总线将各种控制信息传送到现场的每路MARX充电子系统,上位机就可以监控网络上任何一台MARX能源了,予置数值可以分别显示在PC机软件窗口和单片机系统的予置数字表头上。同时,现场实测电压信号也可以实时显示在PC机的界面上。此设计界面直观,而且利于对现场信号进行实时监测。因此,采用本系统,大大提高了现场信号予置精度,对实验操作人员来说人机界面良好,简单易懂。 根据系统功能的要求,上位机需发送2种类型的命令:(1)同期命令,它由定时器触发引起,每隔一个定时周期发送1次,例如发往各充电单元的数据和状态回传命令;(2)非周期性命令,它由操作者按动相应命令按钮引起,非周期性发送。所有命令均采用ASCII码方式传送,为了防止通讯错误,各子机正确收到上位机发来的命令后返回相应的确认字符。 5系统抗干扰问题 监控系统在工业中的应用越来越多,由于现场的电气环境比较复杂,容易形成各种干扰源,特别是在大电流、强脉冲实验环境中,因此研究解决系统抗干扰问题对确保系统的稳定运行有着非常的意义。 该系统中使用RS485总线,RS485总线是采用差分平衡电气接口,本身具有较强的抗电磁干扰能力,但在实际当中仍然会现一些问题,为此应注意以下几个方面: (1)与远距离上位机通讯采用光纤传输,子机之间不方便采用用光纤传输时,应选择合理的网络拓扑结构。 (2)采用双绞线作为RS485传输线时,虽然对电磁感应噪声有较强的抑制能力,但对静电感应引起噪声的抑制能力较差,因此应选用带屏蔽的双绞线,同时双绞线的屏蔽层要正确接地。 (3)通过在总线两端加入匹配电阻的方法,解决信号反射问题 (4)系统的供电方式有两种:一种是集中供电方式,即电源都引自同一处,另一种是分布式供电,各子设备在安装位置附近取电源,从抗干扰效果的角度讲,应选择集中供电方式,这样可基本消除各处参考电位不等的情况。 6结束语 本文提出的主从分布式多机通信系统硬件电路简单,控制灵活。与其他语言相比,用VB语言实现上位机数据传送的优点是可方便地控制通信对象的选择,具有较大的灵活性,且编程容易。此外,由于RS485总线的通讯方式仍属于串行通讯方式,在通讯速度上有些偏低,在操作上表现为数据刷新时间稍微偏长,当系统子设备较多时,其控制的实时性不很理想,此时需对控制系统作进一步的改进。 计算机控制技术论文:计算机控制技术在人工湿地处理系统中的应用 摘要:人工湿地处理系统作为一种节能、经济、简易和有效的生态化污水处理技术,近几年来在我国一些城市应用较为广泛。根据人工湿地污水处理工艺流程的特点和过程控制的要求,采用计算机集散控制技术,设计人工湿地污水处理过程的分布式计算机控制系统。通过采用优化设定控制技术、解决人工湿地污水处理过程中存在的非线性、耦合等技术问题,实现人工湿地污水处理过程的计算机自动控制,使人工湿地的处理水达到国家相关排放标准。 关键词:人工湿地;污水处理;自动控制;可编程控制器PLC 2 1 概述 人类急需解决的问题是当今水环境的保护问题。跟其他工业过程相比,污水控制手段和处理控制方法相对比较落后,大多数是集中于人工手动操作方式和简单的开关控制,操作和 运行稳定性比较差,处理出水指标波动较大,处理效率低。 人工湿地处理系统以一种人工建造和监督控制的、与沼泽地相类似的地面,通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。人工湿地的工艺流程有多种,目前采用的主要有:推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种。人工湿地污水处理系统一般包括前处理和人工湿地两部分。前处理一般包括化粪池、格栅、沉砂池、沉淀池、厌氧池和兼性塘等。后处理以多级湿地流床处理为主。流程简图如图1。 根据人工湿地处理系统和处理流程的特点和控制的要求,结合实际情况给出计算机控制的解决方案。 1.1 人工湿地处理系统控制过程要求 保证出水水质稳定、合格是人工湿地处理系统的首要任务。可以达到国家规定的排污标准,同时还可以降低成本。在系统的设置和运行操作上要注意以下几点: 1)生产率:改进操作方式,提高湿地污水处理过程的能力; 2)可靠性:保证干扰事件情况下污水处理过程正常运行,降低过程故障发生率; 3)稳定性:当过程出现一些问题,可能对出水水质造成一定的影响,但通过控制技术可以避免这类事件。 4)操作费用:减少生物填料、化学药剂和能源消耗,降低生产成本。 1.2 人工湿地处理系统对自动控制系统的要求 人工湿地处理系统的管理方式和工艺过程与其它工业过程差别较大,而且操作和控制也没有达到规范化,因此要想使控制系统发挥理想的效果。主要的要求有如下几点: 1)要求计算机控制系统有良好的适应性; 2)要求计算机控制系统采用分布式结构,具有良好互通能力; 3)要求计算机控制系统有好看的人机界面和良好的后备能力; 4)要求计算机控制系统有良好的计算能力; 5)要求计算机控制系统对水质,水速等参数进行在线测量; 6)要求计算机控制系统具有全面的故障诊断和报警记录能力。 2 人工湿地处理过程计算机控制系统体系结构和功能 2.1 人工湿地处理过程计算机控制系统总体结构 根据人工湿地处理过程的工艺特点、控制要求,针对人工湿地处理系统野外范围大,处理情况复杂,控制点多等具体特点,计算机控制系统采用了PC-PLC分级分布式控制形式。在系统中采用中央操作站与主PLC相结合的控制结构,通过现场总线技术实现各点互联通讯处理,达到提高系统安全性、实现分布式控制思想的目的。系统总体结构体系分为三个层次:1)上层:中央控制室计算机监控系统;2)中间层:主PLC控制器作为中央控制单元;3)下层:分布在生物降解、格栅截留、生物接触处理场、生物填料,面流及潜流控制场、出水道的两个分控站的8个现场就地分控站。 2.2 人工湿地处理过程控制系统功能 人工湿地处理控制系统功能主要包括以下几个方面:1)人工湿地处理过程控制; 2)多点数据采集和处理设备控制;3)人工湿地处理过程监控。如图2所示。 1)人工湿地处理过程控制 主要控制回路包括料液泵站控制和泵站负荷分配控制、生物填料自整定PID控制、填料优化设定控制。 2)多点数据采集和处理设备控制 数据采集主要实现各处理参数的实时检测,例如:污液浓度、液位、滤水量、生物填料量、生物填料加量、温度、PH值等处理参数的采集、报警等功能。处理设备控制主要实现逻辑控制和顺序控制,例如:主要电气设备启动、停止、联锁,设备状态报警等功能。 3)人工湿地处理过程监控 本监控系统具有良好的通用性和严格的工程性。具有以下几个特点:①控制方式灵活、安全。操作人员可以通过监控画面实现过程联锁控制、手动开关控制和单元连锁控制。②控制画面生动直观,过程选取非常简洁,而且实用性强;③报警显示配有声光显示,画面自动切换和打印存储功能,极大地方便了报警处理和故障诊断分析工作;④数据处理能力强,系统提供启动次数累计和电量累计功能。 2.3 人工湿地处理自动化控制 人工湿地处理系统是一个完整的生态系统。它有良好的内部循环处理功能,并具有较好的经济效益和生态效益。人工湿地系统的循环处理特点是,要求计算机控制系统必须能够兼顾处理流程和单元控制,单元控制是计算机控制系统的基础,是实现人工湿地处理系统优化控制的条件,因此人工湿地处理的各站单元控制点需根据湿地处理控制要求,实现系统工程控制的目的。 1)人工湿地处理系统污液流、水流泵站控制 人工湿地中的污液流、水流的控制状况以及运行效果直接影响污水处理效果。各部点泵站的控制要求:1)各部点泵站响应能力较快,才能保证人工湿地污液流、水流的顺畅;2)人工湿地污液流、水流水位、流速变化在一定范围内变化。各部点泵站按照检测的污液位差和水流差变化率、污液流速和水流速变化率,按最佳的菌类消化响应过程,引入模糊控制方法,采用PD控制结构控制泵的运行台数,提高各泵站对各水量变化的响应能力。控制器采用了五个模糊变量污液位差YC; 污液流速变化率YL; 水位差SC; 水位流速变化率SU;启动泵台数MC。这些模糊控制思想由PLC编程实现。PLC间隔20S检测各点参数,根据量化公式计算并转化为控制表位置,查询得到实际应该启动的泵站台数并执行控制。 2)生物填料自整定PID控制技术 生物填料可控处理是人工湿地处理系统控制的一个关键环节。它直接涉及到污液水处理效果和处理成本。生物填料投加量少会影响净水效果,因此,在系统设计处理中要分析浮选生物填料的处理过程,采用经济、高效的生物填料控制方法。 根据人工湿地处理的实际情况,考虑到影响指标的诸多因素:污液的浓度、PH值、水质、水流和搅拌、生物填料的种类、数量、填料方式等,采用污液的进水浊度、污液的PH值、污液入口流量、作为前馈变量,浮选污液出口浊度、PH值作为反馈变量,利用PID控制调节生物填料投加(有自动投加和手动投加两种)。如图3所示。 从受控系统看,这是一个水、电、机一体化的复杂系统。在实际系统运行过程中,由于测点的变化、水温随季节变化、生物填料变化等因素的影响会使控制过程相应发生变化。可采用基于性能指标的自整定PID技术自动确定PID控制器的控制参数,稳定较快跟踪污液的浓度、PH值、和流量的变化,随时加以调整可控。 3)人工湿地处理系统流床控制技术 人工湿地流床处理污水按其中的流动处理方式可分为两种类型:①自由水面人工湿地(简称FWS,或称地表径流型人工湿地);②潜流型人工湿地(简称SFS)。为达到最佳的处理效果可采用综合式处理方式。人工湿地流床是由许多人工建造的长满植物的碎石床,各天然物理类介质清污床并联和串联组成.是一个完整的生态处理系统。 解决过程控制中存在的技术问题,实时调节影响处理效果的PH值控量及添加剂投放量和投放配比,优化人工湿地流床处理过程分布式计算级控制系统的污水浊度、PH值、添加剂数量等回路设定值,使处理水质参数BOD、COD达到国家规定的排放标准。主要的计算机控制技术是:1)在各处理运行点按控制要求分布监控,采集跟踪污液水的浓度、PH值、温度和流量的变化;2)用PID控制技术自动确定PID控制器的控制参数,调控添加剂的投放(有自动投放和手动投放两种);3)监控人工湿地流床和各天然物理类介质清污床的滤水状况、天然植物的生长状况,及时预报和做故障诊断分析工作并报警显示处理。 3 结束语 人工湿地处理系统是一种正处于研究、应用和发展的污水处理实用技术,在我国具有非常广泛的应用前景。尽管目前在人工湿地研究和应用中仍然存在一些不足之处,但将计算机控制技术引入其中,处理效果是非常明显的。特别是计算机控制技术提供了非常有用的量化处理方式,解决了人工湿地处理系统中污水处理过程控制中存在的监控、采集、非线性、耦合、跟踪控制等关键技术问题,实现了人工湿地处理系统的新的应用和发展。 计算机控制技术论文:计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究 摘 要:计算机技术在不断发展与完善,其应用领域比较广泛,促进了其它产业的快速发展。计算机控制技术在工业自动化生产中的应用,提高工业生产的工作效率,为企业发展提供了技术支持,同时为企业增加利润。我国的工业发展比较快,需要计算机控制技术的支持,计算机控制技术需要在实际应用过程中不断完善与发展,提高自己的性能,能更好的为工业自动化生产提供技术支持,为企业的可持续发展起到技术支持。 关键词:计算机控制技术;工业自动化生产;研究 一个国家的发展,工业占有相当大的比重,任何国家都重视工业的发展,工业发展是保障国民经济发展的主要支柱。计算机控制技术在工业自动化生产的应用,提高了工作效率,为企业发展提供技术支持,为企业可持续发展进行保驾护航。 1 工业自动化生产中计算机应用的重要性 互联网技术不断发展与完善,互联网技术在工业生产中的应用,改变了企业的生产模式,对于提高企业科学管理、技术革新、生产效率提高、产品质量提升都有一定的作用,尤其借助于计算机控制技术,提高了企业的技术水平,科技水平能力是企业发展的优秀能力,也是企业竞争的优秀能力,企业在发展过程中,都注重企业优秀能力的提升,在计算机控制技术在工业自动化生产中的应用,对改变生产技术提供了技术保障,提高了工作效率,节省人力、物力、财力投入,符合现代工业发展需要。 2 计算机控制技术在工业自动化生产中的应用 (1)数字控制。工业自动化生产过程中,借助于计算机控制技术与相应软件进行有效控制,提高自动化控制能力,通过遥感器对数据进行科学处理,通过对数据的科学分析,及时掌握机械的运行情况,及时对设备进行有效控制。科技水平不断发展,遥感器越来越智能化,遥感器可以容量很大数据,这有助于计算机系统更好发挥数字控制能力,保障工业自动化生产正常完成。 (2)集散式控制系统。计算机控制技术的现有水平还不能更好的利用集散式控制系统对工业生产自动化控制,虽然集散式控制系统经历了大约50年的发展,是以计算机软件技术为优秀,现在集散式控制系统技术越来越完善,集散式控制系统现在还是工业自动化生产智能化的发展方向,需要计算机控制技术进一步改进,才能在工业自动化生产中有效的进行自动控制。 (3)可编程控制器。计算机控制技术应用到可编程控制器,可编程控制器利用软件技术进行编写,通过输入命令进行工业自动化生产中进行控制,这样数据的信息控制比较准确,能更加科学的进行自动化工业生产控制,有利于提高工业自动化发展,提高其工作效率。 3 计算机控制技术的发展趋势 (1)工业自动化计算机技术越来越广泛。计算机技术在不同领域的渗透,在计算机技术不断更新,提升自己的应用能力,已经符合现代工业发展需要。传统工业自动化生产应用计算机技术主要是监控管理,但现在应用领域不断扩大,提高工业自动化生产效率,大数据时代,计算机技术在工业领域应用范围越来越大,符合现代工业自动化计算机技术发展需求。 (2)自动化计算机技术会成为工业生产的主导力量。企业的规模在不断扩大,传统的生产模式已经不适合现代工业发展需要,工业自动化生产应用成为工业生产的主流,自动化计算机控制技术将来会成为工业生产中的技术优秀力量。计算机技术在应用过程中,根据行业的需要不断完善,技术不断革新,自动化计算机技术在工业自动化生产领域的应用,取得一定效果,我国的工业在快速发展的轨道上,自动化计算机技术会成为工业生产的主导力量,计算机技术不仅能提高工业自动化生产技术更新,还可以在企业管理上利用计算机技术,提高企业管理方法,能更加科学、合理的进行企业管理,提高企业的工作效率。 (3)工业自动化计算机技术仍然不能满足市场的需求。我国现在工业发展很快,对技术及人才需求量不断增大,尤其需要应用型高级人才。工业的发展需要人才的支持,现有的计算机技术与计算机产品,已经从不同领域进行渗透,促进工业自动化生产的实现。计算机控制技术是未来在工业、农业等领域中有广泛的应用前景,其技术的更新,对工业自动化生产起到促进作用。工业自动化计算机技术应用领域不断扩大,现有的工业自动化技术水平不能满足市场发展需要,现在企业在市场经济的调控下,企业生产必须依靠市场规律进行,提高企业的生产能力,满足市场的需要,必须加强工业自动化计算机技术的应用。 (4)工业自动化计算机应用会不断的创新。工业自动化急死俺家技术在应用过程中促进企业的发展,同时根据企业的发展需要,工业自动化计算机技术需要不断创新,更新自己的技术,以适应社会发展需要,满足企业的需求。创新能力的发展是企业的优秀因素,必须提高工业自动化技术的优秀能力,以提升企业的竞争力,是企业可持续发展的关键因素。 总之,计算机技术在工业自动化生产中的应用,是工业自动化发展需要,也是社会发展的需求,计算机控制技术需要在实际应用过程中,不断进行发展与创新,提升自己的优秀能力,满足工业发展需要,提高企业工作效率。 计算机控制技术论文:自动化生产线上计算机控制技术的应用探析 摘要:近年来,伴随着我国科技的不断发展,计算机控制技术是目前高科技技术发展的重要结晶,其中计算机控制技术主要包括了电子技术、自动控制技术、计算机应用技术等。同时,计算机控制技术即是一种优秀控制技术。多用于可编程控制技术、片机技术、计算机网络技术在内的多种技术。可快速提升我国生产技术应用过程中的精密化、信息化、智能化、自动化等。对于提升生产技术的生产质量、标准、效率等有着十分重要的意义。本文主要概述计算机控制系统和自动化生产线的基本定义,说明计算机控制系统在自动化生产线上起到的作用,并分析计算机控制系统在未来工业的发展趋势。 关键词:计算机;控制技术;自动化生产线;应用 引言 随着计算机的广泛使用以及工厂自动化生产设备的全面覆盖,不但减轻了员工的工作压力,加快了生产速度,而且降低了企业财政支出,增加企业经济效益。现阶段,越来越多的企业依托计算机控制技术进行自动化产品生产。本文将针对计算机控制系统的设计进行分析,进而探讨自动化生产线上计算机控制技术的相关应用。 一、自动化生产线的概述 自动化生产是指无人手动操作机器,自动化设备根据工作人员规划好的生产流程和设计好的指令进行产品成产。自动化生产线是自动完成产品制造过程的生产系统,一系列的工作程序包含原材料的使用分量、数量控制、检验检疫等都是自动化设备自主完成。自动化生产线和各程序之间相互连结,任何一个步骤都不能出现差错,否则,自动化生产线将会受到巨大的牵连。改革开放以后,自动化生产技术开始涌入工业领域,由于制造设备自动化程度的逐步提高,大大减轻了劳动人民的生产压力,也极大满足了人类的物质文化需求。因此,自动化生产线改善了人类的生存环境,使社会文明向前迈了一大步。 二、构成计算机控制技术的条件 计算机控制系统是应用计算机的硬件部分和软件部分与被控对象相联系,达到控制目的的系统。软件部分是由软件研发人员为用户制造的备件,在计算机控制技术中起着重要作用,是计算机控制系统必不可少的环节。硬件部分是计算机控制系统与被控制对象互通的媒介。计算机控制系统由工作人员按照工厂环境自主设计、并决定是否投入使用。 三、论计算机控制技术在自动化生产线上的具体使用 计算机控制系统在自动化生产线上的使用推动着工业生产领域不断向前迈进,人们越来越关注自动化生产线上在工业上的应用,企业更是不断探讨和研发,计算机控制系统也被越来越多的工厂投入使用。具体来讲,计算机控制技术在自动化生产线上的应用主要涉及以下两个方面: (一)可编程计算机控制器的使用 可编程计算机控制器通过利用自动化生产过程中的数字运算达到操作电子设备的一种系统,可编程计算机控制器可以在很大程度上为工作人员提供更简便的操作功能,以最快的速度设计、保存、计算、复检以及应用自动生产线控制程序。可编程计算机控制器对自动化生产线应用过程中的有关步骤进行数字交换,然后设计出符合自动化生产的控制程序,加快自动化生产线的生产速度和生产质量,避免浪费资源,达到减轻企业负担的目的。可编程计算机控制器和工业制造系统可以做到相互融合,这不仅提升了工业制造系统的扩张性以及多样性,而且全面简化自动化生产线生产过程中有关步骤的复杂化。 (二)现场控制总线的作用 现场总线是自动化生产线运转过程中必不可少的备置,它具有数字通信转换以及信息测量控制等相关功能,把计算机控制技术和现场控制总线进行有效的连接,能极大发挥现场控制总线在自动化生产线上的积极作用,规范了现场控制总线的工作标准。在计算机控制技术前提下,现场控制总线可以让更多的测量控制器与计算机网络控制中心达成有效的连接,从而强化对自动化生产线的远程控制功效,让自动化生产线与相关监测设备之间可以良好通信,加大自动化生产线应用过程中的安全性和工作的可靠性。 四、计算机控制系统的发展前景 (一)造就先进的可编程序控制器 在工业生产环境中,可编程序控制器是一种现代化电子设备,它不但具有可编程序的存储器,收集用户指令,而且能模拟数字的输入输出[6]。除此之外它还具有逻辑思维,能合理规划时间。目前,编程序控制器的主控制器都大部分使用微机系统,并且收集大规模集成电路用做存储器及I/O的接口,促使其效用、成本、安全性等都得到大幅度保障。鉴于智能I/O模K取得的成功,编程序控制器不仅拥有了逻辑运算、逻辑判断等功能,还能自主修复故障,精确处理数据,从而促使编程序控制器的应用范围不断向外伸展。 (二)集散控制系统的高效化 集散控制系统把微机系统做为工作重心,让微机、工业控制计算机、数据通信系统等有效结合的一种计算机控制系统。要使自动化系统向少支出、高收益的方向发展,必须应用先进的控制模式,实现集散控制系统的高效运用[8]。 (三)开创智能控制系统新范畴 智能控制是在无人操作的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。其中智能控制主要划分为三种类型:学习控制系统、分级递阶智能控制系统、专家系统。通过利用智能控制技术和自动控制理论形成先进的计算机控制系统,不但可以促使有关科学技术的发展,而且能优化工业生产系统自主工作的技术。智能控制方法是利用计算机模拟人类大脑思考的方式来实现控制目的。由此可见,智能控制系统将促进计算机控制系统不断向前发展。 五、结束语 随着科学技术的不断创新,计算机技术已经渗透到各行各业,计算机控制系统作为一种新型的控制系统,被各生产企业争先使用。在工业生产过程中,技术人员经过不断的探讨与研发,使计算机控制系统的安全性与可靠性得到肯定,促使其作用获得了专业人士的认同。目前,计算机控制系统在制作过程中包含数字运算、软件部分和硬件部分,在设计过程中只有让数字运算、软件部分和硬件部分同时得到满足,才能保障计算机控制系统的安全性,从而提高产品的质量与员工的工作效率,使计算机控制系统在企业生产过程中能够发挥积极的作用,实现工业生产的自动化。 计算机控制技术论文:“计算机控制技术”课程教学模式探究 摘要:笔者结合“计算机控制技术”课程的特点,从教学改革及考核方式入手,对课程教学模式进行了论述,并提出了具体的改革方法。 关键词:计算机控制技术;课程教学模式;教学改革 “计算机控制技术”以单片机原理及应用、自动控制原理、现场总线等先修课程为基础,结合了之前的理论课知识。就目前的就业形势来看,企业对计算机控制领域的人才需求较强,因此我校积极创新、探索新的教学理念与方法,以此进一步增强学生的创新能力与学习能力。“计算机控制技术”是一门结合理论和实践的综合性专业课,所以进一步探讨该n程的理论教学和实践教学方法非常必要。 一、课程定位与特点分析 “计算机控制技术”课程是自动化专业、电气工程及其自动化专业的限选课程。计算机控制技术的应用领域非常广泛,在航空、航天,以及与现代日常生活相关的工业、农业、医学等领域都起到了至关重要的作用。经过对课程的学习,学生应该掌握计算机控制系统的发展历程及应用领域,计算机控制系统的具体组成部分以及各部分的功能,学会计算机控制系统的分析方法,以及相对简单的软件、硬件的设计与实现过程,了解计算机控制系统的工作原理。 本课程旨在培养学生掌握微型计算机控制的基本概念,以及微型计算机控制系统的基本分析方法和设计方法。课程要求学生从理论上掌握计算机控制系统的基本原理及应用;而教师要为学生提供有效的分析,培养学生掌握设计计算机控制系统所需的知识、洞察力和理解力。学生在实践过程中要学会利用计算机技术解决控制系统中的实际问题,通过对该课程的学习,今后能独立承担和开展计算机控制系统方面的研究工作。 二、课程的教学改革 “计算机控制技术”课程以培养应用开发能力为目标,不断更新课程体系,从而确保教学内容的实用性和先进性,其主要特色与创新如下: 1.摒弃了传统的教学模式,采用项目驱动式教学。新课程采用项目驱动式教学,每一章节都设置一个驱动项目,教师组织学生自行分组、分工,制订设计方案。学生每一节课都带着问题、围绕项目学习所需知识,不断提高实践能力。 2.课程教学与课外科技活动紧密结合、相互促进。基于计算机控制技术课程的特点及其在电子产品设计中的重要作用,新课程将课程教学与大学生科技创新竞赛、全国大学生电子设计竞赛、飞思卡尔智能车竞赛等多项赛事结合,大力开展第二课堂,延伸教学范围,组织科技创新小组,提高利用单片机进行自动化系统及电子系统的开发和设计能力,以此激发学生的创新意识,锻炼其动手实践能力。 3.改革教学手段,增强教学效果。传统的教学方法是教师进行书面知识的传授,在黑板上写板书,学生只是进行信息的接收。这种教学方法并不能取得较好的教学效果。因此,要想切实提高教学质量,就需要改革教学手段。教学手段是否有效将直接影响学生对知识的理解和掌握。在学校的大力支持下,我校教师在教学过程中采用了多种现代教学手段。例如,在教学过程中使用多媒体课件进行计算机控制系统的教学和展示,利用三维动画制作技术和模拟仿真技术展示教学内容。通过一段时间的检验,笔者发现改进的教学手段不但显著提高了教学质量,还可以直观展示课本上难以理解的教学内容。我校设有专门的计算机控制技术实验室,共有32台THSSC-4型实验台。根据教材章节,课程设置了8个实验课题,穿插在理论教学过程中,学生能够在实践中巩固所学的理论知识。学生通过这种方式提升了动手能力,为今后的就业打下了基础。 三、课程考核方式的改革 传统的考核方法采用期末考试的方式,学生仅仅是考试的工具,并没有有效掌握平时上课的重点与方法。而科学的考核方法不仅需要激发学生平时上课学习的热情,还要真实反映学生的综合能力。考核方法除了最终的期末考试,还应该包括平时成绩(习题作业、课堂小测验、课堂提问、课堂讨论、课外作业、实验)。笔者经过实践,总结出比较合理的权重分配,即平时成绩占30%,期末考试占70%。通过这一改革,教学质量和学生的上课积极性都有了显著提高。 四、总结 “计算机控制技术”课程涉及的科目种类繁多,具有专业性强、内容更新快等特点。在学校组织的教学方法研究与改革过程中,教师对本课程的特点进行了一系列的创新与研究,最终取得了很好的效果。教师充分利用上课时间进行知识的传授与讲解。课程改革一方面提高了学生的积极性,另一方面增强了学生的动手实践能力,使教学效果得到了提升。 计算机控制技术论文:《计算机控制技术》教学实施方案 《计算机控制技术》作为自动化专业一门重要的专业必修课,教学质量的高低直接对自动化专业学生的专业技术水平起到至关重要的作用,所以制定一个好的切实可行的教学实施方案势在必行。 n程简介与定位 教学目标 《计算机控制技术》教学目的是使学生从系统集成的角度掌握计算机控制系统的基本原理与设计方法,不但能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统,而且能够不断地根据已有的基础知识,迅速进行知识更新。 在专业课程体系中的定位 在浙江大学城市学院自动化专业的专业必修课中,《计算机控制技术》是讲述控制手段的一门必修课程,是自动化闭环控制系统的重要组成部分。 在专业能力培养中的定位 控制精度要求比较高的实际控制系统大多为闭环控制系统,在闭环控制系统中,计算机将作为一个重要的控制手段而存在,所以经典PID为代表的控制算法将成为《计算机控制技术》这门课程的重点研究内容,本课程将搭建以温度、电机和液位为主要控制对象的闭环控制系统,并完成对位置型PID、增量型PID、积分分离式PID、模糊控制等先进控制算法的学习。 与优秀课程群中其他课程在知识体系与能力培养上的整体设计 随着现代化工业复杂性与集成化程度的增加,计算机控制技术已广泛应用于各个工业领域。因为《计算机控制技术》教学目的是使学生能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统,所以在教学内容方面主要讲述计算机控制系统的设计与实现相关的硬件、软件、控制策略、数据通信、网络技术、数据库技术等方面的理论知识与技术。包括计算机控制系统的基本概念与基础理论,控制系统的接口技术、数字通信与网络技术、软件技术,计算机控制系统中常用的控制策略,不同规模的计算机控制系统的设计范例,以及流程工业的计算机集成制造系统。 能力培养要求 借助本门课程的学习,培养学生了解计算机控制系统组成、分类、硬件及软件构成、控制算法等相关知识,使学生从系统集成的角度掌握计算机控制系统的基本原理与设计方法,不但能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统,而且能够不断地根据已有的基础知识,迅速进行知识更新。 实践教学要求 实践教学方面采取实验课与课外课程设计相结合的形式,实验课上主要学习组态监控软件在计算机控制系统中的应用,并以液位为控制对象,搭建以计算机为控制优秀的闭环控制系统,通过特性调试,了解计算机控制算法在实际系统中的应用。课外则要求同学们完成以电机为控制对象的闭环控制系统的设计报告,深化学生对计算机控制系统的理解和掌握,完成理论到实践的转换。 作业及考核要求 《计算机控制技术》作业基本都要求网上提交,每个章节结束,都会按照讲授内容布置相应网上作业,要求学生按照规定时间完成。同时为了巩固学习效果,还会配备相应章节的网上在线测试题目。最后同学们要完成以电机为控制对象的闭环控制系统的设计报告。期末成绩的构成为到课率及课堂表现10%,平时作业和小测试10%,期中考试15%,设计报告15%,期末考试50%。 教学实施方案设计 教学内容组织 针对计算机控制技术综合知识比较多、专业性较强、不易理解的特点,具体从以下几个方面组织教学内容: 第一,准确把握课程的性质与作用。计算机作为闭环控制系统的一个重要控制手段,经典PID等算法讲解将成为《计算机控制技术》这门课程的重点研究内容,同时在搭建以温度、电机和液位为主要控制对象的闭环控制系统时,了解信号检测、信号传输、信号处理、信号显示等相关知识。 第二,突出学生综合能力的培养。在课程知识的讲授过程中,注意教育和启发学生用哲学的思想、辩证的观点来分析和思考问题,如主要矛盾与次要矛盾的转化、事物都是一分为二的道理等,健全学生的心智,提高学生综合素质。 第三,通过课程教学,教给学生现代科学研究的方法。以实际控制系统为主线,将设计方法、分析方法、算法编写等过程梳理清晰,将讲述内容集中在目前的工业生产现场的使用技术上。 教学策略 ①结合课程知识和社会调研以增强学生学习动力;②理清思路,从简到繁,强化计算机控制系统的理解和应用;③观看模型理解抽象闭环控制系统概念,加深学生对知识的掌握;④引导学生参与课堂教学,分组讨论促进学习主动性和能力齐头并进;⑤设计贯穿理论教学周期,通过实践加深学生对课程知识的理解和掌握;⑥加强课外辅导巩固学生对课程知识的掌握;⑦结合现代教学手段开展辅导。 结束语 《计算机控制技术》课程的改革在实施过程中,通过计算机控制系统的硬件和软件技术等工作原理的讲解,将模拟电子技术、数字电子技术、电路原理、自动控制理论等相关课程的知识进行点对点的连接,学生对所学专业知识有了更加系统化和模块化理解,有利于专业整体知识的消化和掌握。 (作者单位:浙江大学城市学院信息与电气工程学院;辽宁科技大学电子与信息工程学院) 计算机控制技术论文:“计算机控制技术”全英语课程建设的探索与实践 摘要:我们从课程大纲、教学课件、教材选用、课程网站及考核方法等方面进行了“计算机控制技术”全英语课程建设,并探讨了教学内容与教学方法、师资队伍建设等问题。在教学过程中注重培养学生的专业技能和英语听说能力,从而进一步提高全英语教学效果。 关键词:计算机控制技术;全英语教学;课程建设;教学实践 一、引言 日趋频繁的国际交流需要更多能够熟练应用英语进行专业技术交流、科学研究的国际化人才,而高等院校开展全英语教学正是为培养具有国际竞争力,适应国家和社会需要的高端人才而进行的教学改革[1]。我校积极开展全英语教学课程建设,并把自动化全英语专业作为试点实行全英语教学,并已经实践了近三年。 计算机控制技术课程要求学生应能掌握分析设计与实现计算机控制系统的方法,并能完成控制系统的软件开发、系统安装与调试等[2]。这就要求学生不仅需要学习抽象的理论知识,而且要具有较强的工程技术背景[3]。两年多来我们开展了该课程的全英语课程建设与教学实践工作。 二、“计算机控制技术”全英语教学的特点 (一)课程的特点 计算机控制技术的先修课程为计算机仿真、自动控制原理、单片机原理及应用。通过对本课程的学习,针对不同的控制对象,学生应能运用离散控制理论,设计M足要求的计算机控制系统。该课程具有较强的实践性等特点。在授课过程中教师应该处理好与先修课程和后续专业课程的关系,形成系统的知识体系。 (二)授课对象的特点 本课程授课对象是自动化专业试点班和留学生班的学生。试点班学生具有较强的数学基础和自学能力。选拔时也综合考虑了学生的英语读写听说能力。经过基础课的学习,基本适应了这种全英语课程教学方式。留学生班学生有较高的英语水平,但数学基础相对弱些,在讲授时需补充或复习相关基础知识。 三、全英语课程建设的具体工作 (一)修订课程教学大纲 教学大纲是教学工作的指导性文件,是教师制定授课计划、对学生进行课程考核的依据。根据我校自动化专业的培养具有较扎实的技术理论基础,一定的技术创新与技术应用能力,现场从事自动化的高等技术应用型人才的专业定位[2],我们制定了此全英语课程的教学大纲。 计算机控制系统的优秀是计算机,而计算机应用是一门实践性极强的应用性学科。另外,它也是一种建立在完整的控制理论基础上的自动控制系统。因此,在课程内容设置时,可适当压缩理论教学内容,但需考虑理论教学的深度应能够支撑该课程所涉及到的技术。 (二)完善全英语教学课件 我们根据全英语课程教学大纲的要求,结合所选教材对课件进行了全新的制作。强调各个章节的重点内容和难点内容,明确对学生的基本要求等。 为了让学生直观的学习教学内容,我们在课堂教学过程中借助于Matlab仿真技术,利用Simulink仿真工具中的相关模块搭建数学模型,进行仿真与调试,根据要求修改系统和优化参数,从而使教学内容更加直观地表达出来,有利于学生理解抽象的概念。 (三)选择高水平的全英语教材 目前国内已出版的“计算机控制技术”中文教材种类繁多,基本能满足各层次的课程教学要求,但英文教材相对比较缺乏,很难满足双语或全英语教学的要求。经过长时间的查阅、调研,我们选择《Discrete-time Control Systems》(第二版)作为该课程的参考教材。该书是国外大学教材,内容详尽,适合本科生使用。书中除了讲解离散控制系统的理论外,还有许多实际实例,学生可以根据实例较好地理解系统理论。我们还选择了和英文教材对应的中文版《离散控制系统》作为参考书。学生可以阅读英文教材的相关内容,也可以借助于中文参考书学习,从而达到了理解教学内容,又学习了专业英语的目的。 (四)课程网站的建设 团队成员需要制作全英语授课教学视频,并把视频和多媒体课件上传至学校课程中心网站,学生可随时登录课程网站观看课堂教学视频。另外,还需要把教学大纲、复习思考题、课程介绍、课程标准、参考资料以及常用的相关链接等均上传到课程网站上,并进行定期的更新与维护网站资源。 (五)完善考核方法 要求学生所有作业全部使用英语。课程测验以及期末考试均采用英语卷子,学生也用英语作答。本课程总评成绩由两部分组成:平时成绩和期末考试成绩,分别占40%和60%。其中,平时成绩包括出勤情况、课外作业、实验报告、课堂讨论等方面,以加强过程考核力度。 四、对“计算机控制技术”全英语教学的思考 (一)教学内容与教学方法的改革 为了提高教学效果,教师应精心组织教学内容,确保传授知识的先进性和前沿性。教师需要清楚地介绍重点和难点,因此应考虑好如何用容易理解的英语口语表达专业含义,并结合录像、PPT等多媒体教学环节,帮助学生更好地理解。在结合学生的学习体会的基础上,安排适当的问题,采用启发式方法引导学生,调动其参与问题的解答和学习。 通过讨论课培养师生之间的讨论与互答,提高学生的英语表达能力和知识掌握的水平。鼓励学生通过查阅文献资料,制作PPT,做专题报告,让学生更加清楚的认识到计算机控制技术的应用领域,理解如何建立一个控制系统。尝试采用多种教学方法和手段,培养学生的创新意识和学习兴趣。 (二)教学师资队伍的建设 教师的英语水平和专业水平是能否得到较好教学效果的关键[4]。学校鼓励承担全英语教学任务的教师进行英语培训和专业课培训,注重提高教师的教学能力、教学模式和语言能力。已有三位本课题组成员作为高级研究学者赴国外知名高校或研究机构进行交流学习一年,以提高教师的教学能力、专业知识及口语表达能力。 在开展全英语教学中,师资队伍建设是一个持续的过程,需要学校各部门的共同努力。只有不断提高教师的素质才能实现各门课程的全英语教学,最终实现自动化专业人才培养的国际化。 结束语 通过全英语课程的实践,我们认为为了使学生能够清晰地表达自己的专业见解,能在专业领域运用英语进行交流沟通的培养目标,需要有较高英语口语水平的老师承担全英语教W工作。教师需要重视自身英语教学能力的提高,鼓励引导学生。另外,要注重优化教学内容并改进教学方法,使全英语教学效果得到进一步的提升。 计算机控制技术论文:自动化生产线上计算机控制技术的应用探析 摘 要:近年来,伴随着我国科技的不断发展,计算机控制技术是目前高科技技术发展的重要结晶,其中计算机控制技术主要包括了电子技术、自动控制技术、计算机应用技术等。同时,计算机控制技术即是一种优秀控制技术。多用于可编程控制技术、片机技术、计算机网络技术在内的多种技术。可快速提升我国生产技术应用过程中的精密化、信息化、智能化、自动化等。对于提升生产技术的生产质量、标准、效率等有着十分重要的意义。本文主要概述计算机控制系统和自动化生产线的基本定义,说明计算机控制系统在自动化生产线上起到的作用,并分析计算机控制系统在未来工业的发展趋势。 关键词:计算机;控制技术;自动化生产线;应用 随着计算机的广泛使用以及工厂自动化生产设备的全面覆盖,不但减轻了员工的工作压力,加快了生产速度,而且降低了企业财政支出,增加企业经济效益。现阶段,越来越多的企业依托计算机控制技术进行自动化产品生产。本文将针对计算机控制系统的设计进行分析,进而探讨自动化生产线上计算机控制技术的相关应用。 1 自动化生产线的概述 自动化生产是指无人手动操作机器,自动化设备根据工作人员规划好的生产流程和设计好的指令进行产品成产。自动化生产线是自动完成产品制造过程的生产系统,一系列的工作程序包含原材料的使用分量、数量控制、检验检疫等都是自动化设备自主完成。自动化生产线和各程序之间相互连结,任何一个步骤都不能出现差错,否则,自动化生产线将会受到巨大的牵连[1]。改革开放以后,自动化生产技术开始涌入工业领域,由于制造设备自动化程度的逐步提高,大大减轻了劳动人民的生产压力,也极大满足了人类的物质文化需求。因此,自动化生产线改善了人类的生存环境,使社会文明向前迈了一大步。 2 构成计算机控制技术的条件 计算机控制系统是应用计算机的硬件部分和软件部分与被控对象相联系,达到控制目的的系统。软件部分是由软件研发人员为用户制造的备件,在计算机控制技术中起着重要作用,是计算机控制系统必不可少的环节。硬件部分是计算机控制系统与被控制对象互通的媒介。计算机控制系统由工作人员按照工厂环境自主设计、并决定是否投入使用。 3 论计算机控制技术在自动化生产线上的具体使用 计算机控制系统在自动化生产线上的使用推动着工业生产领域不断向前迈进,人们越来越关注自动化生产线上在工业上的应用,企业更是不断探讨和研发,计算机控制系统也被越来越多的工厂投入使用[2]。具体来讲,计算机控制技术在自动化生产线上的应用主要涉及以下两个方面: (一)可编程计算机控制器的使用 可编程计算机控制器通过利用自动化生产过程中的数字运算达到操作电子设备的一种系统,可编程计算C控制器可以在很大程度上为工作人员提供更简便的操作功能,以最快的速度设计、保存、计算、复检以及应用自动生产线控制程序。可编程计算机控制器对自动化生产线应用过程中的有关步骤进行数字交换,然后设计出符合自动化生产的控制程序,加快自动化生产线的生产速度和生产质量,避免浪费资源,达到减轻企业负担的目的。可编程计算机控制器和工业制造系统可以做到相互融合,这不仅提升了工业制造系统的扩张性以及多样性,而且全面简化自动化生产线生产过程中有关步骤的复杂化[3]。 (二)现场控制总线的作用 现场总线是自动化生产线运转过程中必不可少的备置,它具有数字通信转换以及信息测量控制等相关功能,把计算机控制技术和现场控制总线进行有效的连接,能极大发挥现场控制总线在自动化生产线上的积极作用,规范了现场控制总线的工作标准[4]。在计算机控制技术前提下,现场控制总线可以让更多的测量控制器与计算机网络控制中心达成有效的连接,从而强化对自动化生产线的远程控制功效,让自动化生产线与相关监测设备之间可以良好通信,加大自动化生产线应用过程中的安全性和工作的可靠性[5]。 4 计算机控制系统的发展前景 (一)造就先进的可编程序控制器 在工业生产环境中,可编程序控制器是一种现代化电子设备,它不但具有可编程序的存储器,收集用户指令,而且能模拟数字的输入输出[6]。除此之外它还具有逻辑思维,能合理规划时间。目前,编程序控制器的主控制器都大部分使用微机系统,并且收集大规模集成电路用做存储器及I/O的接口,促使其效用、成本、安全性等都得到大幅度保障。鉴于智能I/O模块取得的成功,编程序控制器不仅拥有了逻辑运算、逻辑判断等功能,还能自主修复故障,精确处理数据,从而促使编程序控制器的应用范围不断向外伸展[7]。 (二)集散控制系统的高效化 集散控制系统把微机系统做为工作重心,让微机、工业控制计算机、数据通信系统等有效结合的一种计算机控制系统。要使自动化系统向少支出、高收益的方向发展,必须应用先进的控制模式,实现集散控制系统的高效运用[8]。 (三)开创智能控制系统新范畴 智能控制是在无人操作的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。其中智能控制主要划分为三种类型:学习控制系统、分级递阶智能控制系统、专家系统。通过利用智能控制技术和自动控制理论形成先进的计算机控制系统,不但可以促使有关科学技术的发展,而且能优化工业生产系统自主工作的技术[9]。智能控制方法是利用计算机模拟人类大脑思考的方式来实现控制目的。由此可见,智能控制系统将促进计算机控制系统不断向前发展[10]。 5 结束语 随着科学技术的不断创新,计算机技术已经渗透到各行各业,计算机控制系统作为一种新型的控制系统,被各生产企业争先使用。在工业生产过程中,技术人员经过不断的探讨与研发,使计算机控制系统的安全性与可靠性得到肯定,促使其作用获得了专业人士的认同。目前,计算机控制系统在制作过程中包含数字运算、软件部分和硬件部分,在设计过程中只有让数字运算、软件部分和硬件部分同时得到满足,才能保障计算机控制系统的安全性,从而提高产品的质量与员工的工作效率,使计算机控制系统在企业生产过程中能够发挥积极的作用,实现工业生产的自动化。 计算机控制技术论文:浅论互联网时代的计算机控制技术 【摘 要】互联网的迅速发展,通过改变信息传播方式而改变了世界,同时对于计算机控制技术相关领域来说,也产生了翻天覆地的变化。互联网的信息控制时代随着工业以太网和现场总线的结合而到来。文章主要阐述了以太网、工业现场总线相结合的计算机控制技术方面的应用。 【关键词】互联网;计算机;控制技术 互联网时代,计算机控制技术的定义已经发生了根本的变化,进入了一个多机的、自动化生产、控制和智能一体化相结合的发展方向。本篇文章将归纳计算机控制技术的发展概况,同时指出作为计算机控制技术操作工程师主要的责任和工作从事情况。 一、集中控制到集散控制的发展 最初的计算机控制主要采用的是集中控制的工作方式,在进行一系列的包括采集信号、运算处理、信息反馈、显示状态等任务的过程中,均是通过工业控制计算机IPC来控制的。IPC工业控制计算机将各种参数,如,压力、温度、PH值等进行有效的收集,然后通过接口卡来接受经过处理而得到的信号。现在,伴随着控制系统日益增加的复杂度,单独的一台计算机已经不能胜任多种信号的处理工作了,在这种情况下,分布式控制系统便应运而生,根据功能的不同,可分为上位机、下位机。上位机主要负责整体集中监视工作,下位机为分布在各现场的用于分布控制的个体。而上、下位机则通过相关的通讯互联网进行传递信息工作。 通讯是集散式控制系统的中心,它作为DCS的中央神经系统。DCS系统具有可拓展性、安全性和有效性。DCS最初研发阶段的瓶颈为系统开放性低。许多厂家采用封闭形式来实现经营垄断,而不同厂家之间的信息闭塞,则成为了DCS系统发展困难的主要问题之一。 二、封闭系统到工业现场总线的发展 为了达到增强DCS系统的兼容性、开放性的目的,必须采取措施实现DCS系统网络协议的公开化和标准化,因此就有了封闭系统到工业现场总线的发展。工业现场的总线控制系统(简称FCS)的主要功能就是实现数据“点到点”到“总线”的方式转变。按照总线方式,整个控制系统有条不紊的进行运行,各种设备的工作都是一个“总线单元”,相互平行的运行,遵守公开、统一的通信协议进行综合自动控制相关工作。FCS相比于DCS系统,更能实现顺应用户的要求,它采用的是开放式的现场总线协议,通过这种协议协调现场所有支线工作,使得维护和成本都降低。所以说,FCS系统是种互联的、开放的分布式系统。 上个世纪80年代,现场总线技术就开始发展,其各种标准也不断成为工业国家和厂商的争夺焦点。现在,Profibus及CAN均是中国自动控制领域的优秀。1996年,Profibus标准开始进入中国,在10年光景的推广中,广泛存在于我国的工业领域中。2006年,Profibus成为了我国第一个现场总线技术的国家标准。到现在为止,Profibus仍是应用最为广泛、各种控制设备、仪表种类最为齐全的总线技术,一直是车间级的总线标准、自动化集成的首要选择。同时,CAN是机电设备控制相关领域中应用最为广泛的总线技术,一直是工业机械手、汽车电子、高速印刷机等控制系统的设备级的总线标准。也就是说,Profibus和CAN分别是自动化、电子工程师的首选。 三、现场控制到企业自动化的发展 EtherNet/IP即以太网工业协议,是一种以以太网的传输为标准的协议。目前,这个协议被三大组织所支持,即the Industrial Ethernet Association(IEA)、ControlNet International(CI)、the Opening DeviceNet Vender Association(ODVA)。以太网工业协议旨在形成一个开放式的网络协议,以便于工业控制网络的开放式建设。工业以太网可以定义为将商业以太网(IEEE802.3标准)在技术上实现统一、同时提升产品的器件选用、适用性、可靠性和抗干扰能力,以满足不断增长的工业现场需求。 控制作用要能满足实时性,这是工业控制网络必须遵从的原则,换句话说,传输信号的过程要迅速同时信号必须稳定,因此要保证满足数据定时刷新的要求。以CSMA/CD的方式所进行的传统以太网的传输,不能在电荷负荷过大的时候正常运行。工业以太网采用的是新的信息交换技术,能够快速刷新信号,这就为以太网信号的不确定问题找到了解决方法。如,EtherNet可以达到100M、10G的传输速率,减少了网络传输的延时问题,使得阻塞几率大大降低。双工星形的拓扑结构及EtherNet技术则使传输实时性、确定性变成了可能。 “信息化工厂”是工业以太网的技术存在意义,这里的信息化工厂指的是在信息基础相关设施的基础上,利用信息处理手段,将信息收集、传输、计算处理和综合应用,如同在工厂中生产、管理和运营的手段一样。可以说,工业以太网是自动化控制的优秀,管理、运营等信息的传输都靠它。 很多现场设备对EtherNet/IP协议都很支持,它能实现直连下层设备,直接挂接变频器和分布式IO,并采用以太网交换机作为中部链接,实现整个信息交换系统。EtherNet/IP控制网络的功能包括以下几方面,决定性控制、适应应用需要、故障容纳措施、远程控制、低成本连接、内部安全和开放式标准。它具有许多值得推广的价值,如,实现了商业和企业的简单整合,即有效的将生产控制、质量监督、可检测性及系统维护等结合起来;高速、高带宽,便于网络技术的融进,能够连接广泛区域内的设备;便于专家远程服务、诊断及部署等,有利于成本的降低和方便快捷进行信息控制等。所以,有人将工业化的以太网形容为“总工程师读数据的网”。可以看出,工业以太网具有无缝对接的优点,这样,工程师们就能实现远程对挂在以太网上设备的控制管理了。 四、结论 互联网时代的计算机控制技术是实现了集中控制到集散控制的发展、封闭系统到工业现场总线的发展、现场控制到企业自动化的发展的过程。最初的计算机控制采用集中控制的工作方式,一系列任务均是通过工业控制计算机IPC来控制的;DCS系统具有可拓展性、安全性和有效性,但信息闭塞;工业现场的总线控制系统FCS实现数据“点到点”到“总线”的方式转变,是一种互联的、开放的分布式系统;EtherNet技术则使传输实时性、确定性变成了可能。 计算机控制技术论文:计算机控制的高压共轨喷油器驱动控制技术研究 摘要:在高压共轨系统中,产生燃油的压力和燃油喷射是分开的,而高压共轨喷油器的喷油的时刻以及它的喷油量的调整都是通过触发来实现外,还和它的驱动控制的设计技术相关,在计算机盛行的电子时代,驱动的设计打破了传统的设计思想,驱动的最主要设计采用了高电压以及大电流通过计算机的控制和开启,然后再通过低电压来对驱动进行相关的保持和疏通,以此来满足高压共轨喷油器中驱动的一些需求,本文将通过详细的描写来对此控制技术进行研究。 关键词:计算机控制;高压共轨;技术 喷油器是共轨式的燃油系统中最重要和最关键的一个部件,它的主要作用就是通过接收到的控制信号,通过控制器的开启和关闭,将所在高压共轨腔中的燃料以一种最佳的喷油定时、喷油量以及准确的喷油率将燃料喷入到机器的燃烧室内。这些喷油器取代了传统的喷油嘴和喷油嘴帽的组合。 1 高压喷油器的发展状况 随着社会的不断发展,在最近几年,一些已经匹配直喷柴油发动机的小型轿车在欧洲的发展非常的显著,不但可以提高燃油的经济性,还可以减少发动机对环境造成的噪音的污染。我国的某一个车型就已经运用了此系统,最高的喷射压力可达到1800帕。但是,随着排放的更加苛刻的控制,我们就需要更高的以及恒定的喷射的压力以及更加完善的电子的控制,于是。在众多的制造商们就把优点相对而言比较多的共轨系统作为发动机的发展的方向。高压共轨系统有着很高的燃油的压力,并且可以合理地分配燃油的控制,通过计算机灵活的对燃油分配、燃油的喷射的时间、喷射的压力以及喷射速率的控制,可以达到显著的燃油的经济性和低排放的特性。 在发动机所有的转速的范围内既可以很好地保证比较高的燃油的压力,并且高的喷射的压力可以在比较低的转速的工作的情况下还是可以获得良好的燃烧的特性。 由于燃油系统的压力与发动机的转速是呈现出线性关系的状态,在这样的转速状况下,发动机会出现燃油压力不足的情况,共轨系统能够在所有不同的转速的情况下依旧可以产生非常高的燃油的压力。由于计算机和电子控制的灵活度会对发动机的喷射压力产生一定的影响,使得发动机的排放量降低的同时还可以提高效率。不过,由于压力的产生过程是与喷射过程分离的,方便使得发动机在燃烧和喷油的过程中可以得到最大方位的自由,可以灵活的调节喷油器的喷射压力。 2 高压共轨系统的主要特点 高压共轨系统主要是利用比较大的容积的共轨腔来将要输出的燃油在高压的状态下进行储存,在此工程中消除掉燃油中的压力的波动,才可以进行下一步的环节,即将燃油分配到每一个可能需要喷油的喷油器中,最后是通过喷油器上的电磁阀来控制喷油器的开始以及结束。其主要的特点包括: 1)在高压共轨中,喷油器的喷射是通过共轨腔中的高压来进行的,共轨腔的设计与原来的设计相比,主要是去掉了喷油器中用来增压的增压构造,而且,高压共轨还可以使喷油器持续的保持着高压的状态。再者就是力矩,高压共轨的油泵所需要的力矩与传统的油泵中的力矩相比要小很多。 2)在高压油泵中有一个压力调节的电磁阀,可以根据发动机自身的负荷的状态、燃油的经济性以及排放量来灵活的对高压油泵进行调节,最显著的特点就是可以优化此发动机的在低速方面的性能。 3)在喷油器上的电磁阀还可以来控制燃油的喷射的定时、喷射的优良以及喷射的速率,甚至还可以来灵活的在不同的工作的状况下的预备喷射以及后喷射的喷射的油量和在主喷射之间的时间的间隔。 计算机控制技术论文:计算机控制技术在自动化生产线上的应用研究 摘 要:随着科学技术的不断发展,网络的普及已经到了千家万户,基本上每一个人都生活在网络的大潮中,离不开网络带来的便捷。计算机控制技术在企业中的应用,使得企业的生产效率越来越高。这种新技术在自动化生产线上面的应用,使得企业在扩大生产、提高生产效率方面有着至关重要的作用。 关键词:计算机控制技术;自动化;生产线 科学技术的发展,人们生活水平的提高,对于可持续发展的重视,使得计算机控制技术的发展,在我国的经济运行中起着更加重要的作用,现阶段的计算机控制技术运行程度如何,以及最新的发展趋势又如何,将是本文研究的重要内容,另外,计算机控制技术对于工业的运行的好处是什么,这也是本文进行研究的重点内容。 1 计算机控制技术的作用 计算机控制系统的发展是随着我国科学技术不断发展而逐渐产生的,这与科技的进步、科学技术的创新发展有很大的关系。计算机的控制系统需要具备较缜密的控制技术,现代技术的引进对于生产线的自动化水平具有很大的提高。企业应该利用这一优势,不断优化企业的产业结构,推动产业效率的提高。 1.1 计算机控制技术 计算机控制的基础是基于计算机的自动控制与计算机技术。计算机技术的不断发展为我国控制技术的发展带来了很大的进步。工业生产中引用这些技术,可以推动整个工业化进程的不断发展。 1.2 计算机控制技术的作用对于在工业生产中 在科学技术的不断发展过程中,对于自动化设备的不断发展,这在一定程度上减少了相关工作人员的负担压力,这对于企业的生产效率的提高也有很大的帮助。而且,新技术的不断应用,也增强了企业在生产过程中的相关系统的安全性,这也符合当今时代可持续发展的潮流,减少了资源的损耗,推动了产业结构的不断优化升级。 1.3 计算机控制技术的发展态势 计算机控制技术在工业生产过程中的智能化技术不断提高,这也是未来在工业化生产发展中的趋势,这也是工业生产向着更复杂的方向发展的不断优化。而且由于信息技术的落后,对于相关的危害程度较高的部门来说,这无疑是致命的打击。随着我国科学技术的不断发展,人们开始越来越重视生产生活过程中的安全系数,这也就大大增加了智能化系统在实际生活中的运用。 2 计算机控制系统的自动化过程 2.1 生产线的自动化过程 传统的生产线的传输过程往往是人工的传递,随着科学技术的不断发展,当今的生产线的传递更多的是自动化的生产过程,这一整个过程是由一系列生产线的活动开始的。而最基本的工业化生产过程也是需要将生产的原材料按照相关的分类进行处理,对其进行加工、检测,按照不同的工艺进行加工处理,推动产业结构的优化升级。 2.2 自动化控制系统的特点分析 自动化控制具有以下几个特点:一、系统的开放性;二、具有较强的可操作性和实用性;三、自动化系统的智能性和功能自治性。首先,从第一方面来说,系统的开放性,是指对于开放性的自动化系统在现场总线系统的有关标准方面具有很强的公开性,而且对于有一定的标准的自动化系统,可以有一定的认识与遵从。对于开放性的自动化系统来说,这个好处就是可以通过自动化系统,将相关标准与开放程度相联系,保证新老用户都能通过自动化系统获得收益。其次,他们之间的可操作性以及实用性,可以使得各个设备之间可以互相连接,而且对于不同的使用者来说,可以达到相互沟通的作用,使得具有相似性能的生产设备能够得到相互替换以及相互使用,进一步节省了生产资源,推动了企业的生产效率的提高。再次,对于自动化系统的智能性分析,可以从传感测量、控制以及补偿计算的过程的来分析,进而完成设备的自动化控制过程,推动系统的不断运行。 3 计算机控制技术的实际运用 3.1 运用的现状分析 键在较传统的工业化生产过程中,更多的是以人力劳动为主的工作内容,当然这在一定程度上增加了就业机会,提高了人们生活的幸福程度,但是对于一些危险系数较高的作业来说,对于人们的生命安全造成了一定的威胁,这将会大大减少人们的幸福程度。而且由于信息技术的落后,对于相关的危害程度较高的部门来说,这无疑是致命的打击。 3.2 计算机控制技术的举例分析 随着计算机技术的不断发展,自动化技术的不断升级,对于一些较危险的行业,我们完全可以让机器人代替作业,进行危险化的处理,而且在这一过程中,我们可以利用全程的电子监控系统,对于机器人的作业进行监督,并且通过总线技术对于机器人作业的各个环节进行监测,对于有可能发生的危险进行监控。机器人在自动化生产线的过程中,主要可以利用自动化的生产设备进行自主运行,这在一定程度上大大减轻了工作者的压力,尽可能的减少了工伤的出现。 3.3 计算机控制技术的重要性分析 计算机控制技术的不断发展并不是凭空出现的,而是随着经济的发展、科学技术的进步而不断出现的,这也是人们不断创新的结果计算机控制技术的不断发展,将原有的模拟控制所取代,这在一定程度上推动了自动化控制系统的运行。对于社会经济的发展以及环境的改善、生态的保护都有重大的作用。 4 计算机控制技术的发展趋势 计算机在我国的发展已经逐步成熟,但是计算机控制技术在自动化生产中的应用才刚刚开始,这对于计算机的发展来说是一项艰巨而伟大的工程,这就需要我们将科学技术方面的创新更多的运用到这一方面,而且在其经济发展的过程中,这也是一项重要的方面。随着经济的发展,对于科学技术的要求越来越高,自动化控制技术在这一方面的应用将会被更多的进行运用这对于推动经济的发展,降低生产成本,节省生产的费用具有很大的帮助。 5 总结 随着科学技术的不断发展,计算机控制技术在自动化生产中的应用随着自动化程度的不断提高,推动了计算机方面的发展。这在一定程度上也使得企业的生产线逐步得到优化,在现实世界中的应用更加频繁,这也有利于推动更高效技术的发展,大大减少了重复性的工作,促进了工业生产的运行,而且计算机控制技术的运行也增加了企业生产的灵活性,提高了生产效率,提高了企业运行的质量。这在一定程度上大大减轻了工作者的压力,尽可能的减少了工伤的出现。 计算机控制技术论文:计算机控制技术在林业工程中的应用探讨 摘要:林业是我国生态建设、经济建设和社会建设的重要组成部分。本文详细叙述了计算机控制技术的特点、原理和控制系统的类别。总结了计算机控制技术在林业工程监测与控制、森林资源管理、林业工程绘图及林业灾害控制等方面的作用,为林业工程的信息化发展提供理论参考。 关键字:计算机;控制技术;林业工程;应用探究 科技发展与经济体的并轨,给计算机在林业工程中的应用提供了广阔的空间。计算机已成为当代青年生活的必须品,联同移动设备让人们的生活百般滋味。 古语有云“大树底下好乘凉”,这也深刻说明了林业在社会生活中的重要地位。当前林业工程的发展最重要的是资源调配,资源利用,资源蓄积,而这些都需要计算机控制技术来辅助,当前,完善的林业信息管理系统和决策系统已经初步落成,可靠的计算机控制软件不断更新,给林业工程送去了简化和高效,使林业工程的管理技术和研究手段都发生了巨大变化。 一、我国林业工程的特点 1、林业及林业工程 说到林业,我们一定会想到大山密林吧!谁会在意整齐有秩初入沃土的小小树苗呢?它们的朝气也不输参天大树吧!林业的脚步不止在绿化和山水间吧!经济的需求也是林业的重要组成部分,林业工程也是应市场需求而生吧!当然林业的发展更依赖社会建设,只有良性的林业发展才会对社会起到中流砥柱的作用。林业工程是以森林资源的高效利用和可持续发展为目的,研究森林资源的抚育、开发利用和林产品加工等。林业工程虽然是一个综合性的传统领域,但是随着信息技术、电子技术、自动化技术、材料科学等的迅速发展和渗透,它的研究专业化水平也必将得到提高。 2、我国的林业工程及特点 在我国的林业“六大”生态工程中,“天然林保护工程” 是我国林业的一号工程,投资最大,见效慢;“退耕还林还草工程”是我国林业建设史上涉及面最广、政策性最强、群众参与度最高的生态环境建设工程;“‘三北’和长江中下游地区等防护林体系建设工程”是我国涵盖面最大、内容最丰富的防护林体系工程;“京津风沙源治理工程”是首都乃至中国的“形象工程”,也是环京生态圈建设的主体工程 ;“野生动植物保护及自然保护区建设工程”是一个面向未来,着眼长远,具有多项战略意义的生态保护工程。“速生丰产林基地建设工程”是我国林业产业体系建设的骨干工程,也是增强林业实力的“希望工程”。 “六大” 林业重点工程的意义在于发挥森林作为“大自然总调度室”的作用,同时提高我国森林资源的蓄积量,满足国民经济各部门对森林资源的需求。 当然林业工程管理的实现离不开计算机控制技术的支持,林业工程中涉及的海量信息、图像数据和加工制造,都需要数据处理和辅助设计软件,图像采集与数据分析更需要各种数据模型方法支持,历史数据的甄选删除工作更需要专家系统的处理。前不久在加拿大发生的大型火灾让林业资源和环境遭受了巨大的损失,深刻说明了深林防火的重要,林业工程管理的重要。 二、计算机控制技术 1、计算机控制技术的特点 计算机技术与控制应用的结合,将电子技术、自动控制和应用开发技术引向智能化和专业化,巩固了控制管理的优秀地位。计算机控制技术很好的将可编程技术、嵌入式技术和网络技术结合起来,为控制需求服务。控制技术的应用很好的提升了生产的精度和速度,信息化生产渐渐成为企业加工的主流,生产过程的自动化程度已远远超过预期。如机器织布机制作出的印花,已完全替代了人工,当然传统特色性加工的发展依然很受市场欢迎。 2、计算机控制技术的工作原理 计算机控制技术根据其系统的工作特点可以分为:操作指导系统、直接数字控制系统、计算机监督系统、集散控制系统和嵌入式系统。其工作原理为: 1) 进行实时的数据采集,把来自测量变送装置的被控制量的瞬间值进行检测和输入。 2) 对数据进行控制决策,把采集到的被控制量进行分析和处理,并按已定的控制规则决定将要使用的控制行为。 3) 注意实时的控制输入,依照控制决策,实时的对执行机构发出控制信号,指导完成控制任务。 3、计算机控制系统的分类 第一,计算机控制首先要有中央处理器,中央处理器可以实现对采集数据的运算和调配。如温度、压力和留速等数据信息的收集、录入、归类、计算、分析、评判和指令设置等,可以通过视频显示设备将关键信息和处理过程显示出来,需要时可以对所需信息进行处理,给操作人员提供设计改进思路和检测跟踪信息。 第二,直接数字控制系统,它是利用 1 台计算机对 1 个或多个参数进行检测,并将检测结果与给定值比较,然后按照之前规定的控制规律进行计算,并将控制量通过接口直接去控制执行机构,对被控对象进行控制。计算机直接控制生产过程。此系统的特点是灵活性大,可靠性高,可实现复杂的控制规律。缺点是危险集中。 第三,监督控制系统,它属于两级控制系统。上位机是监督计算机,面向被控对象的下位机可以是 DDC 系统或模拟调节器。监督计算机的主要任务是采集现场信息,根据数学模型进行最优控制和其它复杂的控制,指挥下位机工作,并可调整下位机的设定值,向操作人员发出操作指示。 三、在林业工程中的作用 1、对林业工程的监测与控制 计算机监测的具体内容为现场数据的采集和保存,它主要的监测对象是试验和生产过程中需要的数据。计算机控制技术中的过程控制是指使用计算机对林业工程生产工艺过程中的温度、湿度、重量、电压、浓度、水压等物理用量和化学用量进行控制。 2、对森林资源的管理 在林业工程林地管理的工作中,对于各种侵入、占用林地的行为,我们可以使用计算机控制技术进行准确的定位、测量,计算出面积。然后再把遥感技术采集到的数据输入计算机中,就可以马上绘制出被侵入、占用林地的准确位置、面积和图形。 3、有助于林业工程的绘图 传统的林业用图都是手工绘制出来的,绘制过程复杂、难度大,图的精确度、 标准度以及规范度难以保证,并且十分不利于检验和修改。以计算机和有关图像图形输出设备为工具,配合使用 GPS 技术、遥感技术以及计算机辅助设计应用软件对林业工程进行绘图,使林业工程的绘图工作发生了巨大的变革。 计算机控制技术论文:计算机控制技术课程改革的研究与实践 [摘 要]计算机控制技术是电气自动化专业的重要专业课,是一门理论性和实践性都很强的综合性专业课程。为解决传统的授课方式过于偏重理论教学,难以将理论与应用有机结合的问题,应构建一种基于系统工程理论,能够培养学生的系统观念,提高学生综合实践能力的系统教学体系。 [关键词]计算机控制技术;实践教学;课程改革 计算机控制技术是电气工程及其自动化专业重要的专业技术课程之一。本课程的任务是培养学生掌握计算机控制的基本概念,掌握计算机控制系统的基本分析方法和设计方法,使学生从理论上掌握计算机控制系统的基本原理及应用,使学生具备有效地分析和设计计算机控制系统所需的必要的知识、洞察力和理解力。它融合了计算机技术、控制理论、计算机通信等多种技术,以计算机在系统控制中的应用为中心,以计算机控制系统为主线,涉及控制系统硬件、软件、系统分析和应用等方面的问题,因此计算机控制技术是一门理论性和实践性都很强的专业课程。 但是,从近几年的教学效果来看,通过本课程的学习,学生能够很好地掌握计算机控制系统的相关理论,但是无法很好地完成面向实际应用的计算机控制系统的设计。计算机控制技术课程兼具理论性和实践性,在教学过程中,必须将课堂理论教学与实践教学有机结合,培养学生分析和解决实际问题的能力。因此对计算机控制技术课程教学方法的改革进行研究、探索和实践是十分必要的。 一、计算机控制技术课程分析 计算机控制技术是模拟电路、数字电路、单片机原理、自动控制原理以及计算机技术等前期课程的再次综合与进一步升华,学习难度较大,特别是在基础薄弱的情况下,学习该课程就显得更为吃力。由于该课程的理论性和实践性都很强,传统的授课方式过于偏重理论教学,难以将理论与应用结合。传统方式授课时仍以数字控制理论为主体,在理论的应用中介绍微机控制方式及其具体实现,减少了计算机与实际控制系统结合的内容,这种方式与培养应用型专业人才的目标相距甚远。最为明显的后果是学生走上工作岗位后,所学的知识在具体生产应用中很难适应实际的生产实践。 计算机控制课程具有如下特点:1.应用性强。计算机控制技术在十分广泛的领域内获得越来越多的应用,在新型工业化中起着不可缺少的重要作用。2.更新性强。随着计算机技术和自动控制理论的不断发展,其教学内容也不断更新。3.综合性强。涉及电子技术、自动控制理论、过程控制、微型计算机原理与应用等多方面的知识,综合了许多的基础理论和前期课程。4.实践性强。本课程是典型的需要理论联系实际,要求学生理论分析、系统设计和实验实现三位一体,培养学生科学、技术与工程一体化的意识和能力的课程。 二、计算机控制技术教学中存在的问题 通过对省内多所开设有计算机控制技术课程的理工类和综合类本科院校的教学过程和教学效果进行调研,发现以下问题:计算机控制技术的教学过程仍是以教师为主体的传统授课方式,老师授课学生听讲;课内实验大多为验证型实验,学生发挥自主能动性的机会很少,造成了学生的实践能力和综合素质培养不够,学习效果不佳。 分析造成此种结果的原因,主要有以下几个方面:1.教师方面:教师的授课重点更多地放在了理论知识的传授上,而对于知识的实际运用比如系统设计中的团队合作等往往被放在了次要的位置;2.教材方面:大多数教材在设计中以控制系统各组成部分的介绍和理论推导为主,实际的案例很少,针对案例的分析和讲解更少,对学生实际应用能力的培养很难起到明显的作用;3.课程安排方面:理论课和实验实践学时差别较大,实验内容同实际工程应用相脱离,使得学生难以在实验实践环节中得到实际的工程经验;4.考核方面:以出勤、作业成绩和考试成绩评价学生的学习效果,没有对学生的应用能力和实践能力进行考核,导致大部分学生不重视实验实践教学环节。 三、计算机控制技术教学方法改革的研究与探索 我们通过广泛调研兄弟院校、毕业生用人单位的培养经验和反馈信息,在深入分析现在计算机控制技术课程教学过程中存在的不足之处的基础上,提出以下改革方案:基于系统工程理论,加强计算机控制系统课程设计和创新实践环节,同步提升学生的理论水平和实践动手能力;同时,将“卓越工程师培养计划”的理念引入计算机控制技术的教学中,以提高学生“学以致用”的综合素质和动手能力,为国家培养出适应新环境的高素质的,具有创新思维、创新能力的综合性应用型人才。 (一)基于系统工程理论,培养学生的系统观念 系统观念的建立是工业自动化专业学生所应达到的最终培养目标之一,需要教师在传授知识的过程中潜移默化地教导学生,使其从思想上重视系统理论,自觉地在日常学习中树立系统观念。系统观念的树立应该从多方面入手进行指导,包括指导学生系统地看待问题,教育学生系统地思考问题,指导学生系统地解决问题。计算机控制技术课程教学本身就是一个系统工程,它和多门专业基础课息息相关,比如电路,电子技术,单片机技术等,还和多门专业课相关,比如自动控制原理,电力电子技术等。因此需要从相关的专业基础课开始进行系统的专业知识培养,循序渐进、潜移默化地进行系统观念的培养。在这个系统工程中,教师不仅是计算机控制系统的理论技术知识的传授者,更重要的是还要充当学生系统观念培养的引路人。要将控制系统的思想内核及方法应用到计算机控制技术的教学实践中,用系统方法论对该课程的理论和实践教学进行改革研究,从而达到使该课程的教学系统工程最优化的目的。计算机控制技术是一门高度综合的课程,是元件与系统的结合,硬件与软件的结合,强电与弱电的结合,算法研究与程序实现的结合。因此,我们在教学组织上要通过对这四个结合的论述和理解,使学生树立系统设计的协调意识和全局优化意识,提高学生用科学的方法论指导课程学习的自觉性。 (二)加强课程设计环节,做到“三有、两严、一宽” 专业课程设计是计算机控制技术教学过程中培养学生系统观念的重要环节之一,它要求学生在此过程中必须运用系统论的方法,系统地看待和分析问题,系统地思考和解决问题。为了系统地训练学生综合运用所学知识解决本专业方向的实际问题的能力,我们采用了如下措施。首先为了保证时间的充裕性,将计算机控制技术课程设计时间定为6周。其次要做好前期准备工作,教师需要先把计算机控制技术课程设计的要求知会每一位学生,这些要求分布在任务书和指导书中。学生要认真阅读和领会任务书和指导书的内容,做到心中有数,以便能够在接下来的工作中系统地分析设计任务。分析任务的步骤完成后,学生将会依据自身条件在网络上或者图书馆内查阅相关专业技术资料,系统地了解实际系统的组成、原理和设计过程,系统地思考解决问题的方法。然后教师会根据学生对课题的了解情况合理地分组,一般是5人分为1个小组,小组内选出小组长一名,负责课程设计工作的总体安排和协调。要求每个小组在课程设计的各个阶段均需撰写相应的设计进展报告,以便教师能够根据各组的进展情况有针对性地进行指导。最后是课程设计的总体评价机制,我们会综合考虑学生在课程设计中的表现,如日常出勤、报告撰写、实际作品的运行情况、程序编写的合理性和效率、最后答辩表现等因素,最终综合评定课程设计总成绩。答辩环节是计算机控制技术课程设计中非常重要的一环,它不但能够有效地检验学生设计任务的完成情况,而且能够便于教师发现学生在过程中存在的薄弱环节。通过对每个学生在答辩过程中体现出的问题进行总结,就能够在今后的课程设计中有针对性地进行改进,从而达到提高教学效果和效率的目的。 在课程设计的实际操作中,教师要做到“三有、两严、一宽”。“三有”即有指导性的时间和内容的安排计划;有加强能力培养的具体目标;有切实可行的操作规程,保证把能力培养落到实处。“两严”即严格要求学生自己动手设计方案和调试;严格验收检查。“一宽”即为学生创造宽松的学习氛围。 (三)重视课程实践教学,提高学生学习兴趣 课程实践教学是对传统实验教学的补充和升级,传统的实验教学是在现成的实验设备上完成既定的测试和设计,其内容和步骤都已限定,学生自由发挥的余地较小。针对课程实践教学的目标,我们拟以单片机为控制器,融合Matlab、Protel及Protues等软件完成计算机控制系统的课程实践。利用Matlab软件设计仿真方案,完成数字控制器的仿真设计和参数选择;利用Proteus和Keil软件设计计算机控制系统的硬件仿真系统,使学生在选择微处理器、A / D转换器、D / A转换器以及其他典型元器件时有了更多的自主性;软件仿真和硬件仿真全部通过后即可进入系统的实质性实现阶段,学生通过Protel软件绘制电路原理图和PCB图,自己制版,焊接,下载程序直至软硬件调试成功。实践教学的改进,大大提高了学生的学习兴趣。 四、结论 本文针对目前计算机控制技术教学过程中普遍存在的问题,以适应电气工程专业应用型人才培养为目标,结合本地区经济的发展特点与我校该专业的实际条件,通过广泛调研兄弟院校、毕业生用人单位的培养经验和反馈信息,对计算机控制技术专业课程体系进行了改革与实践,构建了适应新环境条件下的新的教学理念和教学方法。主要创新点包括:提出了基于系统工程理论,培养学生的系统观念;进行课程设计改革,做到“三有、两严、一宽”。 计算机控制技术课程改革方案实施后,学生的理论水平和实践动手能力有明显提高,使我校的毕业生就业竞争力大大加强,从而为更好地培养电气工程复合型技术人才打造了科学的平台,也为其他高校尤其是应用型二本地方院校人才培养提供了理论依据和参考价值。 计算机控制技术论文:计算机控制技术的现状及发展趋势 【摘要】伴随着计算机技术的发展和控制理论的完善,计算机控制技术也应运而生,并且在现阶段的生产与生活中逐渐起到了举足轻重的作用。笔者详细分析了计算机控制技术的原理、特征及发展现状,发现计算机控制技术在快速发展的同时,其弊端和问题也是不容忽视的。相信伴随着科学技术的不断发展和控制理论的成熟,计算机控制技术也会更加完善。 【关键词】计算机 控制技术 原理 特征 现状 趋势 一、计算机控制技术原理及特征分析 (一)计算机控制技术原理概述 所谓的自动控制,即通过控制装置使运作过程自动得按照要求运行。这里所说的“自动”,即在完全没有人参与的情况完成操作。计算机控制原理,简单来说就是以计算机为优秀的,在生产过程中自动控制的系统。计算机控制系统同时包含了计算机和自动控制的特点,并且在此基础上,速度更快,精确度更高,存储量更大。可以说,用计算机来组建控制系统,同时在质和量上都会达到常规控制技术无法达到的性能指标。该技术的发展,从工业生产领域来说,改变了工业生产的方式,提高了效率,同时,对人们的生活方式也起到了不可忽视的作用。 典型的计算机控制系统分为监控系统和过程对象。计算机监控系统可分为软件和硬件两个部分。第一,软件系统。计算机能否正常运行,软件系统起到了决定性的作用。其中,软件系统中的应用软件的功能是确保了被控对象的正常运行。被控对象的特性变化决定着应用软件的的变化走向。为了加快软件的开发周期,提高软件的可靠性,应用软件的发展越来越标准化。第二,硬件系统。计算机控制系统的硬件可以分为主机、外部设备、生产过程输入输出通道、通讯设备、操作台等结构。主机由控制器、内存储器和运算器组成;外部设备可分为外存储器、输入设备与输出设备等等。所谓的过程对象,就是指被监测的对象。 计算机控制系统根据不同的被控对象以及被控要求,可分为以下几种形式:(1)数据采集系统,即计算机不直接参与,主要的功能就是采集和处理数据,分析变化趋势;(2)分级控制系统,是一种新型控制系统,以微处理器为基础;(3)直接数字控制系统。相别于与数据采集系统,直接数字控制系统中,计算机直接参与控制以实现控制算法的灵活转换;(4)现场总线控制系统。是一种在 DCS 系统的基础上发展而成的新一代分布式控制系统,该系统最大的特点是通信标准的统一;(5)监督计算机控制系统。 (二)计算机控制系统的特征分析 正如上文所言,具备计算机的精确性和自动控制的便捷性的计算机控制系统,具体可分为以下特点: 1、精度度高。之所以计算机控制系统的精确度高,是因为可以排除零点漂移、热噪声以及元件老化对精确度的控制,达到常规调节器难以达到的控制精确度;2、分时处理能力强。一台计算机可以控制多个控制回路;3、较强的分辨力和逻辑判断能力。计算机控制系统具有很强的智能性,它能判断出环境的变化,并且根据生产环境的变化,及时作出反应,制定出相对合理的对策;4、使用便捷灵活。计算机的硬件和软件相互合理配合,才能实现其功能,所以二者缺一不可,共同作用。如果配合合理的话,可以硬件没有变化的条件之下下,可以通过修改软件来实现控制方案和控制机的功能的改变。5、除此之外,计算机不只能实现控制功能,在生产环节中,还可以实现对生产过程的监控,从而更好地管理,例如生产计划调度,经济核算等都是计算机除控制功能之外的功能体现。 二、计算机控制技术的发展现状及存在问题 在近一百年里,科学技术取得了突飞猛进的发展,将人类带入到信息时代。尤其是第二次世界大战之后,伴随着计算机技术的诞生,科学技术再一次取得了长足的进步。与此同时,经典控制理论的出现也起到了推动作用。在此基础上,计算机与控制技术的融合促进了计算机控制技术的出现和发展,但是,发展的同时也同样存在不可避免的问题。 (一)计算机控制技术发展现状 计算机硬件的发展迄今为止已经经历了四个阶段,并且正大踏步向第五个阶段迈进。计算机的处理方式也经历了三个阶段,分别是批量处理阶段、分段处理阶段、分布式处理阶段。现如今,则是向稠密处理的第四阶段发展。不仅仅计算机在发展,控制论的发展也不容忽视,它先后经历了三个阶段:经典控制论、现代控制论、大系统理论并且很快就会进入下一个阶段。 计算机控制技术是计算机技术与控制理论融合的产物,随着计算机和控制理论的不断发展,其也逐渐开始在生产生活中广泛应用。首先,母庸置疑,计算机控制技术较大规模得实现了生产的现代化和自动化,规模不断扩大,速度不断加快,效率不断提高。第二,计算机控制技术的应用在一定程度上解放了劳动力,节约人力资源,这也实现了提高生产效率的目的。 (二) 计算机控制技术目前存在问题 我国的计算机控制技术目前处于发展阶段,实践与理论的融合还存在一些问题尚待解决,所以计算机控制技术还待进一步的发展和完善。 1、抗干扰的问题。干扰是当前计算机控制中难以避免的问题之一。干扰源有很多,各类传感器、连接不当等都可能导致干扰的问题出现。干扰侵入的方式有两种,第一种是沿各种路线侵入微机控制系统。第二种,如果控制系统的接地如果出现不合理,也会导致干扰出现。 2、硬件抗干扰问题。硬件抗干扰问题是不可忽视的。如果措施得当,硬件抗干扰措施可以极大地提高抗干扰效率。首先,要明确干扰的类型和来源,在此基础尚,抑制抗干扰的方法有抗电源干扰、过程通道抗干扰措施、抗空间电磁波干扰措施、抗干扰接地等。 3、软件抗干扰问题。与硬件抗干扰问题相对应的是软件抗干扰问题。第二道防线的软件抗干扰措施包括指令冗余和软件容错设计。当然,一个系统若有可靠的硬件作为基础,以各种各样的自诊断软件作后盾,就可以构成一个可靠的微机系统。 三、结语 随着科学技术的不断发展,计算机技术和控制理论的不断进步,也会对计算机控制技术提出更高的要求。同时,计算机控制系统的设计将在系统的质量、可靠性、实时性以及系统的长期有效性上考虑得更加周到,更加健全为工业生产带来更大的推动力,为人们的工作生活提供更多的便捷。 计算机控制技术论文:以应用型人才培养的计算机控制技术课程教学改革 摘要:“计算机控制技术”是自动化专业开设的重要专业课。针对应用型本科院校中计算机控制技术课程教学中出现的问题,灵活多样地采用教学改革。根据该课程的特点以及课程教学中存在的某些问题,从理论教学、实践教学及考核方式等方面探索了教学改革的一些措施,为深化教学改革进行了有益的尝试,获得了良好的教学效果。 关键词:计算机控制技术;技术应用型本科教育;教学改革;实践教学 一、引言 计算机控制技术是结合自动控制技术、计算机技术、自动检测和传感技术、微电子等技术逐步发展起来的。随着该技术的发展和普及,控制系统趋向于利用计算机进行控制。计算机控制技术课程是自动化专业普遍开设的一门重要的专业课。自动化专业的学生或从事该专业的工程技术人员需要掌握分析设计与实现计算机控制系统的方法,并能完成控制系统的软件开发、系统安装与调试等[1]。上海电机学院定位为技术应用型本科教育,为了满足本校自动化专业培养人才的要求,在分析了该课程的实践性强的特点以及教学过程中存在的某些问题,从理论教学、实践教学及考核方式等方面进行了教学改革。 二、课程特点及课程教学中存在的问题 计算机控制技术课程安排在第6学期开设,该课程内容既是这些专业的学生毕业设计中要大量运用的,更是学生毕业后从事自动控制系统、智能仪器仪表和机电一体化产品的设计与运行中要长期应用的。在学完本课程后,学生应能根据不同的应用对象,运用离散控制理论,设计符合要求的计算机控制系统。由于该课程涉及的知识面和基础理论较广,具有较强的实践性,与专业课密切相关等特点。在授课中,教师应把有关课程的相关内容融合到该课程中,处理好与先修课程和后续专业课程的关系,形成系统的课程知识体系。 现有的“计算机控制技术”教材种类繁多,就涉及的内容而言,有的偏重于理论分析,有的以单片机为基础,介绍系统的硬件组成和应用软件开发[2]。受课时限制,学生很难全面掌握主要内容,制约了其提高自身应用该课程知识,完成系统的设计分析与安装调试能力。因此,学生在遇到实际问题时,由于缺乏面向工程实际经验,不能从问题本身分析,难以运用综合知识解决问题。这不符合我校应用型本科人才的培养目标。因此我们对该课程内容进行了一些研究与探讨。 三、课程教学改革的思路及对策 1.理论教学改革。(1)正确定位教学目标,优化教学内容。在课程内容设置上应以计算机在控制系统过程中涉及到的技术问题为主,突出实践性。计算机控制系统是一种建立在一整套完整的控制理论基础上的自动控制系统。在确定课程内容时需要考虑理论知识和深度,处理好计算机控制系统的理论知识与应用技术的关系。教师可以尝试选择一两个完整的应用实例,贯穿在整个教学过程中,让学生在开始阶段就对实际的计算机控制系统有感性认识,例如,一种计算机温度控制系统,学生学完第一章对这个系统进行定性分析,使学生对温度控制系统中各组成部分的作用以及系统的工作原理有初步的了解。学完离散控制系统的数学模型理论内容后,学生能够建立温度控制系统的数学模型;在学完控制算法和控制方法后,学生能够利用常用的控制算法或改进控制算法,实现对系统的设计和控制,并能借助于Matlab仿真工具进行建模与仿真;学生在学完计算机控制系统的相关内容后学生可以在实验室实现所设计的温度控制系统。学生在学习该课程的整个过程中,借助于一些应用实例逐步把理论知识转化为实际的系统,提高自己的系统设计与调试能力。(2)改进教学方法,建立以学生为中心的学习模式。启发式、互动式的教学方法易于激发学生听课的热情和积极性,达到加深理解的效果。在教学过程中应注重设计出启发学生思维的问题,尊重学生的主体地位。从工程实际中提出问题或从已有问题中提出新问题容易调动学生的学习积极性,满足学生解决实际问题的好奇心。教师应事先精心研究和设计在授课过程时何时提问,提什么问题。要能根据提出的问题启发学生进行问题分析与讨论,达到解决问题的目的[3]。(3)充分利用现代教育手段。灵活运用传统的黑板教学方法与多媒体等现代化手段,使教学内容易于理解,形象直观地呈现给学生。把自动化监控系统在工业生产现场的视频材料作为教学录像,使学生对计算机监控系统有初步的了解,并让学生感受理论知识的实际运用,扩大知识面。还可以采用Matlab等仿真软件设计一些算法、进行系统建模,增强学生解决实际工程问题的能力。例如,在讲授计算机控制规律如PID数字控制等理论性较强的内容时引入Matlab/Simulink仿真工具,可以把难以理解的理论知识通过仿真模型以图形化的方式向同学演示,从而增加教学信息量。学生可以利用Matlab/Simulink工具建立系统的数学模型,并进行仿真调试与结果分析,总结不同的控制规律对控制结果的影响。(4)鼓励学生探究式或研究性学习。探究式学习是学生在对课程有一定兴趣、带着了解问题或解决实际问题的愿望之后的一种自主性的学习方式。教师要充分发挥引领作用,以保证这种学习持续有效的进行。例如,在讲授PID控制算法及改进的PID控制算法问题后,以作业的方式指导学生学习有关控制技术和控制方法等方面的论文,进行理论推导及分析,对知识进行总结,并在课堂上讨论。通过阅读文献资料,学生会更加清楚地认识到计算机控制技术的应用领域,理解一个控制系统该如何建立,进一步提高学生的分析问题和解决问题的能力。 2.实践教学改革与创新能力的培养。该课程安排了8个课时的实验,在实验过程中注重仿真实验和实物操作相结合,培养学生的理论研究能力和思维能力。在实验教学过程中,发挥学生的主体作用,培养学生的自主学习能力。 实验教学内容的确定。实验内容主要分为验证性实验、设计性实验和综合性实验[4]。验证性实验主要有“A/D转换”、“数字PID控制算法的研究”等。通过此类实验让学生验证实验结果、理解相关的基本理论知识,从而培养学生的实验操作能力。设计性实验主要有“直流电机转速计算机控制”等,通过此类实验学生结合实验要求和条件,自行设计实验方案并加以实现。综合性实验主要有“水箱液位控制系统”等,通过此类实验,学生可运用掌握的综合知识、技能和方法进行的一种复合型实验[5]。 实验类型的改革。增大了设计性和综合性的实验[6]。学生设计并实现简单的控制系统,通过系统搭建和整体调试以提高运用综合知识的能力和动手能力。 增加实践教学环节。本课程增开了1.5周的课程设计,安排在课程教学结束后进行。可由4~5名学生组成一个团队,要求学生结合工程实际,设计完成一个完整的计算机控制系统。通过对计算机控制系统的设计、分析和调试,提高学生的实际应用能力和动手能力,为以后开展毕业设计以及从事实际工程设计、维护等工作打下良好基础。 3.多种考核方式考查学生的综合能力。为激发学生对该课程的学习兴趣,我们对原有的卷面考试和测验的考核方法及考核内容进行了完善,以利于创新精神培养和技术应用能力的提高。评价学生的总评成绩由三部分组成:平时成绩、实验成绩和闭卷考试成绩,比例为2∶2∶6。把课外作业、研究报告作为平时考核内容,增加实验成绩,以调动学生做实验的兴趣和学习主动性。 四、结束语 “计算机控制技术”是自动化专业的一门专业课。根据该课程的特点以及课程教学中存在的某些问题,从理论教学、实践教学和考核方式等方面进行了探讨。理论教学方法的使用效果良好,实践教学环节的改革也在不断地尝试。在教学过程中,结合多种教学方式,激发学生的学习兴趣,提高学生的动手能力和创新精神,增强学生综合运用知识的能力。 计算机控制技术论文:工业自动化控制中计算机控制技术的应用路径研究 摘要:随着科技的不断发展,工业生产突破了人工机械的限制,自动化和智能化程度增强,实现了成本的有效降低,提高了生产效率。在工业生产中,计算机信息技术是基本的技术保障,为自动化和智能化的发展提供了基本的技术支持。本文立足自动化与计算机控制技术,全面分析了计算机控制系统工作的基本原理,分析了应用的特征,重点介绍了其在自动化控制中的具体应用。 关键词:工业自动化控制 计算机控制技术 应用路径 前言: 随着市场经济的发展,工业企业竞争愈加激烈,因此,要在保证质量的前提下,提高生产效率,成为工业领域面临的问题。工业自动化成为当前工业行业发展的趋势,计算机控制技术在这一领域中的作用突出,尤其是NC、PLC等先进技术在计算机控制系统中发挥关键性的作用,更加倾向于精密化和灵活化,凸显开放性的特点。 1 对工业自动化技术的概述 在工业生产领域,涉及石化、建材等诸多领域,在工业制造行业,自动化技术彰显综合性,更强调对计算机、电子设备以及相关理论的综合利用,在根本上实现对工业生产制造整个过程的动态化和智能化的监测。在这一过程中,能够实现对工业生产资料的有机配置,完善对工艺流程的优化,为决策者提供有力的支持,在根本上提高工业生产的生产能力和效率,降低成本支出,降低对环境的污染程度。在工业自动化技术中,主要包含三个组成部分,即硬件、软件以及系统技术三个组成部分。在硬件系统中,对于硬件系统,主要是各项设备和仪器等。系统技术主要是各种集成技术。软件是指软件系统,在工业自动化中主要包含管理、控制以及测量等软件类型。三个组成部分各自执行不同的职责,相互之间进行密切配合,实现对工业生产的自动化控制。在自动化技术的支持下,有利于增强员工的素质和企业的制造能力,实现对产业结构的有效优化。 2 对计算机控制技术的分析 计算机控制技术的优秀是计算机技术,应用目的是实现对参数的有效控制和收集,依托计算机硬件,结合软件,达到对工业生产过程的自动化控制。也就是说,计算机控制系统是整个工业自动化控制系统的优秀。对于计算机控制系统,主要是由软件控制算法、硬件以及上位机操控软件构成。在整个系统中,计算机突出的能力就是对数据的高速运算和处理能力,有助于对命令的操作和执行,利用对目标的控制,实现对工业生产自动化控制的目的。计算机控制需要相应的辅助构件。上位机操控软件的功能是实现人机的交互作用,进行数据的输入和输出处理,进行数据库建设,一旦发现异常,进行有效控制。信息交互过程中国,主要是借助有线和无线通信模式。也就是说,计算机控制系统能够实现对工业生产过程的控制,完成对操作目标的优化。 3 对计算机控制系统基本工作原理的介绍 对于计算机控制系统,主要的构成部分为硬件和软件系统,为了更好地实现计算机控制的功能,需要进行相关的数字和模拟转换设备。在现实的工业制控制中,主要的模式是进行实时控制,对控制的可靠性要求比较高,但是,没有针对速度进行指标性的要求,需要满足及时性即可。计算机控制系统对工业自动化控制的基本原理可以分为三个过程,首先,对相关数据进行全面采集。对控制对象的即时数字进行检测,收集相关的数据信息,而后将其迅速传输给工业自动化控制的计算机中心。其次,进行实时决策。借助计算机的软件,对收集的信息进行分析,结合控制规划,完成对下一阶段控制方案的制定。再次,对控制任务的执行和完成。在完成决策之后,将其传输给控制系统,对信号进行解说,分配任务,执行控制操作,完成自动化控制的任务。在实际操作和控制中,三个流程需要进行周而复始的循环,缺乏实际的要求,实现对异常的有效控制和处理。 4 对工业自动化控制中计算机控制技术应用的介绍 4.1 对数字控制的分析 数字控制是自动化的一种模式,主要是借助对符号和数字的编程,完成控制。这一功能的实现,需要借助计算机设备,经操作指令进行发送,使得设备在接受命令之后,依据设计进行程序的运行。数控中,软件是优秀,影响较大,只有保证数字控制技术的先进性,才能保证设备具有较高的自动化运行水平。借助数字控制,也能够实现对故障的有效诊断和监控,在数据库的支持下,实现对系统的有效维护,提高系统运行的安全性与稳定性。 在本质上讲,控制器是计算机,专门为工业生产研发。其基础工作为数字运算,优秀为编程存储器,主要工作方式的数字和模型的输入和输出,从而实现对工业生产和相关设备的自动化控制。在这一控制器运用在工业生产中之后,优势明显,操作简单,性价比较高,可靠性强,应用范围较广,便于维护和检修。 4.3 对分布式控制系统的分析 分布式控制在整个工业自动化控制系统中,属于中型系统类型,借助计算机技术,实现对生产过程中相关数据的收集、分析和处理,达到对生产的管控。其基础为计算机运行的速度的提升以及微型计算机的应用,提高技术的可靠性和科学性,与计算机的发展关系密切。 4.4 对计算机传感器的分析 对于工业自动化控制中的计算机控制技术,其主要依赖的是通信技术、软件技术以及传感设备,传感设备的作用十分突出。其主要特点是数字化、智能化、系统化和精密化,决定工业产品的质量。借助传感器,计算机实现控制作用,达到对数据的收集和整理,形成对设备运行状况的掌握,保证自动化孔系统设备运行的可靠性,提高工业生产的品质。 结束语: 综上,对于工业自动化控制,彰显复杂性,涉及大量设备和技术的应用,控制难度较高。计算机技术在工业自动化控制中,保证了强有力的技术支持,有利于降低企业成本,提高生产效率。因此,要强化计算机控制技术在工业自动化中的应用,不断完善,强化技术研发,使其能够更好地服务与工业化生产,促进工业发展的可持续性。 作者简介: 方瑞,浙江,汉,本科,杭州太阳铸造工程技术有限公司,研究方向:自动化控制技术。
冶金工业自动化技术探讨:冶金工业自动化中PLC技术的应用探析 摘 要:科学技术的发展给各行业均带来了诸多变化,在冶金工业中运用PLC技术对于冶金工业的发展有着巨大的推动作用。通过PLC技术的应用能有效地改善冶金工业的自动化水平,将基于计算机技术与互联网技术的PLC技术应用于冶金工业自动化中,对于生产过程的控制有着不容忽视的作用,并且可增强运行的稳定性,促进冶金工业的发展。文章将对冶金工业自动化中PLC技术的应用进行分析,探讨PLC技术在冶金工业自动化中的作用,并对其发展前景进行论述,以期促进PLC技术在冶金工业自动化中的优化及应用。 关键词:冶金工业;自动化;PLC技术 随着冶金工业的发展,自动化水平的提高也显得越来越重要。而科技的发展为这一目标的实现提供了契机,PLC技术的应用能给冶金工业自动化的进一步提高提供技术支持,促进冶金工业自动化水平的提高。但在PLC技术的应用过程中,由于在设备应用上重视程度上的差异,因而PLC技术的应用水平也不尽相同。目前,仍然有相当多的冶金工业并未真正的将PLC技术利用好,PLC技术应用的广度与深度尚且有待提高。 1 PLC的构成 PLC实质上是一种基于计算机技术发展而来的工业控制装置,主要在逻辑控制、数据处理等方面有着突出的作用。随着PLC技术的发展,PLC已成为自动化的三大支柱之一,在工业控制中相当普及。而PLC主要是由CPU、电源、存储器、I/O电路及接口电路组成如图1所示,其中最主要的是CPU(中央处理器),对于逻辑及数学运算有着重要的作用,可以协调整个工作的运行。而存储器主要是存储系统的监控、逻辑变量、信息存储、用户程序等;电源主要是由掉电保护系统及备用系统构成;接口电路主要是由键盘和显示接口相连接、I/O接口与通信接口相连接构成的现场设备及设备;最后输入电路可以将输入信号进行隔离和电平转化,输出电路可以将输出的结果进行放大与电平转化,从而对现场设备进行驱动[1]。 2 PLC的应用 2.1 控制开关中的应用 PLC技术的应用已遍及多个行业,在钢铁、石油、化工、机械制造等方面都有所应用。在具体的PLC技术应用中,控制开关的应用最为基本。在过去的开关控制中应用的是继电器逻辑控制电路的方法,但随着科技的发展,已逐步被开关逻辑控制所取代。基于PLC技术的开关逻辑控制能实现数字量控制与顺序控制,因而使得开关的控制能更高灵活,无论是对单台设备的控制还是多机的自动控制都方便有效。 2.2 闭环过程控制与运动控制 PLC技术能在应用的过程中用模拟量模块实现模拟量与数字量的转换,从而在主机系统中应用不同的控制算法程序对模拟量进行处理,完成闭环过程控制。而在运动控制中,PLC技术的控制运用途径较多,不论是在圆周运动中还是在直线运动都能进行有效的控制,因而在许多领域中都能得到广泛的应用。但在通常情况下PLC技术应用的是可驱动步进电机及伺服电机中的单轴或多轴位置的专用运动控制模块。 2.3 数据处理及通信联网中的应用 在冶金这种大型的工业生产中,数据处理的效率是提高生产的重要方面。PLC技术能利用矩形运算、函数运算、逻辑运算、排序、查表等对数据进行采集、分析与处理,提高数据处理的效率。通信联网的发展使得PLC技术的应用已突破了时间与空间的局限,在运用的过程中能实现远程通信、监控及维修等,进一步提高智能化、自动化水平。 3 冶金行业中的具体应用情况 3.1 炼铁除尘中的应用 在冶金工业中对于PLC技术的需求主要体现在产品的性能、安全性能、扩展的灵活性及维护方面。PLC作为冶金行业的主控系统,在钢铁生产中的多个环节都要用到PLC技术,在采选矿、烧结、铸造、等方面都有所应用。在具体的应用上,可以除尘站的利用为依据,除尘器主要由控制柜、水箱、压力罐、空压机和水泵构成,运用PLC技术可以对水箱中的水位、水温、压力、电磁阀门的开关进行自动的控制。在运行的过程中用水泵将水箱中的水抽到水管中,并用压力罐将水压出形成高压水柱,最终将灰尘洗净。因而在整个的冶金工业自动化中PLC技术的应用已相当普及[2]。 3.2 电动机变频调速中的应用 随着PLC指令系统的优化,在电动变频调速的控制中主要是利用PWM对电动机发出指令,这种控制不仅在接收信号下能控制电机的运转还能对电机进行调速,从而满足高炉除尘风机的工艺要求,如图2所示。在高炉中出铁场的除尘系统就具备PLC的这种功能,在高炉出铁的时候,在炉台前安装的红外感应器就会给PLC发出高温信号,而后对这种信号进行自动的处理将其传输给变频器,在变频器发出的指令下,除尘机电机就能在工频下自动地工作将粉尘吸出;而在出铁完成后,铁场红外测温器将给PLC发出低温信号,改变运行的频率,在低频状态下运行,继而避免无论在出铁与否的状态下都处于工频的高耗能情况,达到节能的目的,降低工业生产成本。 3.3 电气自动化控制中的应用 钢铁企业属于高耗能企业,在生产的过程中,环境相对比较恶劣,不论是对人体健康还是对机器设备都会造成一定危害。由于生产环境中的金属粉尘多,而腐蚀性气体也会出现泄露的情况,在这种情况下传统电气的连接线常会因为腐蚀作用产生故障,常导致电路的短路、开路、接地等问题。同时,在电控盘之间的电控连接线上,线路一旦出现问题,会给维修造成很大的困难,因为控制线路一般较长并且线路复杂,维护量也较大,会给安装和调试带来不便,浪费大量的人力物力。而运用PLC技术可以解决传统电气连接线上的线路问题,PLC中的存储器可以用于内部程序的存储,在逻辑运算、顺序控制、定时、计数等方面能直接给出指令,从而在数字化的模拟输入或输出中控制各种类型的生产设备与生产过程,达到自动控制的目的,这种自动化的控制不仅方便有效,还有助于提高控制的效率,节约大量人力物力的支出,降低生产成本[3]。 3.4 配料系统中的应用 在冶金自动化生产线中的自动配料系统主要是在配料的过程中针对不用的物料进行输送、配比、加热、混合等,从而完善配料流程,在钢铁冶金的应用相当普及。但在物料配比中对于材料的配比控制却是一大难题,其原因就在于不同的状态下,控制的情况也存在较大差异。在手动的状态下,不仅要根据生产的情况计算各种物料的配比,还要根据配比计算出具体物料的用量,并对设备进行设定,由此完成配比的工作。但是,一旦生产配比的参数发生改变或生产设备发生变动时,又需要对设备进行重新的设定,而这时又需计算各种物料的配比及用量,因而整个的操作流程繁琐复杂,准确性不高,并且会给工作带诸多的不便。而使用PLC技术,可以使用变频调速喂料机构以及配料控制软件包,从而完成物料的传送、配比控制、数据管理等工作,并通过网络将多个配料系统进行集合控制,实现高效率的控制。PLC技术的应用,有利于提高配料的效率,提高其配料的准确性,在各种恶劣的环境下进行自动化的操作,具有抗干扰能力强的特点,并且可以大大减少人力的投入,保障生产环节的高效、安全。 4 PLC技术在冶金工业自动化应用中的前景 在国家高速发展的建设时期,钢铁的需求量仍在不断地增加,因而实现生产的自动化,提高生产效率将是钢铁行业的现实需要。PLC技术在冶金工业中的应用对提高自动化的生产有着重要的作用,而在未来不论是运用微小型的PLC,还是大型的PLC ,在自动化的控制上均将会进一步提高,并且将综合更多的应用功能,使PLC技术的应用能更加广泛,在实际的运用中把整个的自动化控制网络进行连接,大大提高自动化控制水平。 5 结束语 PLC技术在冶金工业自动化中的应用优势可谓是有目共睹,对于实现冶金工业的高效、安全生产具有重要作用。因而在冶金工业高速发展的当下,应当针对PLC技术的应用优势及冶金工业的生产特点,提高冶金工业的自动化生产水平。在具体的生产过程中,要优化冶金工业的工艺线,促进生产设备技术水平的提高,并对PLC技术的应用给予重视,从而促进整个冶金工业的可持续发展。 冶金工业自动化技术探讨:浅析冶金工业自动化技术发展与应用 【摘要】在过去的几年间,我国家在自动化技术发展上获得了较为显著的成果,同时自动化技术也逐渐的被愈发广泛的运用在制造业等行业中。在本篇文章中就冶金工业自动化技术进行简单的分析与探究。 【关键词】冶金,工业,自动化,发展 引言:随着我国改革开放步伐的推进冶金工业得到了较好发展,而对冶金这样庞大而系统的生产过程,技术是关键。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效,产品质量也会更高,冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。 一、冶金工业自动化技术的分析 1、物联网技术与冶金工业自动化。随着技术的不断更新,物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛,相对也出现了较多的问题,主要表现为以下两个方面:一个是工业传感器的研制与生产。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提,才可以保证工业设备和机器的正常运行,同时使产品获得最好的质量,生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。 2、数学模型与冶金工业自动化。为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要,提高钢铁产品的质量和生产技术水平,务必要提高冶金工业自动化的水平。我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域,实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件,可以较为广泛地满足社会发展的需要。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合,才能够充分地发挥数学模型的优势之处。 3、过程控制系统与冶金工业自动化。对于冶金自动化来说,对于其生产过程中的检测与控制是相当重要的。物流跟踪技术,对于能源的平衡控制,在冶金环境下进行有效的环境排放实时监测技术等,都立足于对冶金产品的全生产过程控制目标,进行有自动化应用与实践。为提高整个过程控制的有效性,自适应智能控制的应用对于提高对冶炼过程中关键变量的高性能闭环控制作用明显。 4、信息化系统与冶金工业自动化。信息化系统的目的是通过信息共享与数据采集,把冶金流程中的所有信息进行集成处理,从炼铁、炼钢到轧钢进行全面的信息收集与传达。通过建立以计算机为基础的全流程模拟信息化系统,对各种冶金模型进行流程性离线仿真系统设计,把其生产过程中产生的所有信息进行全面的收集与及时的上传,并纳入仿真系统的环节中去,通过人机交互达到对于数据的监测与生产过程的全面监控目的。信息化系统不仅可以提高整个钢铁生产的智能化,同时还可以利用专家系统中的理论与案例知识,对生产组织与管理进行设计与优化。 二、自动化技术在冶金工业中的应用 在冶金生成过程中,原料场生成、焦化生成、烧结生产、球团生产、石灰生产等生成过程的自动化技术应用是关键。各个生成过程中的自动化技术应用又各不相同,其涉及的内容和技术应用将直接影响着整个冶金工业的自动化技术发展。 1、原料场生产自动化技术。现代冶金工业原料场的生产自动化主要有具有基础自动化和过程自动化并上联制造执行级的三级自动化系统、基础自动化系统两种。在基础自动化中有含有过程量的检测与控制,电器转动控制等内容。仪表和控制系统主要是原料输送系统和配料系统中的料槽的料粒计、称量装置等。电控设备中也有相应的仪表,但主要是对胶带机进行检测和对卸料机的定位控制等。 2、焦化生产自动化技术。在焦化生产自动化过程中,多用L2级小型计算机为过程计算机实现对生产过程的自动化控制,但也采用多台控机为过程计算机的方式。其中可分为生产基础自动化和生产过程自动化。首先,生产基础自动化是对备煤配煤、干馏、焦炭处理等生产过程进行检测和控制,这些生产过程一般以常规检测仪器和传感器即可完成。其次是生产过程自动化,计算机主要是实现计划输入、料仓控制、系统运转控制等功能,而数字模型及人工智能则对加热、配煤优化、配煤过程、干熄焦(CDQ)最优等进行控制。 3、烧结生产自动化技术。烧结的目的是为了让烧结过程中为融化的烧结颗粒粘结为多空质块矿。烧结生产自动化包括基础自动化和过程自动化两个内容。在基础自动化过程中,主要是对仪表的检测和控制,对电气转动的控制和人机接口的控制。在烧结生产过程的自动化过程中,计算机要对配料槽槽位进行掌控,对配料混合和返矿料粒槽位进行控制,对混合料水分、烧结台车料层厚度等进行控制。数字模型及人工智能则实现配料模型和质量预测、烧结矿优化配料、烧结OGS操作制导、烧结机机速过程控制等模型的系统控制。 4、球团生产自动化技术。在球团生成中一般按三个步骤进行:首先是进行原料(如细磨精矿粉、溶剂、燃料和粘合剂等)的配料与混合。其次是在造球机上加入适量的水而滚成10~15mm的矿石生球,最后将生球在高温焙烧激上高温焙烧,然后再冷却、破碎,最终筛分而成为成品球团矿。 5、石灰生产自动化技术。相对于冶金工业中的其他生产过程而言,石灰生产在价格和控制精度上的要求都相对降低,因此其自动化控制程度一般也较低。首先就石灰竖窑自动化控制而言,在当前的石灰窑控制系统中,多采用PLC进行控制,一般不会设上位机或工作站进行检测和监控。其次是石灰回转窑自动化。在石灰回窑自动化中,主要是完成检测和控制、数据显示、数据记录、数据通信等功能。自动化系统可分为电器逻辑控制系统和仪表调节回路。具体可包括预热机供料系统、大布袋除尘系统、预热机下输送系统、小布袋除尘系统、成品搬出系统、煤气流量调节回路、空气调节回路等。 三、总结 钢铁需求的快速增加为冶金工业的发展提供了调节,自动化技术在冶金工业中的发展和应用为冶金工业的发展提供了技术支撑。在冶金工业中,上述的几个自动化技术只是框架式的系统,其中还包括多个子系统,对各个系统及子系统的自动化研究是冶金工业发展中不可或缺的部分,这还需结合生产实践和自动化技术发展而进行。 冶金工业自动化技术探讨:浅析冶金工业自动化技术与发展 【摘要】在过去的几年间,我国家在自动化技术发展上获得了较为显著的成果,同时自动化技术也逐渐的被愈发广泛的运用在制造业等行业中。在生产钢铁的工艺中,我们不再为外国先进技术而担忧,而是建立了以国有化为基础的自动化体系,使得一大批新产品新技术逐渐投入到市场中。并且被广泛地运用在国内许多钢铁领域中。而且以计算机技术为基础的自动化技术在经济领域以及社会领域中取得了瞩目的成就。在本篇文章中我们将就冶金工业自动化技术进行简单的分析与探究。 【关键词】冶金;工业;自动化;发展 引言 伴随我国改革开放的不断深入,冶金工业自动化技术的发展越来越成熟。面对冶金工业如此庞大的生产体系,技术可以说是相当重要的。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效,产品质量也会更高。一些冶金企业越来越追求高回报低消耗的发展目标,所以生产过程中的节能减排成为冶金行业需要重点关注的焦点。可以说,冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。 一、冶金工业自动化技术的分析 1、物联网技术与冶金工业自动化 物联网技术是信息时代的产物,在第三次科技革命中孕育而生。物联网技术具有很大的发展空间,它实现了信息的快速传播和高效利用,为冶金工业自动化技术的发展提供了保障。可是当前对物联网技术的探究也只是出于概念阶段。许多企业甚至没有物联网的概念。随着技术的不断更新,虽然物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛,但是也出现了较多的问题,主要表现为以下两个方面:一个是工业传感器的研制与生产。所谓工业传感器是指可以对物体的状态和转变进行感知,并且将得到的感知转变成计算机可以读懂的电子信号。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提,才可以保证工业设备和机器的正常运行,同时使产品获得最好的质量。工业传感器就是对不同参数进行查看和管理。因此,生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。工厂传感器网是由很多随机分布的、能够进行实时感应和自动组织能力的传感器节点构成的网络。工业无线网络技术在冶金工业领域中的运用是现代化工业的一大突破,能够将工业领域的检测费用降到很低,同时又可以使工业领域的运用范围得到最大程度地扩大。可以说,工业无线网络技术是国内外相关领域非常重视的技术。 2、数学模型与冶金工业自动化 要知道,冶金自动化的快速发展状况与过程数学模型的运用程度有很大的联系。要是能够把数学模型这个技术运用得很熟练,那么就可以增加工业实现高度自动化的可能性。所以,为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要,提高钢铁产品的质量和生产技术水平,务必要提高冶金工业自动化的水平。我们知道,一些欧美国家冶金工业的自动化水平很高,可是由于某些原因,他们不愿意或是不肯将这种自动化技术与其他国家分享,他们与其他国家进行的技术转让的产品大部分是落后的或是有较大缺陷的产品。不过如今,我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域,实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件,可以较为广泛地满足社会发展的需要。还有就是,我们国家已经建立一个富有创新意识和创新能力的组织,从而为过程控制数学模型的自主创新提供了智力支持。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合,才能够充分地发挥数学模型的优势之处。可以看出,数学模型是自动化技术和信息化技术的关键技术。我们国家钢铁企业为了可以生产出市场所需要的钢铁材料与品种,就构建了实用性和准确性很高的数学模型。实用性和准确性很高的数学模型可以从本质上保证钢铁产品的质量和节约能源的效果,从而推进钢铁产品的长久性发展。 3、过程控制系统与冶金工业自动化 对于冶金自动化来说,对于其生产过程中的检测与控制是相当重要的。在实际应用中,新型传感器的应用,结合软测量技术的数据处理,对于其中的关键性工艺参数的掌握是相当有效的。其中,物流跟踪技术,对于能源的平衡控制,在冶金环境下进行有效的环境排放实时监测技术等,都是立足于对冶金产品的全生产过程控制目标,进行有自动化应用与实践。特别是对于冶金过程中的检测与在线监控技术,对于冶炼中的铁水、钢水、溶渣进行实时的温度与元素检测,通过进行钢水的纯净度监测,达到提前预知预控生产的目标。而对于钢材产品的温度、尺寸、元素值范围、组织缺陷等相关关键参数进行的检测与分析,也是贯穿于整个冶金生产全过程中的。而在对废气、烟尘也有着全线的监控,为了提高整个自动化控制的闭环控制度,冶金自动化技术在发展中已经形成了基于机理模型、专家系统、神经元系统、统计分析、支撑矢量机等技术于一体的生产过程控制系统。为了提高整个过程控制的有效性,自适应智能控制的应用对于提高对冶炼过程中关键变量的高性能闭环控制作用明显。而整个过程控制技术都是立足于采用新型电力电子元件,通过交直变频、高中压变频、与交交变频进行传动。如有副枪转炉动态数学模型、连铸二冷水优化设定、轧机智能过程参数设定、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、高炉炼铁过程优化与智能控制系统等等。 4、信息化系统与冶金工业自动化 信息化系统的目的是通过信息共享与数据采集,把冶金流程中的所有信息进行集成处理,从炼铁、炼钢到轧钢进行全面的信息收集与传达。在这一过程中,也就是一个横向的信息集成与整合过程。通过建立以计算机为基础的全流程模拟信息化系统,对各种冶金模型进行流程性离线仿真系统设计,把其生产过程中产生的所有信息进行全面的收集与及时的上传,并纳入仿真系统的环节中去,通过人机交互达到对于数据的监测与生产过程的全面监控目的。而协同计算的参与,对于优化冶金过程组织安排,强化生产智能与人工监控有着重要意义。而信息化系统对于钢铁产品的流程设计与新产品开发上,具有着无可比拟的虚拟集成优势。不仅可以提高整个钢铁生产的智能化,同时还可以利用专家系统中的理论与案例知识,对生产组织与管理进行设计与优化。 信息化作为冶金自动化的重要组成部分,不仅可以根据所采集到的数据对生产作业安排作出最快速的调整,同时还可以提高整个冶金生产过程中的智能化程度。通过信息化系统,可以对冶金各工序进行参数临近,对各工序的参与顺序与计划作业方面进行自动计算与安排,进而自动调整各工序间的作业时间与等待时间。而当出现不可抗力影响时,冶金自动化中的信息化系统可以在最快的反应时间内进行调度与技术工艺重组。通过人机协同动态生产调度,及时判定生产故障与生产过程中发生的品质异常情况。其中,在设备故障方面,不仅可以进行设备寿命预报,还可以进行自动计算与安排维护时间的工作。在冶金成本信息化方面,动态成本控制系统可以对整个原材料与能源介质进行动态全程跟踪,通过对产线进行自动化检修与定修、对生产调度情况进行以生产情况为优秀的动态调整与安排,达到优化原材料配比,降低冶金生产成本的目的。 二、冶金工业自动化发展分析 1、自动化控制方面 目前来说,我国应正视与提高自身对于高端控制设备的研发与生产,多进行自主知识创新,对智能控制与高性能控制器的设计与开发进行进一步的实践与生产。考虑到冶金现场的环境情况,对检测仪表的应用上还多进行加强,提高检测仪表的数据真实性,提高检测仪表寿命,进一步对其在测量与预报方面进行技术探索。对于冶金来说,自动化技术的基础是数学模型的适用性,为了提高其适应性,我国应多考虑把工艺与数学模式,把专家经验与新时期的冶金自动化技术发展进行有效结合,把炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的过程模型和过程进行有效优化。 2、信息化应用方面 信息化的有效应用取决于其长期的落实与实践,就这一点来说,在应用中,冶金企业应多立足于现有基础,对自身已有的基础自动化进行优化,逐步进行信息化与基础自动化的衔接。重视对整个生产流程的工序梳理与优化,信息化应用的带头人应重视对信息化使用者的培训与有效沟通,确保在生产中,信息化应用发挥其应有作用。 三、结束语 总而言之,冶金自动化的技术对于以往手工系统与现场监控来说,拥有着更高的智能性与预知性。作为耗能大户,冶金工业自动化发展趋势受限于其成本因素与人力管理压力,自动化技术会从以往的粗放型向精细化转型。通过对耗能的全过程控制与计算,达到对于产能的预估与预控。通过自动化技术的发展与革新,对实现冶金工业的节能减排,降低其生产成本,最终达到增加冶金工业生产效率,建设绿色工厂的目标。 冶金工业自动化技术探讨:关于冶金工业自动化技术发展的简析 【摘要】在建国初期,我国的冶金自动化的技术水平较低,基础也较为薄弱。但是随着我们国家自动化技术的飞速进步,冶金行业的自动化水平已经达到了较高的层次。本篇文章主要简单分析物联网技术、数学模型以及自动化体系等在冶金行业的发展情况。 【关键词】冶金行业;自动化技术;发展情况 在最近几年,我们国家在自动化技术上的发展取得了一定的成就,而且自动化技术已经被广泛地运用在制造业等行业中。在生产钢铁的工艺中,我们不再为外国先进技术而担忧,而是建立了以国有化为基础的自动化体系,使得一大批新产品新技术逐渐投入到市场中。并且被广泛地运用在国内许多钢铁领域中。而且以计算机技术为基础的自动化技术在经济领域以及社会领域中取得了瞩目的成就。本篇文章就是对冶金工业自动化技术进行简单的分析与探究。 一、物联网技术与冶金工业自动化 物联网技术是信息时代的产物,在第三次科技革命中孕育而生。物联网技术具有很大的发展空间,它实现了信息的快速传播和高效利用,为冶金工业自动化技术的发展提供了保障。可是当前对物联网技术的探究也只是出于概念阶段。许多企业甚至没有物联网的概念。随着技术的不断更新,虽然物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛,但是也出现了较多的问题,主要表现为以下两个方面:一个是工业传感器的研制与生产。所谓工业传感器是指可以对物体的状态和转变进行感知,并且将得到的感知转变成计算机可以读懂的电子信号。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提,才可以保证工业设备和机器的正常运行,同时使产品获得最好的质量。工业传感器就是对不同参数进行查看和管理。因此,生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。工厂传感器网是由很多随机分布的、能够进行实时感应和自动组织能力的传感器节点构成的网络。工业无线网络技术在冶金工业领域中的运用是现代化工业的一大突破,能够将工业领域的检测费用降到很低,同时又可以使工业领域的运用范围得到最大程度地扩大。可以说,工业无线网络技术是国内外相关领域非常重视的技术。 二、数学模型与冶金工业自动化 要知道,冶金自动化的快速发展状况与过程数学模型的运用程度有很大的联系。要是能够把数学模型这个技术运用得很熟练,那么就可以增加工业实现高度自动化的可能性。所以,为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要,提高钢铁产品的质量和生产技术水平,务必要提高冶金工业自动化的水平。我们知道,一些欧美国家冶金工业的自动化水平很高,可是由于某些原因,他们不愿意或是不肯将这种自动化技术与其他国家分享,他们与其他国家进行的技术转让的产品大部分是落后的或是有较大缺陷的产品。不过如今,我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域,实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件,可以较为广泛地满足社会发展的需要。还有就是,我们国家已经建立一个富有创新意识和创新能力的组织,从而为过程控制数学模型的自主创新提供了智力支持。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合,才能够充分地发挥数学模型的优势之处。可以看出,数学模型是自动化技术和信息化技术的关键技术。我们国家钢铁企业为了可以生产出市场所需要的钢铁材料与品种,就构建了实用性和准确性很高的数学模型。实用性和准确性很高的数学模型可以从本质上保证钢铁产品的质量和节约能源的效果,从而推进钢铁产品的长久性发展。 三、把国产的创新型产品与技术作为自动化系统的中心 当前,我们国家冶金工业自动化系统的构建仍然处于局部闭环控制或者是开环控制的领域。但是我们知道,要实现本质的集成与创新就要构建一个完全闭环的自动化系统。不过,这需要相关的实施部门、检查部门等的配合。自动化系统的集成与创新其中心是国产的技术,同时引进国外优秀的技术和产品,来确保自动化系统的质量。如果自动化系统仍然处于开环或是部分闭环的控制阶段,那么就没办法实现真正的集成与创新。在管理系统、控制工程设计、工业通信体系、实施软件、组态软件等的基础上,以国产化的产品为中心的自动化系统其集成和创新能够保证真正的生产管理控制为一体的智能化建设。 四、能源管理控制一体化的构建 我们知道,冶金行业是一个耗费资源和能源较多的行业,耗费的这些能源和资源会严重阻碍到冶金工业的不断发展。当前,我们国家的冶金工业逐渐从粗放型的生产模式转化为精细型的生产模式,用耗费的能源和资源作为核定产能的标准在未来可能成为现实。因此,能源的节约与利用对冶金工业的发展有相当重要的意义。其中自动化技术在冶金工业中的广泛运用,可以为节能减耗、低碳减排做出很大的贡献。冶金行业的能源管理控制一体化的构建,要是只处于数据采集阶段的话,那么作用并不大,但这也是目前普遍存在的现象。根据冶金工业在能源管理控制方面的特点,也就是耗费大量的能源与资源以及在冶金生产过程中所产生的气体,我们将能源控制与管理的重点放在了建设能源控制与管理中心。能源控制与管理中心主要是以控制模型与管理模型的建立为基础。可以看出,能源控制与管理的工作重点是能源运用的合理化、二次能源运用得合理化、多种能源介质共同运行、转变过去的能源计算方式以及能源安全警告等内容。 五、结束语 总的来说,伴随我国改革开放的不断深入,冶金工业自动化技术的发展越来越成熟。面对冶金工业如此庞大的生产体系,技术可以说是相当重要的。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效,产品质量也会更高。一些冶金企业越来越追求高回报低消耗的发展目标,所以生产过程中的节能减排成为冶金行业需要重点关注的焦点。可以说,冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。如果没有了自动化技术的支持,生产钢铁就没办法高效的进行下去。 冶金工业自动化技术探讨:冶金工业自动化技术发展 摘要:我国自动化技术发展非常迅速,在冶金业中的应用我国已经自主开发出了具有世界领先水平的优秀控制软件。本文从物联网技术、数学模型、自动化系统的集成与创新以及能源管控一体化对冶金工业自动化技术作了更深入的分析。 关键词:冶金;自动化技术;发展 近些年我国自动化专业技术的发展得到了很大的成就,已经被推广至制造业的应用中。并且基于计算机技术的自动化技术应用在经济效益和社会效益中有很显著的成果。本文主要以冶金工业自动化技术为主进行分析。 物联网技术在冶金企业中的应用 继计算机、互联网与移动通信网之后,物联网被认为是世界信息产业的第三次浪潮,其具有广阔的发展前景。但是目前对物联网的研究也仅仅停留在概念阶段,物联网在冶金工业领域的应用存在很多问题,主要表现在以下两个方面:(1)研制生产关键特殊传感器――工业用传感器。工业传感器能够对物体的状态和变化进行测量或者感知,并将其转化为计算机能够处理的电子信号。工业自动检测和自动控制实现的首要环节就是研制生产工业用传感器。在现代工业自动化生产中,必须注重自动化生产过程中的各个参数的监视和控制,从而确保设备能够正常工作,并且使产品的质量达到最佳效果,而对各个参数的监视和控制就是通过各种传感器来实现的。因此,质优价廉工业传感器有助于现代化工业生产体系的构建。(2)通过工业无线网络技术布局和建设工厂传感网。工业无线网络将传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等结合起来,它是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状网络。继现场总线之后,工业无线网络技术是工业控制系统领域又一热点技术,它能够使工业测控系统成本得以降低并且能够使工业测控系统应用范围得以提高。工业无线网络技术引起许多国家学术界和工业界的高度重视。 过程控制数学模型在冶金自动化中的应用 冶金自动化的不断突破是离不开数学模型的。如果把数学模型这项技术掌握了,就拿到了自动化的主动权和话语权。因此,要想生产国家急需的钢铁产品,就需要高水平的自动化技术做支持,而发达国家在自动化技术发展上比较成熟,他们为了某种目的是不会将其高端技术转让出去的,他们所转让的技术基本上都是过时的要不就是有条件限制的技术。到目前为止,我国的冶金自动化已经发展到一定的水平,开展高端冶金自动化领域数学模型的自主创新条件基本成熟,能够满足市场的广泛需求。另外,我国已经构建了一个富有技术创新能力的团队,为数学模型的自主创新创造了良好的基础条件。数学模型是对象表征的控制,是对象可执行的表述,数学模型与信息技术、工艺能力以及自动化技术进行有机结合,从而使得数学模型的优势更能充分的发挥出来,因此,数学模型通常被称为自动化与信息化的优秀技术。我国钢铁工业要想生产出国民经济发展需求的钢材品种,就需要建立高可用性和高精度的数学模型。高可用性和高精度的数学模型能够确保产品的质量以及节能效果,促进产品可持续发展。 过程控制数学模型在国内钢铁行业的应用与发展,目前还刚刚起步,方兴未艾,随着需求的发展,未来的数学模型还有着极大的发展空间。从现在起,形成社会的关注,这对数学模型的未来发展,会起到一定的积极作用。打破数学模型的神秘感。相信自己的力量,鼓足自己的信心,模型应用从低级向高级逐步发展,不断积累技术,不断培养人才,踏下心来,抓上几个项目,就一定能搞出名堂来,收到明显的经济效益与社会效益。发展以数学模型为优秀的自动化技术,是落实“科技创造未来”的具体体现,也是我国钢铁工业实现新的腾飞的助推器。在过程控制数学模型的研发与应用上,要实现重点突破,开发出有中国特色的数学模型产品与技术,走出一条“研制一批,储备一批,生产一批”以科研促生产、以生产出产品、以产品保应用的新的可持续发展之路来。 以国产化创新型产品与技术为优秀的自动化系统的集成与创新 目前,我国冶金工业自动化系统的建设,许多都处于开环控制或局部闭环控制阶段。而要实现真正意义的自动化系统的集成与创新就要在全过程方面实现真正的闭环。当然,这还要涉及到有关执行机构、检测单元等方面的支持与配合。其优秀是国产化的技术与产品,并广泛采用国内外其他先进技术做支持,以保证整套系统的品质与质量。如果仍然还是停留在实现局部闭环控制上,就不能真正称之为系统的集成与创新。以国产化创新型产品与技术为优秀的自动化系统的集成与创新是在控制系统、控制工程设计和组态软件、工业通信网络、制造管理和执行软件等多方面的基础上,通过集成与优化,实现真正意义上的生产管控一体化和生产过程控制智能化。 能源管控一体化建设 冶金工业是耗能大户,能耗将制约冶金工业的发展,我国冶金工业也正面临着由粗放型向精细化转型。以耗能来核定产能,或许将成为可能。所以整个冶金工业的节能降耗、低碳减排工作十分繁重,利用自动化技术来实现降低能耗,是冶金工业节能减排、实现绿色工厂的重要手段之一。 冶金企业能源管控一体化建设,如果只停留在数据采集阶段,那么意义不大。这也是目前已经普遍实现的事实。针对冶金工业能源管控的特点,一是耗能大户,二是在冶金生产过程中,又伴生出大量的可燃性气体,如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的优化、二次能源的安全合理使用、多种能源介质统一平台操作、改变传统的能源计量方式以及能源安全管理预警等。能源管控中心建设的特点是控制模型和管理模型的融合。
轧钢厂在日常的生产作业过程中,会形成较多的废水,而这些废水一旦直接被排放,则会导致严重的环境污染,同时致使大量资源被浪费。现阶段,我国轧钢厂在发展过程中,越来越多轧钢厂开始着重于水处理技术的完善与优化,并加大了水处理自动控制系统的应用。与此同时,伴随着钢产量需求的不断增加,我国轧钢厂也正在进一步扩大生产规模,因此也陆续出现了包括水紧张在内的一系列新问题,最严重的就是导致地下水位降低。所以针对水处理自动控制系统的建设与应用,对于轧钢厂的可持续发展来说尤为关键。 1水处理生产工艺概述 按照水处理自动控制系统的工艺流程与实际设计水量,可以将工作过程划分为三大环节,分别为铁皮沉淀池、化学除油间以及循泵房。其中在徐泵房当中主要包括三个水池,分别为浊环水冷、净环水冷水池以及冷却塔。在这三个水池当中,净环水属于生产设备当中最常应用的一种冷却用水,能完成出炉产品与入炉产品的冷却、运输管道的冷却、加热炉加热过程的冷却以及空调的冷却。在冷却水应用以此之后,会流经化学除油间、污泥脱水间以及铁皮沉淀池,而后一同汇入到循泵房当中的热水池内,再通过冷却塔结束最终的冷却操作后流向冷水池当中,以达到循环利用的目的。在水处理过程中,水处理对水中的杂物实现吸附。此外,可以使用一部分的水处理药剂,如聚合氯化铝、活性炭以及各种过滤原料。在加工原水为生活或工业用水时。可以将其称之为给水处理。而加工废水时,可以将其称之为废水处理。在循环用水系统以及水再生处理中,原水为废水,成品在加工过程中水处理还包含对处理过程中产生的废水以及污物的最终处理模式。包含了废气处理、排放水处理。在处理生产方式上,可包含以下3点:(1)通过最常用的方法去除水中的部分杂质,获得所需要的水质。(2)在原水中添加新成分来获取所需要的水质。(3)对原水加工不涉及去除杂质或添加新成分。问题水中杂质的去除方法需分析水中的物体,如颗粒物、溶解物等,包含水草、垃圾、水生物等。在废水处理上,去除粗大的杂质属于水的预处理部分。悬浮物和胶体在水处理过程中产生不溶解物质。就生活用水而论,在水处理生产工艺上,首先需要去除泥沙等杂质,随后消毒。对污染较为严重的水域,还要去除有机物。通过沉淀等一级处理去除有机物后,采用生物处理法进行消毒,随后进行三级处理,以确保水质能够得到提升。在三级处理工艺上,通常使用微电解法进行处理。微电解技术在不通电情况下,利用填充废水中的微电材料,自身产生电位差,对废水可进行有效的电解处理,以达到降解污染物的目的。对设备通水后,设备内部会形成微电系统,在空间内作用下构成一个电场。在处理过程中,全新生态与废水中的许多组分发生氧化还原反应,达到降解、脱色的作用。生成的F12+可以进一步氧化成F13+,且水合物具备较强的吸附性。经过测试,其吸附能力高于一般药剂水解的氢氧化铁胶体。可大量吸附水中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子。该工艺用于难降解高浓度废水的处理可大幅度地降低COD和色度,提高废水的可生化性,同时可对氨氮的脱除具有很好的效果。传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭,使用前要加酸碱活化,使用的过程中很容易钝化板结,又因为铁与炭是物理接触,之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用,这导致了频繁地更换微电解材料,不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。另外,传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间,增加了吨水投资成本,这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。其工作原理基于电化学、氧化-还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便,不需消耗电力资源等优点。 2系统组成与功能设计 2.1管理网 系统设计过程中,可将冗余服务器配置到管理级当中,并设置两台互为备用,进而提升系统可靠性。服务器可以选择大型的网络关系数据库,借助于客户/服务器这种体系结构,能有效满足分布式与开放式数据管理的方式需求。同时还可以配合多台PC机,将其当做监控操作站应用,以实现针对水处理工作当中不同部门工作的监管效果。监控操作站同时还能够实现状态显示、远程控制与操作、报警、报表、通讯、冗余以及数据通信等功能。管理网当中的现场总线可以使用ProfibusFMS总线,而冗余服务器则可以当做这个现场总线当中的主站,借助于cp通信模块连接现场总线。 2.2控制网 (1)整个系统的核心是PLC控制器,它不仅可以连接上位机和现场仪表,还可以处理和计算逻辑关系。因此,可以选择不同公司生产的两个不同的PLC组成冗余控制器,其中一个设置为主站,另一个设置为备用站。两个PLC通过并行总线进行通信和信息交换,并相互监控,从而完成双机热备冗余。主要功能是接收来自管理网络的命令和信息,控制水处理工作流程,并为管理网络中的计算机和服务器传输现场实时状态。同时还应注意的是,每个PLC中都安装了ProfibusFMS通信模块,使PLC成为ProfibusFMS现场总线从站,并借助总线实现与上位机的通信(如图1)。(2)现场网络。现场网络的基本组成一般包括一次仪表、执行机构等。一次仪表可包括液位计、流量计、温度传感器、压力传感器等。现场网络的主要功能是监测传感器的具体参数和系统设备的实时运行状态,并将最终监测数据上传至系统。此外,现场王还可以指挥济宁结构中的控制机,进而有效地控制执行机构的工作。在现场网络设计过程中,可选择PROFIBUSDP通信模块连接PLC远程输入/输出站et200m、现场执行机构和现场仪表。 3轧机水处理自动控制系统的结构构造 3.1网络通信模块 在水处理自控系统的设计过程中,网络交换机设备需要根据实际情况选择具体的类型,如6个电端口或2个光端口,以便更好地完成系统扩展和生产的具体需要,完成数据交换。PLC系统通过交换机加强工业以太网与上位机之间的数据传输效率,实现信息交换。结合ieee823标准,建立高性能、开放网络、多供应商的体系。借助PLC技术,可通过以太网连接和通信处理器选择CP343-1信号处理器。其中,实际数据传输速率约为10mc/s,系统可以依靠TCP/IP通信协议实现传输。同时,在CPU中配置特定的模块数据。系统启动后,所有配置数据都可以传输到CP部件。 3.2PLC系统 (1)CPU和电源结构。PLC是控制系统和设备参数设置的主要模块。在硬件配置过程中,结合现场总线模块和变电站结构,可将S7-300设置为主站。CPU包含MPI接口,支持I/O配置、分布式I/O等重要结构。(2)ET-200M。这是一个模块化I/O站,是一种高密度配置形式。同时具有IP20的保护注册,可实现PLC通信模块和信号功能的扩展。该站为无源站,最高数据传输速率可达12m比特/秒。(3)输入/输出模块。该模块是SM信号模块。数字输出模块可以连接接触器、灯、启动器和电磁阀。 3.3人机界面系统 (1)显示本工程主要工艺流程画面,显示设备的运行和控制过程,实现对设备的控制;(2)加强对电机启停、急停等工作过程的控制。(3)完成实际操作和报警过程,并实时监控设备运行状态。(4)第一个模拟考试模块用于控制设备故障诊断模块,采集报警数据和历史数据,得到趋势曲线或直接查询。例如,在系统设计过程中,窗口系统中的上层监控模块可以用来支持PLC软件和程序软件的开发。控制系统根据现场实际情况进行合理设计。PLC设备在运行过程中,可以检测其具体的工艺参数和运行状态,并利用控制原理调整设备结构。 3.4程序设计 (1)方案编制要点。应满足PLC模块中控制模块的要求,并根据实际用水量合理控制水泵的启停量。通过流量计分析泵特定出口位置的流量,然后调整启动和停止泵的数量。例如,在系统设计过程中,水泵和阀门可以具有一定的联锁控制能力。然后,在启动和关闭后,必须先打开水泵,然后才能打开阀门。关闭时,情况正好相反。在程序设置过程中,经常随机指定一台平台设备作为备用水泵。水泵发生故障时,只能自动投入运行,同时发出报警信号。(2)制定程序。软件编程过程中可采用STEP7模式,实现组态、调试、编程、监控等多项工作内容。内部硬件结构可以分配地址和科学的设计参数。 3.5系统调试 (1)调试硬件结构。在轧机净化水自动控制系统调试期间,必须对PLC控制模块进行全面检查,包括接地线、I/O接线和电源。对PLC的外部接线进行一些检查帮助,确认硬件连接正确后,完成最终的电力传输。在系统的设计中,调试阶段非常关键,可以选择变量表进行测试。在检测期间,工作人员可以借助CPU故障诊断方法找到故障区域。另外,该技术通过硬件仿真,对设备信号进行分析,并通过硬接线连接PLC系统的输入,从而完成相关的测试工作。(2)调试软件。模拟调试合格后,可完成现场设备与PLC的连接,将PLC的运行模式改为运行模式,以减少或消除系统运行过程中的漏洞。软件调试可以实现对打开的变量表或新增加的变量表的编辑和检查。 4结语 综上所述,在轧钢厂日常生产过程中,水处理环节往往是一个十分关键,对生产质量与生产环保性产生直接影响的环节,因此针对其进行自动控制系统的设计与应用将具有重大意义。 参考文献 [1]肖刚.轧钢厂水处理自动控制系统分析[J].科学与信息化,2020,(31):1. [2]郭新义.浅述轧钢自动化控制系统应用优化[J].科学与信息化,2019,(10):2-4. [3]袁显能.某轧钢厂水处理电气系统风险分析及优化改造措施[J].科技风,2019,(12):21-24. [4]沈艳忠.浅谈轧钢厂电气自动化控制系统应用优化[J].科学与信息化,2019,(22):1-3. [5]崔勇.轧钢厂电气自动化控制系统运用优化研究[J].名城绘,2019,(1):54-57. 作者:石明璇 单位:南京南钢产业发展有限公司公辅事业部
电气与化工论文:数字技术在电气自动化工程中的应用与创新 【摘 要】近年来,随着经济的发展,工业电气化也在不断进步。尤其是在应用了数字技术之后,电气化行业得以快速发展。它主要是经过刷新电气化的操作系统,使工业电气自动化区域更适用和简单快捷,数字化技术管理下的工业电气的运作系统在高速的运转着,工业电气化的工作效率被显著提高。除此之外数字技术在工业电气工程中的应用应该还有很多好处,还需要我们锲而不舍的对它做更深入的研究。在本篇文章中,针对这个问题进行了讨论。 【关键词】数字技术 电气自动化 应用 创新 最近几年,随着计算机技术水平的不断提高,它的应用范围越来越大,尤其是计算机在工业电气化中扮演着重要的角色,在电气技术高压试验中采用了微型计算机控制的变压器试验设备,利用计算机的测试系统和辅助方法对高压强电流功率驱动集成电路进行测试研究。在本文中,作者主要阐述了计算机在电气自动化工程中的应用 一、数字技术在工业电气化中的使用 (一)数字技术在工业电气自动化应用中的可操作性强 正如我们所知,数字化技术具有逻辑能力强、应用简单等特点,能进行信息数字量、模拟量,识别信息的正确与错误,避免了人力、财源的浪费,节约了资源。数字化技术的应用,就是对命令进行传递并且进行指导,通过微波、电缆、网络等传输介质进行传输,自动进行其操作流程,而且它本身就带有判断和辨别的作用。因为信息技术在多个层面都进行了模拟监控,所以通过它引导的信息产业可以向电子商务的方向发展。再加上微电子处理器和微电子技术的应用,让越来越多的单位企业意识到了数字技术的重要性,同时工业电气化方面也因为数字化技术的使用迎来了更为广阔的应用前景。 (二)数字技术在工业电气自动化的高性价比 另外,数字技术在电气自动化工程中的应用还有诸多好处。数字技术一方面保证了工业自动化更好的实现其功能,在使用和检查方面都有所改善,使通信能力加强,可以处理更多的信息,更智能化,另一方面它的标准得到提升,清晰的内部结构,节约成本的同时也保证了质量,减少了不必要的浪费。也就是说,在对工业电气进行设备改造过程中,系统为它提供了比较优越的条件。把工业电气自动化和数字技术相结合,不仅可以得到高性价比,而且在其它领域也很受欢迎,大力推崇。工业上,在电气及其自动化工程中,数字式变电系统代替了传统的变电系统的使用,并且在生活和工业中被大力应用。数字式改变电压的工作原理是通过微型计算机来进行硬件的设置和信息的收集,不仅能使数字化的程度更高,而且还可以削减在设备和面积上的不必要浪费。数字式变电系统的操作简单、成本比较低,能够在不需要别的设备帮助的基础上,进行管理和控制。 (三)数字技术在工业电气自动化中应用的高可靠性 第一,它采用的电气系统在网络系统和技术都比较先进。之所以在工业电气及其自动化中使用数字技术能够实现操作简单,准确率提高,即使出现错误修复也比较快的功能,是因为使用的数字化技术能够避免很多设备集中工作的麻烦。第二,在工业电气化中,使用了数字化传感器和光纤网络,更加提高了工业电气化使用的可靠性和有效性。比如在工业电气及其自动化中,仪器和仪表的数字化、网络化的应用前景就非常好,因为它们拥有较好的平衡性和明确定位的能力。事实证明,数字技术的应用不但提高了对知识的应用,而且应用市场也相当不错,根据不完全统计,在工业电气化中应用数字化技术的已达到了70%以上。根据数据显示,数字技术越来越被人们认可,这种结果肯定了数字技术的可靠性、实用性和灵活性。数字技术在工业电气化的应用前景非常好。 二、数字技术在电气自动化中的创新 虽然数字技术在电气自动化中被大力使用,而且已经促进了电气行业的进步,然而,随着技术的不断进步,为了能够使数字技术更好的为人类某福利,提高电气工程的运转效率,我们需要不断的找到数字技术在电气自动化中的创新。 (一)可控性创新的方法:使用虚拟终端 因为G00SE虚拟子不仅完善而且还优化了二次回路,被广泛应用于信息交换和监控设备中,它使二次回路的灵敏性明显提高,并且改善了整个二次回路系统的可实践性和有效性。下面就来具体介绍一下虚端子在电气自动化是如何变现其有效性的。首先,虚端子能够起到控制的用处,可以全方位的控制全站的线路、母线和开关灯等重要组成部分,这样能够在提高不同装置之间的传输信息和通信的能力的同时达到跳合闸的功能,进而更加有效的维护遥控装置以及间隔层;其次,虚端子能够起到优化的作用,不仅可以使温度调试系统而且还可以使档位调节系统的操作步骤和程序大大的简单化,从而实现了操作简单的优点。 (二)可操作性的创新方法:程序化操作 电气自动化可靠性的基础是数字技术的可操作性,所以,在实施命令调度以前,必须严格的检查、核实票据,之后再把已经确定没有错误的票据存储到电脑上。实施实际操作的过程中,首先要求调整及设好人工操作界面,检查闸刀和开关灯主要的器件是否完全正确,然后实施操作演习,改善预演的过程中出现的一些问题,进而保证数字技术的可操作性。在对信息进行操作时,程序化操作的工作原理是让它与网络技术相融合,这种方法重在让内部网络与外部网络结合成为一个,以实现数字技术的高准确度为目标。此外,这种方法将智能系统分为很多小模块,进而实现各模块之间相互独立又紧密联系,维持了智能系统的正常运转。 (三)可靠性的创新方法:智能终端安装 为了保证数字技术应用的可靠性,在电气自动化操作中可以采用智能终端安装方法来实现配置的有效运转。光纤技术是智能终端安装过程的关键技术,通过光纤连接,有效地采集和控制间隔层与智能终端的数据信息。此外,要对程序接口不断改进和完善,加强PC自动化平台与ERP等系统的连接,为了满足客户的需求,在连接过程中,一般采用TCP/IP作为通讯协议,以达到程序接口的有效性和标准化的目标,为数字技术智能化的实现提供必要条件。 总而言之,由于数字技术普遍的用于电气自动化中,使得电气体系的可靠性、可操作性、灵活性以及系统性得到很大的提高,同时也很大程度上减少了人力资源的成本以及机器维修的费用,进而使电气行业在市场竞争中的竞争力得以提高。在技术水平不断提高的前提上,数字技术在电气自动化工业中的应用前景不容小觑。 电气与化工论文:浅论化工行业电气的安全技术与安全管理 【摘要】化工行业是工业生产的重要部分,由于其生产经营特点,以及生产材料的危险性,使得电气安全工作成为化工行业的重中之重。为此,笔者分析了化工行业电气的环境与特点,并从安全技术与管理两方面提出相关对策。 【关键词】化工;电气;安全技术;管理 前言 化工行业是我国工业的关键构成部分,关系到国计民生。但当前在许多企业中,依然存在着对电气设备的安全问题与使用维护关注不够,对工作人员的安全管理也不充分,造成有的生产环节安全系数降低,加大了电气事故的危险性。所以,加强化工行业电气的安全技术水平与安全管理是必不可少的。 一、电气的工作环境与设备情况 (一)高温环境。化工电气往往有着许多热辐射,车间里的温度很多时候或有规律的高达三十五摄氏度以上的情况。比如配备了干燥炉、烘箱、焙烧炉与锅炉的车间厂房。 (二)潮湿环境。工作环境内部空气的湿度超过百分之六十,但小于百分之七十五,这样的环境可以称为阴湿环境。空气湿度达到百分之七十五,这样的环境是潮湿环境。如果空气的湿度几乎到百分之百,顶棚、墙壁、地面和设备基本是浸泡在湿气里面,这样的环境属于非常潮湿环境。而化工电气的许多工作环境 属于阴湿甚至非常潮湿的环境。 (三)多尘环境。在实际生产活动中,产生粉尘如果足够多,就会堆积在线路桥架上,或积淀于电气设备上。根据粉尘是否导电,可以细分成导电粉尘环境与非导电粉尘环境。 (四)腐蚀环境。由于化工生产的很多原材料都具有腐蚀性,这些材料会腐蚀电气设备的架构,破坏电气设备的绝缘。根据腐蚀性的高低可以分成弱腐蚀环境、中等腐蚀环境与强腐蚀环境三种。 (五)爆炸性危险环境。化工生产需要许多原料,大部分都是可燃性物质,如煤、甲苯、氢气等。在大气条件下,可燃性物质与空气的混合物被点燃爆炸后,燃烧将传至全部未燃混合物的环境是爆炸性危险环境。爆炸性危险环境内的电气设备如果选型不当或得不到较好的管理,容易酿成火灾甚至爆炸事故。 (六)导电设备。在金属制造的设备比较集中的环境,员工会和设备的金属接触,但很难能够和金属完全绝缘,发生漏电事故时会对人身造成伤害。比如在锅炉的炉壁内实施检查清洁等。 (七)电气设备。化工行业电气环境,可以分为会对工作安全有妨碍的自然因素与非自然因素。自然因素包含着雷电、静电之类;非自然因素包含着化工电气操作地点的各种环境条件。电气环境对安全生产是否有保障有着至为关键的地位,在分析化工生产电气的安全情况时,需要将电气环境首先考虑。1、雷电。雷电的破坏是通过直击雷、电磁感应等的热作用、物理性质的损伤而造成的。当车间、输电线路与管道设备受到雷击的时候,会形成强烈的高电压与强势电流,造成事故断电或者火灾甚至爆炸,对化工生产造成巨大危害。由此可见,雷电的防护对化工电气来讲,是非常必要的。2、静电。静电所包含的电量通常很小,但往往电压较高,很容易造成火花放电现象。静电的火花能够点燃易燃物质,造成一定的隐患,影响生产的质量,还会导致电脑、继电器、控制器等的电子元件的损坏。3、电磁辐射。电磁辐射往往容易被忽视,但其会导致信号中断或失误,仪器、仪表及自控系统失灵;另外,射频危害还表现为感应放电,可能给人以明显的电击,还可能与邻近的接地导体之间发生火花放电,在有爆炸性混合物的场所,这是非常危险的因素。 二、设备安全管理 (一)高温防护。化工企业在高温场所内的电气设备应提高防护等级,加强高温安全防护措施。对高温场所内的电气设备实行日检查制,确保设备的散热效果良好。 (二)湿度控制。潮湿环境内的高低压配电室及计算机机房等,需安装温湿度仪和空调,实时监测室内温湿度,同时加强巡检力度,及时开启空调调温除湿 (三)降低粉尘危害。可以通过密闭设备来生产,这样可以防止粉尘四处扩散。无法充分密闭的车间,在不影响生产的前提下,尽可能的利用半封闭罩、隔离室等办法来隔离粉尘与电气设备,把粉尘控制于局部范围中,防止粉尘的四散。 (四)预防腐蚀。环境中的化学腐蚀介质包括:氯气、氯化氢、腐蚀粉尘等。化工电器防腐蚀主要通过采用密封式或封闭式结构来提高其防腐蚀性能。电器具有可靠的进出导线密封装置。外露部件在设计和工艺上均采取防腐蚀措施。 (五)防止爆炸。用于爆炸性危险环境内的电气设备须选用防爆电气设备。防爆电气设备根据环境及介质的不同分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类;根据结构型式的不同主要有隔爆型、增安型等。当电气设备内产生电火花及危险高温,引燃壳内的爆炸性气体混合物时,隔爆型电气设备的隔爆外壳应能承受内部的爆炸压力而不破损;同时隔爆外壳的接合面应能将向壳外传播的爆炸火焰减弱至不能点燃周围的爆炸性气体混合物。增安型电气设备是对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备,采取进一步的安全措施,提高其安全程度,防止电气设备内部产生电弧、电火花及危险高温。没有了点燃源,就不会发生爆炸事故。 (六)避雷与接地。化工企业内须建立安全可靠的接地网。避雷是在建筑物或设备顶部安装避雷带或避雷针,通过安全可靠的避雷引下线与地下的接地网相连,将雷电流引入大地。消除静电是将可能产生静电的设备通过接地引线把产生的静电导入大地。化工企业内所有不带电的导电设备和带电设备的不带电金属外壳都须通过接地引线与地下的接地网可靠相连,当有意外漏电事故发生时,接地引线将漏电电流导入大地,保障人员安全。 三、人员的管理 (一)单位领导要重视电气安全管理,可以将电气系统各环节分别确立第一责任人,达到每一环节都有安全负责人,确保国家的安全生产法规与相关规章制度能够切实落到实处。 (二)员工必须掌握安全技术、法律规章与劳动防护工作常识,熟悉自身岗位的运行方式、技术水平,把握操作时的隐患与危险环节,并能够熟练运用一定的防护手段。 (三)制订与完善相关规章制度,如电气安全管理规定,电气安全规程等,并宣传普及、贯彻执行。 (四)制度性的对电气系统所有环节实施安全检查,每个星期不能少于一回,对隐患排查、整改,使设备、消防器材与应急设施等保持完善备用的状态。 (五)不隐瞒隐患,对已经发生的电气事故要及时报告,并维持现场情况,分析了解情况与原因,对相关责任人不能姑息,保证责任落实到人。 结束语: 对化工行业电气实施安全考核,首先要进行系统安全分析,同时也要注意一些问题,比如多方引进学习同行业实践证明可行的操作方法,进行相关总结,争取为己所用。加强在计划制订时候的安全评价力度,做好全体和局部的联系。可以按照需要利用多种评价体系全面考量,以达到完善、全面。 电气与化工论文:探讨电气工程及其自动化工程建设与发展 摘要:随着我国科学技术的不断发展,我国的电气工程水平也得到了较大程度的提高。这也就在一定程度上使得社会工业化的发展对电气工程的发展提出了更高的要求,也就是进一步实现我国电气工程的自动化。本文主要先是分析了我国电气工程及其自动化的发展现状,并对我国电气工程在自动化在建设过程中产生的一些障碍进行了较为详细的研究,从而提出了一些适合电气工程自动化建设以及发展的意见。 关键字:电气工程;工程建设;发展策略 众所周知,经济的发展和社会的进步离不开我国电气工程的发展,也正是由于我国科学技术的发展使得一些部门对与电气工程提出了更高的要求,这也就在一定程度上促使了我国电气工程自动化建设的进程。如果电气工程自动化能够较好的完善,不仅仅能够更好的适应各个行业的要求,还能够满足自动化生产线的的需要,从一定程度上大大提高了各个行业的发展水平。 一、关于电气工程以及自动化建设现状 众多周知,我国的科技水平在近几年来得到了飞速发展,从一定程度上促进了电气工程水平的提高。不仅仅较之以前在电气的综合利用效率上有了较大水平的提高,更重要的是形成了一个较为完善的电气工程控制系统,从而能够在一定程度上满足工业自动化发展的一些要求。加快电气工程以及自动化的发展,不仅仅能够更好的提高一些部门在控制方式上的优化以及创新,同时也能够在一定程度上减轻相关技术人员的工作压力,提高相应的工作效率。 就我国目前各个行业的发展趋势来看,电气工程以及自动化必将成为我国行业发展的重要的一个组成部分。电气自动化不仅仅能够对经济的发展和社会的进步起到一定的促进作用,也是作为一些行业提高工业效率的一项重要措施。 二、关于电气工程以及自动化建设与发展的问题 虽然我国的电气工程以及自动化随着我国的科学技术得到了一定程度的发展,但是由于一些限制因素,使得电气工程以及自动化相关行业存在一些问题,本文经过分析,总结得到主要存在一下几个问题。 (一)没有进行相关的成本控制 众所周知,虽然我国的电气工程以及自动化以及发展的综合程度较大,但是就针对性却较差。这就容易造成一些企业在具体的使用过程中,相关的电气自动化不能够与企业自身吻合度较差,从另一个方面增加了企业的使用成本。而如果要想再开发一些更符合企业发展的软件以及技术,会增加软件开发的时间成本,从而也会增加企业的机会成本。 (二)工作效率较低,操作较复杂 由于电气工程以及自动化自身的特点,从而使得电气工程以及自动化要想得到较好的建设与发展则需要一个完整的系统。要想使得相关电气自动化能够提高工作的效率,保证工作的质量,这就需要相关人员对系统进行创新,从而能够满足电气工程以及自动化发展的需求,但是在具体的操作过程中,仍然同意出现工作效率较低的现象。与此同时,电气工程以及自动化需要对不同的对象进行不同的设计,这就加大了设计人员的工作难度,呈现出复杂化的特点。此外,网络技术的多样性对电气工程以及自动化建设与发展带来了不良的影响,造成了工作的繁琐与混乱,阻碍了电气工程以及自动化的建设与发展。 (三)数据传输出现问题 数据传输对电气工程以及自动化的建设与发展起着决定性的影响,数据传输的速度和安全性,决定着电气自动化的效率与安全性。但是在实际的电气工程以及自动化建设和发展中,数据传输方面存在着一些问题。一方面是传输效率的问题,另一方面是传输安全性的问题,造成了电气工程以及自动化发展的障碍,阻碍了电气工程以及自动化发展的准确性和安全性。 三、加强电气工程以及自动化建设与发展的方法 由于电气工程以及电动化的自身的复杂性,使得在其建设和发展的过程中会收到一些因素的制约以及影响,因此在行业发展的过程中面临着困境的时候,则需要从多个方面着手,根据电气工程以及自动化建设与发展过程中出现的问题,从而能够运用针对性较强的方法,才能够更加有效的促进电气工程以及自动化的建设与发展。 (一)加强技术方面的创新 众所周知,电气工程以及自动化是对技术有着较为严格的要求,所以要想使电气工程以及自动化有较大的发展,则必须要从技术优化方面加大力度,从而能够更好的突破技术方面的瓶颈,才能够更好的为自动化的建设和发展提供相关的技术支持。因此要建立一个统一的系统平台,根据商业终端客户的不同需求,对自身项目的运行特点进行分析,进而在统一的系统平台的支持下,实现对各种需求的满足。就当前的技术发展而言,嵌入式系统以及其他的控制系统,都需要借助统一的开发平台来实现系统的有效运行。可见,建立统一的系统平台,是电气工程以及自动化建设和发展的必然要求,一方面可以降低电气工程以及自动化的系统开发成本,另一方面还能大幅度的降低企业的运行成本。同时在建立统一的系统平台时,要按照一定的程序进行,做好开发目标的调查和研究,并充分分析行业与用户的相关信息,采用科学的管理模式对具体的操作进行有效的管理,特别是对实施环节、测试环节、开机环节以及运行环节的管理。这样不仅仅能能够在一定程度上减少企业的成本,并且能够提高企业的科学管理的水平,减少系统开发的费用以及系统开发的时间。 (二)对通用型网络结构进行探索 通用型的网络结构在电气工程以及自动化建设与发展中占有重要的地位,发挥了其独特的重要作用,可以实现企业在生产过程中的技术监管和企业管理以及设备的控制,在统一的系统中进行各个方面的工作,极大的提高了工作的效率,使工作变得更加快捷方便,同时提高了工作的安全性。另外,通用型的网络机构能够实现与各种管理系统以及中心控制系统的网络资源的配置,这样各种信息资源可以进行快速的有效的传输,真正的发挥了网络的作用,实现了网络结构的互通。可见,对网络结构进行探索有着远大的意义和现实的作用,这就需要技术人员的不断努力,加强技术方面的研究和分析,加强对网络结构的投入和探索,争取创建理想的通用型网络结构,为电气工程以及自动化的建设和发展提供重要的保障。 (三)加强对数据传输接口的建设 在电气工程以及自动化建设和发展的过程中,数据传输占有重要的地位,因此对电气工程以及自动化建设与发展要从数据传输的标准化建设着手,提高自动化系统的高效性、安全性以及快捷性。由于受到发展技术的约束和限制,我国的电气自动化建设过程中在数据传输接口方面还存在一定的缺陷和不足,这就需要利用已有的科技为支撑,借鉴其他国家先进的科技成果,加强对数据接口建设的探索,尽快实现数据接口的优化,实现程序的高效性,减少系统开发与运行的成本和时间,提高电气自动化的效率。 4、结束语 随着我国科学技术的不断发展,我国的电气工程水平也得到了较大程度的提高。这也就在一定程度上使得社会工业化的发展对电气工程的发展提出了更高的要求,也就是进一步实现我国电气工程的自动化。本文通过对我国电气工程及其自动化的发展现状,并对我国电气工程在自动化在建设过程中产生的一些障碍进行了较为详细的研究,从而提出了一些适合电气工程自动化建设以及发展的意见。希望能够为相关部门在进行优化企业的过程中提供一些参考价值。 电气与化工论文:化工项目中的电气施工现状与发展 摘要:本文介绍了化工项目中的电气施工现状与未来发展情况,在此基础上提出了工业中电气施工的重要性,阐述了施工阶段土建专业与电气施工配合工作,为化工工程的电气安装施工提供帮助工作。 关键词:化工工程;电气施工;现状;发展;配合 0引言 电气安装工程是整个化工工程项目中的一个重要组成部分,电气安装工程的好坏直接关系到工程质量、人身安全、投资效果、设备安全运行及节能的使用效果等。由于化工企业在设计与操作中不够规范,在电气安装中产生各种缺陷,留下安全隐患。随着当今科学技术和社会经济的急速发展,电气施工在建筑工程方面有了很大的进步和提高。整个工程的质量与其他施工项目必然发生多方面的联系,尤其和土建施工关系最为密切,施工中的协调配合就愈加显得重要。电气专业的施工和管理贯穿整个工程建设的始末,唯有树立“质量第一”的思想,采用科学的方法,严格地管理,认真把好每一道工序、每一个环节把好质量关,才能保证整个工程的质量。 1国内电气施工现状 面对入世后日趋激烈的国内外竞争,施工规范标准逐渐与国际社会接轨,各方面要求与标准都有所提高。化工施工企业一方面要正视自己的不足,另一方面也要充分利用难得的机遇,积极与国际接轨,提高自己的生存和发展能力。与此同时,国内存在的一些矛盾也逐渐体现出来。 1.1专业技术人员经验不足 由于长期受社会歧视及政策的原因,技术型工人在中青年这个年龄段(25-35岁)产生了脱节的现象。有经验的电气工程师虽然有很强的施工管理和组织经验,但文化水平及专业理论知识水平不高,对现行的国际标准(IEC)还没有完全接纳,对现行的电气规范也不是十分了解,对一些先进的技术如PLC控制及新型元器件性能等有似懂非懂的情况,只能一味的按图纸接线却不懂得原理,面对这种情况不得不在实践中去慢慢摸索。而刚毕业的大学生及技术工人虽然有理论知识但现场的施工经验又不足,还要有一个长期摸索接学习的时间。因此具有理论知识、实践经验及成本管理经验的复合型人才不多。 1.2施工管理人员素质不高 目前施工工程管理人员的现状是:技术素质较强,管理综合素质普遍不高,人文基本素质、尤其是国际化素质较为薄弱。在工程管理人才总量不足的前提下,工程实践中所需要的既懂工程技术、又精通工程管理、具有较强的人文、法律素质和国际化观念的中高级管理人才尤其十分匾乏。正因为施工工程管理人员素质问题才加剧了我国建筑工程质量问题、安全问题,并且造成了巨大的损失和浪费。新型的施工管理人员应同时具备知识、能力、人格素质,通过不断地自主学习和有效地绩效考核来提高施工管理人员的素质。 1.3施工质量下降 施工过程是控制电气工程质量的关键阶段。要严格控制影响工程质量和安全的因素,把施工中存在的质量问题尽量解决,以避免影响后序施工质量。由于施工单位在施工过程中为了降低施工成本,很少有专门的质量监督人员,到施工质量无法得到保障。另外材料成本问题,随着物价不断上涨,成本也随之不断增加,为了追求最大化的利益,也成为了施工质量下降的原因。虽然“企业的目的就是追求利润的最大化”,尽管从理论上讲无可厚非,但其中有一个误区,即不能一味单纯强调利润,为了利润不惜一切,忽视施工质量,工程质量的好坏直接关系到人民的生命财产和经济利益。 1.4社会因素 在化工项目施工单位,由于工作环境不是很好,长期工作在外,家庭工作关系难以平衡,另外国家对专业技术人员的待遇也不高,造成专业技术人员通常被有经验的工人所替代。 2化工项目的电气施工发展 随着科技水平的不断提高,电气施工技术的水平也相应得到了相当成熟的提高,特别是近年来随着电气施工在新材料、新工艺中的运用,一系列新技术的出现,不但解决了过去传统施工技术无法实现的技术瓶颈,而且使施工技术不断得到创新。一方面它降低了工程的成本、减少了工程的作业时间,另一方面更是增强了工程施工的安全可靠度,为整个电气施工项目的发展提供了一个更为广阔的舞台。国外先进技术的引进,都与传统的电气施工有着天壤之别,对电气安装的施工技术提出了许多新的要求,所有新产品、新工艺的应用,都需要经过工程技术人员进行大量的施工实践积累,最终得出大量的施工经验。 2.1新材料新工艺 接地材料从镀锌铁件向铜材变化。铜包钢接地圆线或绞线适用于一般环境和潮湿、盐碱、酸性土壤极产生化学腐蚀介质的特殊环境等高要求的工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地的水平接地体。铜包钢接地圆线是采用电镀、连铸等工艺制作的新型接地体,采用最先进的工艺将纯度99.9%铜覆盖至特制钢芯表面制成,导电性能与同等直径铜棒相同,但造价远低于纯铜,防腐性能远胜于镀锌钢材,具有导电性能好,低电阻、防腐性能优越、运输方便、施工方便、施工效率高等诸多优点,是替代圆钢、角钢、镀锌扁钢等传统接地材料的最佳选择。镀锌扁钢和作为接地体的镀锌角钢或钢管采用电焊连接,在连接处采用防腐油漆进行防腐,但由于焊接质量不能保证,且施工位置一般位于不易焊接的地方,接地电阻经常达不到设计和规范要求。铜包钢圆线制造工艺是采用电镀工艺,电气性能极佳,防腐蚀性优越独特,由于铜钢结合界面采用高温熔接,所以结合面不会出现残留物,不会出现腐蚀现象。 2.2自动化的发展 随着化学工业企业的发展规模越来越大,对自动化控制技术重视程度也相应提高,化工行业的自动化控制显得也越来越重要。因此,化工自动化控制的发展必须服从和服务于化工企业发展的大局,不断适应化工企业发展的需要,不断提高化工自动化控制水平。自动化程度越高,对火灾报警和人性化管理要求大大提高,装置内各种配套设施越来越多,比如自动火灾报警装置、紧急火灾广播、现场联络用广播对讲系统,电脑网络系统,电话系统、中央空调系统等,对装置中电气施工提出了极高的要求,在装置施工过程中利用计算机主要可以实现过程进度和计划的远程控制,过程资料利用计算机可以达到标准化和规范化,现场办公可以自行组建局域网,达到资源共享和及时信息,并与外部互联网进行技术交流,从外部得到需要的信息,对各种施工资料可以自行建立数据库进行管理,对数据可以及时进行筛选,发现其中问题,并可以利用数据库进行工作量统计和工程预决算,大大提高管理效率。化工生产企业是高危险性的高效益企业,它对生产的安全、操作和管理的要求极高。随着我国科学技术的进一步发展,与国外沟通日益密切,各种新设备、新技术会不断地被发明和投入应用,必然会使电气施工产生一个大的飞跃。 3与土建专业施工相配合 建筑工程的施工是比较复杂的,它包括土建、给排水、采暖通风、电气安装专业等等。在施工中如果某一专业或工种只考虑本身的工作,势必影响其他工种的施工,而且本专业或工种的工作也难以做好。有时会造成经济或质量上的损失。为了让整个工程的更顺利完成,电气安装施工人员与土建施工人员要加强联系与协作。施工阶段的主要工作是:配合土建和其它施工单位施工,预埋电缆电线保护管和支持固定件、预留安装设备所需孔洞、固定接线箱、灯头盒及电器底座、安装电气设备等。随着土建工程的进展,逐步进行设备安装、线路敷设、单体检查试验。工程施工实践表明,电气安装工程中的施工配合是十分重要的。要做好配合工作,电气施工人员不仅要有丰富的实践经验和对整个工程的深入了解,而且还要有高度的责任感,这样才能使工程做到完美。 4结束语 在化工工程项目施工过程中,电气工程的施工是一个全面、系统的工程,其施工质量的控制管理设计到人、材、物、时间和空间等方面。电气施工工程系统在化工项目建设中,起到了十分重要的作用。 电气与化工论文:建筑电气与智能化工程质量通病的防治措施 【摘 要】随着经济的快速发展,建筑行业也呈现出快速发展的趋势。电气工程作为建筑工程中的一个重要组成部分,在施工的过程中逐步受到施工单位的重视。但是随着建筑电气工程数量的增加,其产生质量问题的几率增加。另外,由于建筑电气是一种新兴的技术,在使用的过程中还不够完善,还存在着很多的质量问题。本文就当前电气工程施工中常发生的质量问题,进行了总结和分析,提出了相应的预防措施,为同行业提供参考。 【关键词】建筑工程;电气工程;施工;质量通病;防治措施 随着人们生活水平的逐步提高,对建筑物的使用功能要求越来越高,电气工程作为建筑工程的一个重要组成部分,在近年来增添了许多新的内容。但是在施工中,经常发生各种各样的问题导致电气工程无法正常的运行,本文将对施工过程中常见的质量通病进行归纳和总结。 一、电气工程施工质量的通病分析 (一)配电箱安装问题 在进行配电箱安装的过程中,往往容易出现配电箱的坐标不准确的现象,这时容易出现嵌入到墙面的现象,或者是发生移位、变形的现象;或者由于配电箱里面的垃圾没有得到及时的清理或者防腐工作不到位现象而使配电箱箱体遭到一定程度的破坏;当箱面板不能紧贴墙面时,这时会出现缺少回路编号的现象,使得布线的排列没有顺序;部分铁制配电箱体用电、气焊割大孔;配线管插入箱内长短不一,不顺直;入箱导管入箱位置随意布置,盘后接线混乱;箱体零线、保护地线未从汇流排接出。另外,在进行布线作业时,很多没有进行绑扎或者是没有有效的按压时,甚至出现导线被剪断的现象,最终导致配电箱内的线路紊乱,出现零线和地线凌乱交接,箱内没有配置专用的接地螺栓。在配电箱安装好以后,没有进行详细的检测就进行送电,留下一定的安全隐患。 (二)照明方面的问题 由于存在着开关、插座面板的不平整,在与建筑物进行接触的过程中出现了裂缝,开关不能切断相线,出现开与关的方向不一致的现象。插座的有关线接的比较凌乱,有的三孔插座根本就无接地线。螺口灯头接线不正确,软线吊灯灯头长度不足,没有做相应的保险扣,货调盒内的保险扣不能起到相应的作用。部分建筑照明工具安装偏位;成排灯具的水平度、直线度偏差较大等问题。这些现象是由预埋灯盒时位置出现问题,有偏差,安装时又没有采取有效的补救措施。另外,特殊地区的照明工具型号、规格、安装位置与高度应符合标准,如卫生间、厨房内设计应为防水灯,高于地面2.4米时,其金属外壳应做保护接地,并有专用接地螺栓,具有标识。采用螺口灯头时,如相线未接于螺口灯头中间的端子上,而是将零线接在该端子上,很容易造成安全事故。在施工的过程中出现偷工减料的现象,留下安全隐患。 (三)电线管铺设方面 当前施工中普遍存在着薄壁管代替厚壁管,PVC管代替金属管的现象,在使用金属管的时候对口毛的刺不进行处理,而是直接进行对口的焊接,在焊接的过程中出现严重的点焊的现象,钢管不接地或是接地不牢固;另外管子埋墙、埋地的深度不够,影响土建工程的进行;管理通过相应的结构没有设置路箱,留下很大的安全隐患。 在施工过程中经常会遇到厚壁钢管对焊连接产生内部结瘤,使穿线缆时损坏绝缘层;而薄壁钢管在焊接时会产生烧穿,埋入混凝土时会渗入浆水,导致导管堵塞等问题。 (四)防雷接地方面 避雷带通常是采用非镀锌圆钢,这种圆钢的定位不合理,同时感观的质量比较差;引下线截面小于避雷带的焊接面,这种结构产生的后果就是焊接的质量比较差,高出建筑物的部分未能与防雷装置形成可靠连接;接地的深度和间隔不够,焊接面不够,没有做好防腐的处理工作,接地的电阻比较大,不符合设计的要求。部分操作人员由于责任心不强,或焊接技术不熟练,焊接操作技术差。为防止此类现象出现,应加强操作人员责任心,提高焊接技术,不允许出现焊缝,不允许随意用螺纹钢代替圆钢作搭接。 (五)接线不符合要求 在进行施工的过程中,预埋线盒没有形成牢固的固定,出现模板胀膜,这些因素造成在安装的过程中出现坐标不准确的现象。施工人员在操作的过程中没有责任心,对电器的使用安全重要性的认识不足,在施工的过程中为了获取更多的经济效益,往往使用比较便宜的材料,根本不去调查材料是否符合标准。为了更快的完成工程,在施工的过程中出现偷工减料的现象,致使给建筑工程留下更大的安全隐患。 二、电气工程质量通病的防止措施 (一)配电器的安装处理 在进行配电箱的安装工作前,要求相关的技术人员做好充分的准备工作,详细的了解箱盒内的坐标和标高,利用钢筋套圈焊接将箱盒进行固定,防止出现移位或者变形的现象。配管和箱盒的预埋要符合设计的规范要求,按照相关的规定做好防腐蚀的处理,避免出现上锈的现象,剔除管口的毛刺,在入箱入盒是要加以保护。配电箱应开圆孔,应使用开孔器开孔或钻扩孔后再用锉刀去毛刺,防止穿线时损伤电气绝缘层;电线管导入配电箱时应平整,管口用护套锁紧,防止倾斜;引入引出线应有适当余量,以便检修,应成束放置,尤其是多回路导线不能有交叉现象;同一端孔上导线不可多于2根,须保证防松垫圈等零件齐全。配电箱安装好以后,要进行认真的检查工作,确保导线之间接触性良好,并且做好导线间、导线对地间的绝缘电阻的测量,确保能够正常送电。 (二)照明灯的安装处理 在安装照明等的过程中,定位准备相当重要,特别是在安装成排的灯具以及吊扇接线盒的安装时,应该保证预埋定位的准确性,安装过程中出现的误差要在许可的范围之内。日光灯的安装要保证选择规定的型号。合理安排定置预埋线接线盒的位置,尽量保证偏在一侧,不要放在灯的中心。 (三)电管敷设的处理 加强对施工现场施工人员的质量控制,对施工人员进行针对性的培训,管理人员要求熟悉有关的管理规定,保证在监督管理的过程中严格管理。电线层不能出现并排紧贴的现象,如果在施工中很难明显的分开,可以采用小水泥块来将其隔开。电管线埋入砖墙内,其表面的距离不应小于15mm,保证敷设的管道横平竖直。在进行管子弯曲是要用专业的弯管机进行使得弯曲处平整光滑,不宜出现扁折或是凹痕的现象。在预埋PVC电线管时,应该进行使用钳夹扁,应该选用符合管径的PVC塞头进行封盖管口,并用胶布进行绑扎牢固。 (四)预防的措施 加强对相关人员的专业技能的培训,保证焊接工作的顺利进行。增强管理人员和焊工的责任心,对于出现焊接不合格的现象,要是敲掉焊渣,刷上防锈漆。作为引下线钢筋的土建如果是对头碰焊的,应该在焊接处按照相关规定补搭接圆钢。 (五)接线的处理 在进行接线的时候应该与土建专业进行密切配合,准确牢固的固定线盒,在安装面板后要饱满补缝,不许出现留有缝隙的现象,做好面板的清洁保护工作。加强监督管理,确保开关和插座中相关线准确安装。安装结束后不能将安装的线头裸露在外,同时为了牢固压紧导线,应该将单芯线插入线孔时扭成双股,然后用螺丝钳拧紧。 三、结束语 建筑工程中电气的质量直接决定着建筑物的使用功能,随着电气工程的广泛受用,电气工程对建筑行业产生了很好的效益,影响着建筑行业的发展。因此,应该加强对建筑电气施工过程中管理,减少质量通病的发生,确保整个建筑电气工程的施工质量。 电气与化工论文:煤化工电气设备检修与维护 摘要:在整个煤化公司生产的过程中,电气设备的性能情况会起到非常关键的作用,然而由于一些自身的质量问题,或者是由于操作人员的相关水平不高,以及一些附近环境的影响,在煤化工电气设备进行生产的过程中,非常有可能会出现一些故障,这些故障造成电气设备正常运行的情况受到影响,为此,一定要依照相关的要求进行合理的改进防治,确保整个电气设备有一个非常好的运行状态。 关键词:煤化工;电气设备;检修与维护 1煤化工电气设备检修与维护的现状 1.1检修维护方法单一 第一,对电气设备进行定期的维修和检测工作,需要依照每种设备自身情况的不同来进行分类管理。若是在生产的过程中,相关的电气设备出现突发性的问题,就会对整个煤化工生产的情况产生严重的影响。第二,在电气设备没有处于维护检修期的时候,若是无法对这些故障进行排除,就有可能会造成这些电气设备的稳定性受到影响。 1.2维护检修人员专业技术不高 没有对相关人员进行岗前培训,造成这些设备检修的人员技术水平不高,检修维护能力不强,不能及时和正确的对出现的突发故障进行合理操作,造成处理电气设备检修过程中操作失误,而对设备的正常运行和工作产生影响,因为每一个岗位在职责和要求方面是不一样的,这些岗位的人员不能进行互换。所以需要加强这些检修维护人员的专业性,让他们的安全意识得到提高。 2当前电气设备检修与维护的难点 2.1运行环境复杂 在进行煤化工生产的过程中,电气设备会处于一种高温、酸碱腐蚀性比较强,而且粉尘比较多的情况下,这样情况会对电气设备的寿命产生非常大的影响,需要电气设备经受住非常大的考验,所以和其他的正常环境进行比较后发现电气设备在出现故障的方面的概率会大大提高。 2.2设备分布广 为了在煤化工生产的过程中达到相关的要求,电气设备的布置位置,会对电气检修产生比较大的影响,如果这些设备维护范围广,就需要相关的检测室和维修人员对电气设备环境进行一定的考虑,并且还要注意工人在现场活动过程中可能造成电气设备的影响情况,所以化工生产过程中相关的电气检修设备维护人员需要了解这些实际情况。 2.3检修难度大 为了让煤化工生产工作符合相关的要求,电气设备一定要进行防腐、防爆的处理,但是这样操作后就会造成整个电气设备比较高大笨重,要有很多的螺栓进行固定、接线腔的密封性比较严造成了拆卸的过程中比较麻烦,移动过程中比较麻烦等诸多问题的产生,这就需要相关的维护人员具有一定的责任心和耐心来进行合理处置。 2.4检修时间短 煤化工生产设备慢慢趋向简单化、自动化、智能化,这样就会让煤化工的生产效率得到大大提高,但是若是其中的一些设备产生问题的话,就很难马上发现问题,进而造成生产工作停滞。对整个生产工序产生比较大的影响,甚至造成整个工厂都处于停产的状态,所以需要在短时间内对这些电气设备进行检修维护,这一点是非常重要的。 3加强电气设备检修与维护的措施 3.1重视日常检修维护 在进行日常的巡视和检查过程中,一定要注意对电气设备的检修工作。要对电气设备的运行状态进行实时分析,对获取的数据进行记录和妥善保管,这样的话以后可以根据这些历史记录来对电气设备的相关性能进行预测,与此同时,还需要注意对维修人员进行明确分工。 3.2完善检修维护的管理制度 首先需要依照电气设备的实际情况,让维护管理制度和实际情况相符合,建立和完善整套制度让整个电气设备的检修过程更加具有规范性和制度化;其次需要对电气设备检修维护的具体任务、具体程序以及一些其他的要求进行充分明确,只有这样才会让煤化工生产得更加顺利;第三检修维护相关人员需要和其他部门的人员进行密切的协作和配合,只有这样才能让电气设备出现的问题更好地解决,不会出现责任推诿的情况;第四是需要注意建立一套岗位责任制度,需要让相关的领导和人员对自身的工作职责进行明确,让他们的安全意识和责任意识得到强化,只有这样才可以让他们在工作的过程中认真履行自身的职责,让自己的工作水平得到一定的提高;第五,需要注意的是积极防患于未然,加强应急响应机制的建立,如果电气设备出现一定的问题就需要立刻处理,这样可以让企业的损失降到最小。 3.3提高维检人员专业技术 第一,要强化相关人员岗前培训工作,逐步提高检修人员的专业能力,确保维修人员基础扎实,每一个检修人员可以独立进行检修的操作。培训要采取多种形式,如进行现场教学、观看视频材料、开展以老带新活动。 4结语 总之,在积极分析煤化工电气设备可能出现的问题后,需要对其可能产生的问题进行检修和维护改进工作,只有这样才可以让电气设备的运行效率得到提高,让企业的经济效益最大化,所以,相关的技术人员需要进行不断的学习和深入研究,只有这样才能让整个企业的经济效益提高,符合社会生产的实际需要。 作者:陆亮 单位:江苏晋煤恒盛化工股份有限公司 电气与化工论文:电气自动化工程控制系统现状与发展 【摘要】电气工程及其自动化专业作为电气信息领域新兴发展起来的一门学科,已经在国防、农业以及工业等领域得到了广泛的应用。因为其与工业生产以及人们的日常生活息息相关,因此发展速度十分快,系统自动化工程控制系统也相对成熟,已经发展为高新技术产业中不可或缺的组成部分,在国民经济中逐渐占据着越来越大的比重。科学技术是第一生产力,电气自动化控制系统作为现代科学技术的代表,在现代工业化中占据这重要的地位,尤其是建立在先进科学技术基础上电气自动化工程,不仅推动了科技的进步,加快社会发展的速度。 【关键词】电气自动化工程;控制系统;发展趋势 引言 电气自动化工程控制系统一般涉及试验技术、信息处理技术、电力电子技术以及自动控制技术等多个不同的技术领域,广泛应用于工业生产以及人们的日常生活中。较传统的运行系统来说,电气自动化控制系统可以大幅降低电气工程系统事故出现的次数,提高系统检测的精确度,使得信息传输更加及时与准确,最大程度上提高了现代工业企业的经济效益以及生产效益。本文首先对电气自动化控制系统的现在进行简要的分析,之后阐述了电气自动化工程控制系统不久之后发展的趋势。 1电气自动化工程控制系统发展的现状 1.1自动化工程的控制领域 关于自动化工程的控制领域,平台化、集成化以及图形化的人机互动界面慢慢成为主要的发展趋势,由于其极易集成同时易于使用与培训,这些特点都使得更多的使用者慢慢接受新型的人机互动几面。不仅如此,因为在电气自动化控制设计的过程中,应用了大量变准的程式化语言,使其后期的维护更加便捷,最大程度上降低了资金的投入。在电气自动化工程的控制系统中,对主系统进行安装的时候,为了确保优秀设备稳定安全的运行,且具备部分控制能力,必须安装由部分电子元件组成的控制回路。其主要的功能包括:①测量功能。监视系统的信号只能表示系统中的不同设备是否带电,但是具体的电气设备的工作状况的相关参数(频率、功率、电流以及电压的大小等)还必须通过专业设备测量出来。②监视功能。因为主系统中的存在的电是人肉眼无法捕捉的,工作人员无法从外表分辨出主系统中的各种线路以及电气设备是否带电,因此一定要通过专业的探测器对其进行监测,之后分析测得的各种信号,从而判断整个系统中的设备是否带电。③保护功能。在电气设备日常运行的过程中,往往会遭遇部分不可预知的故障,诸如:系统中的电流或者电压等可能会超过线路和设备承受的极限以及正常运行的范围,这就要求系统必须配备一套可以测量出故障信号且能够将故障点自动隔离,降低线路与设备损伤,防治出现人员伤亡的保护设备。④自动控制功能。对于电气自动化工程的控制系统来说,需要根据不同的工作状况以及运行条件,对主系统各种具备控制工程的设备进行自动控制。 1.2对电气自动化控制系统的集成化 在电气自动化工程控制系统中工作人员主要使用的信息技术一般包括下面两个方面:①工作人员可以通过电气自动化控制对各个系统、机器以及设备进行横向对比,获得其中的不足之处并制定出相应的改进方向。②在管理层面上,强化对纵深方向延伸的力度,在电气企业的生产管理部门中,工作人员不仅可以及时的掌握共产经营状况的相关最新资料,而且可以精确的控制与监督生产过程中的实时运行动态,还可以对生产过程中的各项信息与数据进行及时记录以及测量。 1.3监控集中式电气自动化工程控制系统 把全部控制信息统一集中的相同的处理器中。虽然这种方式在一定程度上减少了资源的投入量,但是因为信息处理量太大,所以导致如今的CPU不能完成人们对于系统运行速度的要求,不仅如此,因为在计算机或者监控系统中引入大量的设备,所以造成系统硬件的空间急剧减小,加大了电缆等材料的使用量,从而导致施工的成本大幅增加,对系统的稳定性与安全性也产生了不同程度的影响。 2电气自动化工程控制系统发展的趋势 2.1充分融合计算技术 自改革开放以来,我国任何一种先进设备以及先进产品都已经和“智能”挂钩,这种智能完美契合了当今社会稳定发展的需求,设备发展与系统运行智能化是科学技术水平提高的必然结果。就目前而言,电气自动化设备能够说是一种智能化以及集成化的多元化设备。这种和互联网技术息息相关的工程技术在现在的社会之中有着巨大的发展空间以及发展前景。这种先进技术的诞生,已经完全弥补了我国以往技术之中的不足之处,不仅如此,这样技术的出现也实现了实时监控的目标,能够对监控的数据进行及时的分析与处理,这样不但可以大幅减少人力与物力的投入,而且能够为企业赚取更多经济效益与社会效益,尽可能提高了工作精确程度。 2.2专业技术人才的培养 电气自动化的使用与安装,必须通过专业的操控人员才可以完成此项工作。部分生产商一般都会忽视设备控制人员职业培训的重要性。生产厂商时常在系统工程单位电气自动化的安装工作结束之后,才开始挖掘相关设备的维修人员以及操作人员,或者是才开始对相关人员实施专业的培训。对电气自动化进行安装的过程中,就必须安排相关的专业人员监管整个安装过程。以此为前提,在对其进行专业的培训与训练,这样设备操作人员就可以更加熟练掌握整个设备的操作原理,并将工作经验牢牢记在记忆中。为了可以更好的找到电气自动化运行过程中存在的问题,专业技术人员必须在日常设备检修过程中不断总结经验,分析问题出现的诱因,这样才可以在出现问题的时候,及时的做出正确的判断。除此之外,技术人员对在组织设备进行安装的时候,必须熟练掌握各种技术,企业对员工进行培养的时候,必须注重员工的动手操作能力,使得工作人员对硬件设施的维修、保养、操作以及使用等相关知识牢记于心。 2.3实现统一化 电气自动化一般是实现维护、运行、调试以及测试的一体化设计,电气自动化可以有效地实现产品周期性的设计。电气自动化实现了统一管理的目标,主要是为了能够更好的满足客户的需求,换句话说就是,将开发系统彻底从运行系统中分离出来。电气自动化工程控制系统的发展方向一般都是把电气自动化系统通用化,可以满足不同方面的需求。电气自动化网络结构的设计必须确保企业工程中通信信息保持通常,对现场的监管体系进行严格的控制。网络体系计划无论是通讯系统中还是现场的以太网,都必须对元件实施控制,确保办公环境通讯的统一化。 2.4技术创新 目前,我国已经对电气自动化的发展设计了完善的发展计划,在持续进步的社会背景下,增加电力自动化的创新能力。①必须确定电气自动化在企业创新中的优秀地位,为电气自动化的发展奠定良好的政策基础。②建立健全完善的发展控制体系,不断增加我国企业的自主创造能力。③积极开拓市场,慢慢提升电气自动化的实践与创新能力。 3结束语 总而言之,作为目前工业发展中一个重要的基础组成部分,电气自动化工程控制系统对工业的发展具有深远的影响。通过工业的不断发展,技术的持续革新,使得国家GDP以及综合国力稳步提升。因此,在自动化以及智能化全面发展的今天,相关单位必须不断加强对智能化以及自动化的磨合与研究的力度,使得两者可以在生产过程中更好的获得双赢的局面,从而真正意义上实现工业智能化以及生产自动化,最终造福于全社会,全面提高人们的生活质量。 作者:田浩 单位:荆州供电公司输变电工程公司 电气与化工论文:石油化工电气设备与供电系统的维护措施 摘要:对于石油化工企业来说,电气设备和供电系统的重要性不言而喻,本文就重点针对石油化工企业电气设备和供电系统的运行维护进行了简要的分析和探讨。 关键词:石油化工企业;电气设备;供电系统;运行管理;维护 1运行与维护中应该遵循的原则 对于石油化工企业中电气设备和供电系统的使用来说,其运行管理和维护工作应该遵循以下几个方面的基本原则,进而才能够保障其运行管理和维护的有效性和高效性: (1)经济性原则,对于石油化工企业的经营管理来说,经济性依然是极为关键的一个指标和管理任务,这一点在电气设备和供电系统的运行管理维护中也应该得到一定的体现,这种体现主要就是体现在运行管理的能耗降低方面,采取恰当的措施来降低电气设备和供电系统运行的能耗,保障其节能目标的实现,当然,也不能够为了实现这一经济性原则而导致其运行过程中出现安全问题; (2)安全性原则,对于石油化工企业这一类危险性较好的企业类型来说,在针对电气设备和供电系统进行使用的过程中,必须要格外注意其运行的安全性,一旦其存在安全隐患,不仅仅会导致整个电力系统的安全出现问题,甚至还可能导致整个石油化工企业出现更大的危险事故; (3)创新性原则,即在石油化工企业电气设备与供电系统运行管理和维护中,应该加强相应技术手段的研究和创新,不断引入一些新型的技术手段来提升其运行管理和维护的水平,保障其运行的规范性。 2电气设备和供电系统的运行维护措施 2.1电气设备和供电系统的运行管理措施 对于石油化工企业电气设备与供电系统的使用来说,其运行管理是极为重要的一个方面,具体来说,这种运行管理主要涉及到以下三个方面的内容: (1)首先,在运行管理中必须要切实加强对于相关电气设备参数设置的关注,保障其参数设置的合理性和准确性,我们都知道,对于任何电气设备的使用来说,参数设置都是极为关键的一个方面,一旦参数设置出现了问题,不仅仅会影响到整个电力系统的正常运转,导致其无法正常生产,还有可能会对于石油化工企业的安全性产生一定的威胁,因此,加强对于这些参数的监控和把关就显得极为必要,并且这种控制和管理应该落实到每一天的日常管理中去,加强实时控制,避免其参数超出管理人员的控制;同时,利用电力自动化系统,实时动态跟踪数据内容的变更和报警,针对监控反映出来的具体状况进行相应的分析,然后如果发现存在一定问题的话就给予报警处理,保障问题能够得到及时的解决; (2)其次,有效落实好相应的巡视检查制度也是保障其运行管理效率的一个重要举措,基于整个系统中所有的电气设备进行全面的巡视检查是极为必要的,在当前很多石油化工企业运行中,其电气设备与供电系统的运行巡视检查都已经实现了较高的自动化和信息化,这必然在一定程度上降低了巡视检查的难度,但是仍然需要相关的管理人员提高注意力,密切关注其特殊状况的出现,避免运行故障的出现;这种日常巡视的存在其实也就是预防性维护,在预防性维护工作中,合理的应用各种现代化仪器是极为必要的,比如红外成像检测仪就是代表性比较强的一类设备,采用该设备能够针对系统中相关设备的温度进行有效监测,进而便能够发现故障元器件,并且进行报警处理; (3)最后,保障故障处理的及时性也是当前石油化工企业电气设备与供电系统运行管理中的一个重要要求,因为故障的存在是威胁石油化工企业电气设备与供电系统有效运行的重要原因所在,只有保障这些故障得到了有效地处理才能够确保其运行的稳定性,而处理的及时性则能够尽可能的避免出现设备运行的中断,把因为故障造成的损失降到最低,就当前的故障处理现状来说,继电保护装置的使用是极为必要的,其对于故障处理及时性的贡献是比较关键的,并且还具备一定的安全保障价值。 2.2电气设备和供电系统的维护检修措施 对于电气设备与供电系统的维护检修工作来说,应该重点做好以下几点: (1)首先,必须要切实保障维护检修的有效性和及时性,即针对所有的电气设备以及供电系统制定合理有效的维护和检修规划,尤其是对于维护检修的时间间隔必须要进行合理的制定,进而避免出现因为长久不进行维护而导致一些故障问题的出现,而对于检修维护的实效性来说,则应该重点加强全面性,确保每一个电气设备及其供电系统都能够得到相应的维护,避免出现遗漏现象; (2)其次,必须要重点加强相关维护和检修工作的安全性控制,因为对于石油化工企业来说,其电气设备与供电系统的运行存在着一定的危险性,因此,切实保障维护检修工作的安全性就显得极为必要,这种安全性既是指具体维护操作的安全性,也是指必须要保障其后期运行的安全性,这也是其维护检修工作的一个重要目的所在;对于这种安全性控制工作来说,切实做好工作票制度的落实工作是极为重要的一个方面,也是当前应用效果比较理想的一个工作制度; (3)最后,为了更好地保障其维护和检修工作的效果,还应该着重加强对于相关检修人员的培训和指导,因为对于石油化工企业中应用的电气设备和供电系统来说,其复杂程度是比较高的,包含的具体设备也是极为繁杂的,这也就对于具体的技术人员提出了更高的要求,必须要切实具备相关的技术能力和检修水平才能够保障其维护检修工作的执行效果。 3结束语 综上所述,在石油化工企业中,电气设备和供电系统是极为关键的一个方面,也是保障其生产效率的优秀内容所在,基于这一点来说,加强对于电气设备与供电系统的运行管理和维护修就显得极为必要,尤其是针对这些电气设备正常运行过程中存在的各种故障问题来说,切实有效的排出故障问题所在,保障其运行的稳定性和有效性是极为关键的一环。 作者:王诗煜 单位:丰益精细化学(连云港)有限公司 电气与化工论文:电气自动化工程控制系统现状与发展 摘要:全面剖析电气自动化工程控制系统的当前状况以及未来发展趋势,深层次的掌握电气自动化工程控制系统的发展特点,在对于电气自动化工程控制系统进一步的研究之后,为了将来电气自动化工程控制系统应用在各个领域打好基础。我国工业化的发展过程中,不能忽视电气自动化工程控制系统的影响力。本文通过阐释我国电气自动化工程控制系统的当前发展状况,了解其特点,讨论电气自动化工程控制系统未来发展预测,使电气自动化工程控制系统能够在将来更好的应用在我国工业化发展的各个领域。 关键词:电气自动化工程;控制系统;现状发展 伴随我国社会经济的发展,社会各个领域都不同程度的取得了进步和提升,面临社会主义初级阶段,我国属于工业性为中心的发展中国家性质,工业的发展能够带动我国经济的发展和创新。我国工业化发展进程不可缺少电气自动化工程的作用,电气自动化工程控制系统能够有效地降低企业成本,使事故发生率降低,电气自动化工程安全性能得到提升。所以,对电气自动化工程控制系统的当前发展状况以及未来发展趋势的研究具有较强影响力。 1电气自动化工程控制系统当前状况 1.1电气自动化工程分布式控制系统特点 电气自动化工程分布式控制系统是在当前较为领先的计算机控制系统,面对电气自动化工程控制系统,电子自动化工程分布式控制系统以集中式控制系统作为基础,并依托集中式控制系统的原理逐步发展得来,分布式控制系统的扩充性较强,同时具有实时性特点以及可靠性优势,使得其能够广泛应用到企业生产以及生活自动控制领域,并呈现出明显的效果。伴随分布式控制系统的实际应用,自动控制领域发现分布式控制系统的明显缺陷,如分布式系统是模拟数字混合体系,所以系统采用模拟性传统仪表,这种方式使分布式系统的可靠性降低,并增加维修难度。此外,分布式控制系统生产商家没有形成统一协议标准,维修互换率较低。 1.2控制系统下使用集中监控方法 在控制系统下使用集中监控的方法呈现出两方面的劣势:(1)电气自动化集中控制方式的控制系统要求把全部的应用功能集中到一个处理器内,然而这就导致该处理器运转时承载的功能量过多,处理速度逐渐被拉低,所以电气自动化机器的运行速度将逐渐减慢。(2)控制系统内全部设备都放入监控中,导致监控数量过多,这种情况下造成主机空间逐渐减少,电缆的使用数量不断增加,投资的整体费用将大大提升,电缆在长时间距离传输过程中将使整个控制系统的可靠性逐步降低。鉴于集中控制连锁功能以及隔离器件内的闭锁通过硬接线,所以电气自动化设备不能开展功能扩容之类的操作,使故障查线工作增加难度,拉低了整个电气自动化工程控制系统的可靠性。 1.3信息集成化方法下的电气自动化工程 电气自动化工程控制系统中使用信息集成化技术具体应用表现在下列两方面:一方面呈现出管理层面逐渐向纵深方向进行有效延伸。企业中管理层人员在存取企业人力资源信息、企业财务核算信息等的过程中能够采用特定的浏览器,并且能够实现将企业产品生产过程中的动态画面实时监控,这有利于企业客观的了解到生产信息以及产品资料等情况。另一方面,信息技术能够逐步呈现出横向拓展,拓展范围在电气自动化社会、机器以及系统中间。伴随微电子技术在电子自动化工程控制系统中的广泛应用,之前具有规范性的界面设备也呈现出模糊状态,在此种情况下控制系统结构软件、统一和各方面运用都相对容易的组态环境、通讯的能力等逐步呈现出在电气自动化工程控制系统中的重要性。 2电气自动化工程控制系统未来发展预测分析 2.1电气自动化工程控制系统将逐步呈现出统一化 电器自动化工程控制系统在未来实现统一化能够更加有助于企业中自动化产品的开机、调试、维修、运行等功能的应用,这种统一化可以大幅度的减少设计到完工这一阶段的工作实践,并且大大降低成本。电气自动化工程控制系统实现统一化的根本宗旨是为了电气自动化开发系统独立于运行系统,满足客户的各方面特殊需求。电气自动化工程控制系统实现统一化可以保证电气自动化系统的通用,电气自动化网络结构应实现电气自动化工程控制现场内设施和企业工程管理两者的数据交流通畅,除此之外还应实现控制元件和办公室自动化的整体有效通讯。 2.2电气自动化工程控制系统呈现出的创新性 电气自动化工程控制系统的发展应考虑到创新元素的融入。在社会市场化的背景下,我国电气自动化工程控制系统的创新水平正在逐步提高,与此同时电气自动化工程控制系统内逐步渗透了更多的创新技术,这些创新技术通过电气自动化工程控制系统的吸收和再创新,呈现出较为明显的发展变化。电气自动化工程控制系统创新技术研发应具体体现在两方面:一是电气自动化工业企业科研力度方面投入大量的成本,使创新技术水平得到明显提升,为企业自身电气自动化研究创造了更多的机会;另一方面,政府应出台相关政策保障电气自动化工程控制系统创新技术能够得到相应的扶持,并建立健全相关机制。 3结束语 伴随我国经济快速发展,电气自动化工程控制系统的影响力越来越得到重视,我国工业经济发展进程中电气自动化工程控制系统发挥了巨大作用。本文全面剖析了电气自动化工程控制系统的当前发展状况,并且从电气自动化工程控制系统的统一化发展、创新性发展两方面对未来电气自动化工程控制系统的发展趋势进行深层次的剖析,与电气自动化工程控制系统的根本特点相结合,研究具有现实性意义。 作者:边顿 电气与化工论文:化工企业电气设备与供电系统的运行维护措施 摘 要:随着社会的发展,人类与化工的关系越来越密切。可以说人们的衣、食、住、行都会跟化工产生有着紧密联系,因此出现了越来越来多的化工企业。化工企业内部设备众多,有的设备危险系数较高,操作时需要非常谨慎。相对来说通常化工企业内的电气设备和供电系统的设备会多一些,如何运行维护这些设备也成了各化工企业关注的一个焦点。如果可以对企业内部的电气设备与供电系统进行很好的维护,那么对企业工作人员的安全也会有一定的保障。 关键词:化工企业;电气设备;供电系统;设备运行维护 近几年来国内生产技术水平一直在走上坡路,化工企业是最能体现生产技术的一类企业。想要进行生产技术就离不开电气设备和供电系统的支持。可以说电气设备和供电系统是一切生产技术的基础,只有对其好好地维护,才能使企业的的工作顺利进行。本文将针对化工企业电气设备与供电系统的运行维护措施进行分析研究。 1 电气设备与供电系统运行维护应遵守的原则 1.1 化工企业应坚持科技创新原则 社会的发展一直都是在进步的,各项技g的发展也都是在创新的。目前我国最缺乏的就是创新,而且是方方面面的创新。维护电气设备和供电系统是化工企业中一大焦点问题,也就应该被重视。想要维护好电气设备和供电系统,就要不断探索新的方法。企业也应该积极的应用和普及具有先进性和成熟性电气技术和供电系统相关的技术。通过运用新技术和不断探索创新,化工企业的电气设备和供电系统的整体管理水平和技术水平就会得到有效的提升,为化工企业的生产打下良好的基础。 1.2 化工企业要坚持经济性原则 经济性对化工企业管理经营来说是关键的因素之一。同时坚持经济性原则也可以成为公司的一个总体管理原则。经济性原则在电气设备和供电系统中具体运用是指通过一些科学合理的技术以及不断的创新,使电气设备和供电系统的运行能够最大程度化的降低能耗同时又能使生产顺利进行。如果能够坚持经济性原则,化工企业还能实现节能环保的运营模式。不过也只有加强对电气设备和供电系统运行的维护,才能更好地将经济性原则融合在日常管理中。 1.3 化工企业要坚持技术性原则 坚持技术性原则对化工企业来说就是提升企业内部技术水平。化工企业可以通过设计使用两者相结合,并对其进行分析研究,从而研究出规律,探索出新技术。技术水平的提升势必会为起来带来经济上的效益。同时技术性原则还包括化工企业要严格遵守电气设备与供电系统的各项操作规范,对各类设备定期评估,对风险进行评价等行为,这类的行为都是为了使企业员工更加安全的进行技术操作。总而言之坚持技术性原则既是为了保障员工的安全也是为了令化工企业技术水平提高。 2 化工企业电气设备与供电系统的维护 2.1 化工企业应加强电气设备和供电系统的各项技术参数的检测 化工企业中通常都会拥有大批量的电气设备和供电系统设备,针对此类设备企业一定要做好技术参数控制和检测的工作。每种设备都有其额定的各项参数,如果实际参数与额定的参数相差太多,不仅会导致电气设备和供电系统的无法进行正常的工作,使其能效大大减低,还会此类设备的工作寿命大幅度减少,严重的还会引起事故造成企业经济损失。因此,化工企业应加强对设备的各项参数的检测,使设备在合理、规定的参数下进行工作。化工企业可以通过一些自动检测的装置检测设备的参数情况,当发现参数出现偏差时,则应该立即寻找专业人员进行检查和维修。并且也要加强企业员工对设备的控制使用,合理规范的使用电气设备与供电系统。 2.2 化工企业应加强对电气设备和供电系统的有效处理 当化工企业发现电气设备与供电系统有问题时,应及时进行修理和维护。如果能迅速并有效的将设备故障解决就可以最大程度的减少由故障引发的事故影响,并且能防止故障的蔓延。同时为了进一步提高维护的实际效率,在处理设备故障时应对设备进行全面性的检查和维护,确保电气设备以及供电系统的各个部分都得到相应的检查和维护,以免发生漏查、漏修的情况。 2.3 化工企业应加强对员工的操作培训指导 为了从根本减少电气设备与供电系统的故障发生,化工企业加强员工安全、规范操作各类设备的意识。同时也应该提升员工维修、维护和操作的专业水平,使电气设备和供电系统的各方面都能得到相对的保障。化工企业可以建立专门的维护部门或将维护工作外包给专业检修公司,提高维护工作的技术和专业性。同时也要整理出一套规范、科学的操作手册下发给员工并制作一些与维护设备相关的信息海报张贴在此类操作岗位,以提高操作工人的技术性,加强对其安全的保障。此外企业也应该定期邀请专业人士对操作岗位员工进行培训,做到让每位员工重视安全、规范操作的重要性。 3 结语 通过上文的研究和分析,可以得出电气设备和供电系统在化工企业内起着不可忽视的作用,企业应重视起对这方面的管理。其中加强电气设备与供电系统的维护是管理中十分重要的环节,只有将这部分的管理尽可能的完善,化工企业才能得到更好的发展。 电气与化工论文:电气自动化工程控制系统关键技术与应用研究 [摘 要]电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础。电气自动化工程控制系统在企业发展中占有越来越重要的地位。电气自动化工程控制系统将电气自动化系统进行统一化管理,采用标准化接口,保证安全的进行电气自动化工程生产。本文介绍了电气自动化工程控制系统的现状,电气自动化工程控制系统信息技术集成化,使电气自动化工程控制系统维护工作变得更加简便,节省了资金和材料,提高了可靠性。 [关键词]电气自动化工程;控制系统;信息集成化;标准化接口 我国的电气自动化产业的发展十分的迅猛,很多的行业已经开始将自动化控制成为生产中的重要设备技术,成为生产力扩大的有利的保障。电气自动化工程控制系统是现代化工业的重要方向标,在现代先进科学技术领域中处于优秀位置。电气自动化工程的未来发展方向是能够推动社会的全面发展与进步,这就要求电气自动化工程必须依靠先进的科学技术。对于电气自动化工程企业来说,电气自动化技术能够最大程度的降低人工劳动的强度,提高检测的精准度,增强传输信息的实时性、有效性,保证生产活动的正常开展。同时,减少了发生安全事故的可能,确保设备能够正常的运行。介绍了电气自动化工程控制系统的现状,详细讨论了电气自动化工程控制系统的发展趋势,论述了加强电气自动化工程控制系统建设的若干建议。 1 电气自动化工程控制系统 社会在不断的发展进步,科学技术水平也在不断的提高,科学技术在各个工程领域所占的 比重也越来越大,许多行业实行的智能化、自动化技术都离不开电气化与之配合设置。我国的电气自动化技术经历了几十年的发展之后,已经获得了不错的成绩。与国际水平相比我国的电气自动化技术水平还是不够高的,伴随着市场经济规模地不断扩大,电气自动化市场中出现了大量的竞争对手,加剧了企业的市场竞争环境。企业要充分发挥自身的生产优势,才能在一些行业中占有重要的位置。 1.1 电气自动化工程控制系统的信息集成化 电气自动化工程控制系统中信息技术的运用主要体现在:一方面是指管理层面上纵深方向的延伸。企业中的管理部门使用特定的浏览器对企业中的人力资源、财务核算等数据信息进行及时存取,同时也能够有效的监督控制正处于生产过程中的动态形式画面,可以及时掌握关于企业生产信息的第一手资料;另一方面是指信息技术会在电气自动化设施、系统与机器中进行横向的拓展。伴随着不断应用增加的微电子处理器技术,原来明确规定的界面设备逐渐变的模糊了。与之对应的结构软件、通讯的能力和统一、运用都比较容易的组态环境慢慢变的重要起来。 1.2 电气自动化工程控制系统的标准 语言规范是Windows NT和IE在电气自动化工程的发展领域,发展的主要流向已经衍变成为人机的界面,因为PC系统控制的灵活性质以及容易集成的特性使其正在被越来越多的用户所接受和使用。同时电气自动化工程控制系统使用的标准系统语言使其更加容易进行维护处理。 1.3 电气自动化工程分布式控制系统 伴S着企业对DCS 系统的实际应用,这一系统所存在的缺点也渐渐显现出来。因为DCS系统属于模拟数字的混合体系,它所使用的仪表装置仍然是模拟的传统型仪表,其可靠性很低,在维修使用的工作中异常困难;生产商家之间缺乏协议的统一标准,缺乏维修使用的互换性;昂贵的价格。信息时代的飞速发展导致了电气自动化工程系统的技术创新。 1.4 集中监控的方式进行的控制系统 因为集中控制方式的系统控制是要把所有的功能全部放入一个处理器中,所以处理速度是很慢的,导致了机器整个运行速度的减慢。要把所有的电子自动化设备放入监控之中,就造成了监控对象的数量过于庞大,也导致了主机空间的不断下降,同时增加了大量的电缆数量,使得投资的整体费用提高了,电缆进行较长距离的传输也会对整个控制系统的可靠性产生影响。因为集中进行监控的联锁与隔离刀闸中的闭锁使用的都是硬接线,使设备没有办法进行继续操作。加上这一接线进行反复接线时会很繁杂,查线工作就会更加困难,这样加大了维护工作的难度,也会因此而产生错误的操作,使整个电气自动化工程控制系统无法积极进行操作。 2 电气自动化工程控制系统的发展 2.1 电气自动化工程控制系统的创新技术 我国制定出了电气自动化工程长期发展的计划,在逐渐开放的环境中,不断的提升电气自动化工程控制系统的创新能力,创新集成能力以及引入、消化、重新吸收的创造能力。不断追求发展产品自身的技术创新,大力致力于电气自动化工程系统的自主知识产权的产品研究,为电气自动化工程进行自主创新创造更宽更广的空间。一定要确定电气自动化企业中创新技术的主导位置,提供优厚的政策环境,健全机制体系,加速实行国家重大的科技研究项目。国家目前情况下的国内企业主要是生产中低档次的产品,产品在国内市场的格局主要适用于中小形势的项目。电气自动化工程企业应该尽量打开科技创新的市场局面,积极转换经济的增长模式,逐渐提升创新实践能力。 2.2 统一化的电气自动化工程系统 统一电气自动化工程系统能够实现电气自动化产品的周期性设计、测试与实行、开机与调试、维护与运行等,这样能够最大限度的所见设计到完工之间的资金和时间。将电气自动化系统实行统一化管理,关键能够达到客户的需求,也就是把开发系统彻底从运行系统中独立出来。对于电气自动化工程控制系统来说,是成功的将电气自动化系统进行通用化。电气自动化工程的网络构成应该保障控制现场的设施、计算机的监管体系、企业工程的管理体系中的通讯数据保持通畅。实行网络的体系计划时,不管是使用现场总线还是通讯系统的以太网,需要保障控制元件级到办公室的环境之间自动化的整体通讯。 2.3 电气自动化工程控制系统的标准化接口 因为微软公司的标准技术,有效的缩减了工程的成本和时间,实现了办公室系统和电气自动化系统资源数据的共享交换。当企业同相关的系统进行连接时,因为电气自动化系统策方案的重要性,需要使用的操作系统是 Win-dows XP,那么办公室通讯使用的标准是IP 系统,自动化控制和管理系统两者之间重要接口的建立是通过PC系统。程序的标准化接口确保了厂家之间进行的软硬件交换数据,将通讯产生的困难解决了。 3 现场总线技术的创新使用 可以节省大量的电气自动化成本电气自动化工程控制系统中大量运用了现场总线与以太网为主的计算机网络技术,经过了系统运行经验的逐渐积累,电气设备的自动智能化也飞速的发展起来,在这些条件的共同作用下,网络技术被广泛的运用到了电气自动化技术中,所以现场的总线技术也由此产生。这个系统在电气自动化工程控制系统设计过程中更加突显其目的性,为企业最底层的设施之间提供了通信渠道,有效的将设施的顶层信息与生产的信息结合在一起。针对不一样的间隔会发挥不一样的作用,根据这个特点可以对不一样的间隔状况分别实行设计。现场总线的技术普遍运用在了企业的底层,初步实现了管理部门到自动化部门存取数据的目标,同时也符合了网络服务于工业的要求。 电气与化工论文:电气自动化工程控制系统技术分析与应用 [摘 要]电气自动化工程控制系统是现代化工业的重要方向标,电气自动化工程控制系统在油田企业发展中占有越来越重要的地位。电气自动化技术经历了几十年的发展之后,与国际水平相比国内的电气自动化技术水平还是不够高的,电气自动化工程控制系统将电气自动化系统进行统一化管理,采用标准化接口,保证安全的进行电气自动化工程生产。 [关键词]电气自动化工程;控制系统;信息集成化;计算机网络技术;总线技术 电气自动化工程控制系统在油田企业发展中占有越来越重要的地位。本文介绍了电气自动化工程控制系统的现状,电气自动化工程控制系统信息技术集成化,使电气自动化工程控制系统维护工作变得更加简便,总结了一些电气自动化系统缺点,并根据这些缺点提出了使用现场总线,节省了资金和材料,提高了可靠性。电气自动化工程控制系统将电气自动化系统进行统一化管理,采用标准化接口,保证安全的进行电气自动化工程生产。 1 电气自动化工程控制系统 1.1 电气自动化工程控制系统的信息集成化 电气自动化工程控制系统中信息技术的运用主要体现在:一方面是指管理层面上纵深方向的延伸。企业中的管理部门使用特定的浏览器对企业中的人力资源、财务核算等数据信息进行及时存取,同时也能够有效的监督控制正处于生产过程中的动态形式画面,可以及时掌握关于企业生产信息的第一手资料;另一方面是指信息技术会在电气自动化设施、系统与机器中进行横向的拓展。伴随着不断应用增加的微电子处理器技术,原来明确规定的界面设备逐渐变的模糊了。与之对应的结构软件、通讯的能力和统一、运用都比较容易的组态环境慢慢变的重要起来。 1.2 电气自动化工程控制系统的标准 语言规范是 Windows NT 和IE在电气自动化工程的发展领域,发展的主要流向已经衍变成为人机的界面,因为PC系统控制的灵活性质以及容易集成的特性使其正在被越来越多的用户所接受和使用。同时电气自动化工程控制系统使用的标准系统语言使其更加容易进行维护处理。 1.3 电气自动化工程分布式控制系统 伴随着企业对DCS 系统的实际应用,这一系统所存在的缺点也渐渐显现出来。因为DCS 系统属于模拟数字的混合体系,它所使用的仪表装置仍然是模拟的传统型仪表,其可靠性很低,在维修使用的工作中异常困难;生产商家之间缺乏协议的统一标准,缺乏维修使用的互换性;昂贵的价格。信息时代的飞速发展导致了电气自动化工程系统的技术创新。 1.4 集中监控的方式进行的控制系统 因为集中控制方式的系统控制是要把所有的功能全部放入一个处理器中,所以处理速度是很慢的,导致了机器整个运行速度的减慢。要把所有的电子自动化设备放入监控之中,就造成了监控对象的数量过于庞大,也导致了主机空间的不断下降,同时增加了大量的电缆数量,使得投资的整体费用提高了,电缆进行较长距离的传输也会对整个控制系统的可靠性产生影响。因为集中进行监控的联锁与隔离刀闸中的闭锁使用的都是硬接线,使设备没有办法进行继续操作。加上这一接线进行反复接线时会很繁杂,查线工作就会更加困难,这样加大了维护工作的难度,也会因此而产生错误的操作,使整个电气自动化工程控制系统无法积极进行操作。 2 电气自动化工程控制系统的发展 2.1 电气自动化工程控制系统的创新技术 我国制定出了电气自动化工程长期发展的计划,在逐渐开放的环境中,不断的提升电气自动化工程控制系统的创新能力,创新集成能力以及引入、消化、重新吸收的创造能力。不断追求发展产品自身的技术创新,大力致力于电气自动化工程系统的自主知识产权的产品研究,为电气自动化工程进行自主创新创造更宽更广的空间。一定要确定电气自动化企业中创新技术的主导位置,提供优厚的政策环境,健全机制体系,加速实行国家重大的科技研究项目。国家目前情况下的国内企业主要是生产中低档次的产品,产品在国内市场的格局主要适用于中小形势的项目。电气自动化工程企业应该尽量打开科技创新的市场局面,积极转换经济的增长模式,逐渐提升创新实践能力。 2.2 统一化的电气自动化工程系统 统一电气自动化工程系统能够实现电气自踊产品的周期性设计、测试与实行、开机与调试、维护与运行等,这样能够最大限度的所见设计到完工之间的资金和时间。将电气自动化系统实行统一化管理,关键能够达到客户的需求,也就是把开发系统彻底从运行系统中独立出来。对于电气自动化工程控制系统来说,是成功的将电气自动化系统进行通用化。电气自动化工程的网络构成应该保障控制现场的设施、计算机的监管体系、企业工程的管理体系中的通讯数据保持通畅。实行网络的体系计划时,不管是使用现场总线还是通讯系统的以太网,需要保障控制元件级到办公室的环境之间自动化的整体通讯。 2.3 电气自动化工程控制系统的标准化接口 因为微软公司的标准技术,有效的缩减了工程的成本和时间,实现了办公室系统和电气自动化系统资源数据的共享交换。当企业同相关的系统进行连接时,因为电气自动化系统策方案的重要性,需要使用的操作系统是 Win-dows XP,那么办公室通讯使用的标准是IP 系统,自动化控制和管理系统两者之间重要接口的建立是通过PC系统。程序的标准化接口确保了厂家之间进行的软硬件交换数据,将通讯产生的困难解决了。 3 现场总线技术的创新使用 可以节省大量的电气自动化成本电气自动化工程控制系统中大量运用了现场总线与以太网为主的计算机网络技术,经过了系统运行经验的逐渐积累,电气设备的自动智能化也飞速的发展起来,在这些条件的共同作用下,网络技术被广泛的运用到了电气自动化技术中,所以现场的总线技术也由此产生。这个系统在电气自动化工程控制系统设计过程中更加突显其目的性,为企业最底层的设施之间提供了通信渠道,有效的将设施的顶层信息与生产的信息结合在一起. 针对不一样的间隔会发挥不一样的作用,根据这个特点可以对不一样的间隔状况分别实行设计。现场总线的技术普遍运用在了企业的底层,初步实现了管理部门到自动化部门存取数据的目标,同时也符合了网络服务于工业的要求。 电气自动化工程控制系统是现代化工业的重要方向标,在现代先进科学技术领域中处于优秀位置。电气自动化工程的未来发展方向是能够推动社会的全面发展与进步,这就要求电气自动化工程必须依靠先进的科学技术。对于电气自动化工程企业来说,电气自动化技术能够最大程度的降低人工劳动的强度,提高检测的精准度,增强传输信息的实时性、有效性,保证生产活动的正常开展。同时,减少了发生安全事故的可能,确保设备能够正常的运行。介绍了电气自动化工程控制系统的现状,详细讨论了电气自动化工程控制系统的发展趋势,论述了加强电气自动化工程控制系统建设的若干建议。 电气与化工论文:电气自动化工程控制系统的研究与探索 摘 要:目前我国对工业化领域进行大规模的发展,作为工业化领域优秀内容的电气自动化自然也随之不断进步。文章从三个方面对电气自动化进行了研究:电气自动化的现状;电气自动化的发展趋势;电气自动化发展的合理化建议。 关键词:电气自动化;工程控制;重要性 前言 时展至今天,国内各行各业都在科技的推动下得到了空前的进步,以经济建设为主的发展理念得到了人们充分的认可。国家要想在国际上占有一席之地必须强国,而强国的关键就是要大力发展现代化工业,由此看来我们应该给予电气工程及其自动化产业充分的肯定,并大力发展该领域中的各种技术。文章以发展的角度对电气自动化进行了深入的研究与分析。首先谈发展现状,其次论发展趋势,最后提出一些合理化建议。文章期望能够通过作者的观点分析对该行业的从业者有所帮助。 1 概述电气自动化工程的现状 电气工程技术有着悠久的历史,这门技术的理论基础为电磁学,以此不断研究和发展,在科技不断创新的基础上形成了一门专业的学科。在其发展的这几十年间,我国电气工程技术及其电气自动化控制系统研发取得了骄人的成果。然而同国际水平横向相比,我们的技术和系统还存在着一些不足。目前国内电气自动化工程的研究主要体现在以下三个方面:集成化的电气自动化工程控制系统,规范化的电气自动化工程控制系统标准语言和集中化的电气自动化工程控制系统监控。 2 电气自动化控制系统的发展趋势 2.1 电气自动化控制系统的技术不断创新 目前党中央提出“大众创业,万众创新”的发展理念,这就要求各行各业都要积极的进入到行业创新的发展阶段。只有不断创新才能激发企业的生存活力,才能保证企业的优秀竞争力。在电气自动化工程控制领域,我们急需的就是进行技术类别自主知识产权的研发,也只有这样我们的电气自动化工程控制系统才能在世界范围内占有一席之地。 2.2 电气自动化控制系统不断的统一化 电气自动化工程控制系统科学良性发展的另一前提是实行电气自动化控制系统的统一化。统一化能够指导电气自动化工程控制系统产业链中各个环节的运行,尤其在产品周期性、设备维修和养护、客户需求的满足这三方面体现尤为突出。 2.3 电气自动化控制系统不断的标准化 行业发展到一定阶段既要制定行业标准,所谓没有规矩不成方圆。如果任由各企业独自研发企业内部的控制系统则会形成闭门造车,设备产品互不通用的现象,这样既不利于企业市场的推广和发展,也不利于整个行业的科学发展。而电气自动化工程控制系统的标准化即体现在设备接口标准化的问题上,解决了接口的问题也就解决了各企业设备互通的问题。 2.4 电气自动化控制系统不断的安全化 信息时代不断发展,作为电气自动化工程控制系统优秀部分的计算机及其网络的出现给我们的生产生活提供了极大的帮助,我们在享受着信息时代便利的同时也不要忽视安全的重要性。这些年不断出现的安全事件给我们造成了很大的经济损失,如何提高电气自动化工程控制系统的安全性也是我们要考虑的重要问题之一。 3 电气自动化工程控制系统的建设与发展的合理化建议 电气工程及其自动化是工业发展必不可少的重要前提,电气工程及其自动化的发展在一定程度上能够代表一个国家工业水平的发展,因此国家应该大力发展电气工程及其自动化技术,强化电气工程及其自动化在国家建设中的重要地位与作用。以下对于电气自动化工程控制系统的建设与发展提出几项合理化建议。 3.1 电气自动化工程控制系统建设要数字化 目前我们正处于信息爆炸的时代,互联网+,大数据,云计算等等这些名词和概念正逐步占据我们的世界。社会的一切发展都以数据为依托,工程领域的发展也不例外,并且工程领域的数字化发展在当今时代显得尤为重要。电气自动化工程控制系统的输入、处理及其输出都以数字信息为基础。在输入端收集系统所需的大量实体参数数据,汇聚到中央处理机后由处理机进行数字信息的整合分析,最后得到的结果由输出端输出。这样的工作模式适应于时展的需要,也是今后电气自动化工程控制系统发展的必然趋势。 3.2 电气自动化工程控制系统建设要创新 电气自动化工程控制技术如果想要发展就必须得到市场的认可,也就是说企业需要将电气自动化工程控制系统推向市场,供社会需要。如何占领市场,这就需要从成本角度进行考虑,包括研发成本,生产成本,运营成本,维护成本等等,尽可能的去降低成本,提高产品的性价比。如何降低成本,这就又要加大创新的力度,创新性也是行业发展的原动力,只有不断创新才能够永远保持行业的活力,才能够保证行业的发展。 3.3 加强电气自动化企业之间的协作 合作也是企业共同发展,推动行业进步的重要方法之一。合作分为两种形式:其一是指企业与企业之间的合作;其二是校企合作。前者能够最大程度整合并利用行业资源,从研发到生产,从销售到运营,从维护到经验的积累,企业在各个环节中都能够资源共享,共同协作完成任务,这对电气自动化工程控制技术的发展起着推动作用。校企合作能够保证企业新鲜血液的不断注入,维持企业生命力。同时,校企合作的方式对于学校来说也是很好的实训机会,学校可以根据行业发展的不同阶段调整教学计划,培养出适应时展需要的专业人才。学校实验室也可以提供行业的技术支持,为行业的科学发展保驾护航。 4 结束语 当今时代是以经济建设作为国家发展战略的时代,经济建设是立国之本。在经济建设这一大课题的指引下,电气自动化控制领域在工业化建设与发展中起着至关重要的作用。在工业建设中我们要面对诸多的问题,例如企业生产、运营等成本过高;在产品生产过程中产品精度达不到同行业国际领先水平标准;生产线容易出现因人为或机械原因而导致的事故;产业链各个环节安全性能低下等等。文章首先对电气自动化在国内外的发展现状进行了说明,接着从四个方面对电气自动化未来的发展趋势进行了展望,最后对电气自动化在信息领域、创新角度和协同工作角度提出了一些合理化建议。文章作者希望通过文章的内容提供给电气自动化技术人员一定的指导意见,推动该行业科学良性的发展。 作者简介:王志刚(1984-),男,籍贯:黑龙江哈尔滨,研究方向:电子与通信工程,学历:本科,学位:硕士,职称:讲师。 电气与化工论文:化工厂电气与自动控制系统的防雷技术研究 【摘 要】随着我国经济不断发展,计算机技术,自动化控制技术逐渐成熟,被广泛使用于化工工厂生产中。科学技术发展速度迅猛,工业自动化控制系统逐渐得到改善,系统发展超多功能和大型化方向迈进。然而,由于化工自动控制系统机房、信号线以及化工仪表等等受到雷击问题较为严重,导自动控制系统无法运行。文章分析化工厂电气和自动控制系统防雷措施。 【关键词】化工厂电气 自动控制系统 防雷研究 1 前言 随着电气设备和电子设备大量出现,设备被广泛应用。逐渐实现工业生产自动化,自动化发展水平高。但是,在使用过程中,自动化控制设备和电气设备抗干扰能力比较低,时常受到雷电影响,严重阻碍工业经济发展。一般而言,在设备运行中,一旦电压过低,就特别容易出现雷电危害。 2 雷电对化工厂控制系统造成的危害 2.1 直击雷的危害 众所周知,雷电是一种常见的自然现象,雷电的出现会带来经济破坏和生命安全,后果非常严重。雷电对化工厂控制系统危害非常大,产生的电磁脉冲干扰影响也很大。如果化工厂遭到雷击,不但是建筑受到了损害,会使得电子系统和DCS无法运行,从而导致设备损坏加重,影响化工厂无法正常运行,人们生命安全难以得到保障。直击雷产生的危害非常大,它直接作用于自动化仪表和化工控制设备上,雷电一旦产生,会形成大量的电流,使得设备遭受破坏。最明显的危害是,连接装置中会形成较强的电流,会影响到电阻压降,从而使得电位逐渐升高,这直接破坏了系统。 2.2 电磁脉冲干扰 电磁脉冲干扰主要是在打雷瞬间形成的,当强大的雷闪电电流产生之后,脉冲电磁场会特别强,会有超强的电磁脉冲出现。在一定范围内,产生巨大影响。因此,这也被称为感应雷。这种雷击对化工厂设备产生巨大影响,会使得设备和导线出现破坏,从而埋下巨大安全隐患。 3 化工厂电气和自动控制系统雷电防护 3.1 合理接地 该方式实践证明,自动化控制和化工厂电气使用合理的接地方式之后,对雷电防护有重要作用。合理接地最为关键的环节是,根据接地电阻大小来确定,接地电阻数值较小,雷电流泄放的能力会非常强。对雷击物高电位保持能力会非常低,导致的危害特别大。在化工雷电防护进程中,选择合理的接地方式,能发挥出巨大的作用。而合理的接地防水主要有建筑物接地、强电系统接地和计算机控制系统接地这几种。其中计算机控制系统是一项特殊的电气系统,系统接地电阻使用标准较低,需要进行重新设置。举个例子:计算机系统直流工作电阻应该小于2欧,系统运行工作电阻应该小于4欧姆,安全保护地电阻应该小于4欧姆。在化工厂计算机系统遭受到,雷击之后,计算机系统同地网系统会形成较高的电位。因此,在进行设置进程中,需要使用计算机和地网控制系统,在保持距离10以上执行安全防护。当需要引入接地线时,电网和接地线理当保持一段距离。因此,需要选择屏蔽或者是绝缘措施进行应对。 3.2 电磁屏蔽 在化工厂电气和自动控制系统中引入或者引出的电缆线需要设置在电缆槽盒内,并且在不同的阶段的电缆槽盒之间应该采用金属进行联接,从而保证整个电缆槽盒内的电路畅通。就不会形成新的电子脉冲,当槽盒被雷击之后,槽盒内的电缆线不会出现被破坏现象,因此也不会出现危害或者干扰。设计过程中,为了保障槽盒雷电电压满足自动化控制需求,需要将电缆引入控制内,进行设置时,激昂电位相连接在一起。并且对其他的管线也理当执行电位相连接,避免雷电危害出现。在化工厂防雷设置时,借助自动化控制室和电气控制室,在墙面、门窗以及钢筋位置进行连接安装,从而形成一个有效地避雷网。这就能有效地避免因为雷电形成的电磁脉冲影响,保障自动化控制系统和电气安全运行。针对于一些特殊的仪器仪表,电缆没有进行完好设置,电缆槽盒进行雷电设计,应该选择合适的方式,实现电缆线设置。保障屏蔽层和化工厂控制系统实现相互电位连接。 3.3 使用SPD 可以合理使用SPD,化工厂电气和自动化控制系统中,使用了SPD,最重要的作用是,当电感应直接流入信号传输线中时,电力线瞬间会受到电压限制。保障了自动化设备和电气设备不会受到电压穿极影响。使用SPD还可以将自动化设备和电气电压控制在合理的范畴内,较好发挥出防雷作用。在化工厂自动控制系统中,控制系统都会选择电位连接方式,为了避免电磁场干扰现象。控制系统的启动会形成一个较大的避雷网,防止不必要的电流进入。因此,在控制系统中,线路的安装一般都会采用SPD系统。而且在配电系统和仪表设备之间,现场仪表以及PLC控制设备之间都需要有SPD系统保障。能使得整个化工厂系统都被保护起来,这能有效地防止雷电危害出现。 4 结语 随着社会不断发展,化工厂和自动化控制系统雷电危害主要有电磁脉冲和雷电危害两个重要干扰。因此,雷电防护过程中,需要进行合理的接地安装,使用电磁屏蔽方法对化工厂和自动化控制系统进行防雷设置,这对于化工厂经济建设有重要作用。当有效地保障了自动控制系统安全运行,有效提高化工生产经济效益。随着科学技术不断发展,将会出现更多的防雷技术,这将有效地提高自动化设备运行水平和化工厂运营效率。 电气与化工论文:浅谈电气自动化工程控制系统的现状与趋势 【摘 要】随着我国对高新技术产业的重视程度越来越大,电气自动化逐步进入到人们的生活中,电气自动化技术的发展关系到社会的进步,而依靠电气自动化发展起来的电气自动化工程控制系统更是为国家和人民的生活带来了众多的便利,发挥了巨大的作用。本文针对电气自动化工程控制系统的发展现状提取出了我国电气自动化工程控制系统所具有的一些特点,并在此基础上针对所存在的问题分析了未来的发展趋势。最后,提出了自己对于电气自动化工程控制系统的几点建议和展望。 【关键词】电气自动化 控制系统 发展现状 未来趋势 1 引言 进入到二十一世纪以来,我国的经济建设始终保持着高速稳定的发展,国内GDP总值也不断地创造新高,随着国家对高新技术产业的大力扶持和发展,我国在电气自动化等高新领域已取得了不小的成就。作为现代工业发展的优秀技术,电气自动化在众多技术领域中充当了指挥者的角色,成为高科技创新和发展的关键。电气自动化工程控制系统应运而生,在自动化领域发挥了巨大的作用,它不仅减少了劳动力的成本和劳动强度,而且极大地提高了信息传输的时效性和准确度,同时降低了安全事故发生的概率,保证了国家和人民的生命财产安全。 2 电气自动化工程控制系统的发展现状 我国的电气自动化工程控制系统发展起步较晚,存在着一些尚未解决的问题,但是经过几十年的摸索,也形成了一些自己的特点。 首先是我国的电气自动化工程控制系统的信息具有集成化这个特点。电气自动化工程控制系统可以对所控制的信息做出横向和纵向两个方面管理和拓展,在纵向方面,企事业单位可以利用该系统对下属部门,如财会、人力、技术等部门,进行实时数据的提取和存储,也可以针对某一问题进行有效的监控和解决,可以极大地提高工作效率和解决企业中存在的困难,方便了企事业单位及时有效的掌握各种有效信息。在横向方面,电气自动化工程控制系统对其控制的自动化设施和相应的技术起到了提升促进的作用,模糊了原有的固定界限,完善了结构软件和通信能力。 其次,电气自动化工程控制系统所使用的语言具有标准化的特点。电气自动化工程控制系统发展至今,其已发展成为以人机界面为主流,以Windows NT和IE为标准语言规范的技术。语言的标准化为整个工程控制系统提供了很大的便利,使得电气自动化工程控制系统的调试和维护更加的容易。正是因为其方便灵活的这个特点,它开始被越来越多的新用户所接受。 再次,电气自动化工程控制系统的监控方式具有集中化的特点。由于电气自动化工程控制系统将所有的功能都放在同一个处理器之中,这就造成了大量信息会在短时间内聚集在此,处理器无法在短时间内处理过量的信息,便会导致整个控制系统的运行速度降低。集中化监控的联闭锁所采用的都是硬接线,而且反复接线所造成的系统杂乱会造成整个系统控制性降低。 3 电气自动化工程控制系统的未来趋势 3.1电气自动化工程控制系统的统一标准化 这里所指统一标准化主要包含两个方面的内容,分别为管理的标准化和接口的标准化。在未来控制系统的发展过程中,要始终把满足客户的需求放在首位,将开发系统与运行系统分离,对电气自动化控制系统进行标准化管理不仅可以保证通信数据的传输流畅而且保障了控制元级件到办公室环境间自动化的整体通信。对自动化控制和管理系统的接口建立PC系统的标准化接口,确保了软硬件数据交换和通讯过程中产生的难题。 3.2电气自动化工程控制系统的技术创新化 要想提升整个控制系统的稳定性和准确性,必须在现有技术的基础上不断发展创新,对电气自动化工程系统进行自主知识产权的研发,将科学技术变成生产力。我国目前的大多数企业生产的主要是低端的产品,已经不适应我国日渐繁荣的市场局面,电气自动化工程控制系统的相关生产和维护技术人员应该尽快打开思路,打开科技创新格局,提高实践创新能力。 3.3电气自动化工程控制系统的市场产业化 一个产品的价值最终会落到市场上去实现,电气自动化工程控制系统也不例外,该控制系统要想实现大发展不仅仅需要在科学技术上有所革新有所创造,还必须要保证能够满足市场的需要。在合理配置资源的情况下,努力与市场接轨,研发出能够在市场中有足够竞争力的电气自动化工程控制系统。 3.4电气自动化工程控制系统的生产安全化 电气自动化工程控制系统的安全性直接决定着用户对产品的可用性与满意度。在未来,电气自动化工程控制系统的优秀竞争力和价值可能就是该系统的安全性能,不仅仅是控制系统的安全,还包含在系统生产过程中的安全。从硬件设备到软件设备,从工厂的设施层到网络层,对电气自动化工程控制系统的安全与进行全方位的设计与研究。 3.5电气自动化工程控制系统操作人员的技能专业化 在整个电气自动化工程控制系统研发、安装和使用的环节,最容易被忽视的就是对操作和使用人员的相关培训。在将来,必须在一开始便让他们熟悉整个流程,不仅仅需要让他们知道如何操作,还需要让他们知道为什么这么操作。只有这样才能够让他们真正准确地掌握系统的软硬件设施和操作技能以及维修保养的相关知识,提高系统的利用效率。 4 对电气自动化工程控制系统的建议与展望 电气自动化的高速发展已经得到了越来越多学者和企业的关注,电气自动化水平越高,人类智能化水平就越先进,因此,电气自动化工程控制系统的建设与发展事关重大,在电气自动化工程控制系统特点和发展趋势的基础上对它的进一步合理化发展提出几点建议。 第一,将电气自动化工程控制系统与全球数字化系统相互结合。这项技术可以将以全球数字化为依托的大量高分辨率、实时的、多维动态的数据导入到这个系统中,再将之与网络结合,形成一种无处不在的体系。 第二,加强电气自动化工程控制系统生产研发企业与相关高校之间的合作。将企业与高校形成一种互助的形式,充分发挥各自的优势,企业可以借助高校的科研平台和科研优势,对控制系统进行进一步研发改善,高校可以借助企业这个实践平台,走进企业进行教学,培养学生的实践能力。互帮互助,共同培养出所需要的人才和教学方案,加快电气自动化工程控制系统的升级换代。 第三、创新现场总线技术,节省系统成本。电气自动化工程控制系统所采用的网络技术主要运用了现场总线和以太网,经过时间的积累和智能化的发展,现场总线技术应运而生,它可以为企业的设施的互相通信提供所需的渠道,将顶层信息和生产信息有机地结合起来,发挥出其应有的作用。根据这个特点去进行设计和实施可以节省安装材料和成本。 总之,电气自动化工程控制系统要想长远地发展下去就要不断地加强技术创新,不断地分析市场的需求,以满足越来越专业化的市场和客户。与此同时,还不能忽视对产品安全性能的保障,培养专业化队伍,进行专业化培训,统一标准,完善体系。此外,从技术人员入手,加强与高校之间的合作,使得专业化人员理论和实践同时发展,利用所学知识促进电气自动化工程控制系统的发展,为我国的社会主义现代化建设添砖加瓦,使我国屹立于世界科技强国之林。 电气与化工论文:试论化工企业生产中PLC电气系统的设计与应用 【摘要】随着自动化项目的逐步展开,化学工业的生产技术也得到了稳步提高,PLC设计以及化工企业电气系统的设计与应用问题还需要进一步完善。 【关键词】化工企业;PLC;电气系统 一、 PLC系统概述 自1969年问世以来,PLC在工业自动化领域的优秀地位就一直坚不可摧。它改变了以前只能借助于继电器和步进器等机电器件进行逻辑和顺序控制的传统控制模式,并在作为主流控制器的几十年间,不断依据用户的不同需求提升各种功能,现代PLC还引入了计算机技术和信息技术,以适应现代工业环境的要求。在“十二五”期间,国家明确要大力提倡发展装备制造业及基础制造业,减少高耗能产品的使用,相关有利政策都会促进PLC产品健康快速发展。 二、化工企业生产中PLC设计 PLC控制系统根据企业生产中的自动化复杂程度不同,依据不同的要求设计出不同的软件。在PLC控制系统中,软件程序总体可分为基本程序和模块化程序两个模块。为了使在调用的过程中减少内存占用量和编程量,使其PLC程序的编制大型优化,允许重复调用,则需要把正反自锁互锁转程序整合后封装成为一个模块。整合后的各个子模块都具有相对的独立性,这种方法能够使简化连接关系,优化调试修改。所以这种程序的涉及思想是业内人士都极为推荐的。 三、化工企业电气系统设计要点 化工企业电气系统的设计需要以安全性、可靠性和稳定性为依托。化工企业电气系统设计的理念就是安全,同时安全也是化工企业生产的首要要求。由于化工企业的生产产品的特殊性,产品普遍具有易燃易爆、有毒有害的特点,因而化工企业对于电气系统设计具有较高的要求。化工企业电气系统设计首先要满足化工企业的特殊安全性的要求,其次需要满足生产实际要求。因此,在化工企业电气系统设计过程中,需要全面把控设计的科学性、合理性和安全性,充分考虑各方面因素,具体表现在以下两个方面: 1. 防火、防爆设计 在化上企业电气系统设计时应特别注意防火、防爆设计。由于化工企业生产的过程存在很多为易燃、易爆介质,因而在试生产阶段和正常生产过程中,易引发重大安全事故。因此,在电气系统设计的过程中,必须重点注意防火、防爆设计,特别是电气引火源的防范与制止。为了保障安全生产,应将正常运行时易产生火花的电气设备,如变配电设备、开关柜、事故发电机等设计布置在爆炸危险性较小或没有爆炸危险的区域内;依照相关电气系统安全设计的要求,尽可能均衡设计电气线路走向,保障整个电气系统以及分支变配电系统的电气负荷的均衡性。在进行线路设计时,应当注意电气系统布局的合理和分析的密集性。同时,由于化工企业电气线路所处环境比较恶劣,线路容易出现老化以及变形,导至电气线路绝缘下降设置出现电气线路裸露,这样状况的发生严重影响化工企业的安全生产。因此,在设计线路时,应当尽可能的考虑设计线路走向的合理性,以保证走向的安全性。此外,化工企业生产过程中,由于坏境温度较高,如果线路布局过于密集,就容易产生磁力效应,进而影响到企业的生产安全。而合理的线路布局设计以及合理性的密集度设计,可以从根本上保证化工企业电气系统的安全与可靠。 2.操作空间设计 在进行设计化工企业电气系统时,应当特别注意保证足够的操作性空间。在化工企业电气系统的运行过程中,保障具有足够的电气操作空间,不仅可以延长电气自身寿命,保障电气在运行过程中的安全性,而且也可以保障维修可以有足够的空间进行维护。而具有足够的操作空间可以使得电气系统之间的距离拉大,进而减小相互的磁力的影响,同时足够的操作空间对维修人员及电气操作人员的身体健康有重要的意义。此外,在线路设计时,应当保证足够的防火空间。电气系统线路设计常常采用隐蔽性设计,而这恰恰决定了其防火空间的局限性,而在一定有限的防火空间的条件下,一旦发生火灾,就会引发大面积的灾害,甚至危害化工企业的整体安全。因此,在化上企业电气系统设计时应注意保障足够的防火空间。 四、选择合理的电压等级 在电气系统设计中,选择合理的电压等级显得尤为重要。选择合理的电压等级不仅是电气系统设计的基本要求之一,也是体现设计要点以及设计理念的前提。在电压等级提高的要求下,只有合理地选择电压等级,才能充分发挥电气系统的作用。一般的化工企业采用的是旧式电气系低压220/380V的系统,中压为10kV系统,再往上多为35kv 或110kV的系统。而随着科学技术的提升以及生产力的进步,化工企业正走向了规模化、现代化、大型化,电气设备的电容量就需要越来越大,因而对电气系统具有越来越高的要求,这种旧式电气系统设计已不能满足当代化工企业的电压等级设计要求。因此,合理的提高电压等级已成为必然趋势。在电气系统设计中选择电压等级时,应当注意如下几个方面: 1.当对于化工企业厂区面积不大且负荷集中,用电容量在5~10万KVA时,可以选用110kV直接进线通过变压器直接变为10kV供电,而如果负荷分散并且厂区向积大时,需要考虑增加35kV环节,同时采取三级配电处理。 2.当化工企业用电容量在5万KVA以下时,可以通过变压器直接变为10kV供电,并且不设置中间的35kV环节,而选用110kV直接进线,尽量将变电站放在负荷中心,采取两级变配电。 3.当化工企业用电负荷较小时,尽量用一级变电来满足生产负荷,可直接使用10kV或35kV进线。 4.进行规划设计时,应当具体情况具体分析。 5.供电系统的电压选择的原则是就高不就低,应当尽可能的选择高的电压等级,尽量减少变电的级数,以减少损耗以及设备投资和变电过程中的损耗。 五、继电保护的配置 继电保护是保证用电安全的重要措施,同时是对电气系统的补充。而继电保护配置是实现稳定安全设计要点的重要保证,也是电气系统设计的重点之一。 1.继电保护定值的配合问题 继电保护定值的确定直接关系着供电系统安全与稳定。当系统出现故障时,只有当继电保护定值的设计合理,才能实现快速、准确、有选择、可靠地将故障设备切除,进而保证系统的安全运行。在保证被保护设备安全的前提下,上一级设备的定值在保证设备安全的前提下应当适当加大,而末端设备保护定值一旦尽量的取小,进而达到增大级差和时间差,在避免越级跳闸的同时,尽量缩小停电范围。 2. 电源进线的自动重合闸的问题 由于电源进线架空线路的故障多以瞬时故障,因而对于这类情况在进行线路设计时,应当允许设计重合闸,可以设计线路故障自动重合闸一次。而对于带自备发电机的化工企业,可能不允许线路自动重合闸,这时一定要协调相关设计部门,在确保安全的前提下,增设安全联锁装置。 结语:为了加强化工生产工艺的安全性和稳定性,PLC系统(即可编程序控制器)在化工行业生产过程中控制系统的设汁、机械安全的保护等方面有着十分重要的作用。新形势下,随着国际范围内化学领域先进科学技术的不断涌现,化工企业中所采用的新工艺和新技术也在不断增加,做好电气系统的合理设计保障其电气系统的安全性能、可靠性能和稳定性能。 电气与化工论文:刍议化工企业电气系统设计与线路安装要点 摘要:本文分析化工企业电气系统的常见问题,并浅议其设计与线路安装要点。 关键词:化工企业 电气系统设计 电气系统安全 节能降耗 化工企业由于其特殊性,对电气系统的设计有更多要求,本文针对化工企业特点,对其电气系统设计和安装要点进行分析。 我国化工企业发展迅速,无论是企业规模还是企业效益都呈现出良好的上升趋势。规范化工企业电气系统在设计和线路安装过程中的操作流程和规程,是保障其顺利生产,保障企业财产和人员安全的重要工作,对化工企业电气系统的设计必须严格认真谨慎并考虑周全。 一、化工企业电气系统设计要点 化工企业产品普遍具有易燃性和易爆性的,应用于化工企业的电气系统设计,不仅需要满足生产需要,还要保证不使电气系统影响化工企业的生产安全。在化工企业电气系统设计过程中需要充分考虑,从整体布局到分类布局的各方面因素,全面把控设计的科学性、合理性和安全性。 1.操作性构想设计 在化工企业电气系统设计时应注意保障足够的电气操作空间,一方面可以保障电气在运行过程中的安全性和电气自身寿命的延长,另一方面也可以保障在维修电气系统时可以有足够的空间进行维护。足够的操作空间使得电气系统之间的距离拉大,其相互的磁力影响减小,对于维修人员及电气操作人员的身体健康有重要的意义。因此,在设计化工企业电气系统时应注意保证足够的操作性空间。 2.防火性设计 化工企业生产产品为依然易爆品,在生产准备阶段和生产过程中容易发生重大安全事故,在电气系统设计的过程中应重点注意火灾,特别是电气火灾的防范与制止。按照安全设计的要求,均衡设计线路走向及分支变电系统的安全性,在保障安全生产和全速生产的条件下,尽可能保障电气系统的安全。 首先,线路设计应该注意其合理布局和密集性分析。由于化工企业油污较大,容易导致线路老化变形,甚至出现线路的裸露,严重影响化工企业的安全生产运营。线路在设计时应充分考虑其合理走向,保证走向的安全性。另外,由于化工企业生产过程中温度较高,线路布局过于密集容易产生磁力效应,从而影响生产的安全。合理的线路布局设计加上合理性的密集度设计能从根本上保证化工企业电气系统的安全。 二、化工企业电气系统安装要点 化工企业电气系统具有体系大,操作自动化程度高的特点,因此在安装过程中需要注意安装的合理性和布局的可行性。安装电气系统应设置专业人员操作,杜绝违规操作,防止事故发生。安装管理人员,特别是在线路安装人员,需要特别注意安装的合理布局和安全性。 1.严格按照设计方案实施 由于化工企业电气系统的特殊性,其系统设计时充分考虑到了各种因素的影响,设计方案也严格按照特定的程序设定,因此,在化工企业电气系统的安装过程中,应严格按照电气系统的设计方案实施。由于化工企业生产产品的特殊性和其电气系统设计的特殊性,因此安装过程中不能逾越设计方案的设计规程和设计安装方式。严格按照设计方案实施安装和线路布局,保证施工的科学性和安全性。 2.注意安装过程中的电气系统各组件之间的安全距离 电气系统在设计时很难考虑到安装细节,因此在实际安装过程中会遇到很多的问题,因此,在安装过程中要严格注意电气系统各组件之间的安全距离,保证电气系统的安全性和可用性。按照保有足够空间,保障正常操作的原则,合理布局电气系统各组件,充分利用空间优势和设计时留下的空间操作构想,保证安全距离。 安全距离在保证安装过程的安全性的同时也保证了电气系统在后期运行过程中的事项安全。电气系统组件安装过程中不可避免的会产生电力磁场及电气组件间的相互作用,这种作用的产生会导致电气设备的老化,甚至是报废。因此,保证在设计方案基础上的安全距离是保证其正常运行的关键。 三、节能降耗措施要点 1.合理使用合适的电力线路导线,减少供电线路损耗 在电力系统的损耗中,供电线路的损耗也占了较大一部分的比例,其中低压线路的损耗更显得重要。企业在选择合适的电力线路导线时,其符合能力要能够满足企业所需的载流量,保证电压的质量,然后根据经济电流密度对导线进行选择。低压线路的损耗主要出现在大负荷的回路上,因此,要特别注意回路较大的地方,如果回路的负荷较大,就一定要注意尽量缩短供电距离,线径也要根据情况适当增大。当供电线路的导线截面适当增大后,其电阻就会降低,那么线路损耗也会随之降低。综合考虑经济差问题,供电线路导线的使用寿命在十年以上,增大导线截面所产生的费用可以从节能降耗上得到一定的补充,其所创造出的经济财富不可小视。 2.高效节能电机的使用、优化和控制 电机会把输入其内部的电能转换成输出轴上的机械能,这一转换过程中,总是要有一定程度的能量损耗。在实际生产应用中,因为管理技术水平的问题,大多数电机的运行状态都处在一个低效、轻载和高耗能的状态,存在严重的电能浪费现象。想要降低电机的电能损耗就要在三个方面做出适当调整,主要包括恒定损耗、散杂损耗和铜耗。 3.增加无功补偿装置,治理谐波,提升电气系统的功率因数 供电线路的功率因数低是造成线路损耗增加的一项重要原因,在提高功率因素、降低线路损耗的方面展开课题研究并解决是电气设备节能降耗的主要措施。 增加无功补偿装置就能够提高功率因数,从而实现节能降耗,对变压器等电气设备利用率的提高有促进作用,也可以进一步消除无功电流,把供电成本降到最低点,这时候如果再加上合理用电,还能够减少供电线路的消耗。 四、结语 我国化工企业发展迅速,无论是企业规模还是企业效益都呈现出良好的上升趋势。规范化工企业电气系统在设计和线路安装过程中的操作流程和规程,是保障其顺利生产,保障企业财产和人员安全的重要工作,认真科学设计,认真执行设计方案,保障各方的利益。 电气与化工论文:电气自动化工程控制系统的发展与应用 摘要:随着我国改革开放的不断深入和国民经济的不断发展,电气自动化工程控制系统是现代先进科学技术方面的优秀领域,其未来发展方向是能够推动社会的全面发展与进步。本文阐述了电气自动化工程控制系统的现状与发展趋势,及其控制系统设计。 关键词:电气自动化;控制系统;设计;应用;发展趋势 1. 目前电气自动化控制系统的发展 伴随着我国市场经济的进一步成熟,电气自动化技术方面的竞争也越来越激烈。因此,我国电气自动化控制技术研发与制造机构必须结合自身的实际状况,并发挥出自身的优势,才能够在行业当中抢占重要的位置。目前,在自动化控制系统运用中,DCS仍然占据着主导地位。 1.1 电气自动化工程DCS系统 DCS,即分布式控制系统,它是(Total Distrbuted MicroprocessorContral System)的缩写,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的,具有实时性、可靠性和扩充性等优良特点,在生产、生活自动控制领域得到广泛运用。但随着DCS逐渐的运用,我们也越来越感受到分布式控制系统所存在的缺点。比如受DCS系统模拟混合体系所限制,其仍然采用的是模拟的传统型仪表,因此,大大地降低了系统的可靠性能,维修起来也显得比较困难;分布式控制系统的生产厂家之间缺乏一种统一的标准,降低了维修的互换性;此外,就是价格非常的昂贵。因此,在现代科技革命之下,必须进行技术上的创新。 1.2 集中监控方式下的自动控制系统 集中控制下的自动控制系统有一个缺点,就是处理速度非常的缓慢,因为其控制方式是要把所有的功能都集中在一个处理器中,这也导致了整机运行速度的缓慢。另一个方面,把系统的所有设备都放入监控之中,就会导致监控数量过于庞大,主机空间的不断下降,从而大大的增加了电缆的数量,造成了费用的增加,同样因为过长的传输距离降低了控制系统的可靠性能。因为集中进行监控的联锁与隔离器件中的闭锁使用的都是硬接线,因此导致设备很难进行功能扩容操作。另外,因为系统接线的反复,增加了故障查找工作的困难度,也会增加由此而产生的错误指令,使得整个电气自动化工程控制系统可靠性降低。 1.3 信息集成化的电气自动化控制系统 电气自动化控制系统所包含的主要信息技术主要体现在如下的方面: (1)管理层面上纵深方向的延伸。企业当中的人力资源、财务核算等数据信息的存取需要使用特定的浏览器进行操作,而且对于生产过程中的动态形式画面能够进行有效的监督控制,对于企业生产活动当中的第一手信息资料能够进行及时的掌握。 (2)信息技术会在电气自动化设施、系统和机器中进行横向的扩展比较。而且随着微电子技术的不断投入应用,对于原来明确规定的设备也慢慢的变得模糊了,而结构软件、通讯的能力和统一,运用在组态环境之下逐渐的显得越来越重要。 2. 电气自动化控制系统的设计 2.1集中监控方式 这种监控方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,处理器的任务相当繁重,处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控,伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸defu助接点经常不到位,造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂,查线不方便,大大增加了维护量,还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。 2.2远程监控方式 远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、,节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks总线,CAN总线等)的通讯速度不是很高,而电厂电气部分通讯量相对又比较大,所有这种方式适合于小系tongjian控,而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。 2.3现场总线监控方式 目前,对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中,且已经积累了丰富的运行经验,智能化电气设备也有了较快的发展, 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外,还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等,而且智能设备就地安装,与监控系统通过通信线lianjie,可以节省大量控制电缆,节约很多投资和安装维护工作量,从而降低成本。另外,各装置的功能相对独立,装置之间仅通过网络连接,网络组态灵活,使整个系统的可靠性大大提高,任一装置故障仅影响相应的元件,不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。 3. 电气自动化的应用 3.1在净化空调设备中的应用 对湿度的控制:装设在通风管(回风湿度近似于洁净室湿度)内的湿度传感器所检测的湿度,送往控制器与设定湿度相比较,用比例加积分运算控制,输出电JK信号,控制蒸汽电动调节阀的动作,控制回风湿度保持在45%,65%,使洁净室湿度以满足GMP要求。对温度的控制:净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管(回风温度近似于洁净室温度)的温度传感器所检测的温度送往DX-9100,与设定点相比较,输出相应电压信号,控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作,控制回风温度保持在12℃~26℃之间,使洁净室温度符合GMP要求。 3.2在建筑行业中的应用 随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展智能化,建筑势必要引入电气自动化的成分,智能化建筑已经成为了当今建筑界的主流方向。为了达到设备的合理利用,资源的人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统,如通信自动化系统,火灾报警及消防联动控制系统,楼宇自动化系统,保安监控系统,办公自动化系统,闭路电视系统等,以及它们相应的布线系统。 4. 电气自动化的发展趋势 4.1 作为一项具有活力的高科技技术,电气自动化技术的发展前景是可观的。首先,电气自动化技术可以与我国的新锐的科学技术成果相结合,并且投入到电气自动化技术的创新中去。研发更多的电气自动化产品应用于我国的国计民生中,促进我国工业化的发展。其次,优化电气自动化系统的结构,实行电气自动化系统平台的统一化、系统结构通用化、系统程序接口标准化,这样就可以大大地提高对电气自动化技术的利用率,减少不必要的损失及节约冗杂时间及费用。最后,在将电气自动化技术应用于工业生产中,应注意电气自动化市场的产业化、生产的安全化以及工作人员的专业化。如此可以加大电气自动化在工业生产中的利用力度,推广电气自动化的使用,让更多的企业及行业受益于该项技术。 4.2 新设计思想与未来技术发展趋势的契合。嵌入式控制装置将覆盖全部现场设备,现场总线通讯协议统一至最少的数量,嵌入式控制装置具有完全符合标准现场总线通讯协议的网络通讯功能,现场总线网络上的全部节点设备的数据库为分布式实时数据库,这些就如同PC及其外设的USB接口形成一样。同样智能化、分布式、扁平化的设备控制系统构成的生产过程,也是生产管理系统的主要组成部分,数据共享、快速、高效、可靠、低成本也是扁平化管理系统的特点。为了实现上述功能,在进行未来的设计工作中要求设计人员既要进行电气系统设计,又要能对嵌入式控制装置进行编程组态,同时还要完成基于现场总线通讯协议网络的构架及其监控软件(包括数据库)的组态。这样一个项目的设计工作过程无论从人员还是到流程亦是快速、高效、扁平化的。通过互联网设备供货商、项目设计人员、企业生产管理者均可对设备和生产流程进行离线或在线的技术支持和调整,这也得益于嵌入式控制装置和标准现场总线通讯协议网络的全面实现。 5.结束语 电气自动化控制系统能够有效提高行业领域整体的自动化水平,特别是行业的运行管理水平。并且电气化控制系统可以大大节省企业的成本,提高设备、生产线等的可靠性。当前的电气化自动控制系统已经在众多领域崭露头角并发挥重要作用,未来,电气自动化控制系 统也必将有长足的进步和发展,为企业和国民创造更多的经济、社会效益。 电气与化工论文:大型化工厂电气综合设计与控制策略探究 【摘 要】本文根据现代大型化工厂的电气设计要求,结合最先进的设计理念,从发展生产力和企业的根本利益出发,对大型化工厂的电气综合设计与控制策略进行了探究。 【关键词】化工厂;电气综合设计;控制 1 引言 改革开放以来,随着社会主义市场经济体制的建立,我国的经济进入高速发展的新时代,大型化工厂的电气系统无论是安全稳定性能还是自动化水平都得到了空前的提高。化工企业要想在保证工厂安全稳定运行的基础之上降低成本,就要从管理的角度入手,逐步建立起完善的工厂管理体系。管理工作的落实主要依赖于两个方面。一个是提高员工的实用效率,达到减人增效的效果,裁除冗余的人员,二是要提高计算机监控系统的自动化程度,充分利用先进的科学技术,配合有限的人力资源,提高工厂的运作效率。要做好上述两条,首先要必须做好一个完善的电气综合设计,制定一个安全可靠、经济实用、自动化控制程度高的工厂运行方案。 我国经济的发展促使越来越多的大型化工厂如雨后春笋般冒出,这些大型工厂大多具有生产负荷不间断的特点,当电气系统出现故障而导致大规模停电时,就会造成大面积的化工装置停产,带来极其严重的后果,给企业带来很大的经济损失。由此看来,工厂的电气设计与控制系统的安全稳定性能至关重要,是决定公司经济效益的关键因素。大型化工厂的电气设计工程包含诸多内容,例如节能性能、变压器的合理选择、变电站总站的设计以及电气设备的选材等等。 2 节能的设计 化工厂电气设计的节能概念主要是指在技术上采取一定的措施使能源的利用达到最大化,用有限的资源为企业创造出最大的利益,最终收获可观的经济效益和社会综合效益。电气设计中的节能涉及到工厂的方方面面,包括电气设备的工艺结构和生产成本等,这是一项复杂而纷繁的操作系统。化工企业只有具备了节能的意识并且将节能工作落实到位,才能从根本上为企业节约生产成本,创造出更大的经济价值和社会效益。 照明系统按照照明方式可以分为一般照明、局部照明和混合照明。照明的种类主要有正常照明、应急照明以及障碍照明等。当照明系统的负荷量较大时,要设置单独的照明变压器,通过自动化的控制来实现节能型的照明。 2.1照明的节能设计 工厂的照明系统是电能消耗的主要方面,照明系统作为化工厂一个极其重要的环节,其用电的合理性是决定电能消耗的最为关键的因素。只有通过科学合理地制定照明方案,设计适合的照明系统,才能有效地节约电力资源。主要可以从以下几个方面入手: (1)照明光源要节能。在照明的线路设计中要首先要注意的是合理节能光源的选用。光源在选用时要根据生产车间的实际情况进行安装和设计,要充分考虑到厂房的地理位置和走向,结合厂房本身的采光特点,寻求最节能最有效的照明方案。不要局限在一种光源的利用和使用上,当一种光源不能满足需要时,要设置两种或两种以上的光源配合使用,以提高照明的效果,同时节约耗电量。这是合理利用光源的重要一项。 (2)照明系统的布局要科学合理。照明光源选用好之后就要根据厂房的地理位置特点以及走向情况对照明系统进行合理的布局,所谓布局的科学合理,不仅要求照明系统的照明能够均匀,还要求照明设计能够满足生产发展的需要。要在满足所有生产需要的基础之上,可以对一些要求亮度较高的特殊工作区域进行局部照明或增设照明电源,不能做到一概而论,这样就能在很大程度上节约电力资源。所有的这些设计必须考虑厂房本身的特性,因此,厂房在建设的阶段就要将采光纳入设计的重要环节,为以后的照明系统节约电力资源。 (3)注重节能型镇流器的设计和应用。日光灯上起限流作用和产生瞬间高压的设备称为镇流器,节能型镇流器的设计和应用必将会在很大程度上节约电能。随着科学技术的日新月异,目前市场上有很多电子镇流器,种类繁杂,尽管其在日光灯上的使用能够达到很好的节能的目的,但是各种类型的镇流器普遍有一个缺点,那就是价格昂贵且使用寿命较短。因此,工厂在采用这种镇流器的时候要充分考虑到成本和能耗的相平衡,对各种情况做出合理的预算,再进行镇流器的换用。 (4)生产线上节能装置的设计与使用。生产线是工厂最为主要的生产场所和耗能场所,因而生产线上节能装置的安装与使用能够在很大程度上降低能耗,为企业节约成本。不能为了一次性生产成本投入的减少就盲目地缩减电气设备的节能装置,这不符合企业可持续发展的基本理念,会严重损害工厂长期利益的实现。 2.2 合适的变压器的选择与使用 (1)变压器的数量要合理。工厂要进行大规模的生产,电力资源的消耗是不可避免的,且工厂的生产运作对电力的稳定性和安全性要求较高,电力变压器是影响工厂供电以及节能消耗的重要因素,因此,必须要对变压器的容量和数量进行严格的筛选和设计,使之在满足生产的实际需要的基础之上节约电力资源。在设计的过程中,可以通过增加变压器的数量来降低变压器的总体容量,让几台变压器共同承担负荷,这样就能够在一定程度上降低电能的消耗。在选择合适的变压器的时候,要结合工厂的实际情况,综合考虑各种因素,最终达到节能的目的。 (2)变压器的质量要过关。目前市场上的变压器的种类纷繁复杂,甚至有许多质量不合格的产品,企业在进行选购时要注意关注产品的性能和质检合格标准,不能贪图便宜而买质量不合格的变压器,这类变压器不仅达不到节能的目的,还会严重影响工厂的生产。市场上甚至有一些废弃变压器改装之后的翻新产品,这种产品的性能低劣,不仅起不到节约电能的效果,甚至会造成电力的大量损耗。这就要求企业在进行变压器的选购时一定要注意产品的合格指标,要选派专业人士进行变压器的选购。 (3)提高功率因数。提高功率因数来减少电能的损耗,达到节约电力资源的目的。提高功率因数的主要途径是提高供电设备的自然功率因数和人工无功效率补偿。其中集中补偿的方法最适合于大型工厂的电气设计。 3 变电站总站的设计 变电总站的设计大多采用的是计算机监控,自动化的管理模式,在值班室内不设置专门的值班人员,运行监测及控制操作都由运程进行控制,只安排相关的技术人员进行定期的巡视和维护。线路的保护装置按照单套的保护装置进行,建立完善的主保护和后备保护装置系统。 4 电气设备的选择 工厂所有的电气设备的材料的选择都要严格符合相关的技术规范,要结合工厂的实际条件和当地的气候条件,充分考虑到各种自然因素和认为因素,对电气设备进行科学合理地选择。只有合适的设备材料的选择,才能保证后续电气设计的成功与节能。良好的材料的应用能够提高电气设备的控制与实际应用。 5 结语 我国明确规定了大型化工厂的电气设计标准和相关的技术规范,只有在遵守这些规范的基础之上才能促进企业的长足发展。企业的管理人员要将这些规范更好地服务于工厂的生产和发展需要,不断提高电气设计的安全可靠性能,在学习先进技术的基础之上创新发展策略,根据厂房的实际情况,规范合理地进行统筹安排,从生产到管理都要严格控制制度,重视每一个细节,为企业谋取最大的经济利益和社会综合效益。 电气与化工论文:PLC的应用与电气自动化工程 摘要:紧跟科学技术突飞猛进的时代步伐,建筑工程也不得不引出高端技术的电气自动化工程,该技术就是PLC。面对建设工程重要的使用功能、自竣工后运行的安全可靠程度、投资效益的具体体现等,自动化工程有着举足轻重的地位。施工现场管理的好坏直接影响工程项目的质量、进度、安全乃至整个工程队的经济效益。 关键词:电气自动化工程;PLC;塔吊 引言:本文主要论述了PLC技术在电气自动化工程中的应用,简述采用PLC和变频器改进塔吊性能。根据PLC的诸多优点,分析其在电气自动化工程成本控制中发挥的重要作用。 一、PLC在电气自动化中的应用 1.PLC是一门中、高级的电气控制技术。PLC虽是微机技术与传统继电接触控制技术相结合的产物,但它克服了断电接触控制系统中机械触点的复杂接线、可靠性低、功耗高、通用性及灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点,来完成其在电器界的应用。 PLC更是一种利用软件驱动的控制设备。假如把一台PLC比作一个公司,那么各种软元件就是公司的个体,各种指令则是给这些成员发出的各种工作命令,编程过程正是按从前到后的顺序罗列指令操作软元件的过程。只要这些软元件按完成指令要求操作,最后PLC就能输出符合要求的控制信号。 2.采用PLC和变频器改进塔吊(QTB63型)性能 安全、简化操作都是塔吊设计过程中最为重要的部分。PLC与变步器均是电气自动化领域最为注重的技术,用PLC控制变频器的方法,充分利用二者优势,更好的溶入到各项工程中去。 2.1变频调速系统的组成原理:变频技术大致分为交-交和交-直-交两种。交-交变频器是将变频直接变换成频率、电压均可控制的交流。而交-直-交变频器是先把交流电通过整流桥变成直流电,再由逆变器转换为频率、电压均可控制的交流电,作为交流电动机的驱动电源,从而使电动机获得无级变频调速。常见的变频器大多采用交-直-交变频技术。 变频器在QTB63型塔吊应用中与PLC的部分组成接线:PLC与变幅变频器的接线操作手柄接入到PLC的输入端口中,当操作手柄输入档位信号时,PLC指引相应的开关输出信号,同时将制动器复位,变频器再根据PLC的开头量输出自动调整频率去控制电机;当操作手柄复位后,变频器停止输出,并按照一定的曲线进行减速以减小对塔吊的冲击;当减速过程完成后再进行开关信号导通,PLC检测到该信号后输出相应结果,使制动器吸合、电机停止并锁死。 2.2PLC的程序:采用步进梯形(SFC)及部分梯形,两者可以相互转化。在处理顺序控制的场合,用步进梯形比梯形更有条理性,它是一种非常有效的PLC编程方法。 2.3最初的QTB63型塔吊是采用多速电机调速,它通过继电器组改变电机的极对数(p)来调整电机转速。而改进后的QTB63型塔吊则采用变频调速,它通过调整定子通电频率(f)来调整电机转速。改进后塔吊性能对比明显提高: ①采用继电器组控制多速电机时,使塔吊难以实现复杂的功能,从而不能有效的编程控制。而采用变频调速时,则能十分方便地进行连续调节,能保持压力、流量、温度等参数的稳定,从而大大提高控制品质; ②多速电机调速在档位转换时是硬性转化,没有速度过渡,容易产生冲击,影响电机寿命,对塔吊安全也有负面影响。而采用变频调速时,在档位转化过程中存在一个速度过渡过程,正是由于这个速度过渡,避免了对塔吊的硬性冲击,使塔吊的性能大幅度提高; ③使用多速电机调速时,受制造、空间等影响,电机的极对数太少,而且随极对数的增加成本直接上升,导致可调档位偏少。而采用变频调速时,此问题不存在。通过变频器还可以实现无级调速,改进前起升、变幅,回转三个运动的档位数分别为3,2,2;改进后则为5,4,3。 3. PLC应用非常广泛,对于电气自动化控制领域的人员显得尤为重要。在当今工业界,只要涉及控制的地方都可采用PLC来完成。PLC在电气自动化工程中的应用可概括出两大方面:一是单机控制为主的自动控制,如包装机械、印刷机械、纺织机械、注塑机械、自动焊接设备、隧道盾构设备、水处理设备、切割、多轴磨床、冶金行业的辊压、连铸机械等;二是以过程控制为主的流程自动化控制,如工厂自动化生产线、污水处理、自来水处理、楼宇控制、火电主控、辅控、水电主控、辅控、冶金行业、太阳能、水泥、石油、石化、铁路交通等。 二、电气自动化工程的成本控制 对于任何一项工程都不得不考虑其成本问题,单从成本管理的方面来看,我国的现场管理责任制应该要责任到人,并且要分工明确、实行归口的管理制度。管好项目控制投入,降低消耗,提高工作率效,并将安全、质量、进度、成本等四个方面综合起来进行综合性管理,并要根据成本的管理目标与各专业的分包单位、施工责任班组签订施工责任合同。我们不仅要明确企业的责任与目标,奖励和罚款约定;而且要在高层的统筹中降低管理部门成本。管理部门根据施工项目管理实际情况,编制降低成本的技术、组织措施,并深入挖掘在各方面分项管理工程中存在的所有降低成本和增加利润点。 PLC具有功能强、性能价格比高,可靠性高、硬件配套齐全,系统设计、安装、高试工作量少,体积小、低能耗、体维修工作量小、维修方便等诸多优点。塔吊是建筑工地上最常用的一种起重机械。在用PLC控制起重机在工作过程中,随时可以根据现场情况确定速度、加档时间和减速时间;提高工作效率,定位更准确;节能效果明显,节电率可达35以上;对齿轮、电动机无冲击,故障率低,易于维护,大大减少保养工序;提高行车可靠性和安全性,延长塔吊的使用寿命。此类优点使成本控制问题得到人们的高度认可。 三、结语 电气自动化的发展趋势应具备分布式、信息化及开放化。PLC是新一代可编程序控制技术,其控制系统将在人类电气自动化发展过程中发挥更加广泛的作用。企业需要实施有效的动态来控制和分析过程、纠错措施,集思广益的从根本上管好工程。为此,我们只有在不断提高工程技术的管理水平,并完善企业的管理制度,才能实现预期的工程建设目标,快速提升国民经济水平,造福全人类。
摘要:目的:探讨多模式物流管理的医用耗材全流程信息化精细化管理体系建设与实践应用效果。方法:全面组织和规范医用耗材物资字典,建立标准分类代码;直接使用GS1条码或类似条码作为医用耗材进出院唯一可追溯码,进行HIS扫码计费,医院检测试剂的GS1条码追溯和实时库存监控;植介入高值RFID智能柜配备供应商“库存系统”,低值医疗用品RFID智能柜配备SPD物流配送“定数包”和“零库存”管理。过程中,建立“部门数据库”部门信息流和实时物流监控。结果:预建基于多模式物流管理的全流程医用耗材信息管理系统,压缩低值医用耗材库存与检测试剂库存百元以上,实现对种植介入的高值医用耗材计费管理,并实时减少库存,大幅降低了近3年卫生材料的耗占比。结论:基于多模式物流管理的医用耗材全流程信息化精细化管理系统的建设与实践,确保了医疗设施的精细化管理和成本控制。 关键词:医用耗材管理;多模式物流管理;精细化管理;体系建设 随着新世纪我国医疗改革的逐步深入,医保支付改革、医用耗材零加成等降低医疗成本政策的出台,公立医院医用耗材已成为主要业务支出,随着医疗技术的发展快速增长,医用耗材产品计量繁重复杂,医用耗材费用增加,医用耗材由收入转为成本,医院运营压力加大。医用耗材的管理属于流程的管理,所有的联系都是密切相关的,包含的因素非常广泛。因此,建设信息化、精细化管理,可以保障物流管理和医疗业务更高效的发展。 1目标和方法 1.1基于唯一的GS1条码溯源管理 高价值耗材完善并充分利用原有“物资信息管理系统”模块的功能:重新分配和建立各级不同人员的权限,如采购和存储;医用耗材基本词典和日常采购计划的访问管理和维护权限,存储和存储管理权限分开管理。对管理权限风险点的风险点进行内部控制,维护医用耗材基本词典,如新进库存医用耗材的产品监控、定价、供应商变更等。 (1)物资字典GS1代码的扩展。GS1编码表是在现有物质字典的基础上创建的,如图1所示,实现与物质供应相关的编码。GS1代码的分析方法和材料代码信息记录在表中。系统通过读取条形码解释表中的数据来获取有关物质的信息。同时,在所有物资字典中扩大了《北京医院管理财务分类》中引入的医疗材料的分布区域,并保留了使用其他材料进行医疗分类的可能性。 (2)基于GS1代码的供应商平台。在供应商平台系统中,GS1产品条码直接作为统一的院外物流追溯条码,成为院外物资信息交换的桥梁,大大降低了供应商创建“医院定制条码”的成本。对于带有标准GS1条码的产品,供应商可以通过信息平台扫描条码并提交订单。在医院检查期间,可以扫描二维码以确保实物与信息匹配。为确保供应信息的完整性和效率,我院要求供应商提供的条形码包含以下4项信息:GTIN(全球贸易项目编号)、制造日期、有效期和批号。医疗费用的标准GS1编码要求对库存、工厂、生产日期、保质期、批号和通过物流信息平台进行GS1编码。在物流包裹的“Fate”中输入对应的条码。 (3)基于GS1码的仓库管理。在医疗物资仓库的管理中,一般有以下几个方面,即入库、出库、盘点,而这些操作都必须以条码扫描的形式进行。入库分为进货检验、移库和出库,出库包括本科室的移库、退库以及消耗出库。移库出库以及退库出库,分别对应着移库入库和退库入库。盘点在仓库进行,盘点可以保证盘点符合核算,具体盘点可以通过扫描条码进行。 (4)多个信息系统的互联互通。作为GS1医疗设施的唯一桥梁,信息资源管理系统与临床信息系统、物流配送系统和物资管理系统相连接,形成医用耗材全流程信息化追溯系统。目前,对接系统中有大量的物资管理信息系统,通过GS1条码扫描记录耗材的物流和使用信息,利用数据交互实现整个物资建设过程中的医用耗材追踪系统。其中,GS1标准唯一识别的医疗器械是主线中的三个主要场景:①住院患者二级仓库、日间手术中心二级仓库、介入导管室等高值植入医疗用品的库存管理;②医学检测中心将检测设备与试剂、检测项目打包并进行存储操作。③门诊、临床病房,由第三方运送的医用耗材,由主机工作人员扫描入库,使用后返厂信息。 1.2基于智能RFID耗材柜的高值耗材管理 用于心脏病学和介入导管的基于RFID的智能可穿戴医疗柜被引入手术室。不同型号的医用耗材仪表确定库存基数,在实际库存量低于库存基数时,实现供应商或制造商“自动补货”的原则。科室授权工作人员通过患者指纹或密码自动补货,系统自动记录医疗费用。为实现用户部门实际消费与存储的对接,自动补货。确保对临床使用的即时需求有效地减少了库存和制造商的资金负担。GS1医务人员扫描程序,HIS自动支付医疗账单,库存减少,数据库确认,供应商计算等流程同1.1。 1.3基于第三方SPD的低值耗材管理 在实施基于SPD模式的低值医用耗材管理时,需要将合作供应商的资质下载到医院的数据库中并进行审查。检验完成后,可直接在系统中生成采购程序。SPD可以实时了解医院未使用物资的使用和剩余情况,根据医院的实际需要制定合理的采购计划,避免囤积廉价物资,增加采购成本。在物流平台上确认供应商后,即可按条码发货,保证采购信息的完整性,满足医院的需求。低值医用耗材进院后,相关管理人员可根据后勤信息系统数据进行核对,确保采购的低值医用耗材与实际型号、数量一致。测试完成后,系统会保存。这种方法不仅有效地管理了低成本,而且优化了资源的配置,提高了管理者的效率。 1.4基于信息流、物流、医嘱流实时监控的耗材“科室”管理 使用PDA(移动医疗设备)时,扫描入库的“定数包”物流码及商品种类、数量等库存信息。同时,通过SISH医师的医嘱案卷,建立了GS1扫码减库存的自动减库存、人工减库存、自动开票的方法。实时动态监控信息流和物理流。在手术室,可以使用一个包含N个号码的“定数包”来收取低价医用耗材,并根据实际使用的患者人数进行计费确认。充分发挥各类医用耗材使用部门的自主管理作用,建立使用部门的日周库存和月度管理制度,完善财务审计、医务人员、医务科室管理的月度和季度管理制度,落实各项职能。打造科室信息化建设、医用耗材物流配送和使用全过程通过最后一公里监管。 1.5基于智能RFID低值耗材柜的耗材综合管理 在手术室、重症监护室和大型集中管理科室建立各类低值医用耗材的库存基础,确定所有低值医疗物资的库存,打造科室所需的“定数包”。供应商审核通过后,自动生成医院RFID条码包,医务人员自动补充库存。采用科室授权人员接入信息系统,自动记录智能柜内的物料医务人员确认HIS记账,根据实际情况,当库存量低于库存基数时“自动补货”的原则,它可以直接比较仓库部门和仓库的实际消耗和自动补货,即确保临床需求的紧迫性,有效降低制造商库存和资产负债表;SPD第三方物流配送信息系统自动实现“定数包”的所有权转让,作为第二天部门消费的“定数包”清单。医学品种和“定数包”中包含的信息的数量,即用于存储的信息。该部门通过其医疗建议自动、手动减少库存、GS1扫码、自动计费、减库存等方式实时监控“定数包”内医用耗材的品种和数量,同1.4。 1.6多元化物流管理中的药品成本分析 根据医院后勤和内测试剂后勤的报告,这两组信息要下发到ERP财务信息管理系统和工作产品管理系统,实现物流的信息化、标准化和完善、信息流、资金流全流程,实现对接和月度财务回顾。与第三方发送SPD系统提供的软件以及医院后勤信息软件相关联的信息,实现内外部网络物流信息的互联互通。建立并不断完善基于多渠道物流管理的医疗保健管理体系,全面管理试剂过程中的信息,医院职能管理部门和各用户部门可以监控物流信息、使用信息、核算和医疗信息。各用户科室各类医用耗材收入,信息全面管理。根据行业标准要求,公布医用耗材使用率、使用次数和使用量排名、使用人数和使用量排名等医用耗材使用情况统计分析结果前,以及供应商和制造商的销量和数量排名。为医用耗材和检测试剂的科学、合理、高效使用和卫生技术评价提供坚实的大数据基础。 2结果 (1)全面实现高值医用耗材GS1条码可追溯,避免了耗材费用错收与漏收。医院门诊、住院部中所有高值医疗用品逐渐融入GS1条码管理,消除了医护人员在救护车和医院内不使用和误用医用耗材的现象。对于医用耗材的合理使用以及为避免误用、误费和条码粘贴错误提供了可追溯性。 (2)实施并全面推行低成本医疗物资的第三方物流管理模式。全面实施后,所有低预算的医疗资源将直接分配给第三方,从而大大提高分配服务的效率和满意度。同时,相比之下,由RFID操作控制的低成本医疗代码可以实现“自动补货”,进一步提高效率。该部提交每日或每周的实现“自动补货”,超越效率进一步提升。 (3)物流信息管理软件检测,可匹配不同部门、工作组、检测仪器、检测项目存储的检测试剂的数量和品种,为检测仪器的使用效率和效益评估奠定坚实基础、测试对象和试剂的基础知识。包括云模型VPN平台和内外信息交换在内的试剂物流信息化软件,实现了供应商和厂家在线上传,各种检测试剂合格证信息和不同有效期的自动预警。在线提交、审查和发送实时的每月和每周试剂测试请求和购买计划。处理各类资质文件和分配供应商的物流效率显著提高。目前,临床试剂库中的实验室试剂均处于监控状态,自动控制试剂供应,以进一步引入科学试剂、实验室物流配送的合理高效分配奠定了基础。 (4)基于多模型的全信息精细控制,完善了医院医疗费用管理制度和结构,实施住院治疗费用报送流程,大幅降低了近3年卫生材料的耗占比。 3结语 为进一步升级医院管理体系,构建医疗物资管理功能,需要考虑医疗机构、医疗产品、试剂检测等各种问题和困难,细化安全管理信息化流程,快速建立医用耗材卫生技术成本评估体系和完善的物流管理和计算机现代化系统。基于多逻辑控制的信息管理系统的构建和实践是近年来临床医学工程系统不断研究和加强的阶段,充分利用新的管理理念和管理方式,以及互联网等现代管理手段,支持医院的医疗和医疗需求管理实践,对医院管理和成本控制产生积极影响。 参考文献: [1]陈毓杰,陈翠微,孙奕奕.医院物流管理系统在医用耗材管理中的应用分析[J].中国医疗器械信息,2020,26(23):167-168+173. [2]刘刚,郑建忠.传统医用耗材管理模式与SPD医用耗材管理模式的对比分析[J].科技视界,2020(07):8-11. [3]郭红,张涵宇,王爱英,王倩,王碧晗,王慧宇,田宗梅,谈春荣.基于多模式物流管理的医用耗材全流程信息化精细化管理体系建设与实践[J].中国医疗设备,2020,35(01):111-114+123. 作者:陈宇露 单位:深圳市龙岗区中医院
机械手设计论文:基于PLC控制机械手基本设计 摘 要:本文结合机械手的工作过程原理和控制要求,设计了基于PLC控制的机械手,重点介绍了控制系统的设计思路、PLC的选择以及PLC程序设计。 关键词:可编程控制器(PLC) 机械手 控制 一、机械手的工作过程及控制要求 1.机械手的基本结构 机械手是一个水平、垂直运动的机械设备,有上升、下降运动,左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制。本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构,机械手的动作由气动缸驱动,气动缸由相应的电磁阀来控制,电磁阀由PLC控制驱动执行元件完成,能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。图1-1为机械手简图,其中 1-执行气爪,2-水平伸缩气缸,3-旋转轴,4-竖直气缸,5-底座,6-工件。 机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。采集感知信号及控制信号均由气动缸驱动。主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配形式,使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。由于采用了模块化拼装结构,可组成立柱型气动机械手、门架型气动机械手及滑块型气动机械手,及其它各种类型的机械手。气动机械手具有三个自由度,即水平(Z)方向自由度、垂直(Y)方向自由度和旋转自由度,并可以采用多种灵活的控制方案。 2.机械手的控制要求 根据要求:机械手初始位置在原点位置,每次循环动作都从原点位置开始,完成上升、下降运动,左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制,并能实现手动操作和自动操作方式。当机械手在原点位置下启动按钮,系统启动,左传送带运转。当光电开关检测到物品后,左传送带停止运行。根据分析可得出机械手的工作流程图,如图2-1所示。 机械手的操作方式分为手动操作和自动操作,自动操作又分为单周期操作和连续操作方式。 2.1 机械手的自动运行: ① 下降:② 加紧工件:③ 上升: ④ 右移: ⑤ 下降:⑥ 放松工件:⑦ 上升: ⑧ 左移:⑨ 回到原位又开始新的工作循环周期。 2.2 机械手的手动运行 手动运行是指机械手的上升、下降、左移、右移及夹紧操作通过对应的手动操作按钮控制,与操作顺序无关。 二、机械手PLC控制的设计 1.设计思路 考虑到机械手的通用性,同时使用点位控制,因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时,只需改变PLC程序即可实现,非常方便快捷。 送料机械手的动作示意图如图3-1 所示。启动控制有2种,1个由启动开关安装在现场,1个由通过组态王软件控制。在控制面板上,安装一个档位开关,分手动和自动两大档位,手动挡包括调试和回原位两档,自动挡分单步、半自动和全自动三档,要求自动挡的操作必须在回原位的基础上才能进行。 2.PLC的选择 该机械手的控制为纯开关量控制,且所要的I/O点数不多,因此选择一般小型抵挡机即可。由于所要的I/O点数为15/6点,考虑到机械手操作的工艺固定,PLC的I/O点基本上可不留裕量。 由于不同记性的PLC,其I/O点的编号不同,因此应根据所选择的机型,对PLC的I/O点分配编号。如图所示的编号。 3.PLC程序设计 为了便于编程,先绘制出整个控制程序的结构框图,如图3-1所示。 在该结构框图中,当操作方式选择开关置于“手动”时,输入点X407接通,其输入继电器常闭接点断开,执行手动操作程序。 由于手动程序和自动程序采用了跳转指令,因此在着两个程序段可以采用同样的一套输出继电器。 用移位器编程:由于自动操作的控制比较,不容易直接设计出梯形图,因此可以先画出自动的操作流程图,用以表明动作的顺序和条件,如图3-2。 图3-2中,矩形方框代表完成某一动作的控制程序,方框之间的箭头线用以表示程序的转换,箭头线上的小横线用以表示转换的条件。 当机械手处于原点时,压下上限位开关和左限开关,输入点X402和X404接通,产生原点指示输出。 根据自动操作的流程图,就可以设计自动操作的梯形图如图3-3所示。 梯形图的控制原理: 3.1连续及单周期操作 在连续及单周期操作方式下,单步输入点X410断开,输入继电器X410常闭接点闭合,将位移寄存器的位移输入直接接入输入端。 当机械手处于原点时,压下上限位开关和左限位开关,输入点X402和X404接通,Y435接通,原点指示灯亮。 ① 按下起动按钮,M120接通并自保,移位器数据输入端接通,M100置“1”,Y430接通,下降电磁阀得电,机械手下降。 ② 下降到底碰到下限位开关时,输入继电器X401接通,Y430断开,下降停止,同时产生移位信号,将M100的“1”态移到M101。M101的常开接点将Y431接通,夹紧电磁阀的电,机械手夹紧工件,T450开始计时。同时,M101的常闭接点将移位寄存器数据输入端断开,使M100置“0”。 ③T450延3s后,其常开接点闭合,产生移位信号,将M102置“1”,M101置“0”。M102的常开接点将Y432接通,上升电磁阀得电,机械手上升。同时,M102的常闭接点将移位寄存器数据输入端断开。 ④上升到顶碰到上限位开关时,输入继电器X402接通,Y432断开,上升停止,同时产生移位信号,将M103置“1”,M102置“0”,M103的常开接点将Y433接通,右移电磁阀得电,机械手右移。同时,M103的常闭接点将移位寄存器数据输入端断开。 ⑤ 右移到位碰到右限位开关时,输入继电器X402接通,Y432断开,右移停止,同时产生移位信号,将M104置“1”,M103置“0”。M104的常开接点闭合,若此时右工作台无工件,则光电开关因露光而导通,其常开接点使输入继电器X405接通,Y430再次接通,机械手下降。同时,M104的常闭接点将移位寄存器数据输入端断开。若右工作台有工件,则光电开关因遮光面断开,X405断开,Y430不能接通,机械手暂停等待。 3.2设计小结 机械手采用PLC控制技术后,操控简便,系统线路简单,系统运行稳定,大大提高了系统的自动化程度,提高了控制系统的可靠性,同时还能根据不同用户的需求对其功能进行扩展,提高了工作效率及检测准确性。 机械手设计论文:三菱PLC控制的机械手系统设计 摘 要:由于气动机械手具有结构简单、成本低,控制方便等优点,并可以根据各种自动化设备的工作需要,按照设定的程序工作,因此它在自动生产设备和生产线上被广泛应用。由于企业需要对变送器进行高低温补偿,针对公司现有的提供补偿所用的高低温箱,设计了一套小型的用来放置变送器的立体框架,它采用了三菱PLC控制的气动机械手将准备进行高低温补偿的变送器,放置到框架上下两层的各工位上。在详细研究了气动机械手的结构、动作循环及工作原理之后,根据该气动机械手的工作流程,设计了气压传动系统和三菱PLC控制系统。包括气动原理的制定、气动元件的选择以及三菱PLC选型和顺序功能图的编写。气动机械手采用多位置气缸,以实现机械手在框架每层各工位之间的操作;并使机械手操作气缸沿立柱上下运动,以实现机械手在上下两层之间的操作。 关键词:机械手;PLC;控制系统 一、机械手的单个工作流程 机械手移动到传送带B工件处夹紧工件――将工件移动到指定位置传送带A―放下工件―机械手回到初始位置五个过程完成,机械手通过三菱PLC来控制,可实现这五个过程全自动依次运行:A)械手移动到工件B处:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到工件(传送带B)处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制;B)工件移动到指定位置:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到工件(传送带A)处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制;)C夹放工件:通过夹紧/放下直流电机的正转来控制,夹紧工件通过定时器来控制,即凭经验设定一个时间(本系统设为55),在这个时间内机械手能完全夹紧工件;D)放下工件:通过夹紧/放下直流电机的反转来控制,通过松限开关来控制;E)机械手回到初始位置:机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到初始位置处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制。 二、机械手的操作方式 机械手的操作方式可分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式。(1)手动:用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制,如:当选择上/下运动时,按下起动按钮,机械手上升,按下停止按钮,机械手下降;当选择左/右运动时,按下起动按钮,机械手左移,按下停止按钮,机械手右移;当选择夹紧/放松按钮时,按下起动按钮,机械手夹紧,按下停止按钮,机械手放松,该方式用于机械手系统的“回原位”操作本系统中,可用手动方式用于机械手的初始状态定位,用操作面板上的按钮来点动执行相应的各动作;(2洋步:每按一次起动按钮,机械手完成一步动作后,自动停止;(3洋周期操作:机械手从原点开始,按一下起动按钮,机械手自动完成一个周期的动作后,返回原位(如果在动作过程中,按下停止按钮,机械手停在该工序上,再按下起动按钮,则又从该工序继续工作,最后停在原位),本系统采用单周期方式进行机械手的工艺过翟机械手移动到传送带B工件处―夹紧工件―将工件移动到指定位置传送带A―放下工件―机械手回到初始位置);(4涟续操作:机械手从原点开始,按一下起动按钮SB3,机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环,在工作中,若按一下停止按钮SB4,则机械手将继续完成一个周期的动作后,回到原点自动停止。 三、C械手气动系统设计 气动机械手硬件系统由四个气缸、三个真空吸盘、限位磁性接近开关、5个两位五通电磁气阀和1个两位两通电磁气阀组成的阀岛、控制面板、接线端子、三菱PLC、按钮开关及指示灯等相关电气元件组成。当按钮开关或磁性接近开关发出信号传递到三菱PLC输入端子,经过三菱PLC程序处理,三菱PLC发出动作控制信号驱动相应主控阀电磁线圈的通断,控制压缩空气的运动方向,使气缸产生对应的动作。要实现前述控制任务要求,其控制部分包括气动回路与三菱PLC控制部分。气动机械手的气压控制回路如图3所示。气源产生压缩空气,经三联件处理后,经两位五通阀和单向节流阀分别进入滑台气缸、回转气缸、悬臂气缸、升降气缸。两位五通阀电磁线圈的通断决定了气缸的动作,比如控制滑台气缸的二位五通阀通电时,滑台气缸本体(缸体)左移;断电时滑台气缸本体(缸体)右移。本机械手选择两位阀,而没有选择具有中位机能的三位阀,主要是为了减少控制信号,减少三菱PLC的输出点数。单向节流阀的作用是调节气缸的运动速度,产生一定的背压缓冲。对真空吸盘吸光盘的过程,当真空发生器通过高压气体时,产生一定的真空度,实现吸光盘,此时,两位五通阀处于通电状态,两位两通阀处于断电状态。对放光盘的过程,要求高压气体先经两位两通阀,通过真空吸盘将吸附的光盘吹落,延迟一段时间后断开真空吸盘的气路,以节约用气量,故要求在两位五通阀通电、两位两通阀断电状态下,两位两通阀先通电,延迟一段时间后,两位五通阀再断电,然后两位两通阀再断电。 四、机械手电气系统设计 应用三菱PLC作为电气控制,可以减化控制线路,降低故障率,实现机械手多种动作线路,具有一定的柔性,也适于教学演示。一般机械手有手动、自动控制之分,手动控制主要用来硬件调试。自动控制中也分单步、单周期、周期循环等工作状态。其控制要求为:按下启动按钮,检测气动机械手是否处于原位,如果不是,按下复位按纽回到原位,如果是,则检测气动机械手处于何种工作状态下,单步意味着每按下一次启动按钮,机械手执行一步动作;单周期指执行一次动作循环,最后回到初始位置;周循环则是机械手重复不断的执行动作,直到按下复位或停止按钮为止。根据机械手的硬件结构,三菱PLC输入信号有:工作状态选择开关输入、启动停止按钮输入、磁性接近开关信号输入、手动开关输入及程序选择开关输入共22个输入点;机械手的输出信号有:驱动4个气缸的电磁阀线圈4个,控制真空吸盘的电磁阀线圈2个,原点指示灯1个,共7个输出点。选择输入点大于22点,输出点大于7点的三菱PLC,可选择三菱的FX2n-48MR。 五、机械手三菱PLC程序设计 气机械手的控制及动作路线由三菱PLC的程序来实现,根据前述要求,该程序框架采用调用子程序方法,在主程序中实现机械手工作状态的选择,子程序实现机械手的复位和动作路线的实现,这种程序框架逻辑清晰,便于阅读与修改扩展,其程序框架如图所示。 在搬运光盘的过程中,光盘会越搬越少,故选择循环动作工作状态时,每次机械手下降的行程会逐渐增长,故程序中没有使用升降气缸的伸出限位开关来反馈位置信号,而是以三菱PLC的软时间继电器设置合适的延迟时间来代替,当光盘被搬空时,升降气缸伸出限位开关被触动时,机械手就自动复位,回初始位置。 结论 气动机械手具有结构简单、易于控制、成本低等特点。针对公司现有的高低温箱,设计了一套小型的用来放置变送器的立体框架,它采用了三菱PLC控制的气动机械手,将准备进行高低温补偿的变送器,放置到框架上下两层的各工位上,实现了变送器的高低温补偿系统。并设计了气压传动系统和三菱PLC控制系统。包括气动原理的制定、气动元件的选择以及三菱PLC选型和顺序功能图的编写。气动机械手采用了多位置气缸,以实现机械手在框架每层各工位之间的操作;并使机械手使用气缸沿立柱上下运动,以实现机械手在上下两层之间的操作。本设计提高了生产的速度,减轻了工人的劳动强度,节约了人力资源,具有很强的实用性。 机械手设计论文:关于PLC控制的智能机械手设计探究 摘要:本文重点就PLC控制的智能机械手进行了设计,所设计的取料机械手通过机械、气动、电气和PLC控制系统的综合设计,可以广泛应用于各大行业的取料领域,实践表明,该系统可以快速、准确的对控制要求做出反应,具有可靠性高、灵活性强、稳定性好,可大大提高生产效率。 关键词:PLC控制;智能机械手;设计 智能仿生机械手用智能手机的iOS应用程序进行控制的一款灵敏系数很高的一种仿生手。2013年帕特里克・凯恩成为英国首位装配智能仿生手的人。这款机械手名为i-limb,可以用智能手机的iOS应用程序进行控制。帕特里克还能控制5个独立供能的手指,其中大拇指还能旋转。该款机械手是苏格兰触摸仿生(Touch Bionics)公司的最新产品。目前,在国内大部分中小型轴承加工企业中,轴承毛坯的冲压、冲孔加工仍靠人工完成,不仅劳动强度大、生产成本高、效率低,而且还存在着安全隐患和产品质量问题;再加上大部分企业车间布局不统一,难以同时满足所有企业的自动化需求。因此,基于上述问题,设计一种用于轴承加工的智能机械手势在必行。 一、智能机械手的结构 智能机械手的总体装置分为两道工序,一道工序专门用于上料,主要包括气动手指、上料垂直气缸、上料伸缩气缸;一道工序专门用于下料,主要包括翻转机构、旋转平台、下料伸缩气缸。两道工序互不干涉,相对于上下料由一道工序完成的机械手,大大节省了时间,提高了效率。在机械手上装有两个红外光电开关,一个开关用来检测是否有料,若有料,机械手就按照指令一步一步动作,完成轴承毛坯的加工,若没料,机械手会等待毛坯到位之后再动作;另一个开关是用来检测冲杆是否将工件带起,若没带起会发出警报,等待工作人员处理。主要元件功能如下:气动手指实现工件的夹紧和松开,装有夹位、松位限位开关;上料垂直气缸实现上升和下降动作,装有上位、下位限位开关;上料伸缩气缸控制机械手的伸出和收缩,实现工件的上料动作,装有前位、后位限位开关;翻转机构用于工件的接取,翻转气缸动作将工件翻转掉到指定位置;旋转平台通过步进电机实现顺时针、逆时针的旋转,装有左侧、右侧限位开关。 二、智能机械手工作过程 气动手指和气缸均由220 V单电控二位五通电磁阀控制,电磁阀通电,气缸伸出、手指夹紧;电磁阀断电,气缸收缩、手指松开。将流量阀分别装在气缸和手指的进气口和出气口,通过流量阀控制气体的流量和速度,来调节舛手指和气缸的动作速度。初始状态:气动手指松开,上料垂直气缸、上料伸缩气缸、下料伸缩气缸、翻转气缸都处于收缩状态。工作过程为:(上电)回原点(启动) 工件到位上料垂直气缸下降气动手指夹紧工件上料垂直气缸收缩伸缩气缸伸出斗气动手指松开伸缩气缸收缩压力机冲压工件,同时下料伸缩气缸伸出下料伸缩气缸收缩旋转平台逆时针旋转900翻转气缸伸出旋转平台顺时针旋转900,同时翻转气缸收缩,如此循环。 三、 PLC控制系统的设计 (一)PLC控制系统 分析生产过程的工艺要求,确定控制系统要实现哪些功能要求;进行控制器、L / O模块、电源模块、控制模式、数据通信模块、通信模式的选择;确定数字量、模拟量输人、输出点的个数,列出PLC输入输出分配表;画出控制柜接线图,根据接线图进行现场接线;根据顺序功能图编写程序进行调试,若是程序问题修改程序,若是硬件问题解决硬件问题,直到调试成功。 (二) PLC软件设计 系统设有手动、连续、单周期、单步和回原点三种工作方式。机械手为初始状态时称为系统处于原点状态,在进入手动、连续、单周期和单步工作方式之前,系统应处于原点状态。机械手从初始状态开始,到夹紧工件、接到工件并将其放到指定位置的过程称为一个工作周期,在自动工作方式下,按下启动按钮,机械手反复地工作,但按下停止按钮机械手并不会立即停止工作,而是完成一个周期的工作后返回并停留在初始步。单步操作常用于系统的调试,在单步工作方式下,按下启动按钮系统只完成一步的动作,再次按下启动按钮,系统接着完成下一步动作。对于本系统而言,当接通I0.3时,系统进入单步工作方式,按一下启动按钮,上料垂直气缸下降,再按一下启动按钮,手指夹紧工件,如此一步一步的动作。连续工作方式的顺序功能图如图1所示,将选择开关打到连续工作方式位置,I0.1为1状态,系统进入连续工作方式。MO.5为原点条件,在初始步为活动步的情况下按下启动按钮I0.5,红外光电开关检测是否有料,若有,则I2.3为1状态,M2.O变为1状态,上料垂直气缸下降。同时,控制连续工作方式的线圈M0.7“通电”并自保持。 (三) PLC控制步进电机 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 四、结束语 本文介绍了一种基于PLC控制的工业取料机械手,设计了取料机械手的机械结构和气动系统,并给出了PLC控制系统的软硬件设计和步进电机运行速度控制设计,该系统应用于各大行业,具有稳定可靠的性能,提高了生产效率。 机械手设计论文:机械手PLC控制设计 摘要:基于PLC控制的机械手具有显著的优点,已经成为工业自动化生产的不可缺少的关键技术。本文通过借鉴传统机械手的设计方案,对适用于工厂锻件搬运的机械手PLC控制系统进行了相关模拟仿真和设计。在对机械手液压机构进行了深入的分析的基础上,认为机械手的设计需要考虑回转原点、点动控制和自动化控制三个因素;然后对适合机械手的PLC控制器、压力和位移传感器进行了相关技术参数选择,同时还对整体程序的设计进行了相关阐述,希望能够给以后的机械手PLC控制系统设计提供借鉴意义。 关键词:PLC;机械手;控制 随着工业机械手的广泛应用,其已经成为自动化控制领域的重要技术。在制造业不断发展的今天,机械手一方面可以代替人工进行生产线的作业,另外一方面机械手可以按照实际生产工艺的要求,按照一定的时间和程序设置来完成工作的卸载和传送。机械手的广泛应用可以大大的提高劳动生产率,加快我国制造业的转型与升级。如果机械手采用传统的继电器进行控制,则会直接造成系统原件比较繁杂、稳定性差以及出现故障概率高的特点。随着PLC技术的广泛应用,通过使用PLC来设计机械手的控制系统,可以保证较高的可靠性和较低的故障率,使用起来也相对简单。本文通过采用可编程控制器PLC来实现机械手的控制系统设计,使得控制过程精确可靠,使得在实际生产过程中变得明确和清晰。 1 机械手机构的液压系统分析 本文的机械手设计案例以锻造车间的机械手为例,该机械手处在高温的操作环境之中,机械手所要实现的功能就是将高温的锻件棒材加持到锻造工位的传送带上。实现对棒料准确的搬运,替代人工操作,改善工作环境。机械手的液压系统主要包括了液压驱动、手臂的升降和收缩等系统,再加上液压马达。液压换向回路使用三位四通阀进行控制。在机械手设计的过程中应该考虑以下几个方面的问题:(1)锻件的重量较大,机械手应该具备较大的夹紧力。同时工件在移动的过程中还会出现较大的惯性,保证工件不会脱落。(2)机械手的手指应该具备一定的夹角,手指的开闭角直接影响着工件能否顺利的加持到锻造工位上,对于手指的开闭幅度具有严格的要求;(3)机械手应该保证工件在搬运过程中的准确定位,必须要根据锻造工件的形状来选择机械手手指的形状;(4)由于锻件处在高温状态,在加持过程中应该保证机械手具有较高的强度,另外机械手的结构应该尽量紧凑,使得机械手的重心能够维持在手臂的回转轴线上。(5)在机械手设计的过程中,应该考虑到被抓工件的要求。如果是圆柱形锻件,则应该考虑使用V型手指,圆球形的工件考虑采用三指状的手指,方便加持工件。对于那些表面质量要求比较高的工件,应该在机械手的手指上加上泡沫垫片,防止加持部位的损坏。 2 机械手PLC控制系统的设计 2.1 PLC可编程控制器介绍 机械手所使用的PLC控制器主要包括了CPU、信号输入模块、数据输出模块、CPU扩展单元以及编程模块。CPU相当于PLC的心脏,完成对输入信号和数据的处理,将这些数据存储在存储器中。对于输入和输出模块而言,输入的信号主要有分为两个类别,分别为电压信号和电流信号,如果外在的信号比较尖锐,则会造成PLC的CPU损坏。另外为了控制外来的负载的额度,可以通过小型继电器的使用,来实现外来负载的隔离。在PLC中编程器主要是用来检测各种信号的运行状态,一般使用编程器的状况为逻辑输入有误或者需要检修的时候。本文中的PLC电源使用的是24V直流电源或者220V的交流电源,机械手的PLC控制器选择类型为西门子20EDR-1,有两个输入和输出模块,在A/D转换方面选择AD041型号,所设计的PLC框架如图1所示。 其中PLC的基本参数如表1所示。 本系统的输入电流信号范围是5-23mA,对应的十六位进制为0000-1770。用于补码的转换数据范围是3.2-4mA,当输入电流信号小于3.2mA时,断线检测的功能将会被充分启用,并且将数据转化为8000。首先对于模拟信号和数字信号的转换方面,在CPU模块中不能进行量程控制字符的改变,如果需要改变,则必须进行断电后重新操作。 2.2 机械手位移传感器的选择 位移传感器的选择对于机械手的设计具有重要的意义,机械手臂的升降和旋转都需要位移传感器的作用,还应该把位移数据准确的显示在屏幕上,主要目的就是满足机械手臂的位移和速度测定。目前通用的传感器为光栅位移传感器,当传感器的两块光栅的位置发生相对变化时,光敏电阻发生变化,实现了电信号传递,从而转变为位移信号,实现了位移的精确测量。除了直线位移传感器外,还需要安装角位移传感器,角位移传感器的类型为E6W5-2014。最后机械手指在加持工件的过程中,需要安装压力传感器,其中输出信号范围是5-60mA,电源选择24V直流电源。在机械手触摸屏的选择方面,要求有两个,首先就是要内存要大,能够存储较多的数据,分辨率要大和较高的显示亮度;其次PLC触摸屏要有串行通信功能,更好的方便PLC与机械手臂之间的通信。 3 PLC控制系统的程序设计与步进电机选择 3.1 机械手PLC总控制程序的设计 在机械手臂的下降和上升的程序设计中,只是两者的输入和输出的地址不同。在压力检测方面,只有检测到锻件毛坯夹紧以后才可以进行下一步的位移动作,所以首先应该进行压力的检测,实现了压力数值的显示。本文还通过CAE的仿真优化设计,为了进一步实现机械手臂的启停与位移控制,减少PLC控制器的安装面的位置,可以将启动按钮与停止按钮进行合并。同时为了确定机械手臂是处于手动工作模式还是处在连续工作模式,需要进行连续工作模式按钮,可以根据实际的运行情况来调整机械手臂的位置。同时为了保证机械手的正常运行,机械手在每一个工作周期内都要进行初始位置的检验,如果不是回到初始位置,则应该执行回到回转原点的操作。和启动的程序一样,机械手臂工作的运行方式也是通过按钮来实现的,手动按钮可以实现机械手的各种动作操作,从而满足实际生产的需求,只需要对步进电机的脉冲时间进行调整,尽量减少机械手的行程。在经过CAE软件操作的优化的过程中,可以通过以下结果步骤来进行,首先应该对机械手臂的模型进行优化,建立相应的机械传动机构,包括各种零件的设计以及机械手自由度的设计;其次,对机械手的模型进行运动仿真模拟,测试模型设计是否能够满足生产需求;然后细化设计模型,建立设计变量和目标函数之间的关系,得到性能最优的设计参数。本文根机械手的运动要求将机械手的抓取机构进行优化,从而绘制PLC控制流程图,通过对梯形图控制程序的编写,满足了实际生产机械手的工位需求。 3.2 步进电机选择 三相步进电机通常将电脉冲信号转变为角位移信号,步进电机的旋转是依靠角度的不断移动而进行的。通过对电脉冲数量的控制,来实现位移的控制。在步进电机的选择方面,本文采用的是三菱公司的横轴和纵轴位移的机械手升降机构,最大使用电流为3A。另外PLC启动技术的控制与传统的控制技术相比,具有价格低廉和结构简单等优点。现代化的PLC启动技术可以分为感知系统、控制程序、主机CPU部分以及执行机构的设计部分。在使用CAE进行软件仿真模拟的过程中,通过使用锻件的抓取机构为实际性能的优化目标,通过连杆机构的数次优化和坐标位置优化,使得机械手臂的抓紧力由3.5MN转变为20.56MN。通过采用虚拟样机技术可以有效的模拟机械手在实际生产过程中的抓取行为,现夹紧力的不断提高,具有较大的实际成产意义。表2位本PLC系统中A/D转换器的基本参数。 四个自由度的机械手臂的设计具有一定的普遍性和实用性,在PLC控制的模式下,实现锻件从一个位置运送至另一个位置,准确的实现位置定位和完成各项动作。在实际操作的过程中可以通过触摸屏完成各项操作和读取机械手实际的运行状态,包括压力和位移数值等信息,方便对机械手进行很好的控制。 4 结语 PLC控制技术在机械手设计领域中已经得到了广泛的应用,从而使得机械手在工业领域中得到了广泛的应用。本文在分析参考文献的基础上,借鉴传统机械手的设计方案,对适用于工厂锻件搬运的机械手PLC控制系统进行了CAE模拟仿真和设计。首先对机械手液压机构进行了深入的分析,得到机械手控制的三个关键因素;然后对适合机械手的PLC控制器、压力和位移传感器进行了相关技术参数选择,同时还对整体程序的设计进行了相关阐述,希望能够给以后的机械手PLC控制设计提供参考价值 机械手设计论文:面粉包装机械手设计研究 摘 要:面粉包装机的设计和制造是面粉加工行业的一个重要的创新点,具有实力的面粉企业会不断在原有机器上改进工艺,提高生产效率。同时,农机生产企业也会不断提高设备效率,面向小型面粉厂进行推广。 关键词:PLC控制;包装工艺;PID模糊控制 0 引言 对于企业来说,面粉包装的机械化能再提高面粉包装效率的同时大大节省劳动力成本。采用机械化包装的面粉,不仅包装效率极高,且包装的品质十分稳定。采用PLC控制的更加先进和高效面粉包装机械手的设计,是各大面粉厂家进行研发的重点目标,也是小型面粉生产厂家对产业结构升级换代的一个必由之路。 1 主要功能设计 面粉包装机械手需完成指定的工作循环,同时要根据循环过程中的反馈对循环进行协调。具有调节压力、时间、温度和速度的功能,具有质量检测、自动计量计数、完整的安全策略和根据客户需要提供的可视化操作平台等功能。 控制系统由PLC控制确定精度,并可以根据生产要求调节各项系统参数,本系统采用变频调节技术,可以让机械手系统在效率和节约方面调节侧重。总体来说设计包含软件和硬件两大部分,其中,软件控制部分包含的主要内容即对利用智能模糊PID控制结合快速逼近算法实现的封口过程的精确定位研究,结合此项工作进行PLC硬件选型,编写控制程序。如果需要,同时应开发相应的人机界面来实现监控和手动调节功能。硬件部分的设计需:(1)闭环系统的整体设计;(2)电机、变频器、PLC控制器和光电编码器等硬件的选型;(3)根据系统要求,确定系统I/O设备数量,模拟量的通道数量;(4)建立带有说明的I/O功能分配表。 2 设备组成及包装工艺 如图1所示,开机时,电机启动,通过传动机构带动拉膜带匀速转动,该速度可根据包装规格调整。拉膜外侧是高弹力胶带,内侧为正向齿形带,这种结构可以极大地加强薄膜与皮带的摩擦力,包装材料随着机械手运转向下运动,经过纠偏槽到达成型机,这样就可以对其进行桶状处理,进而加热、加压和纵向热封。 封构机在运行前回到原始位置,包装材料色标达到传感器时,传感器启动横向封口电机,每个封口器都有前后两部分组成,且采用弹簧链接。在工作循环中,两个横向封口机构能够进行互相挤压产生一定的R缩行程,采用这种设计,使两个横封头的回转中心的中心距小于两者的回转半径和。竖直方向上封口机的运动会完成包装袋的横向热封和切断,同时,启动计量螺杆,横封机构回位,等待传感器采集的下一个色标指令。 关于包装工艺,主要涉及供料、横向封装、纵向封装和切断四个方面。本设计主要以各类传感器输入和异步电机通过PLC的控制配合,将生产需求转化为精准控制的过程,达到对生产工艺可控化。 3 PLC设计 首先是确定控制方案和选型。根据统计,本设计系统具有14个开关量输入,7个输出,4个模拟量输入和两个输出,根据I/O点数需求及冗余设计,选择EM232模拟量I/O模块和EM231热电偶PID模块。这样,基本保证了光标检测、手动运行、联锁自动运行、电机速度反馈等。开关量可以控制设备的产品输送管路电磁阀、输送监视系统、横封纵封电机和信号指示系统等。4个模拟量控制热电偶温度输入和横封纵封的加热器温度等。利用MOBUS总线RS485通信调节变频器输出频率控制包装机电机的转速从而达到对工艺的控制。 在此硬件结构基础上,我们开发了手动和自动两种控制模式。手动模式中,操作员跳过PLC主机启停相应异步电机从而达到控制灌装量的目的。控制器、执行器件等开始执行相应循环。同时,操作员操作循环可以保存相关参数,进行自动模式下的循环过程。手动模式的主要目的是调试和修改生产参数。 自动模式中,PLC根据预设参数,自动执行循环包装流程。该模式下,操作员依旧可以通过修改参数干预循环过程,但此过程不打断生产。只需在调整完成后监视生产情况和指示灯,在遇紧急情况是介入停机或采取其他操作。同时,自动模式还具有光标模式,按照给定长度进行封装,无需横向封装的绝对准确。 作者简介:李建伟(1980-),女,河南l辉人,本科,现在鹤壁汽车工程职业学院任教,主要研究方向:机电技术。 机械手设计论文:基于液压与控制技术的机械手设计与分析 【摘要】机械手是模仿人的手部动作,并按要求实现自动抓取、搬运等动作的自动装置。机械手可以在恶劣环境中以及单调、频繁的操作中代替人作业,因此得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置四部分组成,智能机械手还具有感觉系统和智能系统。介绍了工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手,设计了液压回路,对手部材料进行了结构分析,采用了西门子PLC控制其工作过程。 【关键词】机械手;液压;电气 1.机械手机械本体设计 采用了四杆铰链机构,底座与步进电机相连,可沿导轨准确定位,适应于中小轻型物品的搬运和定位放置。分别用3个液压缸和一个丝杠控制,丝杠由电动机驱动,以实现在一个沿x轴的直线行走,一个沿y轴直线行走,一个沿z轴直线行走和一个绕z轴旋转的4个自由度。机械手工作时的运动过程:当货物到达时,机械手系统开始工作,旋转液压缸和伸出液压缸迅速定位到达工件上方,丝杠旋转下降,同时机械手液压缸卸荷,机械手爪张开,机械手到达工件中部,机械手液压缸加压,将工件夹紧。丝杠旋转上升,旋转液压缸开始旋转,伸出液压缸开始收缩,同时步进电机开始向前运动。放置工件时,机械手迅速定位至指定位置的上方,丝杠旋转下降,机械手液压缸卸荷,工件被放入指定位置。 2.手抓夹持面的应力分析 (1)夹持装置的材料特征。手爪夹持装置会频繁地夹持工件,因此,选择了低合金钢。这种钢可塑性好,有着比普通碳素结构钢更高的屈服强度和屈强比的材料。低合金钢还有着较好的冷热加工成形性,良好的焊接性,较低的冷脆倾向和时效敏感性, 以及较好的抗大气、海水等腐蚀能力。(2)夹持面受力分析。在实际生产应用中安全可靠生产是必须考虑的一个因素,应力分析与位移分析是对整个结构中主要受力部分进行安全系数评估。在应力分析与位移分析过程中,手爪的4个固定孔作为固定面,以手爪夹持工件的面为主受力面,整个分析过程中所施加给手爪的力为100 N,使用的材质是铝合金,最后分析安全系数为 1.5,满足了工作要求。(3)机械手运动学分析。机械手在运动过程中,其运动速度与时间的关系必须要在控制之中,这样才能够准确地计算出其运动的轨迹,在Pro/E的装配中,利用机构来装配其手部,模拟其手部的运动得出运动曲线。由机械手的运动曲线可知,机械手的运动模量变化较为稳定。 3.液压回路的设计 液压机械手的回路(见图2)设计主要由4个回路组成,控制机械手的升降、伸缩、抓紧与放松、回转4个动作,分别由3个直动式油缸和1个回转油缸组成。在液压回路设计过程中,通过两位四通的电磁换向阀控制换向,可以通过调节节流阀的节流口大小控制流量大小,从而控制液压缸运动的速度。此外,为了防止机械手爪误抓住人或其他物体之后造成伤害,在回路中安装了安全阀(溢流阀),当压力达3 MPa时,安全阀打开,所以回路中最高压力不超过3 MPa。液压回路很容易实现自动控制,可以通过PLC来控制换向阀就可以实现自动换向。此外,液压回路可以适应任何恶劣环境,比较容易维护,所以在自动控制中应用越来越广泛。 4.PLC机械手具体系统的主要组成 PLC 液压机械手整个系统主要包括嵌入式微机、端口驱动模块、位置传感器、压力传感器、执行机构。其中的执行机构属于机械手非常重要的组成部分,同时也是机械手内部的主体部分,其中主要包括手腕、手臂以及行走机构等部分。驱动属于执行机构运行重要的传动装置,经常使用的包括液压、气压、电力以及机械传动。控制系统是整个机械手的重要优秀部分,主要是用来支配机械手各种规定的运行程序等,并存储相应的指令信息,按照控制系统具体的内部信息完成指令的分配,在一定条件下还能实现对整个机械手具有的监视作用。 以下主要分析在轮胎自动化生产线中的具体控制。在初始的状态下,]合整个机械手系统,并处于上线转出具体的位置,如果接收到开始的具体控制信号,开始启动所有的电动机并进行正转,利用丝杠运动带动机械手逐渐下降。如果下降具体的行程开关发生断开时,下降交流内部的接触器将会断电,最后使电机的转动最终停止,利用自动减压控制机械手具体的动作开始抓取工件,如果机械手内部的全张油缸使用的开关在完成闭合以后,机械手上升交流内部的接触器被接通,从而使电动机开始发转,完成机械手抓取工件同时并上升的动作。如果到达了上线行程内部具体的开关闭合位置过程中,机械手内部上升交流所在的基接触器发生断电,从而使电动机的转动最终停止,同时等待来自于主控系统发送的主图命令,并将会启动整个液压系统完成转入。由于当机械手开始转动时,半径部分出现了相互重叠的情况,因此,每次都会支持一只机械手完成转入动作。如果机械手全部完成了最终的转入动作,机械手进行同时下降的动作。如果下降放工件具体的行程开关完全接通以后,需要接通机械手内部的电磁阀,使气压系统内部工作得到有效的控制,控制机械手手指最后闭合完成放工件的动作。如果机械手内部闭合阀具有的压力开关实现接通以后,左右机械手将会马上全部闭合,最后完成放胎的动作,同时电动机的反转动作得以顺利的控制,并带动整个机械手开始上升的动作,直到最后达到上线的具体位置,完成机械手最终的整个过程。 5.结语 本文对工业机械手的结构和控制进行了设计。液压技术在该机械手中的应用,使设备更容易实现自动控制和过载保护,整体结构更加紧凑。西门子S7-200 型号的PLC在总控制中的应用,使得机械手在工作时更加稳定和便于控制。 机械手设计论文:PLC基础下气动机械手控制系统的设计研究 摘 要:随着经济和科学技术的不断发展,极大的促进了社会的进步,提高了我国自动化技术技能,使得自动化设备在当下社会会中广泛应用。在社会生产过程中,因为气动机械具有自身的优势,其在应用过程中制造的财务支出较少,设备结构简单,使用较为便捷,具有较好的实际应用性。为了提高手动机械手控系统的实际应用性,提高高手动机械手控系统设计合理性,本文主要基于PLC基础气动机械手控制系统的设计研究,来保证手动机械手控系统设计的有效进行。 关键词:PLC;气动机械;手控制系统;设计研究 0 前言 手动机械手控系统在工业生产过程中,可以提高工业生产的自动化能力,提高工业生产的自动化水平,来促进社会的发展。为了促进手动机械手控系统的长远发展,把PLC技术和手动机械手控系统检修整合设计和应用,增加了手动机、械手控系统的自动化性能,实现工业社会自动化发展目标,因此对PLC基础下气动机械手控制系统设计的研究具有鲜明的现实意义。 1 PLC技术阐述 PLC技术是一种具有可编制性的逻辑控制设备,其在实际运作过程中,可以利用具有编制性能的存储设备来对不同设备和元件,来进行计算,并可以保障计算的逻辑性。PLC技术也可以对不同的程序和系统来进行控制,对不同的设备来进行定时操作,把模拟的数字转化为机械和设备的实际运作指示和口令。PLC技术在系统中,其主要的优秀设备是微处理设备,可以在工业的生产环节应用,突破了传统技术的局限性,实际操作较为便捷和简单,稳定性和可靠性较高,PLC技术在实际应用过程中结合了微处理设备的优势,满足电气装置工作人员的操作需要,满足当下社会的工业生产需求[1]。PLC技术在我国首次应用是在上个世纪的六十年代,随着社会的不断发展,其应用范围不断增加,在当下的中型产品和小型产品[2]。电子产品、纺织领域、印刷环节等等被广泛应用,具有实际应给予价值。 2 PLC技术基础上,对气动机械手控制系统的设计阐述 2.1 顺序和功能的设计阐述 为了保证实际生产作业的合理性,保证生产不同环节的有序性,在进行设计时,要建立在设计顺序和设计功能图纸的基础上来进行设计,可以降低设计的暗度,为初步设计人员提供方便性,提高设计工作人员的设计效率,保证设计气动机械手控制系统在实际应用过程中,具备较高的应用性。顺序图和功能图这一设计方法,可以把具有编程性质的元件与专用的编程元件整合运用,在当下的PLC设计环节应用较为普遍,建立在气动机械手控制系统的运作流程来看,其在实际应用过程中,要保证气动机械手建立在原始点基础上,来进行摆动缸操作,保证其摆动作业、伸出作业的循环作业,保证其自动化的运作到初始点,进行循环的操作[3]。在实际的操作过程中,气动机械手动作以逻辑树的形式来进行,即首先进行根节点的动作判断,是否动作、怎么样动作,完成之后进行下一个节点的动作判断,亦即是否动作、怎样动作,一个连续的逻辑树结构即能够指挥气动机械手完成一系列连贯的移动、屈伸、抓取的动作,实现实际应用的目的。 2.2 气动机械手控制系统的整体顺序和功能设计 气动机械手控制系统的整体顺序和功能设计,首先在设计时要保证其手动的开关与监测的开关是开放的形式,进而保证气动机械手控制系统的整体顺序和功能设计是,其开关的变化和控制的合理性与单一性。对于气动机械手控制系统的操作形式来说,其要依据开关的选择离开进行选择。如果在实际运作过程中,选择的是具有自动性的操作方法,气动机械手控制系统运作时其没有返回原始状态,要优先利用手动的方法,保证气动机械手返回到初始位置,在进行其他不同环节的操作。对于气动机械手的单周期和自动化操作,其可以利用开关的选择来进行运作。如下图一所示,是气动机械手控制系统的整体设计构建图[4]。 由上图1气动机械手控制系统的整体设计构建图我们可以看出,对气动机械手控制系统的整体设计可以把其划分为两个不同层次,保证每个不同层次可以存放两排,保证每排可以存储四个变送设备。为了保证气动机械手控制系统的整体设计的合理性,保证高温箱和低温箱可以顺利的金融的框架体系中,其在实际设计是,要考虑框架放入变送设备后的重量。在框架的下部环节可以使用轮子来进行设计,保证气动机械手控制系统得知己应用中,可以在工作台上进行自由运作,保证其可以顺利的进入到高温箱和低温箱中。气动机械手控制的变送设备的设计和定位,要依据设计框架的外部大小来进行设计。确保气动机械手控制系统的在完成整体框架的设计后,其可以进行不同工位的运作和搬送,可以良好的进行元件的放置。保证气动机械手控制系统在实际应用过程中们可以便捷的进行加紧作业和伸缩与移动作业,保证气动机械手控制系统的实际应用性,实现气动机械手控制系统的设计最大目标[5]。 3 结论 PLC技术和气动机械手控制系统的结合设计和发展,是社会发展的产物,是科学技术不断进步的结晶,具有时代性的特征,对当下社会的生产和生活具有较大影响。PLC技术和气动机械手控制系统的结合发展,这主要是因为PLC技术自身的优势和实际应用性,其满足气动机械手控制系统的发展需求,可以增加气动机械手控制系统的操作精市裕提高气动机械手控制系统的安全性,降低了气动机械手控制系统的事故发生率。 作者简介:唐跃嘉(1993-),男,四川南充人,本科,研究方向:机械工程。 机械手设计论文:机床自动换刀机械手的设计与研究 摘 要:在生产制造行业内,机床越来越普遍,而机床也向着自动化迈进,无论是控制还是其他系统,而在自动化机床中,机械手的应用也越来越普遍,在机床自动换刀机械手设计上,升降系统是非常重要的,除了升降系统机械手的换刀和对刀具的夹持,都是需要仔细地去设计,而对于机械手设计上要保证机床设备本身与机械手的柔性连接,保证工件的正常输送和机床的自动化加工。 关键词:升降系统;刀具换刀与夹持;机械手设计 1 升降系统 机床机械手的升降系统是一个非常复杂的系统,它的组成部分包括动力装置、传动装置滚动丝杠、导向柱、调速装置、控制元件等。 机床机械手机构中,升降电机带动丝杠运动,滑座在丝杆上做上下运动,同时机械手在滑座上一同做运动,所以丝杠要承受机械手M和滑座m的重量,如图1。 通过图1分析机械手升降系统的工作过程,当机械手接到机床的指令后,电机开始工作,滑块上机械手手抓上升到选刀排的位置,机械手触发刀库的触点,这时候制动器工作,机械手停止上升,机械手进行换刀,完成之后,机械手回到初始位置。 通过分析机械手升降系统中的电动机,机械手手抓工作的功率,可是在工作过程中,制动器会使电动机功率变大,所以在选用电动机时候电动机的功率是手抓理论功率和制动器功率,如下公式: P电=P制+P手抓 同时在电机工作过程中,电动机也会随着电动机负载的升高,如图2所示。 2 刀具换刀与夹持 在机床机械手换刀上,是自动换刀装置,同时它还担负着把刀从刀库送到主轴上,刀具在主轴上使用完成之后在从主轴上送回到刀库中,机床刀具的换刀方式有圆盘形、直线型,圆盘形换刀是刀架是一个回转体,每个刀都置于圆盘的外圆端,通过圆盘的选择,刀具旋转到指定位置,机械手进行换刀,这种换刀方法是机床上最常见的。 刀具的夹持设计上,一般选取柄式夹持和法兰式夹持,柄式夹持方法是在轴向夹持,这种方法是利用最多的,因为刀柄的尾部是一个锥柄,这种刀具采用模式锥度方法夹持最方便、快捷。而法兰式夹持方法是在机械手前端安装法兰盘,这种夹持方法有一些繁琐。 3 机械手设计 机床机械的形式有很多,种类繁多,对于每个机械手都有它不同的意义和用处。 单臂单爪回转式机械手,这种机械手的手臂是可以回转运动,而回转运动的摆动线与刀库的轴线平行,意义在于机械手的手抓可以快速地抓取到刀具。 单臂双爪回转式机械手,这种机械手的手臂上有两个机械手手抓,手抓是对称放置,这种机械手的两个手抓是分工的,一个是从刀库拿刀送往主轴,另一个是从主轴将刀具拿回到刀库内。 双臂回转式机械手,这种机械手的手抓不是对称的,是在一天轴线上,轴线的两端放置手抓,两个手抓绕中心做回转运动,这种机械手可以实现刀库取刀和主轴送刀同时进行,节省的时间,提高工作效率。 双机械手,这种结构是有些类似于人的双手,有两个手臂,两个手抓,它们是分别运动的,一个是从刀库取刀,一个是送刀,示意图如图3。 4 结束语 因为制造业和工业不断的发展,科学不断的进步,对生产效率不断提高的要求,单纯的使用人力,是不能满足生产需要的,使得机械手的应用越来越广泛,它可以代替人完成更高要求、难度、重复枯燥的工作,所以机械手现在不仅仅应用在机床上,所以怎样能更大提升机床机械手的性能,怎样将机床的控制系统与机械手完美的连接,怎样能使机械手成为FMS系统中一个重要部分,这是机械手研究设的一个重要环节和意义所在。 机械手设计论文:机床机械桁架机械手的设计与结构分析 摘 要:在制造业机械手是一个非常有名气的词组,机械手是自动化生产线上不可缺少的一部分,它的出现使生产行业更方便更快捷,它的优势就是灵活、运动惯性小,可以代替人手去完成相应的工作,而在大型机床上也有机械手的应用,它是附着在机床桁架上,通过分析机械手在生产中的应用,总体布局,以及驱动系统,最终确定机床桁架机械手,而在制造行业内,通过机床桁架机械手的应用,提高了机床的自动化程度,同时也增加了机床加工中的安全性、可靠性。 关键词:机构分析;机械手;驱动系统 1.总体结构 机床桁架机械手的设计和分析,可以从两部分分析,一部分是桁架,另一部分是机械手,对于桁架的分析,可以简化成梁的分析,它的机构就类似于力学当中的结构梁,从力学的角度分析,可以将机床桁架与简支梁做横向对比,可以通过简支梁的弯矩图分析桁架,增加机械手对桁架的作用力,我们可以画出如图1所示的力学分析图。在机床上桁架机械手有着很高的要求,要求机械手有着效率高、可靠性强的要求,对于桁架的立柱选择,它要使桁架支撑稳定,同时也要节省机床的整体空间,而对于大多数立柱的结构,都选取钢结构。 2.机械手及手臂 2.1 机械手 桁架机械手的作用就是起到运输的作用,它是使工件在上下料的轨道与机床内之间移动,将加工后的零件从机床上拿出,再将要加工的零件从轨道上拿起,放到机床上。主要的动作就是:爪张开,抓取,升降,左右移动。对于机械手的手爪设计有很多种方案和形式,可以根据不同的需求,选择不同的设计方法。如D2所示。 (1)机械自锁手爪:对于这种结构,设计者们非常喜欢,因为这种结构很受消费者的喜欢,它的结构比较简单,但是在对抓取上也做了复杂的设计,为了防止在夹持零件时候脱落,增加了自锁装置。 连杆杠杆式手爪:这种结构可以从名字上得到启发,它的设计就是利用机械连杆机构,通过连杆和杠杆的传递,使手爪夹持和松开,但这种机构有一个缺点,就是夹持力比较大。 齿轮齿条式手爪:这种机构的传递性最好,动作反应速度最快,它是通过齿轮之间的传动来控制手爪,可以实现速度上的突破。 2.2 手臂 对于桁架上机械手的手臂设计时,要考虑机械手臂的载荷,在运动上要实现快速运动,但在机构上也要能承受力。在机床桁架上的机械手一般做直线运动,所以在考虑手臂设计时候,一般选择液压直接驱动手臂,在机械手臂的液压缸选用上,要使液压缸的直径大一些,这样手臂的整体强度比较高,而对于液压缸的校核可以通过以下公式进行核对: 活塞杆直径的校核公式: 式中:F――活塞杆上的作用力;[σ]――活塞杆材料的许用应力。 缸体壁厚的校核公式: 式中:D――缸筒内径;py――缸筒的试验压力。 桁架机械手的运动为机械手在桁架上做水平运动,到达指定位置后,机械手下降运动,手爪夹紧工件,带动工件上升,逆向运动,将零件放置到轨道上,手爪松开,在这个期间内,有几个位置PLC控制限位器,分别在机械手的下降和上升停止的时候。在机械手将零件从机床夹持时候,下一个工件到待定区域,机械手结束这个动作后,回到待加工零件位置处,机械手下降,夹持零件,将零件放置到机床内,机械手回到初始位置,PLC停止脉冲输出,机床进行加工,机械手完成运动,桁架机械手往返做以上运动。 3.驱动系统 对于机床桁架机械手驱动方式的选择可分为回转型和移动型,是通过手指的方法区分,要是通过机械手夹持的不同可以分为内外两种。 (1)气动驱动方式:这种控制方式是通过电磁阀来控制机械手,在通过利用气流调节阀来控制机械手的运动速度,这种驱动的成本比较低,因为得到气体成本低。 (2)电动驱动方式:在机床桁架机械手设计上,这种驱动方式使用最频繁,因为机床也需要用电,而这驱动系统只是需要利用电机,就可以达到速度上的控制。 (3)液压驱动方式:液压驱动方式是通过液压系统进行控制,它的好处就是可以实现连续位置控制,同时传动刚度也大,液压驱动一般选择液压马达作为动力源,液压驱动元件的特点见表1。 结语 随着国内不断地发展,劳动力成本的不断提升,机床在自动化行业欢迎程度也随之提高,但同时也要将机床的配套设施提高上去,尤其对于生产大批零件,机械手也变得尤为重要。对于现代工业发展来说,机械手的发展速度还是不是很快,对于机械手的控制上要采用PLC控制是最方便的,而对于机械手的发展要不断去开发,团结思想,通过集体设计者们的努力,不要客观地设计,要将多元素有机结合起来。 机械手设计论文:基于PLC的机械手设计 摘 要:在本文中,所设计的控制系统是应用于机械手系统,保证机械手能够有效完成两条生产线之间的运输任务。系统整体上选用电气一体化的方法,通过气缸自锁功能能够保证机械手在抓放或者断气状态下保持机械手姿势,通过电机控制技术完成机械手多自由度运动。机械手系统具有上电初始化、原点复位、报警提示、手动操作、半自动操作及全自动操作功能,满足了企业的工作需求。 关键词:搬运机械手;电气一体化;定位控制 0.引言 随着制造业的快速发展,机械手成为当今时代的标志,有效改善劳动条件,保障人身安全。当前,机械手可以精确执行预先编写的程序命令,实现预计动作,被广泛应用于机床、模具锻造或者点焊、喷漆工艺方面。本文基于完成生产线之间物品运输设计的机械手系统,能够完成手臂上下伸缩、手臂左右摆动以及手指抓握3个动作;采用集成传输模式,即手臂机构采用伺服电机驱动,手爪机构则采用气压传动。 1.硬件结构设计 1.1 伺服电机选择 电机选择方面,本课题选用交流伺服电机,因为随着电机调速方法的不断研究,目前能够将电机调速范围与成本降低到宽调速直流电机。同时,交流伺服电机拥有较高的可靠性和控制性,因此目前能够得到广泛应用。而直流伺服电机内部存在电刷和换向器因素,导致电机工作可靠性降低,提高后期运行成本;交流异步电动机虽然没有电刷磨损,结构简单,成本较低,但应用时对其调速十分烦琐,成本相对较高,不经济适用。考虑到电机后期维护方便,本课题的升降电机与旋转电机都选用交流伺服电机PanasonicMDMA152P1U型号,便于后期保养维修,采用的驱动器为MDDDT5540型号。 1.2 气缸和阀门的选择 本机械手驱动系统运动速度由气流调节阀控制,运动方向由电磁阀控制。目前,气体驱动系统凭借其价格低廉等优点在工业中得到广泛应用。同时气动夹持器由于气体的可压缩性,在捕获过程中具有一定的灵活性,不会由于力度过大导致被抓取物破坏。根据指尖距离及手爪夹紧力,夹紧装置选择一个具有可调缓冲装置的双作用气缸,并设有夹紧装置和压力传感器。气缸本身配有两个一位单通阀门,本设计为了能够保证气缸在断气状态下保持气缸内部的压力,所以根据经验选用SMC公司的VZ110气开阀。 1.3 传感器的选择 传感器的功能是将被测物的物理量转变成由控制系统可以识别的电信号。实时检测系统本身以及工作对象、工作环境的状况,为控制系统提供有效精准的电信号。本课题研究的机械手,位置检测装置主要用来判断机械手执行左旋/右旋,上升/下降等动作时是否到位,通常选择行程开关,并将其安装在预先设定的位置。本机械手选用直线接触式行程开关,当行程开关检测到机械手运动到预定位置时,立即终止当前动作,准备运行下一动作。 2.机械手动作的实现过程 机械手的工作均由伺服电机驱动螺纹丝杆旋转和电机自转来完成。本机械手的一个工作周期要完成手臂下降―工件加紧―手臂上升―右旋―手臂再下降―松开工件―手臂在上升―左旋8个动作,全部由对应的限位开关来控制,系统原始位置设置在原点,当按下开始命令时,机械手会立即有序的执行预订相应动作。为确保人身安全,机械手安装了一个光电开关,当机械手右旋到预定位置时,必须检测到右工作台上没有工件时才能执行下降动作。另外,机械手能够实现自锁功能,在系统断电断气情况下保持机械手姿势。本文研究的机械手系统工作方式一共有手动操作,半自动操作,自动操作3种模式,当系统上电后机械手首先初始化,然后进行选择相应的工作方式。 3.控制系统的设计 控制系统是机械手设计的重要组成部分,是保证机械手在工作过程中安全可靠的关键。实时控制着机械手的每一个作业动作,控制系统的稳定性以及可靠性的好坏直接决定了机械手工作过程的效率,起着不可低估作用。 3.1 PLC的选用 本文机械手的控制系统根据经验选用“CPU226AC/24输入/16输出”型PLC,另外,由于系统I/O端的分组情况及隔离与接地的需求,需要增加10%~20%的裕量,配置了两个EM253位控模块和一个EM22324VDC数字组合8输入/8输出的扩展模块。本文设计的控制系统,控制面板上操作按钮的输入端应该接入PLC输入口的I0.0-I1.5,系统的行程开关接入I1.6-I2.3,料架上的两个光电传感器应该接入I2.4、I2.5输入口,伺服驱动器的报警端接入I2.6、I2.7接口,伺服电机定位完成后发出的信号接入I3.0、I3.1。其次,PLCQ0.0-Q0.6输出端连接系统信号指示灯,Q0.7-Q1.4端连接外部信号,实时检测机械手状态,Q1.5-Q1.7端连接驱动器,为电机提供电源,Q2.0-Q2.3端连接定位模块,主要控制电机的运转,Q2.4-Q2.5端连接气缸控制阀,调节气缸的伸缩。 3.2 控制模块设计 本文中,控制系统主要由PLC主控单元、I/O模块和EM253位优秀控制器构成,机械手的抓放动作由选用的气缸驱动,其余动作由选用的伺服电机驱动,同时电机配有驱动器,由位控模块接收脉冲输入。结构上,系统配有极限行程开关,每个部件的极限运动由脉冲来限位。主控单元采用单独封装,设计为模块式结构,安装在相应的支架上,主要包括PLC模块、触摸终端、I/O模块和两个位控模块,通过PLC专用电缆进行相互通信。位控模块采用的是PLC特殊模块EM253,因为可以运用其产生的脉冲串对电机速度何位置进行开环控制,产生的脉冲串存储在S7-200相应的存储区中,通过扩展的I/O总线与S7-200进行通信。 3.3 控制面板的设计 本文所设计的机械手根据实际应用所需设置以下控制按钮。(1)工作模式选择开关:当正常生产时将机械手调到自动模式,机械手会自动运行。当机械手出现故障或者出现报警时可以将机械手调到手动模式,机械手可通过点动调整。(2)电源开关:当机械手系统准备工作时,必须将电源拨至ON位置,给系统设施供电,其中触摸终端由PLC进行供电。当机械手系统停止工作时,必须将电源拨至OFF位置,切断一切设施供电,保证系统及人身安全。(3)急停按钮:当机械手系统在运行过程中,出现突发情况例如搬运不够稳定、下放物品不到位、超过了极限位置以及没有抓取成功目标物等等发生时,迫使机械臂系统停止工作,此时仅需按下急停按钮,则可立即使机械手停止工作,有效避免事故的发生和经济损失。(4)机械手上升、下降、左旋、右旋、夹紧、松开按钮:这些按钮通常在调试或者排除系统故障时对机械手进行单步操作时使用,属于手动操作。(5)复位按钮:当需要将机械手系统自动恢复到初始位置的情况时,需要按此按钮实现相应复位功能。(6)启动按钮:当机械手系统完成上电,工作模式等一系列前期准备工作之后,按下此按钮系统就会自动完成预设搬运动作。(7)测试灯/报警按钮:机械手系统安装结束后,要对机械手的作业稳定性进行试验。此时,试灯/报警清除按钮对电路上所有的工作指示灯做检测,保证正式运行时的安全。另外,当机械手系y出现报警时,我们对系统进行故障维修后,必须按此按钮消除报警,使系统进行正常作业。 结语 本文对机械手驱动系统、控制系统方面进行认真细致地研究,能够对生产线上有无工件进行精准判断,降低了工作劳动强度,提高了企业生产效率,对自动化生产线的柔性制造方面和工作效率方面起到了不可估量的作用。 机械手设计论文:气动机械手在自动化冲压生产线设计中的应用 摘 要:随着科学技术的不断更新和进步,生产自动化已经作为一种趋势,深入到工业生产的方方面面。在自动化冲压生产线的设计中,气动机械手已经被广泛采用。本文首先介绍气动机械手的概况,接着进行自动化冲压生产线设计的介绍,最后将二者结合,具体探讨气动机械手在自动化冲压生产线设计中的应用和前景。 关键词:气动机械手;自动化;冲压生产线设计;应用 近年来,我国的冲压生产线已经高度自动化,改变了过去单纯依靠劳动力投入的低效率模式。随着技术的进步,气动机械手又广泛应用于自动化冲压生产线,进一步解放了人类劳动,工业生产的质量和效率显著提高。基于气动机械手在自动化冲压生产线中的重要作用,企业开始将自身发展同气动机械手的应用密切联系。 一、气动机械手概述 气动机械手指的是利用现代气动技术、气动伺服控制技术和计算机技术为优秀的控制技术,完成生产线上物品的抓持、搬运和卸料工作,以此代替人力劳动,提高生产效率的现代生产技术。 气动机械手是典型的机、电、器一体化的产物,同市面上存在的机械传动机械手、液压传动机械手、电气传动机械手相比,具有技术要求低、动作速度快、使用成本低、维护费用少的特点,因此是最受生产企业欢迎的高性价比的生产工具。 二、自动化冲压生产线的设计 自动化冲压生产线是一个循环往复的单线系统,它的工作周期一般为:拆垛――物料运输――取料、送料(压机冲压)(该步骤可能重复)――生产线末端输送――人工码垛。 (一)系统组成 自动化冲压生产线是一个单线系统,它的组成往往根据厂家生产产品的不同而略有差异。一般来讲,自动化冲压生产线有拆垛系统、过程操作(涂油、压板等工艺)系统、上下料系统和线末运输系统组成,最后经过人工码垛,完成整体生产线的生产过程。 (二)控制系统 1、控制层 自动化生产线的控制系统一般采用PLC控制方式,这种控制方式具有现场总线的控制,同时具有单独控制及连线自动控制的功能。它将整个系统分为不同的控制部分,每个控制部分上都设置有一个PLC,每个部分PLC之间与上级PLC之间采用以太网方式进行数据交换,联网时可以被系统监控和使用。 2、设备层 设备层管理的主要是生产线中的各种设备,处于整个控制系统的最低层,同时也是整个系统最关键的环节,因为它控制的是实际生产的环节,主要监控现场操作站、现场输入设备以及现场执行机构等部分的工作。设备层受总线PLC控制,向总线PLC发送信号和数据,并将接收到的总线PLC命令直接传达到生产线的指定环节和设备,使自动化冲压生产线稳定地生产和运行。 (三)安全系y 安全是自动化生产线的最大特点, 自动化冲压生产线一般配置高级的保护系统和完善的安全装置,不仅能够实时监控生产的进行,还能在危险发生时及时发出警报信号,有的甚至能够自动判断危险级别,进行停机保护。 整个安全系统同样受总线PLC控制,保证了线路运行在统一的指挥和监控下安全运行。 三、气动机械手在自动化冲压生产线设计中的应用 气动机械手的应用具有安全性高、抗高温环境、抗危险(易燃、易爆、辐射等等)环境、效率高的特点,并且在成本投入上,又有成本低、动作快、平稳可靠、节能环保、维护和运营成本低等优势,因此被广泛应用于各种自动化冲压生产线中,不管是汽车制造业、家电制造业还是食品加工业、军事制造业,都能看见它的身影。 (一)气动机械手要求对控制器进行有效选择 气动机械手的应用,需要在强有力的系统控制下进行。因此,在设计自动化冲压生产线的过程中,如果考虑加入气动机械手,就要做好控制器的选择工作。要选择具良好性能,同时遵循“简单、稳定”特征,能够对总线和各部分PLC进行准确把握的控制器。 (二)气动机械手要求实现自动与手动相结合的送料系统 在自动化冲压生产线的生产过程中,大部分工作都由自动化的气动机械手来完成,但是要求必须实现自动系统与手动系统的结合。因为气动机械手只能完成规定的将物料送入机械设备的动作,但是在一些需要主观能动性决定的工作操作(质量检验、装箱码垛等等)中,气动机械手却无能为力,只能靠手动操作系统来完成。 (三)气动机械手要求系统具有可靠的功能 气动机械手在自动化冲压生产线设计中的应用,要求系统能够提供相应的安全和生产保障,从而来指挥气动机械手进行正常的生产。 1、报警系统 作为一种机器,气动机械手的工作过程是简单机械的,只要系统不发出停止或者其他操作指令,它就会不停地运转。在危险发生的时候,气动机械手并没有主动判断危险的能力,这个时候,如果没有可靠的报警系统给总线控制系统传递信号,气动机械手就会不停地运转,导致重大生产事故的发生。 2、停止功能 在自动化冲压生产线设计的过程中,一定要格外重视对气动机械手停止功能的设计。在危险发生时,通过设备或者遥控开关面板上的“停止”键,使设备立即停止运行,能够及时阻止更危险情形的出现,降低事故的损失率。 3、状态显示功能 机器人不会说话,它的工作运行状态,只能通过状态显示功能来体现。因此,在自动化冲压生产线设计的过程中,一定要做好状态显示功能的设计,使其能够对系统各个部分的运行状态进行反应,及时解决生产中出现的各种问题。 四、气动机械手在自动糊冲压生产线中应用的前景 (一)重复高精度 与人工操作相比,气动机械手采用气动伺服技术和现代计算机技术,生产过程可以实现高精度重复。在气动机械手生产的过程中,如果一个气动机械手出现了定位不精确的误差,就会及时启动误差调整功能,保证工作的高精度。随着微电子技术和现代控制技术的发展,气动机械手的精确度会越来越高,它的发展前景和工作领域会越来越宽广。 (二)模块化 现代的气动机械手正在由组合驱动装置向模块化拼装装置转化。这种转化使气动机械手的安装使用更加灵活方便,扩大了气动机械手的应用范围,也是气动机械手发展的重要方向之一。 (三)无给油化 在食品、医药、纺织等生产要求高的行业,无污染是他们共同的追求。现在,随着技术的发展,已经实现了不加润滑脂的不供油润滑元件生产技术。这种无润滑元件如果在气动机械手装置中得到广泛应用,不仅能够节省润滑油、降低环境污染,而且能降低生产成本、延长机器使用寿命,给相关行业带来更大的利润空间。 (四)劳动力集约化 在传统的生产线中,单纯采用人工方式进行重复性、危险性、节拍高的生产工作,工人劳动强度大,很容易发生工伤。气动机械手在自动化冲压生产线中的使用,代替了大部分危险性的人工工作,节约了人力劳动成本,提高了人工及设备的安全性。这正体现了一种未来工业的发展趋势。 结语: 气动技术的发展经历了一个漫长的发展过程,我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚,但是近年来,随着我国相关部门和企业重视程度的提高,对于气动机械手的投入力度和研发力度在不断加大,我国自主研制的许多气动机械手已经在各种行业内广泛应用,并且获得了国际的一致好评,为国家的技术进步做出了卓越贡献。可以预见,在不久的将来,气动机械手将越来越广泛地进入工业、军事、航空、医疗、生活等各个领域,更多地影响我国的工业生产过程和人民的现代化生活水平。 机械手设计论文:基于视觉的并联机械手分拣系统的设计 摘 要:DELTA并联机械手具有其结构简单、维修方便、运行速度快、精度高等优点,因此广泛的应用在食品、医药、电子等轻工业生产线上作为装配或分拣机构。本文以三菱Q系列PLC为优秀控制器,以QD75P2定位模块和三菱伺服驱动单元为运动控制部件,制作了一台DELTA机械手装置,利用SVM等视频智能分析技术,实现不同形状和不同特点物体的识别和分拣,具有很高的实用价值。 关键词:并联机械手 三菱QPLC QD75 视觉分析 1 引 言 机器人可以代替人类进行很多繁重和危险的工作,是过去数千年一贯的梦想。人类进入二十一世纪以后,现代科技飞速发展,让机器人逐渐由梦想变为现实。现在机器人已经成为信息和自动化行业蓬勃发展的一个重要领域。机器人从结构上可以分为串联机器人和并联机器人两类,串联机器人具有工作空间大、操作灵活等优点,虽然在工业生产中得到了应用,但是它也存在承载能力低、动力学性能差和关节误差累积等缺点。在实际应用中需要机器人具有高的承载能力、良好的动力学性能以及高精度等要求时,这就迫切需要有另外一种机械结构形式的机器人可供选择。在这种情况下,并联机器人就应运而生了。并联机器人与传统的串联机器人相比,并联机器人具有运行速度快、承载能力强、高柔性化、精度高以及惯性小等特点,因而在航天、航空、航海、机电工业、医疗器械、微型微动机械等方面得到了广泛的应用。 并联机械手由于其诸多的优点成为现在研究领域的热点,由于其运行速度快、承载能力强、高柔性化、精度高以及惯性小等特点,已在航天、航空、航海、机电工业、医疗器械、微型微动机械等方面得到了广泛的应用。PLC的控制使得并联机械手的运动轨迹和控制更加的科学化、人性化。可自动按程序完成工件的检测、抓取、放置、按照设定的轨迹进行工作,保证了伺服电机、主轴、从动轴等各执行构件的动作相互协调,系统运行可靠。 2硬件方案设计 本文设计的并联机械手主要由三条主动臂、三条从动臂和上下两个平台组成,每条主动臂上由一个伺服电机驱动,一个铝制主动臂和一组碳棒组成的从动臂连接,两个平台也分别是用铝材料打造而成。三个伺服电机固定在主平台上,电机与铝制主动臂是通过键结构连接,该结构使电机与主动臂联为一体,主动臂另一端同从动臂连接,从动臂与动平台框架连接。当机构圆点回归运动时,主动臂末端连接的三个伺服电机同时作用于动平台,这样就可以让动平台位于固定的一点,全部结构由三维建模软件SOLIDWORKS设计并仿真,在完成仿真后进行分零件加工。并联机械手运动机构的三维模型图如下图1所示。 当机构需要对物体进行抓取时,则需要伺服电机同时输出不同的脉冲数,进而带动整个机构到达指定位置。动平台框架上可以根据生产中的实际需要来安装不同形式的抓手。本文为了实现对不同形状镍铁合金物体的抓取,采用了电磁铁,用于拾取工作台内的镍铁金属物件(例如螺丝,螺帽,硬币等),体现机械手整体的灵活性、精确度而选择,为了不影响吸取周围的金属物件,吸盘的周围增加了缓冲套,为了能吸到物件偏离而设计,也可以防止吸到其他的物件,选择吸盘不止可以金属分类,也可以对金属和非金属的杂物进行筛选。在动平台不但可以装电磁铁,也可以和切割、画图、扫描等功能多元化结合,可以拓展的功能多种多样。 为了进行视觉信息的采集,本机构中采用了摄像头模块,其分辨率为320*640像素,视角为75度广角镜^,主要功能是捕捉工作台上的物件位置外观,可以附件工作录像、实施拍照等功能,增加摄像头可以大大提升了设备的智能化水平,对于不同的器件的分拣,只需要扩展其识别类别即可。摄像头的工作内容为识别工件的位置、形状等信息,将相关信息传输到人机界面,人机界面将数据进一步传输到PLC,等待PLC计算并控制机械手动作并对其监视,确认无误后进行下次识别工作。 PLC可编程控制器作为本装置的控制优秀处理器,选择的是三菱Q系列PLC,作为一款中型PLC产品,三菱Q系列PLC具有更高的处理速度和更多的智能模块可以选择。具体的各模块型号如下:Q61P电源、Q30UDCPU、QD75D2N定位模块、QX40输入模块、QY10输出模块、QJ71E71-100以太网模块,伺服运动控制器选择:三个MR J3-10A伺服驱动器、三个HF-KP13伺服电机。 本装置状态的监控采用三维力控监控软件,作为一款主流的控制监控HMI,力控提供了性能优异的实时数据库、多设备接口、专业的HMI等功能,为完成机械手控制系统的设计提供了良好的基础。 3软件方案设计 3.1 PLC控制模块 在PLC程序中采用双精度64位的浮点型传送指令将实物中的主动臂长度,从动臂长度输入到某个指定的位置中,如"EDMOVP E20 D2"。然后,运用PLC程序里的浮点型算法指令"ED*、ED/、ED-、ED+"编写上述计算出夹角的方程,PLC程序中动平台中心点P的坐标是通过外部信号传输给它的,每一次P点的坐标更新都会通过PLC编写的算法重新进行计算,PLC算法最终是计算出主动臂和XY平面的浮点型弧度角,所以需要再通过PLC转化,将算出来的浮点型弧度值转化,如"DINTD D0 D4"。最后对计算出来的弧度进行放大处理转化为三个伺服电机的脉冲数,让三个电机运行到硬币位置,电磁铁得电硬币被吸引实现抓取,抓取后运动到指定区域后电磁铁失电实现硬币放置,完成本次智能识别抓取任务,并进行下一次识别动作准备。 3.2 定位模块参数设置 伺服放大器MR-J3-10A具有更高性能和更高功能,其控制模式有位置控制、速度控制和转矩控制,广泛用于机械工具和工业机械等需要高精度位置控制和平稳速度控制。伺服控制参数的设定是本设计的重点,通过Q系列PLC的参数设置使用编程软件Works2对其自带定位参数进行修改,伺服系统内部参数设定,是根据系统要求对可编程控制器的参数进行相关设置,从而使PLC通过脉冲来控制伺服放大器来对伺服电机控制,通过设置机械设备和相应电机的速度来对系统进行速度控置。 3.3 PLC控制模块 视觉识别模块主要完成对硬币形状、颜色、大小的识别。它是整个装置中的优秀信息驱动模块,主要由工业摄像机和相关软件组成。工业摄像机可以清晰的拍摄到物料圆槽中的所有饰品,并形成图像传递给信息处理计算机,为了完成饰品原料的精确抓取,需要完成样本库的创建、图像的抓取、二值化、轮廓识别、子图抠取、子图旋转、矢量化运算、样本比对等环节,最终完成每个饰品的位置、方位、倾角、文字符号的定位和模式识别。得到这些信息后,机械手才能正常的完成工作。因此视觉识别模块为系统优秀模块和其他模块的正常运转提供必要条件。 4系统调试 使用三菱编程软件GX Works2进行程序的编辑,打开GX Works2软件,设置相关PLC参数,进入主程序编辑界面,输入相关程序,编辑QD75P2模块的相关参数。具体操作步骤如下: (1)新建程序文档,更改程序文件名; (2)进入软件,更改PLC类型、程序语言; (3)输入用户程序,在程序编辑框内,逐条输入程序指令; (4)编辑程序,如果程序中有语法错误,则给出错误的数量。 4.2 模拟调试 通过计算机和PLC连接,使用编程软件GX Works2上的模拟调试功能对系统进行虚拟调试,虚拟调试不需要连接设备减小了系统损耗,也使程序编写更加方便,是系统调试必须要进行的环节,具体操作步骤如下: (1)在断电情况下,用编程电缆(PC/PPI电缆)将计算机和PLC主机相连; (2)接通计算机与PLC的工作电源; (3)在计算机上运行GX Works2软件,并进行正确的通信参数设置; (4)通过GX Works2软件,将机械手的控制系统程序导入至PLC中,并将相关的定位数据同时写入PLC中; (5)建立计算机和PLC主机的在线联系; (6)用户程序监视运行; (7)用户程序动态调试。 结合程序监视运行的动态显示,分析程序运行的结果,以及影响程序运行的因素,然后在STOP状态下对程序进行修改编辑,重新编译、下载、监视运行,如此反复修改调试,直至得出正确运行结果为止。 4.3联机调试 在断电条件下硬件线路接好,按照电路图要求,将PLC和外部设备通过航空插座相连,同时将PLC和编程计算机,伺服放大器与伺服电机相连。将系统所有设备接通电源后,PLC在计算机的监视下运行用户程序。观察系统运行动态是否符合设计要求。伺服电机执行回原点动作,定位启动按键断开,按下"原点回归"按键,近位开关将回到起始位置。第一步定位完成。 当摄像头成功的识别出物体后,PLC将位置数据传送给各个伺服放大器,伺服放大器驱动X、Y、Z轴同时运动,到达定位点,接着,PLC控制电磁铁得电,将物体吸引实现抓取;最后,当机械手抓到物体后,再将抓取物体先提升到指定高度,平移,最后下移,到达指定高度后,将物体放置下来,并做好对下一物体的抓取准备,完成了一个抓取周期。 5 结 论 并联机械手由于其刚度大、承载能力弱、响应速度快、精度高以及惯性小等特点,在轻工业中得到了广泛的应用,成为了机械代替人力的典型范例。随着机械手应用的普及,机械手向着专用化、机械结构模块化、可重构化的方向发展,机械手的运动更加的灵活准确多样化,其控制方式也在向着多元化的方向发展,其应用将有着更大的发展空间。 机械手设计论文:液压机械手的设计 摘要:液压机械手主要是以液体为介质,并且利用液体的压力由此来驱动执行机构的运动。其主要特点是:首先,能够实现循环工作的自动化和自动过载保护;其次,控制调节简单,方便省力;最后,这样能够更好地实现无间隙传动,还可以让操作更加平稳。 0 引言 机械手是模仿人手的部分动作,按给定程序、执行轨迹、实现自动抓举或搬运的自动化机械装置。产品机械手价格昂贵,一些小型机械企业望而止步。文中所研究的机械手采用液压驱动方式,主要功能是实现上下料过程的自动化。其造价低廉、控制性好,可为小型机械行业所用。现将设计过程简单介绍。 1 机械手的技术参数 ①自由度(四个自由度) 臂转动 180° 臂上下运动 175mm 臂伸长(收缩) 400mm 手部转动 ±90° ②手指握力 392N ③驱动方式 液压驱动 2 主要设计内容 2.1 结构原理设计 根据设计要求绘制出其机械手结构原理图,如图1所示。 2.2 系统结构分析 本次液压机械手的设计主要是由执行机构,驱动装置,被抓取工件等部分组成,各系统之间的相互关系如图2所示。 2.3 机械手机械系统结构设计 机械手的机械结构部分主要是由执行机构构成的,其中执行机构又包括末端操作器、手腕、手臂和机身。 2.3.1 末端操作器 机械手为了进行作业,在手腕上装上了操作机构被定义为末端操作器。它的最为基本作用是:直接抓取工件、工具或物体等,末端操作器的功能与人手相似,工件的形状和特征直接决定末端操作器的机构形式。本次设计手部的结构选择为滑槽杠杆式夹钳。 2.3.2 手腕 机器手的手腕是连接手部和手臂的桥梁,其主要用途是调节、改变工件的坐标,因此具有相对独立的自由度,从而使机器人的手部能够完成各种复杂的动作。一般,按照自由度分类,手腕可以设计为三个自由度。分别为:单自由度、二自由度和三自由度。本次设计中选用的是单自由度手腕。 2.3.3 手臂 手臂是机械手执行机构的尤为重要组成部件。手臂根据它的运动方式可以分成四种类型,它们分别是“直线运动、回转运动、俯仰运动和复合运动。此次设计选用的是直线运动、回转运动的复合运动。 2.3.4 机身 机械手的最基础的部分是机身,它的主要作用是连接、支撑。所以机械手主要承受动力装置、液压装置的重量。 通过Pro/E软件完成机械手的三维造型如图3所示。 2.4 液压驱动系统总体设计 机械手液压系统原理图如图4所示。 3 结束语 四自由度液压机械手系统运转平稳,能准确完成上下料工作,机械密封可靠,说明液压回路的设计及液压元器件的选择满足产品使用的需求。最为重要的是整套设备的制作费用在五千元左右,与产品工业机器手数万元的价格相比,很大程度上满足了小型机械企业向自动化、智能化发展的需求,可为同类产品的设计提供经验。 机械手设计论文:基于SolidWorks的存码垛机械手结构设计 摘要:本文利用SolidWorks对用于箱类和袋类物品取放的存码垛工业机器人本体进行结构设计。存码垛工业机器人本体主要有基座、腰部、大臂、小臂、末端执行器、等部件组成。本设计对工业机器人的研究有一定的参考价值。 关键词:应用型本科;创新能力;机械制造基础;教学改革 1 Solidworks软件简介 SolidWorks是法国达索公司最先在Windows系统上开发的一款三维设计软件。其CAD功能方面涵盖了所有的设计类型,实体建模、曲面设计、二维工程图、装配、运动仿真、结构分析等功能一应俱全。创新的自顶向下设计过程使得设计工作一目了然,实时的更新功能使得工程师可以随时对产品特征参数进行动态修改。除此之外,SolidWorks还为不同的设计人群提供不同的功能模块,包括钣金、管道布线、电气设计等,使得设计过程简洁而丰富。 2 码垛机器人的发展 国外,最早将工业机器人技术用于物体的码放和搬运是日本和瑞典。1968年,日本第一次将机器人技术用于码垛作业。1974年,瑞典ABB公司研发了全球第一台全电控式工业机器人IRB6,主要应用于物品的取放和物料的搬运。随着计算机技术、工业机器人技术以及人工智能控制等技术的发展和日趋成熟,日本、意大利、德国、美国、瑞典、韩国等国家在码垛机器人的研究上做了大量工作,相应推出了自己的码垛机器人,如日本的FANUC和OKURA以及FUJI系列,德国的KUKA系列,瑞典的ABB系列等。工业机器人技术的飞速发展,使得码垛机器人在各个行业都得到了广泛的应用。 3 码垛机器人的工作对象 本文设计的码垛机器人的工作对象及其参数如下: (1)码垛物品:箱类物品(如一箱纸巾)和袋类物品(如一袋洗衣粉)等。 (2)物品尺寸:长为200至500mm,宽为200至400mm,高为100至300mm。 (3)物品质量:每件物品为5至15kg。 (4)物品运动范围:以机器人为中心的,半径为3m,角度为90至180度。 4 码垛机器人结构设计 本文设计的码垛机器人为关节型机器人,这类机器人占地面积小、机构紧凑,工作空间大,还能穿过障碍物进行抓取,是机器人中使用最多的一种结构型式。码垛机器人的本体(即机械手)包括基座、腰部、大臂、小臂、末端执行器(俗称爪子),它的运动主要由码垛机械手手臂的俯仰运动和腰部的旋转运动组成。 4.1 手爪的结构设计 机械手臂末端抓取器大致可分为:夹钳式、专用操作式、吸附式、仿生多指式四类。由于工作对象为箱式或袋式物品,只需要设计能从不同角度抓取物品的夹钳式即可。其结构如图1所示,可以抓取不同大小多个种类的箱式或袋式货物。 4.2 臂部的结构设计 手臂部件(简称臂部)是机器人的重要执行部件,它的作用是支承腕部(关节)和手部(包括工件和工具),并带动它们在空间运动,臂部还安装一些传动驱动机构,从臂部的受力情况来看,它在工作中直接承受腕,手和工件的静动载荷,自身运动 又较多,所以受力情况复杂。 臂部主要是进行俯仰运动,这里采用铰接活塞缸实现臂部的俯仰运动。该机构的特点是,工作范围大、灵活性好。 4.2.1 大臂的结构设计 大臂是臂部的组成部分,它两端分别与小臂和立柱相连,它都是通过铰链连接。大臂的运动是通过与立柱相连的铰链活塞缸来进行运动传递的,它的运动轨迹就是一个圆弧形,通过活塞缸来进行俯仰运动,运动单一,结构简单。它较之小臂粗大,因为它是码垛机器人主要的受力部分之一。其三维结构如图2所示。 4.2.2 小臂的结构设计 小臂两端是与大臂和末端执行器连接,这里采用铰链连接,大臂与小臂之间的运动传递,采用铰接活塞缸来实现,其结构简单,运动性能好。小臂比之大臂在设计时材料消耗要比大臂少,体积也小,重量轻。其三维结构如图3.5所示。 4.3 立柱(腰部)的结构设计 立柱主要是支撑大臂小臂的重量,连接大臂和底座,并且固定了活塞缸的运动范围。结合要求与设计过程,腰部的结构材料为合金结构钢,无经淬火与回火处理。其三维结构如图4所示。 4.4 活塞缸的设计 本次设计,我采用最多的动力传动方式就是活塞缸,因为它工作形式单一,只能进行伸缩运动,且结构简单,由缸体和活塞缸组成,并且它在机器人的设计中运用很广泛。其三维结构如图5所示。 4.5 底座的结构设计 底座是承受码垛机器人整体重量的主要部件,且由于码垛机器人的手臂长,导致机器人整体重心并不在底座中线上,所以底座较为宽大。其三维结构如图6所示。基于底座在本次设计中的作用,选取底座的材料为铸铁,且设计底座尺寸为:长×宽×高= 280 mm×120 mm× 20 mm。 5 结论 码垛机械手的总体结构如图7所示,其运动是由腰部的旋转、手臂的俯仰、末端执行器的夹紧和放松组成。码垛机器人工作的全部流程:第一步,大臂处的活塞杆运动,带动小臂进行下伏运动,从而末端执行器接近物品,并通过夹紧缸将物品抓取;第二步,大臂进行上仰运动,带动物品上升;第三步,腰部回转缸进行回转运动,将物品移到堆放指定区域上空;第四步,大臂又下伏,将物品放在堆放台上,并且夹紧缸放松物品,最后大臂上仰,腰部旋转回到原位。 机械手设计论文:智能医疗机械手的分析与设计 摘要:随着21世纪生物技术高速发展, 随着人们对生物体认识的深入, 仿生智能机械应用也将有更光明的前景。仿生智能机械手可以在医生的监控或操作下,按照即定的方案,高精度地、高可靠地实施手术,并在规定的时限内完成。仿生智能机械手的应用可以为医院病人带来福音。 关键词:仿生机器人;智能;机械手;医疗; 1.引言 假肢是医疗领域最早使用仿生智能机械手, 随着技术的发展,出现了可以模仿人手做绝大部分的操作的仿生机器手,使用方便、灵活。在外科手术里,医生需要长时间地或在有限的时间内完成一系列复杂精确的操作。仿生智能机械手是一种仿人机械,可以在医生的监控或操作下, 按照即定的方案, 高精度地、高可靠地实施手术,并在规定的时限内完成。仿生智能机械手的应用可以为病人带来福音。现代社会、科技的高速发展推动着机械产业的发展, 对其自身结构、能量消耗或者运动的可靠性提出了更为严苛的要求。在环境优胜劣汰法则的作用下,自然界存在拥有神奇的特性与功能各种各样的生物。仿生智能机械手就是模仿人手的形态、结构和控制原理而诞生。人手共有27个自由度,可以精确定位并做出复杂精细的动作。仿生智能机械手可以通过模仿人类手部的动作,并依照智能控制系统给定的程序而实现智能化的手部抓取、搬运等复杂动作的自动机械装置。 在中国,医疗类自动控制机械设备的研究和应用起步较晚,然而近年来随着国内外自动控制和智能控制技术的快速发展,以及医院等医疗机构的迫切需求,智能机械手的应用得到了迅速的发展。智能控制技术可以建立柔性程序控制系统,从而实现医疗机械手的高精度控制。 2.结构简介 2.1.基本结构 本文设计的医疗机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。 手部用来抓取刀具,由手指传力机构和驱动装置等组成。仿生机械手的手部结构一般以双指或者多指结构为基础;如果根据实现的不同任务动作要求,又被分成以下两种结构形式:外抓和内抓;如果根据仿生机械手的手部的运动形式又可以分为回转式和平移式,其中回转型又分为以下几种形式:单支点式,双支点式。在以上结构中,我们较多选用回转式的手部,这种结构能够方便的用来抓取药瓶等圆柱形医疗工具,平移型用于抓持方形医疗工具。 对于医疗机械手而言,其手部需满足的条件:首先,机械手的结构能够产生强且稳定的夹持力,用来精确安全的夹持医疗器具。由于医疗器具的搬运过程中,往往会存在一定的动载荷,因此在设计校核的过程中,一定要充分考虑动载荷的波动。同时,不同重量、尺寸的医疗器具在被夹持和传送过程中所要求的基本方向、动作、精度等不相同,因此结构设计必须充分考虑各种器具的使用条件。第三,必须充分考虑医疗器具的高精度定位要求。第四,医疗机械手的尺寸结构必须满足紧凑、精巧的要求,以利于腕部和臂部的结构设计。 智能仿生医疗器械手的动作机构的作用对象是医疗器具或者患者身体工,因此需要完成的不同动作都必须满足安全行要求,防止意外的发生;同时,智能仿生医疗器械手的结构、质量、尺寸等对于机械手的整体的运动学、动力学性能以及使用条件和使用范围等也有着直接、显著的影响。智能仿生医疗器械手整体动力学和运动学性能的高低,决定了机械手最终能否正常按照控制机构的指令进行工作。因此,智能仿生医疗器械手的结构设计是整体设计的最重要环节。 智能仿生医疗器械手的手腕在于手和手臂之间,用于调整手的方向。要使智能仿生医疗器械手能以不同的旋转角度和方位进行动作,因此,智能仿生医疗器械手的手腕要能满足六个自由度的动作要求,即:分别独立的绕X、Y、Z 轴向实现转动和平动,这样,智能仿生医疗器械手的手腕才能实现大范围角度的伸、缩、转动、平动、摆动等。 智能仿生医疗器械手的臂部是运动的主要执行部件,需要承载手部抓起器具的整体重力载荷,臂部的运动形式决定了它的基本结构。臂部运动的基本作用是把机械的手部所夹持的器具送到控制机构要求的空间点。如果改变手部的姿态(方位),则用腕部的自由度加以实现。 2.2. 驱动机构与控制系统 驱动机构是智能仿生医疗器械手的动力来源。智能仿生医疗器械手的动力源与常规的动力源相同,主要包括液压驱动、气动、电力驱动和机械驱动等几种主要形式,近年来还发展了其它几种形式。电动机构驱动由于结构简单、尺寸紧凑、重量小、控制方便,备受设计人员的青睐。 智能仿生医疗器械手控制方式一般为基于模糊控制理论的点动控制和连续控制。主要控制的是坐标位置,并注意其加速度特性。智能仿生医疗器械手缓冲干扰源也越来越多样化,需要在不同的工作环境下,对干扰源进行正确的分析,并找出其抑制措施,是非常有必要的。 2.3. 结构布置要求及平稳性与定位精度 智能仿生医疗器械手在工作中运动定位要求较高,在结构布置上应保证运动精确平稳,这样可提高使用的可靠性,并可延长使用寿命,在结构上要注意以下几点: 2.3.1.臂部要防止偏重。一般情况下臂部为悬臂,所以在设计臂部、手部结构时,要尽量使其总的重心在支撑中心,防止偏重。假如有偏重,它将会产生附加的弯矩,引起立柱和导向的变形。防止偏重过大可采取的措施如下:一是减轻手部重量,以尽量减少偏心载荷;二是臂部上各部件应合理分布或增加平衡重,使臂部平衡;三是在结构上无法避免偏重时,则应加强导向支撑。 2.3.2.加强臂部刚度。臂部的刚度,决定于臂部的结构和导向形式。选取臂部结构时,各个方向的刚度都有要求。提高臂部刚度,是减少手部颤动的关键,也有利于提高定位精度。 2.3.3.改进缓冲装置和提高配合精度。机械手缓冲干扰源越来越多样化,需要在不同的工作环境下,对干扰源进行正确的分析,并找出其抑制措施,是非常有必要的。 3. 总结 尽管目前仿生智能学在工程机械行业中的研究还有很长的路要走,但伴随着21世纪生物技术高速发展, 随着人们对生物体认识的深入, 仿生智能机械设计也将有更光明的前景。仿生智能机械手仿人机械可以在医生的监控或操作下, 按照即定的方案,高精度地、高可靠地实施手术, 并在规定的时限内完成。仿生智能机械手的应用可以为病人带来福音。 作者简介:姓名:张金辉(1979.10-)性别:男,籍贯:云南,最高学历:本科,目前职称:助理工程师,主要研究方向:机电
石油化工行业是我国国民经济体系中的重要组成部分,随着社会经济的迅速发展,我国石油化工行业取得了巨大的进步。近年来,石油化工生产中,引进了诸多先进的设备、技术,自动化仪表便是其中的一种,其为实现石油化工现代化生产做出了重要的贡献。 1压力仪表故障分析及处理 压力仪表的主要作用是对石油化工生产过程中的压力进行监督与控制,较为常用的有弹性式压力仪表、液柱式压力仪表、活塞式压力仪表[1]。压力指示不稳定是压力仪表较为常见的故障问题,即使改变工艺操作,压力指示或者是不变化,或者是偏高、偏低,总之存在异常。一般来说,这一故障问题多在压力测量系统中出现。发生这一故障之后,应检查测量引压导线系统是否发生堵塞,若无,则需检查压力变送器的输出系统是否出现变化,若存在变化,则证实是压力控制器测量指示系统发生了故障,需进行维修。快速振荡波动也是压力仪表较为常见的故障问题,发生这一故障之后,需检查工艺操作是否出现变化,其变化主要因为工艺操作不当或者是调节器PID参数未调整好。对这一故障进行处理中,应综合考虑被检测介质的种类。若是仪表指示数据发生异常的波动,则应首先考虑是工艺操作不当的原因。若是工艺操作未改变,则需适当调整调节器PID参数,确保参数的准确性。 2温度仪表故障分析及处理 温度仪表的主要作用是监测石油化工生产现场的温度以及管道内介质的温度[2]。指针骤然变成最小值或者是最大值,是温度仪表较为常见的问题,这一问题多是由仪表系统原因所引起的。石油化工正常生产过程中,温度仪表不会突然发生如此大的变化,温度变化多存在滞后性,所以可以排除相关石油化工生产设备的故障。根据以往经验,温度仪表的这一故障,多是由热电偶、热电阻或放大器故障而带来的,所以,必须检查相关部位,准确判断故障发生的位置。例如,如果温度指示器出现异常变化,则可考虑使工艺操作失误引起的,若是检查发现工艺操作未出现明显变化,则考虑是系统自身故障所引起。处理温度仪表故障问题,应对调节阀进行调整,在这个过程中,检查输入信号检测仪表是否发生变化。若无变化,则证实是调节阀存在故障问题。然后对调节阀定位器信号变化进行调整,观察输出信号的变化状况,若无变化,则证实是调节阀定位器存在故障问题。更换定位器便可以解决温度仪表的故障问题。 3流量仪表故障分析及处理 流量仪表的主要作用是检测一定单位时间内流经单位横截面的流量大小。数值变化较大是流量仪表较为常见的故障。在发生这一故障之后,可手动控制流量仪表,如果指示数值变小,则证实是流量仪表本身原因而导致的故障。同时,还要检查PID控制参数的设置情况,观察其是否存在错误。如果流量仪表未发生变化或者是变化频率过大,则证实是工艺操作的问题而导致的故障,然后检查工艺操作、流量仪表指示器数值之间是否有对应关系,如果流量仪表数值、仪表控制系统均达到最大值,则采取手动遥控方法分析故障的发生原因,并合理调整调节阀开关。如果数值出现明显变化,则证实是工艺操作的问题而导致的故障,如果数值变化不明显或没有出现变化,则证实是仪表系统自身问题而导致的故障。找出流量仪表故障原因之后,采取有针对性的措施予以处理。 4物位仪表故障分析及处理 物位仪表的主要作用是确认被检测物质的特征,最常用的是液位测量仪表。物位仪表发生故障之后,应对液面控制对象的容量进行检查,若容量较小,则可能是工艺操作问题而导致的故障;若容量较大,则可能是物位仪表自身存在问题而导致的故障。若观测容量指示数据出现较大的变化,首先应评估是否与工艺操作有关。如果电动浮筒液位指示数值波动异常,应根据工艺操作情况、介质情况,分析检测对象反应容器[3]。先计量液位数值,并考虑具体测量数值,可应用玻璃液位仪。如果仪器数值为最大值或最小值,应检查仪表工作状态是否存在异常,如果仪器数值正常,应手动控制,并观察液位变化情况。如果液位在正常范围之内,则证实是液位自动控制系统发生问题而导致的故障,需对液位自动控制系统进行检测与维修。如果无法手动控制液位范围,则证实是设备或工艺操作而导致的故障,应检查并调整工艺环节及设备状态。 5结语 综上所述,在石油化工实际生产过程中,由于受到各种因素的影响,导致石油化工自动化仪表时常发生故障,影响石油化工生产效率。面对这样的情况,有必要加强对石油化工自动化仪表常见故障问题及处理对策的研究,减轻故障问题而造成的损失,保护石油化工行业的效益。 参考文献: [1]杨建生.机械加工工艺技术误差分析及对装配质量的影响[J].中国设备工程,2017(15):222-223. [2]李勇.石油化工企业仪表自动化设备的故障预防与维护措施初探[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2016(05):169-170. [3]王秀丽,魏永辉,蒋志强,魏永强.机械加工工艺技术的误差分析及策略分析[J].河南科技,2015(24):52-54. 作者简介:马时光(1986-),男黑龙江大庆人助理工程师大学本科主要从事自动化仪表专业的施工及运行维护工作。
电气自动化控制系统设计研究:对电气自动化控制系统设计的探讨 摘 要:随着社会生产规模的扩大、成产水平的提高而前进的。电气控制技术的进步反过来又促进了社会生产力的进一步提高,计算机技术在各个领域得到了广泛的应用,本文通过介绍电气综合自动化系统的功能,讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想,展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能,通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。 关键词:电气自动化;控制系统;设计思想;发展趋势 0 前言 随着网络技术、移动通信技术的发展。以及自适应控制技术在电气控制系统的推广应用。电气控制系统的网络化趋势越来越明显,加上电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关,发展非常迅速,现在也相对比较成熟,特别是近年来,科学技术不断进步,计算机技术在各个领域得到了广泛的应用,而电气自动化控制系统的计也离不开计算机,网络技术的合理运用,自动化控制系统得到了人们的普遍关注,自动化控制系统不仅能够提高工作效率,较少工作错误,也能够节约人力成本,因此,电气自动化控制系统的设计对于变电站的发展有着重要的意义。 1 电气综合自动化系统的功能 根据单元机组的运行和电气控制的特点,应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。其基本功能为:发变组出口220kV/500kV断路器 隔离开关的控制及操作;发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制;发电机励磁系统;包括启励、灭磁操作,控制方式切换,增磁、减磁操作,PSS(电力系统稳定器)的投退;220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网;6kV高压厂用电源监视操作、厂用电压快切装置的状态监视、投退、手动启动等;380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制;高压启/备变压器控制和操作(2台机共用);柴油发电机组和保安电源控制和操作;直流系统和LPS系统的监视。 对于发变组保护等主保护和安全自动装置,因其设备已经很成熟而且要求全部在DCS中实现其功能尚有一定难度,可能增加相当大的费用,故可以保留。但是它们与DCS间要口求接,控制采用硬接线,利用通讯方式传输自动装置信息,并可以通过DCS进行事故追忆。 2 电气自动化控制系统的设计思想 2.1 集中监控方式 这种监控方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,处理器的任务相当繁重,处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控,伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂,查线不方便,大大增加了维护量,还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。 2.2 远程监控方式 远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用,节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks总线,CAN总线等)的通讯速度不是很高,而电厂电气部分通讯量相对又比较大,所有这种方式适合于小系统监控,而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。 2.3 现场总线监控方式 目前,对于以太网(Ethernet) 现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中,且已经积累了丰富的运行经验,智能化电气设备也有了较快的发展,这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外,还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件 模拟量变送器等,而且智能设备就地安装,与监控系统通过通信线连接,可以节省大量控制电缆,节约很多投资和安装维护工作量,从而降低成本。另外,各装置的功能相对独立,装置之间仅通过网络连接,网络组态灵活,使整个系统的可靠性大大提高,任一装置故障仅影响相应的元件,不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。 3 探讨电气自动化控制系统的发展趋势 OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现,IEC61131的颁布,以及 Microsoft 的 Windows平台的广泛应用,使得未来的电气技术的结合,计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131已成为了一个国际化的标准,正被各大控制系统厂商广泛采纳。 Pc客户机服务器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和,电子商务的普及将加速着这一过程。Internet/Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品,如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。 4 结束语 综上所述,随着科学技术的发展;电气工程及其自动化的触角伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到宇航飞机的研究,都有它的身影。,电气自动化控制系统的设计已经和计算机网络技术紧密地结合在一起,各种监控方式都离不开计算机技术的应用。因此,各企业在电气自动化控制系统的设计过程中,应该充分重视计算机技术,促进自动化控制系统功能的不断提高。 电气自动化控制系统设计研究:电气自动化控制系统设计的相关探讨 摘 要:伴随着我国社会主义市场经济的快速发展,电气自动化技术得到了很大程度的发展,特别是科学技术水平的进步更使电气自动化控制技术的发展变得突飞猛进,对我国当前的电气技术发展提供有力支撑。随着经济全球化的快速发展,国际间的交流日益频繁,国际上领先的电气技术逐渐进入我国市场,这给我国电气行业带来机遇的同时也带来了挑战,我国必须重视对我国电气自动化空寂系统的设计,这样才能够促进我国电气事业的发展。文章就对此内容进行了相关阐述,供大家参考。 关键词:电气自动化控制系统;电气技术;系统设计;设计思路 随着国际市场的不断扩大,我国的电气市场发展空间也在不断增大。伴随着经济的发展,电气自动化技术在我国各行业中的作用越来越突出。要想保证电气自动化技术的快速发展并被广泛应用,我们必须对电气技术的功能和组成有深入的了解,并能够掌握电气自动化控制系统的设计,这样才能够保证电气技术满足当前生产的需要,使自身功能得到很好的应用,进而促进我国各行业的发展。 1 电气自动化控制系统的功能与组成 1.1 电气自动化控制系统的功能 结合现在电气自动化控制系统与现在常用的单元机组运行模式的控制特点,可将电机上的电源及其中某变压器等控制全都归入ESC控制模式下。它的功能是:形成发变组断路器220kv/500kv出口,阻断开关的操作和控制;控制厂髙变、励磁变压器和发电组的保护程序,形成发电机的重要励磁系统,此系统主要由灭磁和启励操作及切换减磁控制方式的操作组成;这时变组断路器的出口将会自主形成自动化开关并却允许手动操作的同时并;高压6千伏厂用电源的操作及监视、厂用电压快速却换装置的操作、低压自动控制及监视装置;低压380伏厂用电源的系列装置控制;两台机可以共同使用的变压器操作控制程序;柴油机组合保安电源的操作控制程序;监视LPS系统和直流系统。同时,电力自动控制系统在发变组的安全自动装置部分及主保护要求必须全部实现在DCS中,到目前还没有得到发展,不过值得肯定的是,已与DCS要扣实现了连接,可以通过这一系统进行追忆事故的实现,这也属于通讯信息自动化装置。主要功能如下: 第一,自动控制功能。在电气自动化控制系统运行过程中,如果某个设备出现了问题,那么自动控制功能就会自动切断电路,进而保证整个控制系统电路的安全,所以这也是该控制系统最为基础的功能。 第二,保护功能。在电气设备的运行过程中会出现各种不可预知的事故或者故障,这是电压或者电流就回瞬间加大超过设备允许的范围,这就需要设备具有对故障信号的检测和对线路自动处理的功能。 第三,监视功能。自动化控制系统中的变量电是无法用肉眼来衡量的,所以需要借助传感器的监视功能,通过对视听信号的检测实现对整个系统变化情况的实时监控。 第四,测量功能。通过对视听信号的监测能够判断系统的工作状态,同时也需要专业的设备对各种信号和参数进行必要的测量,才能做出科学的调整决策。 1.2 电气自动化控制系统的组成 电气自动化控制系统主要由以下几个部分组成:第一,电源供电回路,为控制系统的运行提供电源。第二,保护回路,一般由熔断器、稳压组件、继电器等组件组成,对电气设备和线路的运行实现保护作用。第三,信号回路,通过一定的转换规则,将电信号转换为直观的形式,以此来快速的判断设备和线路的运行是否处于正常工作状态。第四,自动与手动回路。在自动化控制系统中仍然需要手动环节的控制作用,通过转换开关的作用快速实现自动与手动的切换,能够促进控制功能的有效发挥。第五,控制停车回路。在自动化控制系统中,包括启动设备和制动设备,才能实现能耗制动、倒拉翻转制动等,根据不同的设备制动需求选择不同的制动设备。第六,自锁及闭锁回路。自锁是在控制系统启动以后,电气设备维持正常工作环境的状态,而闭锁则是用来保证电气设备和线路正常运行的稳定性和安全性。一般在控制系统中,如果包括两台或者两台以上的设备,只能实现对一台设备的自锁功能。 2 电气自动化控制系统的设计思路 2.1 集中监控方式 这种控制方式最大的有点就是操作起来简便,而且进行防护设计方面也相对比较简单。不过这种控制方法必须把所有设备的所有功能都集中到一个处理器中,这就容易造成处理器任务过重,而且一旦处理器发生故障,那么将会直接影响整个控制系统的正常运行,进而影响生产效率。而且设备中隔离道闸的操作特别容易受到辅助接点的影响,导致无法正常操作,这样就会增加维修费用,给企业带来更多的生产成本。所以我们应该加强对这种控制技术的了解,在使用的时候也需要进行科学衡量才能够保证生产顺利。 2.2 远程监控方式 这种控制技术具有很多优点,例如,节约生产成本、可靠性能高、操作比较灵活等等,所以在系统控制方面能够被广泛使用。但是这种技术受到通讯速度的影响,所以在使用这种技术时,应该确定操作设备能否满足该技术通讯速度的要求,而且这种监控方式只适合在小型设备中使用,不能够用在大型电气设备中,这也是我们应该注意的问题。 2.3 现场总线监控方式 这种方式是当前电气自动化控制系统中最为常用的控制技术,在实践中的应用效果十分好,取得了很多成功的经验,为智能电气设备的发展提供了重要借鉴。相比其他控制技术来说,这种方式的适用性更强,能够根据不同的需要选择最合适的控制系统设计,给生产带来更多的便利。由于这种技术本身就存在监控功能,所以不需要很多的使用设备,只要根据需要直接安装相关的智能设备,实现与监控系统的连接,就能够实现远程监控,极大地减少电缆的使用数量,提高了生产效率。此外,这种控制方法中的设备都是独立才做的,通过计算机把各个设备之间相互谅解,不仅能够很灵活的进行组合,还能够提高系统运行的可靠性,而且其中任何一个设备发生故障都不会对整个系统产生影响,保证生产的正常运行。这种技术也是未来电气技术发展的主要方向,我们应该对此深入研究。 3 电气自动化控制系统的发展趋势 随着科学技术的快速发展,计算机应用技术的普及,电气自动化控制技术在各行各业中被广泛应用,特别是随着OPC技术的诞生,进一步促进了电气自动化控制技术和计算机的结合。未来电气技术和计算机技术的融合将更加紧密,这也是当前以及未来电子商务的目标。不论从电气技术发展角度来说,还是从计算机技术发展角度来看,电气自动化控制系统必然会随着时代的进步而进步,同时能够在不同领域发挥重要的作用,使生产率得到很大提升,进一步促进我国经济的发展,提高我国电气技术在国际上的地位。 4 结束语 综上所述,文章对当前如何做好电气自动化控制系统设计工作,旨在能够促进我国电气技术的快速发展。在进行设计的过程中,应该对设计中的要点进行全面掌握,根据不同用途不同需要选择合适的设计方案,保证整个电气自动控制系统额稳定运行,这对于我国经济的发展有重要的促进作用。 电气自动化控制系统设计研究:浅谈电气自动化控制系统设计及应用 摘 要:电气自动化技术的应用为各领域的发展提供了技术支持,激活了其前进动力。鉴于电气自动化技术在现代化建设中的重要作用,本文就围绕电气自动化控制系统展开探讨,分别论述了远程监控、集中监控、现场总线监控的设计思路,并以电厂发电应用为例,来就电气自动化控制系统的实际应用作出说明。意在为电气自动化控制系统设计及应用的现实开展提供借鉴与支持。 关键词:电气自动化控制系统;设计;应用;分析 随着社会经济的迅速发展和科学技术的不断提升,电气自动化技术表现出强劲的发展势头,在国防、交通、能源、化工、机床、港口、冶金等各个领域得到了广泛的应用。电气自动化控制系统作为电气自动化技术运用的集中体现,在提高系统运行稳定性、生产效率、经济效益方面性能突出,且正在朝着信息化、开放、分散的方向发展。因此,就电气自动化控制系统的设计及应用进行探讨就显得十分必要,对于电气自动化控制系统的应用优化与进一步发展具有积极的现实意义。 一、电气自动化控制系统的设计 一般情况下,将电气自动化控制系统分为以下三种设计形式:远程监控、集中监控及现场总线监控。其在具体设计中,根据特性,设计的思路也存在区别。 首先,远程监控系统的设计思路。在使用方面,远程监控系统表现出一定局限性,主要表现在以下方面:通常只对小型电气系统适用,于全场电气自动化系统中并不适宜。究其原因,是因为电气部分存在相对较大的通讯量,而通常现场总线通讯量则偏低,这就使得远程监控难以满足相关要求。此外,远程监控系统具有可靠性高、灵活性强、节约电缆、节省安装费等特性,在实际设计中,在考虑其适用条件的同时,也应将其优势统筹其中,从而达到设计优化的目的。 其次,集中监控系统的设计思路。集中监控系统设计的最主要特点是在一个处理机中集中了系统各个功能,虽然实现了操作、处理、显示的集中进行,但却使处理器背负繁重任务,大大影响其自身运行速度。保证运行可靠性是集中监控系统设计的关键,但在日趋复杂、庞大的自动化系统现实下,单纯依靠元器件的无限制提高,来提升系统可靠性,满足新的需求几乎是难以实现的。这就要求我们在完成元器件可靠性合理提升的同时,还应把握系统设计,来从根本上保障系统的稳定运行。此外,在集中监控系统的实际设计中,也应综合考虑其优点,即运维便利,对控制站防护的压球不高,系统设计较易实现。 最后,现场总线监控系统的设计思路。现场总线监控系统的设计具有针对性,间隔不同其所发挥的功能亦存在差异,即要求依据实际的运行情况和间隔具体功功能来设计现场。相比于远程监控,现场总线监控在具备其优点的基础上,还大大减少了对端子柜、模拟量变送器及隔离设备的使用,且智能设备的安装可就地进行,减少了电缆使用数量,实现了成本的节约。同时,对于现场总线监控系统的设计,应保持其各装置功能的独立性,依靠网络来进行装置间的灵活连接,从而促进该监控系统可靠性和工作效率的大幅度提升。可以说,现场总线控制系统依靠合理的设计表现出诸多特性,是电气自动化控制系统今后发展的大方向。 二、电气自动化控制系统的应用 电气自动化控制系统的应用十分广泛,涉及各个领域,本文以电厂发电应用为例,来对电气自动化控制系统的实际应用进行说明。 (一)数据操作系统应用 计算机处理系统的基础为计算机,其组成通常包括输入、输出及处理三个部分。该系统在电厂中的应用主要涵盖了参数的输入与显示、报表打印、性能计算、计录事故序列、异常报警等,即通过系统的数据操作来实现对电厂电气部分的有效控制。由于变压器内部组成成分不同,所以各个地方遇到故障时所产生的气体含量的百分比也是不尽相同的,所以,在运用色谱分析的方法时,我们可以对反应产生的气体进行分析,根据气体的含量,从而推断出故障的发生位置。比如,在变压器内部,有的材料在反应之后产生的一氧化碳这种气体较多,假设这种地方遇到了故障,我们就可以采用色谱分析法,这时会发现所检验的气体中一氧化碳的含量明显增加,这时候,我们就可以推断出是这个地方发生了故障。这种检测方法跟以往相比,在效率上有着明显的提高,因此,被越来越广泛的应用。在常规情况下,运用电气试验的方法可以相当准确的判断出变压器内部所存在的故障。但是,在某些情况下,例如变压器内部遇到局部放电,短路等故障时,运用电气试验法来检测故障就显得比较困难,这时,我们需要将电气试验法和色谱分析法结合起来,以到达更加便捷的目的。例如,在变压器遇到了局部放电的状况,这时候,我们可以先用色谱分析法进行气体检测,从而大致推断出故障的位置以及故障的类型,然后,在这些数据的基础上,我们可以有目的性的设计电气试验的方案,然后就可以迅速的找到故障的类型。将这两种方法相结合,跟以往的试验方法相比,显得非常便捷,这种方法减少了相当多的电气试验,极大地提高了检测变压器故障的效率。 (二)汽机旁路系统应用 汽机旁路系统的应用是为回收工质,保护再热器,解决锅炉最低负荷与汽轮机空载流量不一致情况为初衷的。该系统由高(低)压旁路压力调节系统与高(低)压旁路温度调节系统共同组成,并安装截止阀于各个旁路,电气自动控制系统的作用就体现在对这些旁路阀门执行器的控制上,依据系统的速度大小和运行力矩来对阀门开度进行确定,进而在电液执行器与电动执行器的选择上作出衡量。 (三)电液调节系统应用 液压控制系统是电液调节系统的前身,随着科学技术的不断发展,电液转换器、电气元件及设备的可靠性稳步增强,汽机配套设备同电调系统间实现较好协调,进而发展成为电液调节系统,能够对调节级后压力、电功率、转速等进行控制。该系统的应用以盘车为开端,来控制汽轮发电机组,先后经冲转、升速、并网、加符合等,直至完成正常的发电。电液调节系统主要作用于电网系统一次跳频,通过调度电网来对负荷进行改变。这样的电气自动化控制系统应用,不但为机组运行的安全性提供了保障,还确保了机组的长寿命、经济性运行。 (四)协调控制系统应用 锅炉、汽轮机为电厂中两大关键设备,对这两项设备的控制方式同锅炉蓄存能力的有效利用密切相关。通通常情况下,电厂内会应用协调控制系统,来作为机、炉的主控制系统,通过该系统的应用,来平衡输入和输出间的质量与能量。 (五)机械参数监控系统应用 随着汽轮发电机组容量与相应仪表数量的日益增长,为避免事故的发生,需要在的汽机运行与启停中运用大量仪器仪表来对各项机械参数进行有效监控。而同时,此类参数也在持续的增多,膨胀量、振动、转速、偏心度、位移需属于监测量的范畴。而将电气自动化控制系统应用于汽轮发电机组当中,便可实现对这些参数的准确、及时记录,同时对于机组连锁保护系统亦能够起到监视保护作用,促进了系统整体安全性的提升。 结语 电气自动化控制系统对于各领域自动化水平的整体提升发挥着十分重要的作用,参考上述内容,结合实际应用环境,来实现科学、合理的电气自动化控制系统设计与应用,从而使其发挥应有的管理效用。随着科学技术的不断发展和实践经验的沉淀积累,我们有理由相信,电气自动化控制系统的前景十分广阔。 电气自动化控制系统设计研究:关于电气自动化控制系统设计的分析 摘要:本文分析了电气自动化控制系统的设计,同事介绍了提高控制设备可靠性的方法,供大家参考。 关键词:自动化控制系统;设计 提高电气自动化控制设备的设计能力以设计出高可靠性的设备是我们未来不断研究和探索的方向,只有在设计环节中提高重视,通过采用各种技术处理措施,在使用过程中做到按照流程操作、及时维护与保养,才能保证设备的可靠性,也才会有满意的成果。 1 电气控制对象的特点和要求 1.1 电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小、对象少,操作频率低,但强调快速性、准确性。 1.2 电气设备保护自动装置要求可靠性高,动作速度快;同时对抗干扰要求较高。 1.3 热力系统控制处理信息量大,系统复杂,以过程控制为主;电气控制系统(ECS)主要以数据采集系统和顺序控制为主,联锁保护较多。 1.4 自动化的发展趋势应该是分布式、开放化和信息化。分布式的结构是一种能确保网络中每个智能的模块能够独立的工作的网络,达到系统危险分散的概念;开放化则是系统结构具有与外界的借口,实现系统与外界网络的连接;信息化则是使系统信息能够进行综合处理能力,与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。 2 电气自动化控制系统的设计思想 2.1 集中监控 控制站的防护要求低、运行维护方便以及系统设计较为容易是集中监控方式最大的优点,但这也给其带来了弊端,那就是将控制系统中的各个主要功能都集中到一个处理器中进行运转,使处理器的工作任务量增加,阻碍了其运行速度,影响工作的效率。当电气控制设备全部进入到监控状态时,随着被监控对象数量的不断增加导致的结果是主机冗余下降、企业投资增加、电缆数量增加且长距离的电缆运输也将在一定程度上影响着控制系统的可靠性以及稳定性。因为长距离的电缆查线不方便,也增加了维护量,还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性,因此在采用集中监控方式时要对上述问题进行很好的处理。 2.2 远程监控 随着科技的发展,远程会议、远程视频、远程监控等技术逐渐成熟,而远程监控方式的运用具有节约电缆、减少安装费用的支出、节约材料、提高了可靠性、组态较为灵活等优势,但是这种方式并不适合全厂的电气自动化系统的构建,因为其现场总线的通讯速度相对低于其他方式,而且电厂的电器通讯量巨大,因此远程监控方式通常情况下适用于小型的系统监控,这是我们在设计电子自动化控制系统时需要着重注意的地方。 2.3 现场总线监控 当前在变电站综合自动化控制系统中已经普遍采用了以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术,而且在多年的实践摸索中也已经积攒了丰富的经验,加上当今智能化研究的进步以及智能化设备的迅速发展,都极大的推动了电气自动化控制系统的发展。尤其是现场总线监控方式不但可以针对不同的间隔设定不同的功能,也可以根据具体的间隔情况进行合理设计,其还具有远程监控方式的全部优势,可以大量的减少隔离设备、模拟量变送器等使用,并且针对于智能化设备可就地安装,进而节省了大量的材料费以及安装维护工作量,减少了企业的资本投入,也降低了企业成本,这是我们在设计充分加以使用和发挥其作用的方式。 3 提高控制设备可靠性的措施 任何电气控制设备设计的再精良也需要稳定的可靠性作为支撑,因此要提高控制设备的可靠性,就需要从实际出发,对控制设备的特点,元器件的正确选择与使用、散热防护、气候防护等方面进行详细的研究,进而采用相应的可提高其可靠性的设计方法,以设计出合格的产品,具体要求如下: 3.1 电子元器件的选用 元器件是设备的组成部分,其性能的稳定性决定了设备整体的可靠性,因此在元器件的选择上要根据电路性能的要求和工作环境的条件来选用合适的元器件。选择时要对关键性的元器件进行质量的认定与检测;严格比对同类元器件的型号、规格、品种以及生产厂商等之间的优缺点,以选择在技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求,并留有足够的余量的元器件。另外,在使用过程中要对元器件表现出来的相关性能与数据进行及时的统计与分析以作为今后选用的依据。 3.2 电子设备的环境保护 电子设备在使用过程中潮湿、盐雾、霉菌以及气压、污染气体对电子设备影响很大,轻者降低设备的灵敏度,重者直接或间接的损坏电子设备。其中以潮湿因素的影响最大,尤其是在温度低、湿度大的环境下,当湿度达到饱和状态时就会造成设备内的元器件以及印制电路板上产色和凝露现象,使其性能降低,导致故障的发生;另外当潮湿空气侵袭电子设备时,元器件或材料表面会凝聚一层水膜,并由此渗透到内部,进而增加了绝缘材料的导电率,体积电阻率降低,介质损耗增加引发电气短路、漏电、击穿等问题,从而造成设备运行故障。 3.3 严格把控设备的设计开发 控制设备设计开发阶段是设备可靠性的关键阶段,只有设计的合理与科学才有可能生产出合格的产品,因此此阶段,需要仔细研究设备、元器件、零部件的技术条件、技术环境,以分析出产品的设计参数,进而制定出合理的设计方案;其二,在全面掌握产量设定产品结构形式和产品类型的基础上,进行综合、全面的构思,设定出产品的结构。使产品具有良好的操作维修性能和使用性能,以降低设备的维修费用和使用费用。 3.4 控制设备的散热防护 控制设备的散热防护是影响设备运行速度以及稳定性的重要因素,温度对设备可靠性的影响是不容小觑的,因为电子设备在运行时会损耗一定功率,是以热能的形式表现出来的,特点是一些功率较大的元器件在运行中产生的热能更是相当惊人,此时如果不进行有效的降温就有可能导致设备的损坏。另外当外界环境温度较高时,设备工作时产生的热能难以散发出去,也将使设备温度升高。在实际工作中对于半导体分立器件要进行一定的散热处理,而功率低于 100 W 的一般不需要进行散热;对于功率较大的半导体分立器件应加装散热器;对热较为敏感的半导体分立器件在安装时应尽量远离耗散功率大的元器件,以免造成不必要的影响。 4 结束语 综上所述,随着时代的不断发展,电气自动化已成为一门自动化领域内的分支技术,其内容正在不断成熟和完善。电气自动化是我国电气调度自动化发展的必然趋势,文章对电气自动化控制系统的设计以及如何提高控制设备可靠性进行了分析。 电气自动化控制系统设计研究:有关电气自动化控制系统设计理念及发展的思考 摘要:本文通过介绍电气自动化系统的功能,探讨了目前发电厂电气自动化控制系统的设计理念,展望了未来发电厂电气自动化控制系统的发展趋势。随着设备智能化水平的不断提高,使得对现场设备状况的精确掌握成为可行,加上通讯技术的高速发展,而为大容量的数据传输提供了保证。在现代工业自动化领域里,Pc控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更广泛的采用。 关键词:电气自动化;数据传输;控制系 一、电气自动化控制系统的功能 单元机组的运行和电气控制的特点,应将发电机一变压器组和厂内用电源等电气系统的控制全都纳入到ECS监控中来。其基本功能为: ①发变组出口断路器、隔离开关的控制及操作; ②发变组保护、厂内高变保护、励磁变压器保护控制; ③发电机励磁系统,包括启励、灭磁操作,控制方式切换,增磁、减磁操作,PSS(电力系统稳定器)的投退; ④开关自动同期并网及手动同期并网; ⑤高压厂内用电源监视、操作、厂内用电快速切换装置的状态监视、投退、手动启动等; ⑥380V低压厂内用电电源监视、操作、低压设备自投装置控制; ⑦高压启/备变压器控制和操作; ⑧柴油发电机组和保护电源控制与操作; ⑨直流系统和LPS系统的监视。 二、电气自动化控制系统的设计理念 1. 集中监控方式的优缺点 集中监控方式是利用一套控制设备(例如计算机)监控整个电厂(或变电站)设备。集中监控方式适用于控制对象比较少,控制区域分布不广的系统。这种监控方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器中进行处理,处理器的任务相当繁重,处理的速度将受到影响。由于电气设备全部进入监控,伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降,电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,造成设备无法操作。这种接线方式下的二次接线复杂,查线也不方便,大大增加了维护量,还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。 2. 远程监控方式的优缺点 远程监控方式,又称四遥(遥信、遥测、遥控、遥调)监控方式,是国内早期一种监控方式,适用于远程监控偏僻地区的控制对象。四遥控制方式,不会像集中监控方式那样,某一设备出故障影响整个系统。由于采用四种不同的装置组成远程监控系统,结构复杂,体积庞大,不易扩展。 3. 分布式监控方式 分布式监控方式采取多套控制设备(计算机)按功能或按地理位置监控电厂(变电站)的不同设备,这些控制设备通过网络或总线进行通信。目前,已普遍应用于变电站、发电站等自动化系统中,且已经积累了丰富的运行经验。近些年,智能化电气设备也有了较快的发展,这些都为分布式监控系统应用于发电站电气系统奠定了良好的基础。分布式监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外,还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等,而且智能设备就地安装,与监控系统通过通信线连接,可以节省大量控制电缆,节约很多投资和安装维护工作量,从而降低成本。另外,各装置的功能相对独立,装置之间仅通过网络/总线连接,网络组合灵活,使整个系统的可靠性大大提高,任一装置故障仅影响相应的部件,不会导致系统瘫痪。因此,分布式监控方式是今后发电站计算机监控系统的发展方向。 三、电气自动化控制系统的发展趋势 现代电气自动化控制系统普遍采用分层分布式计算机监控系统。从管理上分为上下两层(甚至多层),上位机为管理协调层,负责越限报警(显示器显示报警、手机短信报警)、调度优化计算、命令下达、远程通信等高级应用软件;下位机为执行层,负责采集数据、执行上位机下达的命令。对多层结构系统,更上层是国家调度中心,通过远程网查看电站数据,下达宏观调度计划。为了提高监控设备的可靠性,往往上位机采取双计算机,甚至多台计算机,平时每台计算机承担各自特定的任务,当某台计算机故障后,其它计算机承担其任务。这些上位机通过局域网进行通信,下位机层通过总线进行通信,国调层通过远程网进行通信。 我们可以利用电气自动化来改变现代工业的发展,节约有效的资源,降低成本费用,以此来获得更好的社会、经济效益。大力发展电气传动自动化技术,可以将我国的电气化使用提高到一定的水平,缩短与世界大国的发展距离,实现自主研发,对国民经济的发展起着十分重要的作用。规范我国电气传动自动化技术方面的标准,实现规模化、规范化生产。 工业电气自动化的发展趋势就是现代分布式、开放式的信息化。分布式的结构可以保证网络中建立起独立的网络,以实现危险分散,促进系统的正常运行;开放化就是要将系统与外界联系,实现各方的网络连接,提高信息的处理能力;而信息化就是实现设备与网络技术结合,实现网络自动化和管控一体化。如今,我们已经到了开创电气自动化的新时代了,实现自主研发,是我们对未来发展的展望。同时,将科学发展观作为前进的基础和指导思想,根据每个地区的部门的实际情况,实现以人为本的发展要求,及时发现问题,总结先进的经验,改变传统的发展观念,寻找一条合适的发展道路。时刻落实科学发展观的理念,把“科学发展观”贯彻到改革开放和我国“电气自动化”进一步实现现代化、国际化和全球化的过程上来。
船舶电气论文:船舶电子电气英语教学论文 一、船舶电子电气专业英语教学现状 目前,国内航海类大专院校均开设有海事类专业英语课程,在教学中侧重点也不尽相同。例如,船舶设计制造专业开设有“船舶工程英语”;轮机工程开设有“轮机工程英语”;航海技术专业开设有“航海英语”。对于这些相对成熟的航海类专业英语而言,新兴的船舶电子电气专业英语的教学还处于起步阶段,各海事院校的教学工作者仍在探索改革。 1学情分析 (1)个体差异大。由于学习能力、学习方法的差异以及各种个人因素的影响,造成了学生在英语和专业英语学习中存在巨大的差异。有的学生英语基础薄弱,无法完成基本的对话交流;有的学生英语基础较好,学习专业英语较为轻松。 (2)“听说”能力弱。在英语学习和日常应用当中,存在着“听说”能力弱的问题,无法运用英语进行有效的交流,这不仅是航海类学生也是中国学生普遍面临的问题。这个问题也是困扰所有英语教学工作者的难题。 (3)重视程度不高。大多数船电专业学生对专业英语学习的重视程度不够,没有学习兴趣甚至个别学生会有抵触情绪。没有认识到自己英语在今后岗位工作和交流中的重要性,认为只要能够应付考试和船员适任考试就足够了。 2教情分析 (1)师资力量不足。目前,船舶电子电气专业英语的授课教师大致可以分为两类:英语专业的教师和电子电气专业的教师。无论是英语专业教师还是电子电气专业的教师,在课程教授过程中都会存在一定的问题:对于英语专业的教师而言,英语基础扎实但欠缺相关的专业知识和实践经验;对于电子电气专业的教师而言,实践经验丰富,对于知识内容的把握准确,但未受过专业的英语教学训练,因此在专业英语的教学中会存在不标准、不规范的问题。 (2)教材建设不完善。在STCW公约马尼拉修正案之前大多采用航海类或电气类相关教材。随着STCW公约马尼拉修正案的提出和实施,电子电气员的培养和培训愈来愈受到重视,大连海事大学等资深航海院校出版了《电子电气员英语》、《电子电气员英语听力与会话》等适任培训教材。但可选教材种类仍较少,教材建设仍不完善,仍需加强教材建设工作。 (3)教学方法有待改进。电子电气专业英语单词量大、知识繁多、晦涩难懂,学生在学习中困难较大,另外学生个体差异大,这就要求在教学过程中丰富教学方法,因材施教。现实问题是师资力量有限、学生数量多、学时少、任务重,因此大多采用大堂授课,授课方式也相对单一。 (4)课时安排不够。学生既要掌握相关的知识,又要掌握对应的英语表述方法;除了基本的英语词汇外,还要熟练掌握船舶电子电气英语常用词汇3000个以上。课时安排一般60~80课时,相对于繁重的学习内容而言,课时安排相对不够,需要增加学时并合理规划分配。 二、教学及人才培养改革方案 船舶电子电气专业作为一个新兴专业,无论在教学方法、教材建设还是人才培养方案的制定方面,仍是处于探索阶段,针对目前存在的问题和暴露出来的问题,不断探索、研究合理的教学方法,勇于尝试、改革教学策略和人才培养方案。 1教学应对策略 (1)加强师资建设。专业英语教师应加强专业知识的学习,掌握船舶电子电气专业理论知识,增加实践锻炼,保证基本功过硬;同时,加强英语的学习,通过培训班、交流活动、国外访学等方式提高教师自身的英语水平,培养精通船舶电子电气业务的专业英语教师。 (2)加强教材建设。教材不仅包括我们的课本、讲义、习题,还包括各种网络资源和电子资料,信息化时代的学习不能再拘泥于课本和习题,应当丰富和发展网络资源,以学生喜闻乐见的方式进行知识的传播。教材建设既包括适用教材的编写也包括各种电子学习资源的构建。 (3)丰富教学方法。学生在英语和专业英语学习中存在巨大的差异,这就要求专业英语的教学要多样化、多元化,不能采取“一刀切”的粗放式教学方法,针对不同英语基础学生制定不同的教学措施。采用多媒体和网络等各种现代化资源,丰富教学方法。 (4)培养学习兴趣。通过情景模拟、场景再现、实操演练等互动方式调动学生的兴趣,将学习由被动学习“要我学”变为主动学习“我要学”。 2培养方案改革 (1)人才培养方案改革。人才培养方式的改革能够快速提升人才培养质量,不断提高学生的素养和能力。这就要求不断根据行业和社会要求,紧跟行业发展方向,勇于改革人才培养方案。打造精致的人才培养能力的理念,提升人才培养的质量。 (2)增加课时安排。进行课程安排规划时,应适当增加专业英语的课时量,合理规划,采用循序渐进的方式,由易到难,由简单到复杂,夯实学生的专业英语基础。 (3)优化课程安排。“船舶电子电气专业英语”涵盖多门专业课程的知识,在制订课程规划时,应注意课程的连贯性,避免出现对应专业课知识还未学习的问题。 三、结论及展望 本文分析了航海类院校船舶电子电气专业英语教学的现状,教学中存在问题,针对性地提出了应对策略和改革方案。 作者:杨光肖海荣潘为刚王常顺韩耀振单位:山东交通学院 船舶电气论文:高职船舶电子电气专业论文 1船舶电子电气专业教学改革的行业背景 1.1STCW公约马尼拉修正案的实施高职船舶电子电气专业学生毕业后主要从事远洋船舶电子电气员工作,学生毕业前必须要满足STCW最新公约所规定的电子电气员任职资格要求。STCW公约是国际海事组织50多个公约中最重要的公约之一,用于提升船员职业素质和规范值班行为,于1978年7月7日获得国际海事组织通过并施行。船舶电子电气员的前身是船舶电机员,其任职资格在STCW78/95公约实施前有着强制性的要求,但STCW78/95公约之后,由于某些原因取消了对船舶电机员的强制性配员,中华人民共和国海事局不再进行船舶电机员考试和发证,电机员岗位一度在船舶上消失,工作转由轮机员分担,大部分航运院校甚至都停办船舶电气专业。但随着船舶电气自动化技术的飞速发展,尤其是网络型、智能型设备在船上越来越广泛地使用,电气管理人员又慢慢获得船上的重视。虽然航运公司每年都选派优秀轮机员到航运院校进行船舶电气与自动化方面的知识更新和培训,但仍然不能满足船舶电气自动化程度快速发展的需求,以致造成部分职能缺位,对船舶的安全营运造成了一定的影响。基于以上因素,国际海事组织对STCW78/95公约进行了全面的回顾与修正,于2010年6月在马尼拉召开的STCW公约缔约国外交大会上通过了STCW公约马尼拉修正案,该修正案2012年1月1日生效。STCW公约马尼拉修正案明确提出增设船舶电子电气员和电子技工的强制性任职资格要求,为了使高职船舶电气专业的学生满足最新行业标准的要求,提高他们的国际竞争力,迫切需要我们在五年的过渡期内,详细分析STCW公约马尼拉修正案对船舶电子电气专业教学的影响,修订现有的船舶电子电气专业人才培养方案,以满足海事主管部门对船舶电子电气人才的强制性培养要求。 1.2航运企业对船舶电子电气管理人员的职业素质和职业技能满意度下降船员的职业素质和职业技能直接影响着海上生命财产安全和海洋环境保护。大量的海难事故统计分析表明,海难事故中80%以上与人为因素有关,而人为因素中约有80%是可以通过提高船员的职业素质和职业技能来加以控制的。为全面了解航运企业船舶电气管理人员职业素质和职业技能的现状,发现现有船舶电子电气专业课程体系和人才培养方案的缺陷,为高职船舶电子电气专业教学改革提供依据,我们对部分航运企业进行了调查活动。为保证数据的正确性、典型性和代表性,我们所调查的航运企业均为国内大型企业,如中国远洋运输有限公司、中国海运(集团)公司、中远船务工程有限公司、江苏远洋运输股份有限公司、南京长江油运公司等。通过邮件、网络等多种方式共发出调查表200份,收回192份,其中有效样本数为184份,得出航运企业对现有电子电气员的船舶电气职业技能满意度调查。结果显示,航运企业对现有电子电气员的船舶电气职业技能满意度呈下降趋势。船舶电子电气管理人员职业技能的缺乏主要体现在船舶电气专业知识不足、英语阅读翻译及交流能力较弱、常见电气设备故障判断与排除能力有待提高,特别是对STCW公约马尼拉修正案新要求的船舶机舱自动控制系统、船舶高压电力系统和电力推进、信息技术与通信导航系统等方面的技能缺失最为严重。因此,我们要详细解读、研讨STCW公约马尼拉修正案和国家海事局制定的船舶电子电气员适任考试、评估大纲,分析现行的教学体系与新行业标准要求的差距,研究并制定基于最新行业标准的船舶电子电气专业的教学内容、课程体系,再根据学生的基本素质、专业基础素质、专业素质及综合素质能力精心设计各门课程,将STCW公约马尼拉修正案规定的船舶电子电气员相应职业职责要求分解落实到各门教学课程中去。 2船舶电子电气专业的教学改革方案 2.1以行业标准为依据设立课程体系和课程内容课程体系是实现培养目标的载体,是保障和提高教育质量的关键。在进行课程体系的设计过程中要根据企业的需要,将专业的教学计划和企业行业标准有机地结合起来,把行业标准的内容渗透到专业课程体系中去。船舶电子电气专业课程体系的设置要充分考虑STCW公约马尼拉修正案对远洋船舶电子电气员适任标准的新要求、船舶电气与自动化新技术,针对学生的知识结构、能力结构进行重新调整与规划。通过走访航运企业、对毕业生进行跟踪调查、邀请航运企业专家来校指导等方法,对课程体系进行精简、融合、重组、增设等优化,使新的课程体系既注重专业理论的教学,又重视实践环节的训练;既注重基本素质的培养,又重视航海职业技能的培养,把知识传授、能力培养与素质提高有机结合起来。STCW公约马尼拉修正案特别强调现代化船舶中电子电气员的必要性,对船舶电子电气员的职能及职责作出了明确的规定。新的电子电气员不同于原来的船舶电机员,它的职责范围既包括原来的船舶电气部分,同时又包括原船舶报务员所辖驾驶台上部分电气设备,如导航雷达、电罗经、GPS接收机、AIS等通信导航设备等。因此,我们根据最新国际公约的要求,对课程体系与课程内容进行了重新整合,增设“船舶通讯与导航系统”、“电航仪器”两门理论课程和“船舶通信导航设备维护”实训课程,并新建船舶通讯导航实训室。在课程内容设计时,以“必需、够用”的专业知识为基础,减少传授理论知识的比重,增大实操训练的比重,强化学生实践操作技能的培养,为学生尽快适应工作岗位做好准备。 2.2学习国内外先进的教学经验,实施“双向四段”的人才培养模式针对船舶电气专业的职业特点,我们借鉴国内外先进的教学经验,按照“以就业为导向、以能力为本位”的教学理念,通过分析船舶电子电气专业毕业生必须具备的职业能力和职业素质,构建了基于生产性教学实习船的“双向四段“式人才培养模式,即通过“学校、船舶”双向,以“学院教学实习船舶学院顶岗实习船舶”四个阶段实现船舶电子电气技术人才培养。第一阶段,学生在校内学习船舶电气与自动化的基础知识,培养学生的专业基本素质;第二阶段,学生到学院教学实习船舶实习,熟悉船舶电气与自动化设备及其工作环境;第三阶段,学生再回到学校学习船舶电气与自动化的专业知识,并通过国家海事局的适任考试获得电子电气员适任证书;第四阶段,学生到签约的企业船舶上顶岗实习,培养学生的专业素质,提高学生的综合素质和职业技能。“双向四段”人才培养模式把学校教学真正融入到行业中去,密切了师生与行业、企业的关系,使学生学到的知识和技能及时在实践中得到检验、消化、巩固和提高,增强了学生的就业竞争能力。 2.3大力加强师资队伍建设高职院校师资队伍建设是培养适应社会经济发展的高素质人才的关键,把加强教师队伍建设作为基础性工作抓好,努力打造一支师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的教师队伍,是提高教育质量的可靠保障。首先,要加大电子电气专业教师赴航运企业实践的力度。教师应将行业标准当作研究对象,尽可能熟悉或掌握与行业标准密切相关的专业知识或职业技能,保证高职船舶电子电气课程改革更贴近企业的实际,在实践中缩小与企业需求的偏差。学院、教学系部要将教师赴企业实践作为一种制度确定下来,明确教师赴企业实践的要求,通过企业实践提高教师理论和实践教学能力,增强服务社会的能力。其次,要构建专兼结合的专业教师队伍。高职教育相比普通高等教育有着很强的实践性,师资队伍的结构也明显不同,航海类高职院校除了相对固定的专任教师队伍外,还需根据自身条件聘请一批具有丰富实践经验的专家作为兼职教师。他们可以与专任教师一起制定更贴近行业、企业的课程标准,促进专、兼教师间的交流合作。 2.4加大考试方式的改革力度,以行业标准衡量教学质量评价学生,应打破“唯分是举”,传统的理论考试很难考察到学生在实践动手方面的实际情况,难以衡量学生的学习水平和企业要求之间的差距。为此,我们在考试方法上进行了大胆的改革和创新,将品德发展、学业发展、身心发展、兴趣特长和学业负担纳入评价内容,进行综合考核。对于船舶电子电气专业,按项目进行考核,注重过程考核,采用过程考核、项目考核、评估考核相结合的考核评价方式。过程考核注重学生动手能力、分析问题和解决问题能力,重视实践考核,突出高职特色。将职业素养、实际操作相结合实现评价标准企业化;将过程性考核与结果考核相结合实现评价时间全程化;将个人与小组考核相结合,自评、互评与教师评价相结合实现评价主体多元化。 3结束语 按照行业标准研究高职船舶电子电气专业的课程体系,改革现有的教学计划、课程设置,制定适合国内航海教育现状的、可操作性高的高职船舶电子电气专业的人才培养方案,培养岗位适任能力强、国际竞争能力强的船舶电子电气高技能人才,对于提升我国高职类航海院校的教育教学水平,提高中国船员整体素质,满足国际航运业对航海人才的要求,对我国航运业的发展、扩大船员劳务外派市场都有重要的现实意义。 作者:倪伟单位:南通航运职业技术学院 船舶电气论文:课程改革船舶电气专业论文 一、考核和评价体系的目的及现存的问题 (一)考核和评价体系的目的一般来说考核和评价体系的功能有四个:检测评价功能、导向与激励功能、诊断与反馈功能、提高预测功能。也就是说,通过该体系,教师能够了解学生在学习过程中对知识的掌握程度,发现学生在学习中存在的问题,并针对存在的问题在教学上采取切实可行的措施做相应的改变,提高教学质量;同时激发学生的学习兴趣,形成内在动力,引导学生按照课程的教学目标进行学习,促进学生的个性发展,并通过学生的方方面面的表现预测学生的发展前景。学生本人通过该体系也可以更加清醒地对自己做出评价,形成自我认识、自我教育和自我发展的能力。 (二)考核和评价体系现存的问题 1.考核形式单一。船舶电气专业培养的是针对船舶电气系统的专业应用型人才,除了掌握必备的理论知识外,还应该对实操能力进行考核,但现在的考核体系多应用开卷(含实操)和闭卷考试形式,期末考试分数一般占80%左右,平时成绩分数一般占20%左右。这样的考核体系一般适用于理论知识的考核,而很难全面反映学生实际操作能力,所以不再适用于现有的课程改革要求。 2.夸大分数的作用。旧的以知识为本位的考核与评价体系,使学生以追求高分为目标,一学期下来似乎只是为了最后一次考试,导致学生平时学习不用工,都靠期末突击学习,无论是什么学科,考试前都是一顿死记硬背。这样的考核和评价体系难以调动学生学习的积极性,考核的结果严重偏离考核的初衷。 3.考核内容依附教材,存在局限性。考核内容未能考虑课程类型课程的专业目标定位、和课程的职业岗位需求,只一味地强调理论知识的重要性,未能体现专业课程本身的特点,未能体现“教学做”一体化的课程改革理念,其结果不利于职业素质的养成和实际操作技能的培训。 二、船舶电气专业课程考核和评价体系改革的实施方案 为培养出符合船舶电气岗位需要的复合技能型专业人才,建立符合高职高专职教精神的立体、开放式人才考核和评价体系是大势所趋。 (一)学校与社会的考核与评价相结合船舶电气专业的专业课程都是理论和实践紧密相结合的,为了使学生在实际情境下进行实操训练,校企合作建立了校外实训基地,所以在对学生进行考核时应该采用校内成绩考核和企业实操考核相结合的考核与评价体系。 (二)考核内容的转变———理论与实际操作相结合考核内容的改革主要体现在以知识为本位的考核转变到以能力为本位的考核,即考核内容上从单纯的理论知识考核转变到考查学生的职业素质、职业实际操作技能的掌握上,把学生的作业、课程设计及期末考试等形式的考核转变到学生根据项目式教学内容所对应的职业能力上,即对学生的产品及项目开发成果等做出考核。 (三)考核目的的转变———过程与结果考核相结合为了使学生从注重结果考核转变到注重过程考核,必须加大过程考核所占分值(建议占总分值60%以上)。值得注意的是,学生在进行过程考核之前一定要根据课程本身的特点说明过程考核分哪几个阶段性考核,并注明考核内容及指标和分值,每个阶段的考核成绩公示,并要求没有通过该阶段考核的学生必须合格后(可以补修或重做)方能进入下一阶段的考核。过程考核的形式很多,比如作业、表现考核、实践性项目考核等,目的是考核学生的综合素质,包括学生的学习态度、学习能力、操作技能和学习效果等。过程考核没有通过的学生没资格进入结果(终结)考核阶段。结果考核要有所转变,将单一的笔试考试变换成多种考核形式,比如口试、实践操作、答辩等等;将单一对一个学生的考核转变为对一个协作团队的整体考核,使学生更具有团队协作精神;考核地点也可以转变为校内外相结合。 (四)教师评价和学生评价相结合的考核教师想取得好的教学效果,必须在课程教学中体现以学生为主体,充分调动学生的积极性和创造性。在考核结果上不仅要体现教师的权威性,也要体现学生的主动性,给学生参与考核的机会,让学生在互评、自评中了解同学对自己的评价并意识到自身的优缺点。 三、船舶电气专业课程考核和评价体系改革实施方案的配套设施 (一)必须要有过硬的教学团队专职教师除了具有很强的理论知识,还要有较强的实操能力,项目组织、指导能力,学习新知识、新技能的能力等等。所以要求一线专职教师到企业去实践,积累实践经验,提高自身实践能力。并且要聘请行业专家、能工巧匠到学校担任兼职教师,将企业先进理念直接引到学校。 (二)建立完善校内实训基地学校要有较强的校内实训基地,其虚拟工厂、车间可完成企业的生产仿真。我院在部级骨干校建设期间加强了校内实训基地的建设,对设备进行了更新换代,分别建设了船舶电站实训室、船舶电工工艺实训室、电机与电气控制实训室、船舶信号系统实训室、船舶通信与导航实训室、船舶电力拖动实训室、国防科工委电气及自动化实训中心等十三个实训室,大大增强了校内实训基地的实力,现在校内实训基地除了为学生的校内实训提供充足的场所和工作条件外,还可承担一些社会考试、培训等,比如我市电工证的培训和考核由我系承担。 (三)建立校外实训基地为了满足船舶电气的人才培养目标,我系与渤船重工电装分厂紧密合作,在互惠互利的前提下,与之签订合作协议建立校外企业实训基地。该校外实训基地不仅能够承担船舶电气专业四门优秀课程的现场教学,还能承担船舶电气自动化专项技能的训练,能够完成学生的校外实习、顶岗实习等,保障了船舶电气专业“以船舶电气工程技术中心为平台、产学交叉、校企对接”人才培养模式的顺利实施。 (四)教学方法和手段配套改革为了实现“教学做”一体化,重视过程教学环节,利用理实一体化教室、多媒体手段等充分调动学生的学习积极性,以学生为主体,参与到实际的教学工作中,教学相长,做到教中做,做中学。同时根据企业的实际生产情况灵活安排学生的校外实践环节。 (五)建设健全试题库、技能库为了在课程考核和评价体系改革中体现公平、公正及权威性,学院花大力气让专业教师建立试题库、技能库,考核时直接从试题库、技能库中抽题,做到教考分离。船舶电气专业是渤海船舶职业学院国家骨干校建设的重点建设专业之一,自从实施课程考核和评价体系改革以来,充分调动了广大师生的积极性和创造性,提高了师生分析问题、解决问题的能力,尤其是实际操作能力得到大幅提高,成果显著。 作者:管旭单位:渤海船舶职业学院 船舶电气论文:船舶电气设备故障及维护方法 摘要:随着科技的不断发展,船舶行业的自动化程度也在加深,各种设备层出不穷,极大地提高了船舶出行的效率。其中,电气设备为主要设备,但近年来电气设备故障多发,已引发了数起伤害事件。因此,简单介绍了船舶电气设备的概念、维护方法,以期为船舶电气设备的维护和检修提供理论支持。 关键词:船舶工业;电气设备;配电板;发电机 我国的船舶工业起步较晚,虽然已能建造较为现代化的船舶,但船舶上的各种电气自动设备大多需要由国外引进,且国内的电工维修技术比较落后,无法满足船舶电气设备的保修要求,导致大部分船舶电气设备处于不完全保修的状态。 1船舶电气系统的概念 船舶电气系统主要指在船舶上使用的一套较为完整的电气设备体系,主要包括电力系统、配电装置、发电机组,电力网、中压电力系统等一系列机械设备及连接设备。频繁的使用和缺乏保养导致发电机组成为可较易发生故障的设备。此外,配电装置中的主配电板、船舶电网系统也较易发生事故。电气设备之间自成体系、连接紧密,常“牵一发而动全身”,因此,需要定期维修,确保所有设备都能正常工作。 2船舶电气设备常见的故障 2.1主配电板故障 主配电板是船舶电气设备中负责船舶整体电能集中和分配的控制中心。作为船舶电能的控制枢纽,主配电板上安装了许多控制按钮,比如开关和保护电器、测量仪表盘、调节电路的各种信号指示灯等。主开关是主配电板上较为重要的设备,它具有开启和关闭发电机与配电板之间连接的功能,是主配电板上较易出现故障的一环。一旦主配电板故障,则可能造成船舶电气设备系统断链,导致工作人员无法通过主配电板来集散电能,其他设备也会出现问题,比如主开关无法合闸、跳闸、脱钩等,进而造成船舶电气设备停摆,严重时可能会损伤正在运行的电气设备,缩短电气设备的使用寿命。 2.2发电机故障 发电机故障一般分为2种,即外部原因引发的发动故障和内部损耗故障。在遭受了较为猛烈的撞击后,负载机械设备会出现堵塞,进而无法正常运转,或因船舶的存放环境较为潮湿,当水分进入绝缘体内时,会导致设备散热系统发生故障,进而导致发电机绕组和主轴承发生高温故障;发电机在长时间工作中,其内部轴承会因摩擦而损耗,导致设备老化,或因轴承缺乏润滑油而磨损。发电机出现故障时,一般会出现声音变化、偶尔不正常振动、冒烟等现象。因此,船舶工作人员需要随时巡视发电机的工作情况,从而及时发现问题。 2.3船舶接触器和继电器故障 船舶接触器和继电器设备一般包括电磁系统、触头系统、灭弧装置和辅助部件等。接触器常发生的故障有触头吸附不良、触头释放困难和触头释放缓慢等,其外部表现为线圈过热、噪声过大、触头灼伤或熔焊等;继电器常发生的故障为元件过热、断裂,热继电器在工作时突然停摆或工作状态不稳定等。上述故障通常是因为设备使用过于频繁,且缺乏相应的维修保养措施,导致电气设备过度损耗,最终无法使用。 3船舶电气设备的维修方法 3.1主配电板维修 主配电板常发生的故障为开关故障。当主开关无法合闸时,应先检查脱扣锁钩之间的衔接处,后检查过载、失压、分励脱扣器等是否在相应的位置上。如果这些部位没有问题,则需要检查主开关半导体脱扣器的控制电路板是否存在故障。当主开关可以合闸,电网上仍然无电压时,应找到开关动触头,检查其是否脱落、断裂、烧坏。如果触头断裂,则应及时替换。如果主开关突然跳闸,则可能是因过度使用电网而发生了过载现象,需要调整设备的运行状况后再合闸。 3.2发电机故障维修 但发电机发生故障时,如果是因外部碰撞而引发的故障,则需要拆检发电机,找到裂痕,更换损伤的零部件;如果是因内部渗水而导致发电机过热,则需要拆检发电机,清洁内部零部件,重新刷保护漆并烘干,保证零件内部无水分后重新启动发电机;如果是因原动机振动过大而造成发电机短路,则需要调整发电机的位置,使发电机与振源保持一定的距离,将发电机与原动机的轴线调整至同一位置。 3.3船舶接触器和继电器故障维修 当接触器和继电器发生故障时,应先检查电磁线圈是否断线,后检查传动机构是否卡住、气室是否漏气或其他物体阻塞了气道。当发生上述问题时,应及时停运接触器和继电器,对其进行拆检处理,替换损坏部件,清理被堵塞的气道。在继电器运行的过程中,其热元件的整定电流应为发电机额定电流的0.95~1.05倍,超过上限或低于下限都可能造成继电器无法工作。设备过热后,需要拆解并及时冷却。此外,冷却设备时不可过激,以防继电器材料因冷、热交替而出现裂痕。 4结束语 随着时代的发展,船舶电气设备必将成为船舶上的必备设备,设备等级也会随之提升。作为机械设备,船舶电气设备发生故障在所难免,因此,相关工作人员应重视设备的日常维修和保养,做到常巡视、常检查、常保修。只有这样,才能使船舶上的电气设备发挥应有的作用,才能实现船舶电气设备的系统化,才能实现我国船舶工业的自动化。 作者:林明 单位:舟山三峰电气设备有限公司 船舶电气论文:船舶电气自动化控制问题探析 0引言 进入新世纪以后,船舶电子自动化技术也随之提升了一个新的台阶,自动化系统目前已经覆盖了很多大型船舶的整体,从船舶中的电器到导航再到与港口数据之间的连接与传递,以上这些过程中都对自动化控制进行了充分的利用,并且近年来随着技术的发展,船舶自动化控制系统发展也朝着网络化与综合化方向迈进。基于以上内容,笔者结合自己多年来在船舶电气自动化控制领域中的工作经验,从不同角度针对船舶电气自动化控制安全性问题展开了一系列分析,相信一定可以为同行的研究带来一些启示。 1船舶电气自动化控制的现状 上世纪80年代自动化技术得到了显著的提升,随之在船舶领域中得到了应用,船舶电子自动化系统主要包括电控系统、电子涡轮机等电子控制机构,同时还包括驾驶室中的电子控制系统等。随着技术水平的不断提高,船舶自动化也朝着科学化发展,一旦自动化系统中有问题出现,就会造成大部分机构瘫痪,因此怎样对船舶电气自动化控制的安全性进行保证成为目前非常关键的问题,下面就针对目前船舶电气自动化控制的情况进行探讨与分析。 1.1电子自动化网络覆盖船舶 在电子技术没有在船舶中应用时,由船舶中的控制系统来完成对航线的指引,人工对船舶中各种电器进行控制,一旦有问题出现很难快速得到解决。例如泰坦尼克号就是一个典型例子,当时因为没有电气自动化网络系统覆盖船舶,只能依靠自带的导航系统,在面对冰山时不能做到及时发现,不能及时避开冰山,这是酿成悲剧的最主要原因。当船舶中电子自动化网络系统覆盖实现以后,可以提前通过航线侦查发现冰山,网络系统覆盖能够帮助我们尽快发现冰山,并完成躲避。电子自动化网络覆盖为船舶提供了采集数据的网络,利用直接操作系统为船舶运行提供重要保障。 1.2朝着综合化方向发展 随着计算机技术的快速发展,船舶电气化得到了产生和发展,计算机控制技术在船舶中的应用,使得船舶中所有电器控制可以被整合到一个界面中,利用该界面就可以实现所整个电子系统的管理与控制,因此可以避免很多突发事件及误操作、重复操作等相关失误问题的发生,促进船舶在运行过程中稳定性与安全性的提高。 2船舶电气自动化技术安全性问题分析 虽然船舶电气化系统存在很多优点,可以对船舶运行过程中的稳定性和安全性进行保证,但是这种电气自动化覆盖会使员工产生一种依赖感,如果有系统问题出现,势必会造成非常严重的损失,因此,安全性问题是船舶运行安全性的首要前提。 2.1电磁的安全性问题 电磁技术是船舶电气自动化技术实施的首要前提,而在船舶运行过程中电磁的安全很容易被天气情况所干扰,因为船舶多数情况下的运行在大海中,遇到一些极端天气时,船舶整体电磁系统会遭到破坏,进而出现电磁干扰。同时船舶内部的空间比较小,在设备安装过程中很多电子元件安装的非常紧密,这种情况下使得电子干扰问题的发生概率大大增加。 2.2控制线路单一问题 电气自动化在船舶中的应用具有操作便捷、简单等优势,同时还能利用驾驶舱中的总操作系统展开具体的操作,然而如果总操控系统中有相关问题出现,那么船舶电气设备系统将会出现群龙无首的情况,也就是说如果总操控系统中有线路故障发生或者有误操作情况出现,将会对船舶带来无法逆转的危害。与此同时,因为控制线路单一,很容易会出现某个设备必须关闭系统的情况,这时整个设备的控制与操作能力都会失去,这样一来,不仅无法对现有的问题进行解决,同时还会进一步扩大现有故障,进而造成非常严重的、无法换回的后果。 2.3系统设备错误率问题 随着电气自动化技术的快速发展,电气自动化技术这项技术以其运行快捷、方便等特点被大众所接受,但是,在运行过程中也会存在一定的容错概率,且这个概率的出现是不能逆转的,根本无法通过相关措施进行改变。一般情况下容错概率在电气设备的安装及运行过程中出现,大家都知道,电气设备在制造及安装过程中并不能做到百分之百的不出错,在运行过程中遇到的错误率,在制造设备及系统时就已经被确定,同时这种错误发生率会随着时间的延长而增加。可以说这种故障的发生是不能通过人为方式避免的,虽然可以在后期运行过程中加以维护,以此来降低错误发生的几率,但是容错率始终不能做到全部避免,一旦在船舶运行过程中出现了错误,整个船舶电子系统将会面临崩溃。 3结语 综上所述,自动化控制实际上就是由一个系统控制很多电子元件,在特定环境中对各项操作进行完成的过程,船舶电气自动化系统主要包括机舱中及驾驶室中的电子控制系统两部分,这些都是船舶电气自动化需要处理与控制的内容。总之,船舶电气自动化的结构十分复杂,对船舶的安全运行起到了帮助性的作用,但是还有很多隐藏于深处的危险,因此,全面评估船舶电气自动化的安全性非常重要。电磁的安全、线路控制、设备容错等相关问题都是不能忽视的,这些问题的存在对船舶电子自动化系统产生了极大的影响,只有在制造、安装及使用设备的过程中,将提前的检测工作做好,并积极找到这些问题的重点所在,利用有效的对策对这些问题进行解决,这样才能对船舶电气自动化的稳定性和安全性进行保证,最终有效保证船舶在运行过程中的安全性。 作者:杨露露 蔡林聪 石永林 单位:上海斯达瑞船舶海洋工程服务有限公司 船舶电气论文:船舶电子电气工程实践教学 1现有船舶电子电气工程专业实践教学中存在的问题 1.1实践教学应试性强,实践教学课程设置不到位 尽管目前大多数航海类高校都能认识到实践教学对船舶电子电气员船上工作的重要性,并在制定教学计划时明显增加一些实践教学课程的课时,但是很多实践课程是虚设的。在船舶电子电气工程专业实践教学课程的安排上很多院校存在着侧重理论知识、实践内容的训练方面薄弱,侧重固定的评估考试题卡、缺乏对学生实践能力的培养;缺乏培养学生实际操作能力和应用知识分析故障、排除故障能力的系统规划。加之马尼拉修正案要求船舶上强制增设船舶电子电气员岗位,很多航海类院校需要根据公约对船舶电子电气员岗位培养的要求改变实践教学课程设置,实践教学内容被进一步被动改变,很多实践教学课程和环节无法做到和船上实际情况相符。这些原因不可避免地导致了学生的专业理论与海事局评估实训要求脱节,学生的创新意识与分析解决实际故障能力不强[2]。 1.2实践教学的方法和手段落后,学生实践能力的培养欠缺 目前国内的船舶电子电气工程专业的实践教学中,普遍的做法是,在实训授课中,教师首先会把与实训题卡相关的理论知识讲给大家,以此来做铺垫,然后授课教师会将题卡的内容教授给学生,再给大家实际操作进行演示,最后把完成题卡需要注意的问题、评估考点,甚至包括每一评估题卡评估考官可能提问的问题都讲授给学生。这种情况下,学生在进行实际操作时,完全是在教师指定的情况下,机械地完成题卡内容,学生缺少或者说根本不需要主动积极的思考。然而评估考试时一旦考官提出与题卡相关但教师上课并没有涉及的问题时,学生就会不知所措,其结果只能是学生的独立思考性被日渐消蚀,动手能力较差。 1.3主管机关对电子电气员评估体系建设不完善,教学难度大 从海事局电子电气员评估体系来看,很多评估项目不注重营造实训创新的环境,没有制定新的针对性强的实训教学考核办法和考核标准。而航海类院校现在采用的评估体系,是一种以评估成绩合格认定为满足岗位适任要求为主的人才培养考核评价体系。 2船舶电子电气工程专业实践教学的几点建议 2.1借鉴电子电气员IMO示范课程完善实践课程中的薄弱环节 IMO示范课程实训部分更侧重电气控制、电子技术的应用与修理,对通信导航技术在实训中对设备的维护修理提了要求,而实训大纲中对通信导航系统的要求偏高偏多。IMO的规定与实际船公司对电子电气员的要求更贴近一些。传统实训方式下电子电气员所掌握的实际解决故障能力已经难以满足航运企业对电子电气员的要求,因此了解当前航运企业对电子电气员的具体技能要求并针对要求更改实训内容是电子电气员实践教学的重要部分。适当修改实训大纲,加强电子电气、电力电子、船舶电站、甲板电控设备的实训、船舶计算机及其网络等的教学和培训,适当减少通信导航设备的课程。加强中压电力系统和电气设备的维护和修理,适当调整通讯导航的原理实训,使之更侧重维修与保养操作。 2.2合理规划认识性实习,提高学生对专业课程的总体把握 认识实习是实践教学计划重要部分,它是培养学生学习兴趣,明确学习目的的重要实践教学环节,并为以后专业课学习拓展理论知识,增加感性认识。船舶电子电气工程专业认识性实习应主要了解船舶总体结构、各主要电气设备和系统及相互间的关系,这就需要安排学生到实船上进行认识实习,所以建立稳定的实习基地是保证认识实习教学效果的首要任务。认识性实习前应该根据实纲编制实习任务书,使学生了解需要重点进行的一些基本电气设备维修和设备操作技能训练内容,提高学生的认识实习兴趣,并布置学生每天写实习日记,最后完成认识实习报告,通过实操训练了解作为一个电子电气员在船上大致应该做什么、怎样做,这样才能为进一步的专业知识学习与实践能力提高指明方向[3]。 2.3划分实操训练功能模块,采取项目化模拟情景教学 根据学生认知的规律和船舶轮机模拟器及驾驶台模拟器的组成特点,将课程内容划分为若干与主干专业课程相关的功能模块,如主机工作站、辅机工作站、船舶电站、架机联系与集中报警工作站、通讯导航工作站等训练模块。学生通过对每个模块的训练,对比模块之间的差别与联系,提高对该模块所涉及的基本理论知识的理解和学习进而提高学生实践能力。在实训授课过程中,将实训题卡进行“项目化”教学,进行情景模拟,使实训更真实。如在船舶电站模块的实训中,通过设置“自动电站的手动操作”和“常规电站发电柴油机机械故障导致全船失电的应急处理”等具体项目现实工作情境的模拟训练。这种教学组织形式在教学过程中每个“项目”是由小组通过分工协作来共同实现,这就有助于培养学生团队协作的能力,提高学生的沟通协调能力,充分发挥学生责任感和主人翁精神的养成,有利于激发学生学习的主动性和创造性[4]。 总之,船舶电气专业的教育目标是培养出既符合《STCW公约马尼拉修正案》船舶电子电气员岗位能力的要求,又具备实践能力和创新能力的实用型人才。这不仅要重视硬件的实训室仪器设备的建设,还要兼顾到实训教学体系完善、实训教学方法更新和教师实践教学能力培训等工作。实践教学是一项长期、艰巨的工程,是综合系统化的工程,只有与理论教学协调发展,才能培养出高素质航运应用型人才。 作者:刘洋 王波 单位:山东交通学院海运学院 船舶电气论文:船舶电气自动化系统可靠性初探 1储备保障技术 为保证船舶电气自动化系统运行的可靠性,可以把其电气自动控制系统看成冷储被系统。通常情况下,电气自动化的储备系统主要是指把储备单元和电气运行单元分离,只保持电气运行单元单独工作,其余的电气储备单元处于等待状态。这时,只有在电气运行单元不工作的状态前提下,其余电气系统储备单元才可以接替工作。船舶电气自动化储备系统根据其储备单元的状况不一样,可以分成暖储备和冷储被两种。其中,暖储备系统的自动化系统储备单元始终保持在运行状态,它失效以后,失效率不是零,而冷储备系统的自动化系统储备单元一直在没有运行的状态,它在失效以后,失效率是零。这种冷储被系统经过储备设计,能够达到船舶电气自动化系统的可靠性要求。 2船舶电气自动化系统保障技术的可靠性分析和评估 (1)船舶自动控制可靠性分析和评估。为了使分析和评估更加方便、准确,这里做出假设:第一,如果电气自动化系统不能有效运行,船舶上面没有维修的条件,也就是把此电气系统看成是不能够维修和恢复的系统。第二,此自动控制系统的每个构成单元的失效几率是正常数值。该自动控制系统可靠性分析的框图和模型如下图1所示:船舶自动控制的系统可以看成是冷储被单元系统。在上图中,1、2、3分别代表该系统每个分项系统的失效率,因而就可以计算出船舶自动控制系统的可靠性以及平均没有故障时间。主要运用计数法对各个失效率1、2、3进行预估,使用这种计数方法的基本依据是要把构成该系统的全部元器件的失效率做出预测。需要的数据基础有:一是不同设备元器件的类别和总量;二是电气设备元器件的质量等级;三是电气设备的运行环境。运用这个方法计算系统失效率的公式是:设备=Ni(G)(i=1、2、3......n)在这个式子中,设备表示的是船舶总电气设备的失效率(失效数/106小时),G表示的是第i种电气元器件的通用失效率,表示的是第i种电气元器件的质量系数,Ni表示的是第i种电气元器件的总数。以《电子设备可靠性预计手册》里面对电气元器件的失效率和数学模型为预测的主要依据。在具体进行预测时,首先假设导线和焊接点的失效率是零,在这里不考虑多种电路包括的元器件,因为它对模型和数据分析的可靠性不会造成影响,所得出的预测结果如下表1所示:(2)船舶电气自动化系统的可靠性分析和评估。电气自动化系统也是一个冷储备系统,其不同元器件的失效率是4=28.446×10-6(1/h),5=2.825×10-6(1/h),3=9.122×10-6(1/h)。得到的可靠性和平均无障碍时间分别是:R电器系统=exp(-1.45×10-4t)+46.7.[exp(-1.46×10-4t)-exp(-1.43×10-4t)]+1223.exp(-1.55×10-4t)MTBF电器系统=20369(h)=2.4(年)(3)确定船舶电气自动化系统可靠性的薄弱环节。对船舶电气自动化控制系统的全部构成元器件做出预测,一个一个地预估出它们的的失效率,如果结果出来说明电压监视元器件的失效率是最高的,并且对整个船舶电气自动化系统失效的贡献最多,同时在整个的电气设备元器件的设计上,又没有进行储备保障,就可以很准确地确定它就是整个电气系统最薄弱的部分。因此,就应该在日常的使用和工作中,加大检查和维修船舶电压监视元器件力度,同时保证足够的元器件的备件数量。 3结束语 船舶电气自动化系统的可靠性保障技术对传播的安全稳定工作起着非常大的作用。所以,在具体使用所有这些保障技术之前,必须要重视有关的检验和测试工作,把其中的薄弱部分查找出来,再具体分析和研究,提出更好地解决措施,由此,就能够保证船舶电气自动化系统的可靠性。 作者:陆飞 单位:江苏海宏建设工程有限公司 船舶电气论文:船舶电气自动化系统运行保障 1船舶电气自动化系统概述 1.1综合化 船舶电气化的综合发展归功于计算机技术的兴起,通过计算机控制技术将船舶内的各种电气控制整合至一个界面,通过该界面可以完成对所有电子系统的控制,通过这一综合控制可以避免出现突发事件出现时无法解决,或者由于电子元件过多造成多操、误操、重复操作等操作失误问题,大大提高了船舶运行的安全性和稳定性。 1.2网络化 进入20世纪90年代后,现场总线技术和计算机技术为船舶电气自动化系统的网络发展提供技术支持,把各种信号线集合在一起采用总线技术,把信号通信传递给不同的部件和模块,在船舶电气系统中,对船舶系统采用双层网进行控制,一般数据采集网是第一层,控制网是第二层,保证船舶电气自动化系统的可靠性和稳定性非常有效,冗余结构一般采用在船舶系统的控制网。根据系统又分成若干子网络,如推进系统、电力监控系统、动力定位系统、通信导航系统等。通过系统的冗余网络化,集各系统功能之众,通过船舶系统进而形成了一个分布式系统加强船舶系统的稳定运行。 2我国船舶电气自动化的发展现状 2.1GPS全球定位系统 在科技快速发展的今天,人们特别关注GPS全球定位系统。如今,GPS全球定位系统最终精确到几米,广泛地在我国的船舶上使用安装,在船舶行业已成为必备装置。 2.2船舶整体自动化 计算机技术和网络信息技术的飞跃发展,使得自动化技术也广泛的在我国的船舶业使用。眺望21世纪的船舶自动化技术已成为船舶综合自动化阶段发展的最高水平,船舶综合自动化,将不断收集机舱自动化、机械自动化、导航自动化、装卸自动化等诸多用途系统,工作母站为某些控制系统和某些工作变电站组成了此系统,通常总站工程将在机房控制室设置,还有一个位于驾驶室。现阶段,我国船舶的整体自动化仍然处于不断完善的阶段,为提升我国的船舶电气自动化发展水准,对船舶整体自动化方面的创新和自主研发要加强管理。 3船舶电气自动化技术存在问题 3.1电磁的安全性不足 电磁技术是船舶电气自动化技术实施的前提,然而电磁安全问题却很容易在船舶运行时受到干扰。由于船舶的运行大多都在大海上,一旦出现极端天气,会直接破坏船舶的整体电磁系统,产生电磁干扰。并且船舶内部空间较小,有些电子元件设备安装较为紧密,这让电子干扰问题发生的概率又增加了不少。 3.2控制线路单一 船舶电气自动化操作简单,且能够通过驾驶舱内的总操作系统进行操作。然而一旦总操控系统出现问题,那么整个船舶的电气设备将会面临“群龙无首”的状态。一旦总操纵系统的线路出现故障或者出现误操,那么对船舶造成的危害是无法逆转的。并且控制线路单一很容易造成一旦有某个枝干设备出现问题不得不关闭系统时,将会失去整个设备的操作和控制力,这样不仅无法有效解决出现的问题,反而会将故障扩大,造成无法挽回的损失。 3.3系统设备错误率高 虽然船舶电气自动化技术在正常运行时十分方便、快捷、稳定,但是也有一定的容错概率,并且这一概率是无法逆转,且无法改变的。容错概率一般出现在电气设备安装、运行时。一个电气设备的制造和安装不可能做到百分百安全,其运行过程中出现的问题和错误率都是在设备制造出时就已经确定,并且会根据使用的时长而增加。这种故障和错误率是无法人为避免的,虽然可以通过后期的维护和保养降低错误率,但是仍然无法全部避免。一旦出现错误,整个电子系统将直接崩溃。 4保障船舶电气自动化系统技术 4.1电磁干扰技术 (1)隔离变压器。研究表明,影响船舶电气自动化系统的主要干扰来源是交流电源,用电气设备隔离变压器的方法改善这一干扰独立作业供电。强电和弱电还可以分开,干扰逐渐减少。船舶的电源经过交流变压器将高频信号过滤掉,为自控装置提供独立电源,达到隔离干扰的效果。(2)改变传输介质。在船舶电气自动化系统控制的过程中,主要利用遥控系统进行控制,船舶的控制系统输入部分主要在驾驶室,在船舶的机舱是系统的接收部分,导致信号的传输线很长,电磁干扰就会对传输线的信号产生干扰,为此,船舶系统的信号传输过程中,传输介质被改变,信号被屏蔽干扰,电磁信号的干扰也被屏蔽。(3)RC吸收设备。船舶电气自动化系统中,取决于系统的自动化,与很多的电气设备,比如继电器、接触器以及电源开关等都有关系,为此,在接触这些电源设备时,由于电弧等原因产生电磁干扰,在此情况下,通过RC吸收设备进行,它的优点是电压而产生突变原理,有效地抑制电磁干扰。另外,还可以利用电阻来限制电容,有效地减少电磁干扰现象发生。 4.2存储冗余技术 此技术主要是指利用增添并联单元的形式来保证船舶电气自动化系统运行的可靠性。船舶电气自动化的设备中会设置合理数量的存储设备,各设备均可独立工作,工作单元自行工作比较特殊,其他的单元都存储起来作为备用。 4.3容错技术 容错技术是指船舶电气系统在运行的过程中,出现的故障容忍能力,在电气系统中主要包括:第一,检测系统故障,主要是对船舶电气化系统运行出现故障时,就会使用容错技术对故障进行准确的定位,并能够自动的分析故障的性质,并采取自动化隔离的措施,以避免系统的故障影响系统的安全性工作。第二,控制系统故障,容错技术通过对控制系统进行分析,找出故障的性质进行分析与定位,利用针对的措施进行分析处理,保证船舶电气自动化系统能够正常可靠的运行。 4.4设置安全系统 安全系统指当发生危及电站及其他重要机电设备的严重故障时,能使发生故障的设备自动产生保护性动作的系统,一般有下列三种类型:第1类:立即停止运行,即应急切断,且非经人工复位该设备不应再投入运行,必须在故障排除后才能再运行。第2类:暂时调节到可以勉强运行状态,如降低功率或转速等。第3类:起动和投入备用设备以恢复正常的运行状态。 5结束语 总而言之,船舶电气自动化技术是一门综合性技术,提升船舶的电气化系统经济性、安全性及可靠性影响着船舶的发展。现阶段我国对船舶电气化自动系统的研究比较慢,虽然我国船舶工业的电气自动化程度、消化吸收国外先进技术性、能和技术水平通过引进已有所提高,但还有差距,有待进一步的提升。 作者:倪永亮 于宪令 单位:大连中远船务工程有限公司 船舶电气论文:船舶电气技术课程创新探索 船舶电气技术课程体系的构建和改革是一个系统工程,它应以国家的经济发展规划和地方经济发展的实际作为切入点,坚持培养满足现代船舶工业发展需要的高素质人才为基本原则。同时,改革现有课程体系还要坚持摒弃以往的学科建设的课程体系,探索知识、技能、素质并重的原则,建立“教学做”一体、理实一体等多元化教学模式,开发基于岗位需求的专业课程资源,采用以任务为驱动、以项目为导向、以工作过程为引领的多种教学方法,使船舶电气专业的课程体系的改革,符合社会经济发展需要,并具有一定的前瞻性。 一、船舶电气专业岗位对知识、能力、素质的要求 在船舶电气专业课程体系改革中,我们结合专业定位,围绕专业培养目标,进行了深入细致的企业调研工作。以岗位优秀技能为主线,引入岗位职业资格标准,以企业的典型工作岗位为实例,与企业以及相关专家共同探讨分析专业岗位的能力标准及课程体系构建。船舶电力系统及电气设备在船舶动力装置和船舶机电设备中占有至关重要的地位,其运行的可靠性、经济性对船舶的安全、经济运行影响很大。船舶电器设备种类繁多、技术含量高,对管理人员业务素质要求较高,不经过船舶电气专业知识和技能的专门培训很难胜任。从调研情况来看,中职船舶电气技术专业面对的岗位群有船舶电工、船舶电子电气员。船舶电工主要是在船厂负责船舶电气设备的安装、维修、试运行。船舶电子电气员是在营运的船舶上(货船、客船或渔船)担当船舶供电系统、电站的管理与维护,船舶信号报警系统以及船舶机舱监测报警系统、主机遥控系统以及船舶自动化系统的维护、保养(见表)。根据船舶电气专业对工作岗位所需要的知识、能力、素质的要求,我们采用了加强能力培养的课程体系改革。 二、课程体系的改革方案 课程体系的改革的目的是正确处理好知识、能力、素质三者之间的关系,做到传授知识,培养能力,提高素质,三者并重,协调发展。 (一)构建文化素质课程平台,加强素质教育,强化职业道德 文化素质的提升,不但体现在文化课的课堂上,平时的点点滴滴,都可以融入素质教育。加强职业道德培养,提高职业道德水准;学生在学校就要养成良好的习惯,懂得尊重和礼貌;注意加强学生的心理健康、思想品德、职业道德和责任意识等方面的教育;端正工作态度,具有敬业精神,建立终身学习的理念,提高学习能力,学会沟通、交流和合作,具有一定的自主意识及创新精神。文化素质课平台要以船舶电气专业人才培养为目标,采用公共基础加人文社会科学的形式,以“必需、够用,兼顾发展”为原则。除了公共文化基础课以外,还需要一些交叉学科的引入。比如,心理健康、安全教育与环境保护、海洋法、航海史纲、社交礼仪、现代企业管理艺术、英语视听等课程,这些课程可以采用少学时或讲座的形式,作为素质培养的拓展。 (二)构建专业课程平台,夯实专业知识,提高职业技能 专业课程平台是课程体系改革的重点。以往的学科体系,在这里要完全打破。专业课程体系的建立要从岗位工作或职业能力分析入手,按照实际工作任务、工作过程和工作情景进行整体设计,强调“教学做”一体化。建立三大模块课程体系,实现以点带面,覆盖工作岗位操作技能的需要。第一是基础理论模块,它为第二模块的学习提供理论支撑。基础理论模块所包含的课程有:《电工基础》、《电子技术基础》、《船舶主机与辅机》。第二是职业能力优秀模块,参照相关职业资格标准进行设置,是任职船舶电气技术专业的必备能力。职业能力优秀模块所包含的课程有:《船舶电站》、《船舶通信与导航设备》、《轮机自动化》、《PLC原理与应用》、《船舶电力拖动基础》、《船电专业英语》。这六门课程是船舶电气专业的优秀课程。第三是船员专项模块,满足STCW公约和我国船员适任考试要求,符合船舶电子电气员适任标准。海员专项模块包括的课程有:《海员基本安全知识和技能》、《高级消防》、《精通急救》、《艇筏操纵》。新的课程体系中要求,上述三个模块的实践教学要超过50%以上,采用任务驱动、项目引领、行动导向等情景教学方法,在“做中学,做中教”,实现“教学做”一体化。“教”——要求教师课前进行教学资源收集整理,设定工作任务,讲解基本理论知识和操作技能;“学”——要求学生按照教师教的内容能在仿真设备上进行模拟操作,反复训练;“做”——要求学生能在模拟操作的基础上,操作真实设备,充当船舶电工或船舶电子电气员的角色。 (三)综合实训平台,强化职业能力 综合实训平台要完成不是某一门课程的实训,而是综合几门课或者某个工作岗位的实训。它分两个模块,一是校内综合实训,二是校外综合实训。校内综合实训包括:《船舶电工工艺实训》、《钳工工艺》、《船舶电气设备与自动控制实训》、《船舶电子设备实训》。校内实训是学校和企业的过渡,在校内实训时,要融入行业标准、企业文化,达到“教学工厂”的效果。校外综合实训是学生毕业前的综合实训,主要是在企业中进行顶岗实习,真正进入职业岗位。校外综合实训的时间是半年,期间让学生根据岗位要求和职责,进一步巩固和提升专业知识、能力和素质。五、总结在专业建设过程中,课程体系建设、专业课程建设、实践基地建设、教学团队建设、质量评价管理体系建设等都是专业建设水平高低的主要因素。其中课程体系建设又是专业建设中很重要的一部分。专业课程体系的构建和改革,应该符合人才培养规格和人才培养目标,就像企业生产一个产品所做的产品设计,要在生产实践中不断进行检验和改进。中职船舶电气技术专业的课程体系改革,是以现代职业教育理论为依据,对原有的课程体系加以优化调整,强调知识、能力、素质的协调发展,加强职业能力的提升,同时也要保证课程体系的连贯性、完整性,要能拓宽和增强专业发展后劲,使培养的学生具有一定的灵活性和市场竞争力。 作者:王心红 单位:大连海洋学校 船舶电气论文:船舶电气设备维修及决策 摘要: 船舶事业在历史的发展进程中已经经历了长期的改造与优化,在信息技术时代,与机电设备的高效融合是船舶在新时期发展的成果。在电气设备的配合发展背景下,现代化船舶行业呈现出自动化水平不断提高的发展态势,机电合一将在未来很长一段时期内成为极具优势的进步关键。文章对现代船舶电气设备维修决策方法进行了探讨。 关键词: 现代船舶;电气设备;维修决策;故障排除;信息技术;船舶事业 计算机技术的蓬勃发展与日新月异的进步态势成为现代船舶电气化、自动化发展的重要推动力,电气设备的研发以及投入使用越来越成为现代船舶发展的关键点。据有关资料可知,船舶中的电气设备主要包括船用变压器、开关柜、CESC系列岸电箱、控制台、CEDP系列分配电箱、主配电板以及应急配电板、海洋平台变压器等。这些电气设备在内的管控工作对于整个船舶行业的正常运作具有至关重要的作用,并呈系列化、通用化以及模块化的态势处于发展过程中。在现代船舶电气设备的研发与改进工作中,维修及其决策方法作为整个电气系统的基本保障,一直以来都是相关部门关注的重中之重。如何构建一个具有高水平自动化、科学化以及动态化的船舶电气设备维修养护体系,就成为相关专家与学者探讨的热点。对此,笔者通过查阅文献、结合实践经验,从现代船舶电气设备维修决策方法的必要性与现状入手,对其具体方法展开进一步论述。 1现代船舶电气设备维修决策研究的必要性及其发展现状 机电设备是我国各行各业发展的基本构成要素,对于现代化的船舶行业而言,其具备研发与应用的时代价值。任何一个机电系统都包括零部件的选用与优化、系统构架、系统操作与管理以及机电设备维护等环节,其中维修以及维修决策对于船舶的电气设备来说不仅具有维持其正常运作保障船舶质量安全的作用,同时对于整个船舶电气设备的先进性发展也同样存在推动性价值。在现代的船舶电气设备维修工作中,主要包括周期性维修以及状态维修两种维修策略。其中,周期性维修属于定期检修工作的一种,是我国长期使用的、较为传统的维修途径。具体而言,周期性维修主要分为计划大修以及预防维修两个策略;其以既定的检修项目标准与流程为依据开展维修工作,且未到检修日期不进行相关的维修探查。计划大修所覆盖的维修方面极广,将带来一次规模较大的成本支出,且不一定能获取相应的检修效益。周期性维修的具体内容相对固化,不利于新问题、弊病的检出,可见传统的维修模式虽然具有一定的有效性,但随着技术的发展和时代的进步,其也逐渐表现出较强的局限性。另一种维修模式即相对新兴的状态维修策略。状态维修模式属于动态检修体系的一种,其主要检修依据为具体的船舶电气设备运行状态,具有实时性、连续性以及可靠性,相较于传统的周期维修模式更科学、合理。其中,对于状态维修模式而言,在线状态的监测是优秀,如何在设备的运作过程中提高监测的真实有效性,是状态检修的关键。具体来说,状态维修中应注意的工作内容包括监测的频率、范围、时间点参数设置、应急的可能性等方面,尤其要关注故障可能性检出时间与设备故障时间的监测,从而为整个维修策略的计划提供可靠依据。然而,从另一方面看,若船舶的电气设备不在常规的检修环节中发生故障或者设备的故障风险并不存在时间的相关性,此时状态维修则需要与周期维修策略相结合,进而提高整个维修决策的有效性。另外,除了周期性维修以及状态维修以外,为了提高现代船舶电气设备维修的全面性与有效性,相关部门还可以指定常规的重点设备检修策略,对于故障频发、联动性特征强、对于设备正常运作十分重要的部分进行主动检修,对于相对次要且不会带来致命损害的部分则进行故障后检修。总而言之,现代船舶的电气设备对于其安全使用、可持续发展具有重要的保障作用。一个真正有效的现代船舶电气设备维修决策应该包括定期与实时维修、主动与被动维修、故障检修与预防检修等在内的维修策略方案,只有将各种可能性的检修应对策略有机结合进而促进维修体系的发展,也只有建立相对完善的维修决策体系,充分提高日常电气设备维修的全面性、科学性、有效性,才能真正促使船舶的电气设备运行长期处于最优状态,并达到在优化船舶电气设备维修成本体系的基础上提高其运行安全与效益的目的。 2现代船舶电气设备维修决策方法总览 电气设备是现代船舶正常有效运作的重要部分,其作为一个复杂的整体,要求相应的日常维修工作具有全面性、时效性以及技术性。笔者认为,要提高现代传播电气设备的维修效率,应从决策计划出发重点关注包括维修前的准备、检修原则与流程、检修的具体方法三方面,具体如下: 2.1维修前的安全措施准备工作 船舶的电气设备属于高强度的机电设备,其运行需要较大规模的电力能源支持,且整个设备体系结构复杂,因此具有一定程度的风险性。笔者认为,在开展日常的维修决策工作前,必须首先做好安全措施的准备工作,争取在最大程度上避免事故的发生。其中可包括:(1)保证在断电状态下进行故障检修,在此基础上方可开启电气护罩,并做好重要的安全标识工作,以避免出现非检修人员失误触电的事故;(2)确保整个电气设备的维修工作一直处于足够的照明状态下,若需使用手提灯进行检修工作,应将手提灯的电压时刻控制在安全值范围中,并在必要时对手提灯的灯泡进行护罩设置;(3)检修人员一定要对检修环境进行重复排查,确保检修工作附近无不相关人员的存在,在此基础上方可进行带电测试;(4)为了保证检修人员的工作安全,在进行带电检修的过程中,应配备一名专业人员进行应急辅助,确保当不良情况发生时能及时帮助切断电源从而防止事故发生。 2.2船舶电气设备的故障排除原则及流程 船舶的电气设备检修属于一项体系工作,具有其一定的结构性,要求工作人员根据其固有的规律以及检修的效率采取相应的检修策略。笔者认为,电气设备的故障排查首先应遵循三个必要原则,分别为先易后难原则、先动后静原则以及先外后内原则。(1)先易后难要求检修人员先从相对简单的部分入手进行检查,包括控制回路的测量、保险丝的检测等,对于结构复杂的部分应从结构简单的入手进行拆检,并在此基础上先从故障可能性大的入手进行拆检;(2)先动后静原则要求检修人员对在运行状态的设备先进行检修,包括隔离开关、机械运动的相关设备部分等;(3)先外后内原则要求检修人员从故障可能性较高的外部结构入手进行检修,如限位开关、动作元件以及传感器等。总之,遵循相应的故障检修原则有助于提高维修工作的有效性,避免人力、物力以及财力的浪费。此外,船舶的电气设备一般流程可参照以下模式:(1)设备的故障情况表述;(2)提取电气设备相关线路图与资料;(3)讨论设备的故障因素;(4)故障定位;(5)制定拆检设备的具体维修计划;(6)维修;(7)修复并试验。根据船舶电气设备故障的具体情况可对该流程进行细化以及具体优化。 2.3船舶电气设备维修决策的若干方法 在上文论述基础上,笔者总结了现代船舶电气设备维修决策的若干方法,包括直观法、比较法、短路法以及经验故障排除法。 (1)直观法指检修人员通过对电气设备包括看、摸、听、闻等感官检验途径进行的初步故障判定,其中看包括电气设备外观是否平整、颜色是否异常,听设备运作时机组声音是否异常,闻设备运作时是否存在异常气味,摸设备运作中是否存在异常颤动并判断其运作温度等; (2)比较法即检修人员在进行故障的排查过程中,在疑似故障的元件基础上,对其进行更换,若替代元件造成设备运行差异,则可判定为故障并进行进一步排查。一般来说,现代船舶的电气设备具体元件结构均具有其备用材料,因此灵活采用替代法有助于提高检修的效率; (3)短路法是电气维修工作中最为常见的方法,其主要旨在通过对包括开关、继电器、接触器触点等构成的电路排查进行检修,由此检出故障。一般来说,检修人员可通过将鳄鱼夹等工具进行疑似故障触电连接,在故障消失时可判断该设备部分存在故障,应对接触不良的电气元件进行维修或更换。在采用短路法时,要保证检查后的短接线材料拆除,避免短接线造成电气设备运作风险的情况发生; (4)经验故障排除法是以检修人员的固有技术经验为基础的维修策略,该策略对检修工作人员的专业技术水平要求较高,维修人员也只有在长期的维修实践、记录、学习以及总结的基础上才能真正快速、有效地组织和开展维修工作,相关企业应注意培养该类型的工作人员,以提高船舶电气设备维修队伍的综合素质。 3结语 综上所述,船舶行业作为社会运输业发展过程中的基础动力,其研发技术、质量以及安全等均对整个行业产生重要的促进作用。随着现代船舶电气化的发展,电气设备的结构复杂化、技术先进化趋势对维修工作提出了新时期的难题。因此,将传统的周期性维修与自动化的状态维修、综合维修策略相结合,在安全保障、标准以及原则基础上不断对维修决策的方法进行实践、总结、尝试与创新,是船舶电气设备正常有效运作的发展动力。只有不断对船舶电气化领域进行技术研发,才能真正提高维修的可持续发展水平,进而为船舶运输的安全性与有效性奠定坚实基础。 作者:侯军港 单位:山东省威海船舶检验局 船舶电气论文:船舶电气设备故障现象及排除 摘要: 在电气自动化技术快速发展的当今时代,船舶电气线路故障已经成为一种发生率较高的船舶故障。而电气控制线路中,使用最多的又当属继电器、接触器控制线路,为了保证船载各种设备电气控制的稳定性、可靠性以及高质量,必须加强对船舶电气设备控制线路继电器、接触器等元器件的检测和维护。为此,该文根据丰富的工作经验总结归纳出各种电气设备电气线路常见故障发生的原因以及处理方法,为技术人员的维护和检修工作提供理论指导。 关键词: 船舶;电气技术;故障现象;排除方法 由继电器、接触器共同组成的电气设备控制线路,已备受广大电气工作者的青睐,而且也广泛地应用于各行各业,尤其是船舶电气设备中。但是,在船舶航行中,由于受到多种因素的影响,如高温强振的机舱环境、自动运行设备频繁起停时的电流负载突变、设备执掌人员的不恰当操作、线路元器件的设计安装以及其本身的材质问题等,使控制线路以及控制元器件出现老化、腐蚀的现象,降低甚至丧失其原有的功能,进而导致船舶电气设备的使用性能或技术状态不断下降,而且由于一些设备的电路组成相对复杂,各种故障现象也是层出不穷,更表现出了多样化。因此,只有熟练掌握设备运行状态、必要的维护技术、电路原理图以及各个电器元件的结构组成,在理论与实践的结合上狠下功夫,做到既懂理论又会分析、既能干活又善讲解、既会排故又敢创新,不断总结出电气控制线路故障的处理方法,才能真正提高设备工作效率、减少设备维修次数及时间,为船舶安全航行保驾护航。 1船舶电气设备管理的基本知识 船舶在航行期间,电气技术人员能够时刻保证电气设备处于安全可靠的运行状态,就是对全船所有船员生命及财产的重要保证,这也是技术人员的基本职责。当然,船舶电气设备的管理必须要有一定的基础条件,那就是每一名技术人员和管理者都应该了解所属的各个电气设备的工作原理、技术性能以及相对熟练的应急处置预案和方法。具体要求主要包括以下内容。(1)熟知所属设备的布置及安装工艺。(2)能够对设备进行熟练的操作维护保养。(3)对运行电气设备的监视和检查必须定期细致进行。(4)对设备故障能够及时迅速准确地进行定位、判断和检查,并且予以排除。(5)能够具备处置突发设备故障和进行快速维修的能力。(6)遵守各种设备操作规范,严格按照船舶电气设备的规范要求进行检查验收和运行调试。(7)能够具备广泛、开阔、发展的管理视野,积极对不合理的设备和技术状态提出改进意见和方案。现如今,船舶电气设备自动化程度越来越高,技术更新发展也很快,在日常的使用、维护管理和维修保养过程中,也有许多设备规范细则有待进一步完善,技术人员在操作过程中难免出现设备错操、误操、漏操,由此导致的设备故障问题也日益增多。这就需要轮机管理人员和电气技术人员在日常的工作和使用中不断总结和完善,不断创新电气设备的管理方法和制度,为操作者提供坚强的理论支撑。 2船舶电气设备维护保养、故障检修的一般方法 船舶电气设备种类复杂多样,因此船舶电气设备的故障现象也是千变万化的。为此,对电气设备的故障进行分类也是必不可少的,这样不仅有利于技术人员进行故障分析、故障认知以及故障排除,也便于对出现过的故障进行统计、分类和整理,为以后的设备维修和技术改造提供重要的参考借鉴。 2.1船舶电气设备的维护保养电气技术管理人员维护保养应该建立在熟练掌握设备与系统的基础上,根据设备厂家的推荐以及使用者以往的管理经验和自身的技术状态进行分析确定。如果只是依靠设备厂家的建议进行维护保养,可能无法满足设备长期运转的要求,因为船舶电气设备厂家在设备应用的多样性和技术需求上存在一定的差异,因此电气技术的管理结构应该向多元化发展,以电气技术管理人员为优秀,积极广泛地同专业厂家进行技术交流,充分学习和借鉴厂家的技术资源,来完成电气设备的维护保养。结合设备运行的实际情况定时的开展设备维护保养工作,主要包括的内容如下。(1)设备外观目视检查,设备固定螺丝有无松动脱落现象。(2)电气控制箱上各指示灯、按钮、开关、仪器仪表以及控制元器件检查,检测电动机、控制电路的绝缘阻值应不小于0.5MΩ。(3)检查接线端子头、固定螺丝、导线的连接是否良好,接头有无松动或脱落。(4)各行程开关、主接触器、继电器吸合状态及灵活性检查。 2.2船舶电气设备故障排查检修的一般方法在电气技术日益发展的现代社会,船舶电气设备故障率仍然居高不下,加上由于设备性能参数、技术指标、使用环境等的差异,电气设备操作及维护保养的工具也是不尽相同,故障种类也越来越多,但是电气设备都有其故障排查及维修的一般办法。总结归纳起来主要有以下几方面。善于观察。通过细致定期的观察电气设备的结构组成、外观形态和各仪器仪表监视指示状态,来判断电气设备故障情况。船舶电气设备及其控制系统大都采用仪表或故障指示装置,观察各仪表显示的数值以及故障指示装置所显示的状态,从而更容易获知电气设备是否处于正常的运行状态。在检查、排除电气设备故障时,通常可以先采用目视外观检查,例如设备若出现短路故障,只需要观察熔断器是否有烧断的现象,就可以清楚的确定线路中有短路故障以及短路故障真正发生在哪一相上。又如电气设备线路的紧固情况,可以通过目视观察各接线端子和元器件的紧固螺钉是否出现松动脱落的现象,从而正确及时的予以排除。再有就是设备若出现过载故障,首先就是立即观察热过载继电器是否动作等等。善于倾听。电气设备出现故障,在目视检查之后仍然无法定位故障原因的时候,就需要询问并倾听电气设备操作人员描述,了解设备的运行及日常维护保养情况,以此来判断设备的运行状态。主要询问的内容有以下几方面:(1)故障发生前有何异常现象。(2)故障发生时设备的运行状态及设备的操作情况。(3)过去是否有过相同的现象,处理情况是什么样的。这是向操作者了解的基本情况,它可以帮助你快速的定位设备的故障原因并加以解决。当然,还可以通过倾听电气设备运行时的声音变化来判断是否正常。正常运行的电气设备声音小且均匀,在故障时它就会发出异常的声音(三相异步电动机在启动过程中出现缺项,此时将无法启动,并且还会发出“嗡嗡”的声音;电动机的轴承出现磨损,运转时就会伴有“沙沙”的声音;又如交流接触器的灭弧装置出现破裂或脱落,在通电吸合的瞬间就会产生较强的火花,而且还会发出“吱吱”的声音等等这些电气设备发出的异常声音都是发生故障的准确依据,也是必须采取解决措施找出故障点并排除故障。善辨气味。在接近运行的电气设备时,要通过嗅觉分辨出设备散发出的气味是否正常,从而判断工作是否正常。在电动机、继电器电器、接触器以及电缆等各种电气设备中都采用了不同的绝缘材料,在正常运行时,只要不超过容许的温升,设备的正常受热或是发热现象都不足以产生异常的气味,只有当电气设备出现过载或者短路等故障现象时,温度就会急剧升高,超过其允许温升,此时就可能出现绝缘层的熔化,并且会散发出浓烈刺鼻的焦糊味。因此,采取辨析气味的方法,也是快速定位故障,防止故障进一步恶化以及维护电气设备正常工作的有效方法。善于触摸。在巡视检查过程中,用手触及电气设备不带电部分,感知设备的温度是否正常。电气设备在运行时温度会有所升高,因此,用手触摸电气设备的外壳,感受其温度就能大致清楚设备内部的发热状况,以此来判断设备的运行是否处于正常状态。 3结语 综上所述,船舶电气设备在正常运行工况下的维护保养以及故障排除是可以快速的完成的,但是目前随着船舶技术装备的不断更新,自动化技术的不断发展,采用继电器等元器件实现自动化控制的设备也是越来越多,故障现象也日益增多,不过电气设备的故障基本都是围绕电能的传输和绝缘的变化而形成的,基本符合上述故障排查方法和维护保养规律。技术人员只有熟练地掌握设备维护及操作技能,并且在工作中不断总结经验,提升阅历,减少盲目操作,提高工作效率,才能安全、准确、高效的定位故障点,保证电气设备的可靠运行。 作者:黄朝静 左红稳 赵天翔 单位:中国卫星海上测控部 船舶电气论文:船舶电气设备常见故障的因素 摘要: 随着科学技术的发展,电气系统越来越多的应用到船舶上,在船舶建造过程中运用涉及到的电气设备也越来越复杂,船舶电气设备安全运转与整个船舶正常运行紧密挂钩,对于船舶电气设备的检修排查要求也越来越高,需要不断进行技术更新,在实践中积累更多的故障因素,为船舶电气设备故障排查累积经验。本文在分析船舶电气设备常见故障类型的基础上,分享常见的故障排查方法。 关键词: 船舶;电气设备;常见故障;因素 随着造船技术的不断提高,各种新技术、新设备的陆续引入,船舶逐渐摆脱传统的各个环节设备独立运行的形式,走向一体化、自动化的发展趋势,电气系统也被广泛运用,这就意味着,过去只要懂机械知识就能上船的人才观念已经不适用于当前形式,船员需要具备机械与机电的综合知识。 1了解船舶电气设备知识以及常见故障的意义 对于船舶来说,电气设备是其重要组成部分,对保证船舶正常安全运行有着不能忽视的作用,船员了解船舶电气设备的相关组成部分、掌握船舶电气设备出现的常见故障的引发原因以及维修方法,对于船舶在实际航行过程中可能发现的电气设备故障的排查工作有着非常重要的作用,能在遇到问题故障的时候及时调动脑海中的知识储备,进行故障排查,更快的找到故障源头,及时解决问题,更大程度上保证船舶航行的安全。 2船舶电气系统设备故障分类 船舶电气系统主要包括电力系统、电力拖动系统、照明系统、内部通讯系统、外部无线通讯与导航系统、内部监控系统等板块,因为建造过程中涉及到的船舶设计、材料使用、具体装配技术等固有因素以及在航行过程中遭遇到不同的航行环境以及对设备的监控管理不到位等后期因素影响,船舶电气系统会出现不同程度的破坏,整体的性能受到影响而出现各种各样的故障。在运行中常见的电气故障大多发生在电气系统中的电力系统以及电力拖动系统中。 2.1主配电板出现故障①硬件故障。在电气系统运行过程中,主配电板经常会处于震动过程中,在震动频率和强度比较大的部位容易出现硬件设备的裂纹,甚至面板可能会开裂,从而影响电板的正常使用。在电板的接线部位,虽然有外壳进行防尘,但是依然难以避免会被灰尘颗粒附着,灰尘颗粒会阻碍接线两端的顺利连接,造成电板接触不良,可能引起电板短路。②系统故障。电气系统在运行中会有电流的流动,当系统中的电流出现异常也会引起配电板出现异常。 2.2发电机出现故障①硬件故障。发电机长期闲置不用、内部电刷滑环出现接触不良或者励磁机出现问题都可能造成发电机出现磁场失磁,没有励磁电压、无法产生励磁电流或者发电机内部还存在励磁的现象,无法进行自励。当发电机机组中某个环节的参数设置出现错误的时候,可能会引发发电机逆功率故障。对发电机维护不当可能使发电机出现内部受潮、发电机内的绝缘体磨损过度,这种情况下,发电机容易出现绝缘不良故障。还需要注意的是,在运行过程中机械的振动可能也会引起发电机线路断开连接。②电路系统故障。当发电机处于正常运转过程中,如果电路系统发生故障,突然出现异常,无法进行电压供给,发电机可能会出现电压异常的现象。 2.3电网系统故障①继电器在电力系统中主要是保护电路稳定,是电流保持在一定的额度,当继电器出现松动或者相关硬件设备长期未得到保修,虽然电气系统会正常运行,但是热继电器不会运作,无法发挥对电路的保护作用。②在照明系统中经常会出现绝缘电阻比正常水平低的状况,如果没有得到及时解决,可能会引起主配电板电路负荷过大,出现短路。③如果在电气设备运行中发现接触器触头温度、声音异常,停止运行所耗费的时间过长,都可能是继电器部件出现问题,需要进行维修检查。④当设备上绝缘指示灯灯亮和灯灭同时出现的时候,可能是接线盒出现松脱现象引起的接地故障。 2.4电动机发生故障当电气系统中的电动机发生故障,一般都属于严重故障,大多是由于电路中电压出现异常,高低不稳定,造成系统的短路等问题,引发发电机温度上升,超过发电机能承受的温度上线,从而出现发电机震动甚至冒烟等现象。还需要注意的是,如果电气系统中的负载部分运转出现堵塞,使运转容量超限,从而造成运转中的转自与铁心出现硬件磨损,都可能引起发电机负荷过大,发生故障。 3对船舶电气设备常见故障常用的检修方法 3.1经验指引法对船舶的日常维护检修过程中,船员需要有意识的对检修过程以及检修中发现的问题做好详细记录,在实践工作中不断的对工作内容进行经验汇总,累积丰富的船舶电气化检修经验,对常见的故障问题有充分的认识,能够在遇到问题时迅速、及时的凭借过往经验以及记录的数据进行分析,帮助进行故障排查与发现。在某种程度上说,经验指引法是船舶电气设备维护中最常用的方法。 3.2硬件替换法①硬件替换法一般用在已经基本圈定故障部位,需要进一步确认是不是圈定部分出现故障的时候采用的检修方法,他主要是用与怀疑出现故障的配件型号、性能一样的物品进行替换,重新运行相关设备看是否能正常运行,如果能运行,则意味着确实是这部分出现问题,如果依旧不能运行,这说明并不是这里出了问题,还需要继续进行故障排查。②硬件替换法是一种相对来说比较方便的快捷的设备检修方法,但是要想提高检修的效率,能够更快速的更换设备,高效的排查故障,其对于船舶上对电气设备配备的硬件备用种类要求较高。 3.3短路排查法船舶电气系统是一个相对独立的运行系统,而这个系统是由众多可以单独运行的小系统组建而成,当发现某个部分可能出现故障,可以通过断路器开关、继电器等电气系统中原有的电路断点进行短接,看电气系统能否正常运转,从而确定故障出现的位置。但是需要注意的是,在进行线路短接排查后,要记得将短接线拆除,避免因为端接线的存在使电气系统无法正常运行,甚至酿造成更大的故障。 3.4直观检测法①直观检测法是指检测人员依据电气设备直观表现出来的症状,通过眼睛看、耳朵听、鼻子闻、手摸、仪器测来发现故障问题。②眼睛看主要是指对电气设备的外在形状以及相关仪器设备的数据进行观察,判断设备运行是否正常,一起数值是否有异常,从而了解电气整个系统的运行状态。③耳朵听只要是仔细听电气设备在运行中有没有异常的声音,而一般来说,良好运行状态下的设备声音应该是匀称且比较小,听起来不会让人有异样感。④鼻子闻主要是通过嗅觉去判断设备运行时散发出的气味,判断电气设备是否处于正常温度,因为电气设备大都是有绝缘材料制成,在正常运行中不会产生异味,而当温度超出其正常温度,才会散发味道。⑤手摸指的是维修人员用手去触摸电气设备,感受其温度是否处于正常范围内,设备在运转过程中产生热量,温度上升是必然的,通过手的触摸,判断设备运行温度是否正常。需要注意的是,用手触摸设备需要注意安全,不能触摸带电部位,避免发生安全事故。⑥仪器测是指在故障排查中接触仪器设备进行测试,用数据对电气设备的各项指标进型说明,参照标准数据进行数据分析,从而判断是否有问题。 对船舶电气设备常见故障的排查工作需要借助各种各样的方式进行,维修工作人要根据问题的实际情况灵活运用,用最便捷的方法最快速的找出故障所在,提出解决方法,保障船舶的安全运行。船舶建造技术不断在进步,船舶中运用到的电气设备也越来越先进,相应的对其维修工作也提出了更严苛的要求。维修人员要加强学习,对船舶电气设备常见的故障问题及造成的原因了然于心,熟练操作各种故障检测方法,当真正遇到问题的时候能够快速的将掌握的相关知识运用到工作中去,满足船舶正常运行的需要。 作者:温立达 单位:南通中运船务自动化有限公司大连分公司 船舶电气论文:高职船舶电子电气技术思考 1校企合作优化专业人才培养模式 1.1确立人才培养模式经过调研论证,学院确定了工学结合的人才培养模式:通过和神舟机械等合作企业的校企对接,在专业教学指导委员会建设、职业岗位典型工作任务提炼、人才培养方案优化、专业课程体系构建、专业优秀课程标准制定、教学内容和教学方法改革、专兼结合师资队伍建设、校内外实践条件建设、定向或订单学生的培养与管理等方面开展合作共建,最终实现学院船舶电子电气技术专业“校企合作+学训交替、项目引导+双证融合”工学结合的人才培养模式。 1.2精心设计基于学分制的“2+0.5+0.5”三段式人才培养方案根据调研结论,校企联合进行了以能力为本位的教学模式设计,精心设计基于学分制的“2+0.5+0.5”三段式人才培养方案,即前2年(四个学期)在校内外完成基础学习领域、专业学习领域、拓展学习领域和相应的实践教学内容(包括合作企业见习2周),实现基础知识教学、专项技能培养和职业资格证书获取(96学分);第一个0.5(第5学期,从七月至十二月)在合作企业实施工学结合实习,安排船体、轮机、船电三个岗位轮岗,主要以技术骨干为师傅,以师带徒的方式对学生进行专业技能强化和职业能力提升(20学分);第二个0.5(第6学期,从一月到六月)在合作企业实施顶岗(生产性)实习,有目的的安排实际生产任务对学生进行锻炼,提升学生的岗位能力和综合能力(20学分)。在编制方案时理论教学(含一体化课程)按16-20学时为1学分,专周实践环节按1周为1学分,各类教学环节合计安排了2652学时计140学分。毕业最低要求学分为128学分,同时需达到相应职业资格证书要求。 2加强专业优秀课程建设 2.1确定专业优秀课程群,构建课程体系学院结合职业资格标准和合作企业岗位对专业人才的具体要求,确立以船舶电工岗位为主要培养方向,设计船舶电工电子工艺安装、船舶电力拖动系统安装调试、船舶电站的构建调试、机舱自动控制系统的安装调试、船舶通讯导航设备的安装调试等五门专业优秀课程,按照以“校企合作+学训交替、项目引导+双证融合”培养为主线的人才培养模式要求,组织教学模块,构建由专业基础能力、职业岗位优秀能力、职业综合能力所组成的基于电子电气设备安装、调试、维修工艺流程的课程体系。 2.2校企合作实施优秀课程建设与教学按照任务驱动、项目导向模式对船舶电站组建与调试等5门优秀课程进行教学情境设计,实施“做中学、学中做”的教学模式,重点解决教学过程中师资搭配、实践保障、学情分析、过程考核等关键问题;制定出5门专业优秀课程的课程标准,设计出课程教学实施方案,制作教学课件、编写相应教材(含实践指导教材)和指导资料(含案例库、技能测试题库)。 3校企共建校内外实践教学基地 3.1合作共建以职业能力培养为主线的校内仿真性船舶人才实验实训基地根据当前高等职业教育人才培养的改革趋势和关键环节,以仿真性船舶仪器设备为对象,围绕船舶电工职业资格标准和企业真实工作任务训练目标,建设船舶电气控制、船舶电工工艺两个仿真性实训室,满足一次承担50名专业学生船舶电气系统设计、制造、装配、调试、故障诊断与维修等专项技能及综合实训教学任务,每年可承担50人以上的船舶维修电工岗位中级职业技能培训、岗前培训、岗位培训、转岗培训等技术服务。 3.2建设蚌埠神舟“厂中校”式的实践教学基地按照省船舶紧缺人才培养基地项目建设计划,企校合作建立满足30-50名学生现场见习、轮岗实习、顶岗实习和专业教师实践培训需要的神舟机械“厂中校”式的实践教学基地,共同制定科学合理的实践教学计划,配合企业完成见习-轮岗-顶岗的实践教学过程,帮助企业提高辅导教师(师傅)表达能力和示范能力,配合企业完成“厂中校”式的实践教学基地各项管理制度建设,校企共同完成实习实训考核等工作。 4校企合作进行专业教学团队建设 学院高度重视专业教学团队建设,结合专业建设需要和专业教师发展方向,制定专业师资培养计划。2011年9月遴选出1名专业带头人和2名专业骨干教师,专项资金支持实施培养。自2010年起连续3年安排6名专业教师到神舟机械实习锻炼,每人不少于3个月,提升专业教师的工程实践能力和职业教学能力。专业团队与2010年至今先后多次到蚌埠神舟机械公司、安阳船友自动化公司、武汉船舶职业技术学院、九江职业技术学院等企校学习、考察、交流,汲取经验、拓展视野。充分利用加入安徽船舶协会、造船工程学会、芜湖船舶协会和芜湖造船工程学会的契机,通过协会平台,积极拓展校企合作伙伴,及时了解行业动态,更好地掌握船舶人才培养质量要求,迅速响应船舶人才需求,扩大学院的影响。聘请新联、神舟等合作企业专家组建了船舶专业教学指导委员会,组织开展了对人才培养方案、专业优秀课程标准、实践条件建设等优秀问题的一系列论证会,确保了专业建设质量。聘请行业企业工程技术人员和能工巧匠6人参加实践教学,优化师资队伍结构,形成一支专兼结合的“双师”结构教学团队。 5结束语 通过安徽国防科技职业学院和蚌埠神舟机械有限公司校企联合实施船舶类紧缺人才培养工作,确立了学院船舶电子电气技术专业以船电设备与系统的施工-检修-管理-设计职业能力递进培养为主线,以“校企合作+学训交替、项目引导+双证融合”工学结合人才的培养模式,以专业优秀课程群建设为重点,以实践条件和师资建设为保障,专业建设成效突出,学生岗位适应性强,深受用人单位的肯定和赞扬。 作者:李翔侯国栋单位:安徽国防科技职业学院 船舶电气论文:船舶电气技术人才的培育 一、课程体系改革 课程改革和课程体系是一项庞大的工程,不仅包括课程资源的整个体系,而且还包括学习内容的确定和排列顺序。尤其现代船舶工业的迅猛发展对人才的知识结构和内在能力也要求颇高,因此,船舶企业急需大量“全能型”的船舶电气技术应用型人才。为适应船舶企业对毕业生的需求,我院将船舶电气技术专业课程体系作了如下改革: (一)从船舶电气工艺程序对本专业任职岗位工作内容的要求入手,分析确定岗位工作内容,以工作内容为纽带,明确专业学习领域的中心课程和基础性课程,重新建立课程模式、考试大纲、教案、授课计划,制定出校企结合的经典教材,采取“产学研结合”一体化的教学,以提高学生的岗位任职能力和实践动手技能。 (二)学院相关教师深入船舶企业调研学习,组织实践专家培训,确认专业人才培养方向。 (三)作为高职院校进行实践教学的主要场所,实训基地可以保证实践教学的教学质量,促进实践教学与理论教学的完美结合。近几年共投入800多万元,建立了种类齐全、数量与质量相匹配的总资产达1700万的电气实训基地。 (四)实训基地教学队伍是实践教学质量和人才培养质量的保证。教师按专业方向进行实践技能轮训和考核,以保证建立一支理论精、技能强的师资队伍。 (五)在教学过程中,注意加强专业知识与课程之间的相互联系,逐渐淡化专业课程的独立性,这样可以给学生提供一个在专业方向上的多样性选择,接受更灵活多变的多样化教学课程,虽专业不同,却能与其他专业共享相同的教学内容,更广泛地适应多专业的方向,让学生在接受专业培养的基础上也不缺乏对专业系统性的认识。 (六)全面开展建设精品课程,比如《船舶电气技术》、《船舶电站》、《PLC应用技术》、《自动控制理论与系统》等,共撰写本专业教学研究论文20篇。 (七)在教学内容和方式方法上突出技能培养,适应职业岗位需要,以实际岗位工作内容为依据,设置实践教学技能任务,制定实验实训大纲,让学生在学校接受真实的生产性技能训练,通过学生到造船企业和电气企业的实训和顶岗实习,学生岗位技能得到了极大提高。 (八)实行多证书制教育,校内设有职业技能鉴定所,在校期间除了可以获得学校颁发的毕业证书外,还可以通过参加学校组织的职业技能鉴定的培训和考核,获得职业资格证书,这样不仅可以把平时学到的理论知识与实践很好地结合起来,还可以全面提高专业知识和技能。 (九)加强建设“双师型”的师资队伍。因为教师的教学水平直接关系到所培养的学生的质量,因此,必须建立起具有高学术水平以及具备专业的实践技能的师资队伍,对现有的教师队伍进行不定期的实践技能培训以及学术教育,在加大对高职称高学历教师的引进力度以外,还应注重加强教师与实践经验丰富的工程技术人员的相互交流和探讨。 二、校企合作取得的成就 船舶电气技术专业通过与全国各大船企合作,积极发展专业技术人才培养模式,获得了优秀成果。近五年以来,毕业生就业率达90%左右,为各大造船、航运及电气企业输送人才800余人。突出职业能力渐进式培养,紧扣船舶电气人才培养目标,根据教育部有关文件精神和教育部关于高等职业院校学生实习实训时间不少于半年的要求,积极推进工学结合人才培养模式和基于工作过程的课程改革思路,制定了“2+1”顶岗实习人才培养模式,即学生在校学习两年,在工作岗位实习一年。学院与企业共同开展学生的职业岗位能力和专业素质培养,达到岗位要求的职业素质和能力。近几年来,学生通过“2+1”人才培养方案的培养和训练,职业素质和岗位能力获得较大提高,90%的毕业生能够有机会到相关企业实习锻炼,所培养的学生供不应求,深受企业的欢迎和好评。 校企合作是高职教育发展的必由之路,成功之路。实践证明,高职教育只有深深地扎根于产业之中,才能获得长足的发展。通过校企合作培养模式来弥补传统过多强调理论而缺乏实践能力的不足,使学生能够理论联系实际,同时对高职院校教师的双师能力提出更高要求。 作者:常亮单位:渤海船舶职业学院 船舶电气论文:船舶电气接地事故的找寻策略 当提供电力的电流支路电容使用不均匀,出现接地事故使,即使是按照常规思路运行的电路也很有可能发生相对较大的漏电流。在一个支路上面发生接地事故时,所产生的电流强弱程度也不相同,一旦出现接地事故时,导致问题的电阻有两种情况,第一是金属电阻,第二是电弧电阻。倘若是后者,由于她的电容量相对较大,因此其零序电压就不会很大。人们在船舶电气接地方面进行了大量的实验与研究,结构表明:零序电流的幅值对比方法相对基础,复杂的地方在于它要求对零序电流的数额逐渐放大过程中进行精心、准确的测量,这样就会对传感器的测量提出更加苛刻的规定,也要对电流的大面积测量带来麻烦,常规利用测量电流变量程法加以解决,倘若是多个支路电流定位设施,使用这一规则就会出现体积的增加,过多的成本投入,控制起来也更加繁琐,没很强的稳定性,相位比较法要比上面的方法更加繁琐,不仅要处理多路采集事故,而且还需要非常长的时间去判断,采用功率法对电弧接地问题进行处理过程中,由于其中的零序电压并不是很大,因此会引发系统工作缺乏敏捷度。导致这些事故经常发生的主要因素有:其所处的自然环境,船舶本身的特征导致了其所处于的环境具有特殊的功能,由于船舶常年处于潮湿度较高,雾气相对较浓等环境中,这些现象都一定会引发电气设备以及对应的其他绝缘体收到侵蚀,发生风化或者破裂等现象,这样就会造成绝缘电阻的能力下降,严重时就会出现接地事故,而且由于船舶本身的结构与装备设置比较复杂,这就会导致接地事故一旦出现以后,多数情况下,很难精确地找出事故发生的原因与位置。 绝缘电阻对接地事故的影响与应对方法 对接地事故进行科学预防的当属绝缘电阻,然而由于其变化非常复杂,在现实的检查过程中,相关的管理人员不但要在一定的时间范围内对其绝缘电阻进行检测,也要对绝缘电阻中获得的数字信息从前到后加以比较,要依照绝缘电阻的动向来对应探究出这些的检修、退还以及养护等措施。 船舶电气接地事故的找寻策略 船上的设备一般都配设了绝缘保护,一旦电气设备发生事故时就会对立刻向相关负责人发出警示讯息,一般的查找方法可以从下面几个方面进行:首先,确定事故发生的地方,逐一审查。一旦发生接地事故以后,要确定事故发生的位置,从绝缘仪表出现警报开始,分析船舶里面有什么电气设备在工作状态中,最新装设的电气设备的工作状况,以及身处恶劣自然环境的设备的工作状态—通过切断各自的电源,能够检查出出故障,倘若警报提醒在此终止,就能够准确地断定事故出现的方位,否则就需要把增大事故找寻的规模。在总配电板把电源一个一个地切断时,就要精确地对警示设备发出的警示信息加以核查,用这种方式来找寻事故发生的大概空间范围。其次,故障点的查找。在接地事故发生的大概范围被初步查明以后,也要对其类别来进一步查明,以便区分究竟是线路方面还是设备方面出现了事故,再将相对应的设备的开关切除,利用兆欧表来对线路以及绝缘电阻一一检测,出现零电阻或者电阻值相对较低的地方就是故障引发的方位。(1)线路接地。如果是线路接地事故,就必须把故障点的准确数值精确到线路的内芯,一般要把线路的所有开关当成结点加以逐一追查,例如:从总配电板到分电箱,到明确的用电负荷,如果是特殊的照明线路,因为其照明电器非常多,而且利用并联方法全面联系,要想减轻排查任务量,可以通过分割法,再把所要查的位置的电路分解出双重途径,通过兆欧表来对这两个路径进行测量,然后再对所检测的电阻的数值进行对比,从低值入手渐渐追查下去(2)电气设备的接地。这类接地事故要利用专业的方法加以检查,一般来说,在船舶上经常被启用的电气设备有:电动机设备,照明设备以及通讯设备,出现事故的原因有以下几个方面:①船舶身处的环境,是一个常年的潮湿,被水浸泡于腐蚀的环境中,这些就很容易造成备用动机由于长时间不适应会受到海水的侵蚀,这样就自然会对绝缘电阻造成影响,使其失去原有的作用。②由于电动机在很长一段时间范围内都处于超负荷的工作状态,绝缘体因为在很长一段时间内都处于受热状态,这样就会加快其损坏的速度,绝缘体很容易发生断裂的症状。③电动机的接线地方与设备的外壳相联系,以及进线孔没有严密地封住,所以造成了进水现象的出现。针对上面分析的情况,一般来说利用的检查方法为把链接线路拆断。在兆欧表的辅助下加以监测。导致照明系统出现事故的原因:灯接头一端和灯的外壳相联系,灯的其他部件以及开关的质量不合格,没有被严格封存,里面进水。对于这样的系统来说,最经常利用的方法就是将所有的开关切断,把照明电箱内部的开关以及不同照明开关切断处理,把所有的端口断开,利用相关的检测设备对连接的照明设备以及相关线路进行测量,一旦某个地方出现绝缘电阻不存在,就能够断定这个地方发生了接地事故。 船舶电气接地故障的防治方法 (1)思想意识上的重视。从众多的船舶电气线路系统中来看,一般都运用三相三线制度的电源,在整个的用电网络系统中当某一个地方出现接地事故时,不会影响其他电气设备在正常的范围内工作,虽然表面看来没有太大危害,但是倘若不加以解决就有可能引发第二场接地事故,甚至造成线路短路,这样就会大大影响线路运行的稳定性,也会对船舶的安全供电产生不利影响,这些都是船舶运行中容易出现的问题,船舶相关的负责人首先在思想意识上重视这些问题,采取科学的方法,进行防治和预防,一旦出现故障问题不至于措手不及。(2)完善管理。在很大程度上船舶电气接地故障需要严加电气管理,电气管理工作的落实情况直接影响到船舶电气能否安全运行,要加强管理,确保船舶电气的安全运行。①由于船舶电气线路常年处于潮湿,被浸泡的状态,这样必然会对电气的绝缘性产生影响,很容易发生接地事故,所以要依照船舶电气设备的有关制度规定,要对电气绝缘电阻经常测量,当出现绝缘电阻数值低于正常状态时,应该立刻采取方法进行处理。②确保电气设备处于密封状态。一些电气设备由于常年暴露在自然环境中,会经常受到潮湿气体的侵蚀,为了保证电气设备的密封性,不要把设备上的保护层,例如:泥巴、封条等拭去或拆掉,如果电气设备需要检修或者某一部件需要调换,在一切工作完毕后,要将防水外壳加以恢复,确保电气设备处于被保护状态。③防止电气设备工作周期过长,工作量过大,因为这样会导致绝缘体由于长期处于受热状态发生破损,在电缆的周围运用电焊进行切割时,要全面保护电缆,一定要按照科学的规章制度对接线进行安装,防止接线的四周出现锯齿或者其他不规范的形状。(3)二次隔离。由于电气设备常年处于潮湿的环境中,无论是身居何处的电气设备都要进行二次隔离,以此提高电气设备的绝缘性能。 总结 船舶电气设备的接地事故会形成巨大的隐患,为了免除接地事故的发生,要利用科学的方法对电气设备进行保护,要以预防为主,采取科学的防范措施防止电气设备接地故障的发生,完善对电气设备日常的养护,当发生电气设备事故时要采取科学的办法积极解决。 作者:高浙栋单位:浙江海洋学院机电工程学院 船舶电气论文:谈船舶电气设备维修与调试 为了提高学生自主实践能力和丰富学生创新精神,激发学生在学习中的创造性和主动性,实现21世纪新型人才培养目标。实验室建设不仅要达到传播知识作用,更要注重学生在学习中的操作能力、思维能力,以此提高学生综合素质修养。 在教学中,实训内容要不断更新,加入更多的设计性实训以及演示性实训,帮助学生更快实现自主学习,使得学生更好的掌握学习方法、学习技巧、灵活应用实训原理,进而全面了解设备使用方法。从实验室实训中,锻炼学生自主学习能力、动手能力,提高学生对知识的驾驭能力,把实事求是的学习作风发挥起来,强化团队协作精神,把不断探索的学习精神融入学习中。实验室的建设为学生更好的适应船舶电气设备生产工作打下基础,一般而言实验室要容纳7个班,将近400个学生同时进行实训学习,同时还可以容纳将近100个船舶职工进行学生技能培训。 预计实验室在资金投入上要达到50万元,该资金大部分用于实验室培训。剩余经费投入制作、设计、购买新设备。经济投入可以改善实验室环境,增进实训技术提高,为努力挖掘新技术和设备资源提供动力。在软实力上加大投入,为实现现代化船舶电气设备维修与调试实验室建设做准备。培养人才的路线,要以人为本,加强实验人员综合素质,调动员工积极性。 把服务育人、教书育人、管理育人工作落实,推动实验室规范性运行。在保证教学工作质量前提下,不断挖掘潜力,把现有的技术优势、设备资源、学术研究等充分发挥出作用性,让实验室建设工作更顺利开展。教学中适当开展学术交流会,为实验室增添新活力。 总而言之,实验室的软实力建设对提高整个教学水平有着重要作用,该目标实现要依据各校教学情况。有条件的院校还可以组织各专业人员进行学术探讨,探讨内容可包括设备使用情况,设备维护常识等等,根据不同的专业给学生量身定做教学计划,实现教学水平和实验室教学质量提高。 教学理念走专业化、规范化道路,促进教学事业更上一层楼。硬件设备建设中,设备存放布局和整体环境要相符,根据实验室的面积大小、场地容纳学生量,建设出高档次、多功能的实验室。通过调整改良,把原先条件简陋、布局混乱的实验室整改,让学生在一个优美地环境教学中愉悦学习,真正增强教学效果。在教学设备上,如果学校资金条件充足,坚持经济使用原则添进新型设备,补齐硬件设备空缺,可以引入一些操作性强、代表性突出、多元化的现代设备,让学生在学习中把理论知识应用到实际教学中。 船舶电气设备维修与调试实验室建设问题的分析思考,它有利于学校开展教学工作,有利于提高学生学习能力,实现新型人才教学。该思考结果也将促进船舶维修技术提高,进而确保船舶电气设备作业中稳定和安全。实验室成功建立,它为社会节省了大量的物力、人力以及财力。 为今后更多实验室的开展铺开新路,起到示范性作用。在今后的工作中,还需要人们不断摸索、不断创新,继续完善船舶实验室建设。 作者:成雪良单位:武汉航海职业技术学院 船舶电气论文:谈论船舶电气安置工艺 船舶电气安装工程是舾装工程的一部分,是把设备安装在图纸规定的部位,敷设相关系统的电缆,把相关系统设备连接起来,使设备按设计要求运行。船舶电气安装主要包括电气舾装件的安装、电气设备的安装、电缆敷设、电缆贯穿的密性等。随着科技的飞跃发展,船舶的技术装备越来越多样化和复杂化,电气安装内容和工作量也大大增加,其工艺随着新材料、新工艺的推广和外来工艺的借鉴不断改进。现结合实际经验,着重从2个方面寻找出有效提高电装生产效率的组织方法。 1电装生产区域的划分 现代造船理念的电装生产组织遵循的基本原则是:在时间上按电装作业阶段分序,在空间上按电装作业区域分道,同一阶段或区域再按电装各工序分先后,按工种分主次来组织电装生产建造。因此,首先必须把全船电气安装按“电装作业区域”的特点进行区域定性,确定以作业区域为组织特性的成组技术。目前采用较为成熟的电装作业区域划分法是“三大区域划分法”,即按船舶主要功能把全船划分为以主辅机系统为中心的机舱作业区域,以生活居住、通导系统为中心的上层建筑作业区域,以货物装载特点为中心的主甲板作业区域。以此区域划分的概念,建立了电气安装工艺研究的基础,确立了遵循按区域组织生产的管理原则。根据建造流程,把全船的电气安装作业按“电装作业阶段”的特点进行时间定性,不同作业时机的划分是进一步完善电气安装技术的又一重要基础,使安装作业紧密结合船体结构建造阶段适时进行,使电装生产组织更加科学,使电气安装工作有效提前。基于上述内容,按照船体结构分段划分和分段吊装程序来制作区域划分图,这是从事船舶电气设计和电气安装工作的重要基础。 2船舶电气舾装件安装方法的剖析与优化 分段预装,是船舶电气安装的第一工艺阶段。在船体成形之前,船体分段制造完成后顶部向下倒置于搁架上,将电缆支承件、电缆贯通件、电气设备底座等烧焊在上面。预装电气舾装件的安装依照设计部门的电气舾装件布置图来画线定位,按直线路径安装时,定位第一个电缆弯件或托盘的吊脚后应以附近船体结构的某同一梁或桁为基准,依方向顺次烧焊。总组前,项目船大部分的电气舾装件都能以预装方式安装,部分电气设备也可以实现分段预装。电气预装工作可减轻劳动强度、提高生产效率。跨分段的电气舾装件需要在小合龙时安装(如在同一电缆路径上跨越2个分段的某一托盘);由于分段完成后倒扣放置,分段顶部的电气舾装件(如罗经平台上的天线底座、主配电板的底座)可在合龙或总组时安装;或根据其他专业的布置时间安装(如底层敷设电缆软管需根据花钢板的铺设进度而安装)。另外,也需要根据船舶制造过程和经验总结来进行安装。这些电舾件的安装统称为船装,其安装进度分布于船舶建造分段后的不同阶段。船装安装有很大潜力可挖掘,合理安排或调整安装顺序,例如在船台或总组的分段,在其顶部甲板分段上坞之前,将设备吊入未封顶的分段或总组安装,可大大缩短电装作业周期。在船舶电气设计中,本部门应用CADDS5船舶设计软件对项目船进行仿真三维建模,应用EPD预干涉检查和ProductView对电气模型(包括电气设备及其底座、电舾件等的布置)与相关专业(如船体、轮机等)在设计期进行检查纠错,在很大程度上避免施工中碰撞的发生。一般静态干涉检查已可基本解决问题,而动态干涉则可预先模拟设备的操作和运作,应予以更好的开发。模型可从各个角度截取图片,使得电气安装作业一目了然。 3电缆敷设工艺的剖析与优化 1)电缆拉敷册制作中所需优化的事项。目前在造船的电缆敷设中,在同一电装生产区域内的电缆称为分支电缆;穿越不同区域的电缆称为主干电缆。电缆拉敷册制作过程前期,需使用CADDS5软件绘制二维系统图,其中CROSS点的插入,是主干电缆区别于分支电缆的标志。三维模型中模拟敷设主干电缆时,通过各区域的段数取决于CROSS点的多少,减少CROSS点可减少手动连接电缆的数量(约占模拟敷设电缆时间量的4/5)。若有将所有电气模型导入同一文件的平台,使其跨区域的电缆通道节点有效连接,应该可实现主干电缆无CROSS点的自动连接,节省设计时间,这是电缆拉敷册制作中的难点和重点。 2)电缆敷设工艺的优化设计。在二维系统图绘制前做好充分的设备留长后,CADDS5软件模拟敷设下,各电缆长度会得出较准确的数值。分支电缆可按电缆册内的电缆长度做好预裁,部分分支电缆可以完成分段预装。进船坞搭载前,船舶电舾件安装完毕,报验完整后,可完成约1/3的电缆敷设量,可节约人力资源,并缩短船坞周期。上层建筑区域分支电缆和上层建筑区域内部的主干电缆可在总组总段中完成绝大部分的拉敷量。上层建筑到机舱的主干电缆,因为上层建筑要整体吊装到机舱主平板后才能够完成完整敷设,可将这些主干电缆在上层建筑吊装前完成上层建筑部分的拉敷,并将敷设到机舱区电缆的剩余部分盘卷在艉楼甲板或A甲板(绝大部分在电缆通道内),并固定,等到上层建筑吊装到机舱主平板,其主干电缆通道打通后,完成剩余电缆的拉敷。机舱区内的电缆数量较多,分布也散,涉及到全船大部分功能系统,敷设时应对电缆的起止、走向、信息等做详细分析,将有相似特性的电缆归在一起,归拢时可参照电缆放线托盘表,联系搭载方案的变化而更新,便于电缆的敷设。机舱段的预搭载速度较快、周期较短,在敷设电缆前,应在有限时间内必须抢先完成电缆紧固件的安装、报验工作。货舱主甲板面电缆敷设时,由于这些电缆集中在电缆管内,可采用从船首至船尾拉敷的方式,将穿管部分一次性拉敷完毕,然后再分别向上层建筑区域和机舱区域向上、向下分开拉敷。这样可以采用机械来辅助拉敷,并且不受上层建筑吊装时机的影响。 4结语 造船技术是一项复杂的系统工程,而船舶电气安装工程是其中不可分割的重要部分,要建立适合公司流程及符合现代造船理念的电气安装方法,合理选择和科学规划生产组织,这个过程中的每一个方法的制定都应建立在对当前生产组织管理模式充分消化理解的基础上,必须紧贴实际。选用先进工艺并不断优化,发挥应有的效益,极大提高生产效率,减少人力、物力,不断提高企业的经济效益和生存竞争能力。 船舶电气论文:船舶电气工程技术课程体系改革论文 摘要:课程建设与课程改革是高等教育教学最重要的基本建设任务之一,是保证人才培养质量的础性工作。在任何一种教育体系中,课程始终占据优秀地位。本文阐述了高等职业院校船舶电气工程技术专业课程体系改革按照“工学结合”的思路,依据基于工作过程的课程观重构课程体系的思路与措施。 关键词:课程体系船舶电气工程技术工作过程 引言 高等职业教育培养的是高等技术应用型专门人才,其技术专业的知识构成不像普通高校的学科专业那样强调专业知识的完整性系统性和逻辑性专业技术知识强调职业岗位工作的针对性、适应性和应用性。 在部级和市级示范院校中,各重点建设专业都按照就业导向、能力本位,重构了专业课程体系。制定了符合企业要求的人才培养方案和专业课程标准,这为我们进行专业课程体系改革的研究和建设奠定了良好的基础。 一、目标与思路 按照“准确定位、夯实基础、提高能力、培训到位”的理念构建专业课程体系。通过企业调研和职业岗位分析,对学生的就业岗位和应具备的职业能力进行准确定位;通过岗位分析,构建基于工作过程的一体化的专业优秀课程和基础平台课程的实训课题;在专业基础知识适度、够用的前提下,保证课程体系的系统性,拓宽和增强专业发展后劲。 1.1职业岗位分析以《中华人民共和国职业分类大典》为依据,通过分析,专业所面对的工种有4大类,岗位11种,通过分析,专业所面对的工种有4大类,岗位11种,其中船舶电气设备安装调试、船舶电气设备维护检修、船舶电气设备技术管理、船舶电气施工管理、船舶机电设备质量管理是船舶电气工程技术专业面向的主要工作岗位。 通过对船舶电气工程技术专业面向的职业岗位群的分析研究,参考了劳动部《船舶电气职业标准》、《维修电工职业标准》以及中国船级社《钢质海船入级与建造规范》等,归纳出船舶电气专业的典型工作任务,由典型工作任务构建出学习领域。 以教师顶岗及调查问卷的方式进行企业调研,通过企业调研,明确了船舶电气工程技术专业毕业生的主要就业岗位:船舶电气设备安装调试、船舶电气设备维护检修、船舶电气施工管理、船舶机电设备质量管理等,及毕业生应该掌握的优秀关键能力,确定了船舶电气工程技术专业的人才培养目标。 1.2课程体系重构通过对船舶电气专业所需要的优秀专业能力和典型工作任务的分析,并按照高等职业技术教育自身的特点和要求对其进行归纳整合,进行学习领域概括,学习情境设计,重构课程体系。 二、课程体系的特点与创新 用基于工作过程的课程体系取代了沿用多年的以专业学科为基础的课程体系,在指导思想上有别于学习内容分割的模块化而追求学习与工作的一体化。该体系中的学习领域课程的实施过程中强调以行动为导向,在具体教学实施中,以学生为主体,以基于职业情境中的行动过程为途径,以师生及学生之间互动的合作行动为方式,培养学生具有专业能力、方法能力和社会能力构成的行为能力,即综合能力。 体现“以人为本”的教育理念高职学生往往形象思维较好,模仿能力较强,而抽象思维和记忆力不是很突出。基于工作过程的课程体系,按照工作过程来序化知识,即以工作过程为参照系,将陈述性知识与过程性知识整合,理论知识与实践知识整合,使其更适合高职学生的认知特点。 三、结束语 根据人才培养目标的要求,紧密联系社会实际和行业形势,注重传授知识、培养能力和提高素质的协调发展,合理构建船舶电气工程技术专业的课程体系,从而适应船舶建造行业新形势的发展要求,符合学生毕业的实际应用和就业需要。随着教学改革的深化和在教学实践中不断总结经验,课程体系将不断完善,达到优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的,从而为船舶建造行业的发展和地区经济的建设与繁荣做出积极贡献。
工业自动化控制技术研究:浅谈工业自动化控制技术 [摘 要]在现代科技的发展推动下,工业技术逐渐向着现代化、自动化、智能化的方向不断发展。目前,工业自动化技术已经成为很多工业领域的主要生产技术,极大的提高了生产效率,提高了产品质量。而在使用工业自动化技术进行生产时,最重要的环节就是要做好自动化控制。现本文就对工业自动化控制进行相关的研究与探讨。文章首先概述了工业自动化控制技术,指出了其当前的发展现状,并分析了常见的几种工业自动化控制仪表仪器,最后就工业自动化控制的发展进行了展望。 [关键词]工业自动化;控制技术 1、工业自动化控制技术概述 工业自动化控制技术就是指利用微电子技术、电气技术、机械技术以及计算机软件技术来对工业生产过程进行控制,而无需使用人工操作机械来控制生产进度。也就是说,在工业自动化控制下的工业生产机械设备是利用各种仪器、仪表和控制器,按照预先设定的流程进行机械自动调节来进行生产运行的。因此在自动化控制系统中,必须要对所有涉及到生产调节的仪器都进行精准的参数设置,以确保其在生产中能够充分发挥职能作用,确保生产顺利进行的目的。一般来讲,工业自动化控制系统主要是由计算机、通信网络和各种传动设备组成。 2、工业自动化控制的发展现状 目前我国的工业自动化控制技术已经得到了很大的发展,自动化控制系统也逐渐趋于完善。但尽管如此,工业自动化控制技术仍然具有很大的发展应用空间。就目前来看,较为常用的自动化控制产品主要有PLC与工控PC两种,这两种自动化控制产品的应用代表了我国的工业自动化控制水平已经有了很大的发展。 3、工业发展过程中应用的自动化控制技术 随着科学技术的不断发展,自动化控制技术在实际应用时也在不断根据市场需求进行调整完善,目前,市面上的自动化控制系统已经能够良好地适应生产环境,对采集到的信息进行系统分析,确保控制的及时有效性和准确稳定性,保证工业生产的质量和效率。在不同的生产行业中,其中运用到的自动化控制技术和系统组成基本是一致的,但是会根据生产的现实要求和企业的生产环境进行适当的调整重组,而且其中应用到的数据处理系统以及系统参数都需要具体设置,确保自动化控制体系能满足生产需求,提高自动化控制技术的使用效益。 3.1 信息采集模块 要想实现工业生产的一体化系统性控制,就必须将各个生产环节中仪表数据和具体信息采集录入到中枢管理系统中,因此信息采集模块是实现工业自动化控制的基础模块。自动化控制的实现,是需要控制系统能够掌握实际的生产信息,协调控制自动化生产设备以及先进的工艺工序,解决各方面的矛盾,实现统一的调配。大数据时代的带来,让工业生产面临着巨大的考验,信息采集系统就能够有效解决的数据信息的获取问题,实现庞大数据的捕获与处理,为工业生产的进步提供与发展提供信息支持。 3.2 系统建模模块 在工业自动化控制系统中,凭借A/D单元实现信息的数字化装换,录入存储数据,通过系统中的信息处理软件进行整合分析,获取有效信息,做为系统调配的参考,进行统一地管理调配。信息采集模块能够实现生产信息的实时采集,也就相当于实现生产的实时监控,能够确保自动化控制的精准性,最大程度地节约生产成本[3]。此外,在整个系统中,如果有某个生产环节发生异常,系统能及时感应,并进行处理,将出现故障的机械停止,启用备用器械,将故障器械送去检修,及时止损,确保各个生产环节的生产安全性和效率。生产设备故障问题其实是在电气自动化生产体系应用以来控制系统中最难解决的一个问题,因为多个生产环节数千台机器一同运作,单靠人工管理的话,如果出现设备故障,需要花费较长的时间去排查,找出故障环节,这样会严重影响到产品的生产效率,给公司造成较大的经济损失。 4、工业自动化控制系统的特点 用电设备分别安装在各配电室和电动机控制中心,所要执行的信息处理任务庞大,而维修工作也相对复杂。它与热工系统相比,电气设备操作的频率低,一些系统设备在维持正常运行时,可以经过好几个月甚至更长的时间再操作一次;电气设备所需要的保护装置要求高,动作速度快,一个保护动作通常要在40ms以内完成。电气设备的构造机构本身具有联锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点,而控制方式也主要是厂用电系统,其主要设备监控需要接入DCS系统,如果两台系统一起运行,一台系统的检修不得影响另一台系统的运行,因此,需要考虑两台机组DCs电气控制的模式,保证控制的稳定性。根据电气设备的主要特点我们知道,在构建ECs时,其系统结构、与DCs的联网方式是确保系统高可靠性的关键。除了要保证系统的正常运行,还要确保运行时各种数据处理和信息收集的准确性,同时提出相应的应急措施,确保电气系统可以在最好的状态下运行 5、工业自动化控制系统的发展展望 随着IT和控制技术的融合的不断深入,工业自动化控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展,自动控制的三大构成系统也将有新的突破。 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。在基于PLC自动化的早期,PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年,微型PLC已经出现,价格只有几十到几百欧元不等。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前,过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展,PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。 作为一种工业产品,要实现长久的发展,必须深化制造部门内部的体制改革,运用现代科学技术保障发展的成果。而且还需要密切的关注产业市场化所带来的后果,保证产品适应市场发展的需要。另一方面,制造企业不仅需要对开发技术和集成系统进行研发投入,同时还需要运用分工外包和社会化之间的合作,使零部件的配套生a逐渐的市场生产化、专业化,从而能够保证对高端装备技术开发研究资源综合利用,提升自主装备制造的比例.产业市场化是产业发展的必然趋势,对于资源配置工作效率的提升有着显著的促进作用。 结语 综上所述,工业自动化控制技术作为推动现代工业生产自动化的主要动力,其不但能够减少人工劳动量,而且能够极大的提高生产效率,增大工业生产经济效益。更重要的是使用自动控制系统进行机械操控,就能使工人脱离恶劣的生产环境,实现更加现代化和人性化的工业生产。同时,工业自动化控制技术水平的高低也是衡量国家科技水平高低的重要指标之一,在未来的工业技术发展中,必须要加大对工业自动化控制技术和产品的研发应用,以促进我国工业经济的进一步发展。 工业自动化控制技术研究:浅析工业自动化控制技术 摘 要:西方分析了工业自动化控制技术的发展应用情况,并从其中的变频器、嵌入式微控、触摸屏等技术方面较为详细的介绍其结构、作用和工作原理。 关键词:自动化控制 发展 应用 一、引言 在工业自动化控制技术领域,为了实现对工业生产过程的检测、控制、优化、调度、管理与决策,从而达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全生产等一些目的。对于工业自动化控制技术而言,它是自动化技术、电子技术、仪器仪表等技术的综合集成。其控制系统主要由变频器、嵌入式微控制器、触摸屏等部分构成。通过对设备和生产过程的控制,就能实现上述目标,并提升整个企业的安全生产能力和经济效果。 二、变频器技术 1、变频器基本功能 作为变频器技术来说,它是一门综合性的技术,是建立在电力电子技术、自动控制技术、计算机技术的基础之上而逐渐发展起来的。而变频器也可以看作是一个频率可调节器的交流电源。它通过改变变频器的输出频率,就可以实现电动机的速度控制。只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序,即可实现输出换相,实现电动机的正反转切换。与此同时,变频器还具有直流制动的功能,不需要增加制动控制电路了,就能顺利实现制动功能。在需要制动时,只要通过变频器给电动机加上一个直流电压,利用自己的制动回路,将机械负载的能量消耗在制动电阻上进行制动即可。变频器在使用时,只需要在电网电源和现有的电动机之间接人变频器和相应设备,不需要对电动机和系统本身进行大的设备改造,就可以适用各种工作环境和工艺要求。另外,变频器的节能效果也非常显著。尤其是对于工业中大量使用的二次负载(风机和泵类)来说,当用户需要的平均流量较小时,风机、水泵的转速较低,其节能效果是非常显著的。 2、变频器的结构 变频器的主要任务是把电压和频率恒定的电网电压,变成电压和频率可调的变频电源。它的基本结构包括以下四个部分: (1)整流电路。主要由三相全波整流桥组成,其作用是对电网工频电源进行整流,把交流电整流成直流电,并给逆变电路和控制电路提供所要的直流电源。 (2)逆变电路。它是变频器最主要的部分,也是长期以来要解决的优秀问题。常见的结构形式是利用六个电力电子开关器件组成的三相桥式逆变电路,它的主要作用是在控制电路的控制下,有规律地实现逆变器中主开关器件的通与断,将整流电路输出的直流电转换为频率和电压都可任意调节的交流电。逆变电路的输出,也就是变频器的输出。它主要就是被用硎迪侄缘缍机的调速控制。 (3)直流中间电路。它主要是对整流电路的输出进行滤波,以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。当直流中间电路是用大容量的电解电容滤波时,变频器为电压型变频器;当直流中间电路是用电感很大的电抗器滤波时,变频器为电流型变频器。另外,直流中间电路中有时还包括制动电阻,甚至一些其他辅助电路。 (4)控制电路。它是变频器优秀部分,高性能的变频器目前已经采用微型计算机进行全数字控制,并采用尽可能简单的硬件电路,主要靠软件来完成各种功能。由于软件的灵活性,数字控制方式常可以完成模拟控制方式难以完成的一些功能。 三、嵌入式微控技术 (1)基本功能。嵌入式微控制器是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。它以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪,适合应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式微控制器系统通常面向特定应用,设计和开发必须考虑特定环境与系统要求,是一个发散的、技术密集的系统。 (2)结构。嵌入式微控制器系统,它是由硬件系统和软件系统所组成。为了提高系统的执行速度和可靠性,它的软件一般固化在存储器芯片或微控制器中,而不是存储在外加的磁盘载体中。系统是以微控制器为优秀,加上外部专用电路和系统软件,形成的计算机的应用系统。在一块芯片上集成了中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、定时器/计数器和各种输人输出(I/O)接口等。它还可包含A/D和转换器D/A直接存储器传输(DMA)通道、浮点运算等特殊功能部件。 (3)应用范围。嵌入式微控制器在应用数量上已远远超过了各种通用计算机。在制造工业、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备消费类产品等方面,均是嵌入式微控制器的应用领域。在进入21世纪以来,嵌入式微控制器技术逐渐成熟,并全面展开,现已被公认为是一种具有良好发展潜力的技术。 四、触摸屏技术 (1)功能。人机界面通常被大家称为触摸屏,是用户利用手指或其他介质直接与屏幕接触,进行信息选择,向计算机输人信息的一种输入设备。包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件。在工业上,触摸屏是首选的接口设备,连接的主要设备种类是PLC触摸屏,因其具有很强的适应性,比键盘鼠标、轨迹球更具有优越性。触摸屏易于使用、易于掌握、低故障率,是任何其他输人设备所无法比拟的。当触摸屏在恶劣的环境下工作时,都不会造成触摸屏的损坏。因此,它在工业自动化控制技术中,能够发挥着很好的作用与效果。 (2)工作原理。触摸屏的工作原理是用手指或其他物体触摸,所触摸的位置由触摸屏控制器检测,并通过接口(如RS-232串行口)送到CPU,从而确定输人的信息。触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。其中,触控屏控制器(卡)的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触摸点坐标,再送给CPU,它能同时接收CPU发来的命令并加以执行。触摸检测装置一般安装在显示器的前端,主要作用是检测用户的触摸位置,并传送给触摸屏控制卡。触摸屏按照工作原理和传输信息的介质可分为四种,它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式触摸屏。 (3)发展方向。随着数字电路和计算机技术的发展,HMI的功能将越来越丰富、价格也会降低、屏的寿命也将延长,HMI产品将赢得更加广阔的发展空间。 五、结语 在现代制造领域中,工业自动化控制技术是21世纪最重要的技术之一。工业自动化控制技术,如今已广泛应用于提高工业生产产品的质量、数量和生产设备的效率,并大大改善了劳动条件和强度。随着科学技术的快速进步与工业自动化控制技术的飞速发展,它还将极大地提高人们对现代工业生产的预测及决策能力,从而进一步促进现代工业制造业的迅猛发展,其工业自动化控制技术也将会赢得更加广阔的发展前景和空间。 作者简介: 宁晓娜(1984-),女,汉族,河北省唐山市,大专,助理工程师,从事现场自动化设备的自动化工作; 工业自动化控制技术研究:浅谈工业自动化控制技术 摘 要:人的创造力是无限的,社会的发展就是人类不断改造世界的过程。在生产制造行业中,机械已逐步代替了人工,在能源的驱动下会社会不断创造丰富的物资,而随着计算机技术的发展与广泛应用,人们开始研究机械的自动化控制,降低人工运营成本,提高工业制造效率。工业控制自动化技术包括工业自动化软件、硬件以及系统这三个组成部分,通过信息技术的应用来实现工业生产过程中的自动控制调配,能大大提升生产效率和生产质量,确保生产安全性,为企业创造更大的经济效益。随着科学技术水平的提高,工业生产中的自动化控制技术也在不断发展,目前正向着网络化、智能化、集成化的方向发展。 关键词:工业自动化;控制技术;应用 工业自动化技术在快速发展过程中,应用也开始越加广泛,在实际应用过程中具有较高的经济效益。提高工业自动化技术研发强度,对于传统工业而言,具有重要意义,同时也能够带动我国经济发展。 1工业自动化技术的特点 1.1智能控制 近几年,智能控制得到了快速发展,但是程序开发及研究等领域内得到了广泛应用。智能控制一直都是人工智能领域内重要研究内容,能够有效将自动把控与整体规划相结合,属于交叉性领域之一,在实际应用过程中具有多种控制系统,由于智能控制器所具有的功能较多,这就需要智能控制器能够自足进行维修。例如,在实际应用过程中要是涉及到的含有腐蚀性的介质时候,运行时间要是超过规定工作时间,智能化控制器能够自行发出预警信号,让工作人员能够在最短时间内发展智能化控制器所存在的问题,保证整个加工流程的完整。 1.2系统集成信息化 在原有自动化计算机控制系统内,主要有四部分构成,分别是计算机管理、操作站、广域网、企业管理,这种管理模式在落实过程中具有较高的难度,同时整体控制效率较为低下,伴随着科学技术水平的不断提升,计算机控制系统逐渐开始与工程自动化相结合,进而保证钢铁企业能够进行自动化管理一体化建设。现场总线在产生之后,控制系统能够完全有效进行分离,设备控制与控制站能够被取代,计算机系统控制结构能够发生本质性转变。 2工业发展过程中应用的自动化控制技术 2.1信息采集模块 要想实现工业生产的一体化系统性控制,就必须将各个生产环节中仪表数据和具体信息采集录入到中枢管理系统中,因此信息采集模块是实现工业自动化控制的基础模块。自动化控制的实现,是需要控制系统能够掌握实际的生产信息,协调控制自动化生产设备以及先进的工艺工序,解决各方面的矛盾,实现统一的调配。大数据时代的带来,让工业生产面临着巨大的考验,信息采集系统就能够有效解决的数据信息的获取问题,实现庞大数据的捕获与处理,为工业生产的进步提供与发展提供信息支持。 2.2系统建模模块 在工业自动化控制系统中,凭借A/D单元实现信息的数字化装换,录入存储数据,通过系统中的信息处理软件进行整合分析,获取有效信息,做为系统调配的参考,进行统一地管理调配。信息采集模块能够实现生产信息的实时采集,也就相当于实现生产的实时监控,能够确保自动化控制的精准性,最大程度地节约生产成本。此外,在整个系统中,如果有某个生产环节发生异常,系统能及时感应,并进行处理,将出现故障的机械停止,启用备用器械,将故障器械送去检修,及时止损,确保各个生产环节的生产安全性和效率。生产设备故障问题其实是在电气自动化生产体系应用以来控制系统中最难解决的一个问题,因为多个生产环节数千台机器一同运作,单靠人工管理的话,如果出现设备故障,需要花费较长的时间去排查,找出故障环节,这样会严重影响到产品的生产效率,给公司造成较大的经济损失。 2.3动态控制模块 自动化控制技术的优秀,在于动态控制模块,在一体化自动控制系统中,凭借着计算接技术与网络信息技术的应用,就能基本实现工业生产的动态控制。自动化控制技术的应用,以智能动态控制系统取代了以往控制生产工序的人工,具备全体那后全方位监控生产过程的优点,能够大大提升控制的精密性,实现各个生产环节的完美衔接。机械之所以能够逐步取代人工的位置,就在于其劳动强度更大,能够做到很多人们无法做到的事情。机械设备与动态控制系统地结合,避免了人工操作质量不统一、工作效率较低且体力有限的问题,这也正是工业自动化控制系统被广泛应用于生产管控的主要原因。 3工业机械制造行业自动控制技术的发展前景 工业自动化控制技术随着科技的发展和时间的流逝在不断发展变化,工业自动化控制技术的发展越来越适应市场需求,通^对中央处理器、检测元件及技术参数修改技术的不断完善改进,工业自动化控制技术功能正在逐步日臻成熟完善丰富。在世界经济一体化的形式下,工业自动化控制技术和设备在工业机械制造行业的应用已经成为一个国家经济实力发达水平的代表,因此不断加大对工业自动化控制技术的研究力度促进工业自动化控制技术向世界先进国家学习,是非常必要符合时展要求的。工业自动化控制技术在工业机械领域应用中起关键作用的技术是集成技术,工业自动化控制技术通过对一些机器进行集中控制,统一参数对产品进行高精细度加工,并且缩短产品生产周期摊薄生产成本提高经济效益。工业自动化控制技术的这些优势,创造极大的社会经济效益促进整个工业行业的发展。 4结论 综上所述,工业自动化控制技术在工业机械制造的应用对我国工业实现自动化、机电一体化变革起到重要作用,工业自动化控制技术在工业机械制造行业的应用增强机械行业在市场经济形势下的竞争力,它不仅给直接操作的员工带来安全的生产环境,降低工人的劳动强度,摊薄机械加工成本,而且实现工业的高效益和高精细度质量标准。 作者简介: 王博,男,1997年1月,沈阳科技学院,信息与控制工程系.自动化专业-14年1班, 学号143220103 工业自动化控制技术研究:水工业自动化控制技术发展 1控制系统的智能化、分散化、网络化 工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化,而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。 1.1现场总线的崛起 半个多世纪以来,工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统等4代过程控制系统,当前我国水工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系统阶段。这里要说明一点,DCS既是一个过程控制体系的名称,有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品,这种DCS系统相对较为封闭,而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的,因此相对较为开放。 与早期的一些控制系统相比,DCS系统在功能和性能上有了很大进步,可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制,但其仍然是一种模拟数字混合系统,从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递,仍然依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输,而不是数据通信,难以实现仪表之间的信息交换,因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现,从而由集散控制过渡到彻底的分散控制,正是在这种需求的驱动下,自20世纪80年代中期起,现场总线便应运而生,并通过激烈的市场竞争而不断崛起。 现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表,使它们各自都具有了数字计算和通信能力,即所谓“智能化”;采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带,把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络,并按公开、规范的通信协议,使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换,形成多种适应实际需要的控制系统,即所谓“网络化”;由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品,因而它所需要的控制信息不采取向PLC或计算机存取的方式,而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取,在现场总线控制系统的环境下,借助其计算和通信能力,在现场就可进行许多复杂计算,形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。 FCS成为发展的趋势之一,是它改变了传统控制系统的结构,形成了新型的网络集成全分布系统,采用全数字通信,具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点,形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络,顺应了控制网络的发展要求。 1.2现场总线的现状和标准化问题 目前,国内、外的现场总线有60几种之多,由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景,在商业利益的驱动下,导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下,修改后的IEC61158.3~6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集,它们分别是:①基金会现场总线FF;②ControlNet;③Profibus;④P—Net;⑤FFHSE;⑥SwiftNet;⑦WordFIP;⑧Intferbus。这8种现场总线中,④、⑥是用于有限领域的专用现场总线;②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来,本质上以远程I/O总线技术为基础,通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能;①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来,具有总线供电和本征安全功能;①、⑧属于现场设备级总线,②、⑤属于监控级现场总线;③、⑦则是包括两个层次的现场总线。 以上8种类型的现场总线采用完全不同的通信协议,例如:Profibus采用的是令牌环和主/从站方式;FFHSE是CSMA/CD方式;WordFIP是总线裁决方式。因此,要这8种现场总线实现相互兼容和互操作几无可能。面对这种多总线并存的局面,系统集成将面临更为复杂的任务,系统集成技术也将会有很大的发展。 1.3现场总线的新动向—工业以太网 长期以来的标准之争,实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一代系统的发展,人们开始寻求新的出路,一个新的动向是从现场总线转向Ethernet,用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛的网络技术,在IT领域已被使用多年,已有广泛的硬、软件开发技术支持,更重要的是启用以太网作为高速现场总线框架,可以使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用,国际上成立了工业以太网协会,开展工业以太网关键技术的研究。此外,开发设备网供给商协会已经了在工厂现场使用以太网的全球性标准——以太网/IP标准。该标准使用户在采用开放的工业应用层网络的同时,能利用可买到的现成的以太网物理介质和组件,也即由多个供给商所提供的可互操作的以太网产品。随着网络技术的发展,以太网应用于工业领域所要面对的网络可确定性问题、环境适应性问题、包括总线供电和本征安全问题都会迅速得到解决。 2治理控制一体化 工业自动化领域的另一个发展趋势是治理控制系统的一体化。 2.1何谓管控一体化 在市场经济与信息时代的飞速发展中,企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大,现代工业企业对生产的治理要求不断提高,这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制,同时还要求把现场信息和治理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台,把企业的横向通信和纵向通信紧密联系在一起,通过对经营决策、治理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理,形成一个意义更广泛的综合治理系统。 2.2现场总线为管控一体化铺平了道路 企业信息网络是管控信息集成的基本条件,没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集,建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享,以及与外部世界的信息沟通。 水工业和一般企业网络大致可分为3层,即企业治理层,过程监控层和现场控制层。 管控一体化解决方案中的现场控制层由现场总线设备和控制网段构成,把传统的集散系统控制站的功能分散到了现场总线设备,此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络,充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点,为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础,现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路;过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成,现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连,或者监控层直接由现场总线来担当;监控站可以完成对控制系统的组态,执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能;企业治理层由各种服务器和客户机等组成,用于集成企业的各种信息,实现与Internet的连接,完成治理、决策和商务应用的各种功能。 2.3管控一体化的支持环境与系统集成 基于系统之间横向数据交换及控制系统与治理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加,现场总线的应用越来越广泛,制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局,管控系统建立统一的数据治理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时,采用分布式网络系统,采用C/S或B/S结构,可以在实现企业各层次功能模型的同时,实现网络连接在结构上的简化,从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境,为实现数据资源共享的目标奠定了基础。 如前所述,在多总线并存的局面下,系统集成成为实现管控一体化信息系统的中心任务。系统集成是要按照一定的方法和策略将相同或不相同厂商的现场总线产品相互连接,并使上层应用与下层现场设备之间完成双向数据沟通,使之成为一个可以满足用户需求的整体。因此,系统集成既包括硬件产品的集成,也包括软件产品的集成。对硬件集成来说,需要借助网桥、网关沟通总线接口。一般同种总线的网段采用中继器实现网段的延伸,采用网桥实现不同速率网段之间的连接;不同类型的总线网段之间以及现场总线与以太网等异构网络之间采用网关实现互连,如公司与生产厂或其他部门距离较远时,采用公共数据网或电话网来实现局域网的连接,这在水工业的城市污水处理和截流系统、自来水厂站之间及供水管网调度系统等方面也是经常会碰到的问题。因此可以预计,今后这类通信接口产品将会变得很热门,从软件集成来说,通过OPC、ODBC等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现,能将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中,具有很大的硬件灵活性,并且可以提供与多种治理软件的连通性,从而可较为经济地解决管控系统之间的连接。 目前各个国家都在竞相开发自己的现场总线技术与产品,形成以现场总线为基础的一体化解决方案下的企业信息系统。现在已经推出产品的如西门子公司以Profibus总线为基础的PCS7、罗斯蒙特公司的基于FF总线的Plantweb等,管控一体化软件则有美国信肯通公司的ThinkDO、Lntellntion公司的iFIX等。 3对水工业自动化发展的思考 综上所述,现场总线技术的发展,引起了自动化系统结构和自动化控制概念的变革,进一步推动了管控一体化企业信息系统的建立,它集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体,成为流程工业自动化发展的趋势。随着市场经济的发展和加入WTO的临近,工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严重的挑战,对企业的生产经营治理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立,将是增强企业竞争力的重要途径,问题是对于水工业来说,这种必要性到底有多大?水工业尽管有自己的非凡性,但在实现生产过程和经营过程的整体优化,在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。非凡是信息技术的不断发展,网络的普及,将会使管控一体化的重要性日益显露出来,由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。 要构建管控一体化网络,必先以现场总线所形成的底层网络为基础,但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓,原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立,但客观事实是IEC通过了8种总线标准,估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观;原因之二是现场总线在系统集成上存在困难,条件还不成熟,尤其是由国家支持研制开发的FF总线,其OEM产品的开发和应用也还要假以时日;此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下,一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态,同时还应结合水工业的具体条件,对诸如如何保护和利用现有资源,对原来的DCS系统进行改造,选用何种总线以及如何组网和系统集成等问题加以研究和讨论,并建议国家城市给水排水工程技术研究中心成立一个机构,像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样,负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流,指导行业对这一新技术的推广和应用,以促进水工业自动化发展的进程。 工业自动化控制技术研究:PLC在工业自动化控制中的应用 在工业自动化控制当中,PLC对其有重大的益处,例如在此流程中的位置控制等。本文围绕PLC技术的特征与其意义等,对其在工业自动化控制中应用进行进一步研究。 PLC是数字计算的电子系统,是以工业制造过程中对其应用的需要为来源根基去编程的。其在工业自动化控制里有很重要的影响,得到大范围的普及。像开关数量控制等都是对其积极的运用。这些都说明PLC是工业控制流程中重要的一部分,它带给人们许多的积极影响。但一种新式的产品运用,也存在一定的弊端和问题。即使如此,PLC技术是工业控制流程中不能缺少的工具,具有良好的发展空间。 PLC的简述 PLC是可编程控制器的英语缩写,顺应了工业环境的需求,为工业自动化生产带来很大的益处和便捷。它是一种综合性的电子系统,具有计算机和通信技术等多种技术功能,同时方便快捷,易上手,精确度也较高等,这些都是PLC带给我们的有利的部分。由于现今时代各方面的技术都得到普遍的提升,PLC也从繁至简,变得更加简便,可用性高。如今的PLC在功能等层面上都已经得到了不同程度上的改变,各方面都得到了进步。与此同时,其作用也得到了很大的发挥,在各个领域都得到了运用,是当今时代工业控制的主要途径之一,有力地促进了机电的一体化的进步。从某个角度上来讲,PLC并不是独立存在的,它牵涉到许多其他的技术,运用得都较为广泛,如顺序控制、生产管理等。PLC随着当今时代技术的进步而快速地改变着,它的功能和体型都发生了改变。其外形迷你,功能强大,像高速计数器等都足以表现出它优化后的特点。这些功能的革新为工业控制带来福音。此外,迷你的PLC也有一些独具特色的功能。如位置控制模块等。 PLC的通信功能与特征的分析 PLC的通信功能。当今时代技术发达,计算机技术也顺应大流,得到不断地进步。其中,网络通信得到了普遍的运用,尤其在工业自动化控制上,其性能产生的效果显著,得到普遍的注重。PLC在通信方面的运用中,划分为两方面,一个是两个PLC间的通信,另一个是PLC与另一些相关设间的通信。其通信最主要的特征为以分享或传输的方式给另一些系统处理数据。 PLC的特征。其特征表现为三个:①对于现场的总线,它能非常好的联结。PLC具有这样的特征主要是因为当今的现场总线大多数都是其相应的生产企业开发和制造的,所以其和现场总线有着不可分割的联系。②将它们的通信协议整合起来。就当今其发展的方向来看,PLC的通信协议较为规范化,国家化。这更加的便捷来的相关的企业和人员,使其数据内容的公开属性得到提升。③其程序的设计并不需要复杂的过程,较为简便。因为这种程序的设计使用起来都较为快捷和便利,大大减少了编程的工作强度,适宜相关领域的发展所需所以非常实用。这都是因为其简便的特征所体现的。 PLC在工业自动化控制中的运用及它的问题 PLC在工业自动化控制中的应用。PLC技术在这个流程中的运用突出表现为开关数量控制、电动机变频调速控制或是系统集控等等。 开关数量的控制。在此过程中运营PLC可以加强控制的平稳性,降低异常的发生率。同时,在他的设计中也体现了其规范性。 电动机变频调速控制。将PLC的相关系统与变频器同步运用,这样就可以使电机运作及调节速度被限制住。经过对PWM和PLC输出变频的器械间结合加入到电压平滑电路,这些完成之后对PWM的T数据进行调动,这样就可以对相关器械进行限制和调控。转速和t正相P,PWM指令中输出脉冲花费的时间长短可以造成电压方面的影响。 系统的集控。PLC不仅可以达到自动化控制的目的,还可以控制自己的系统,它可以将自己系统中对异常的检测显示出来。控制系统就是用这种原理,对系统进行实时的监察。执行机床设备相关指令必须要有足够的时间,同时每一个流程都要谨慎检查。定时器的开动并不需要急于一时,能在对工步动作进行检测的时候开始,同时可以从定时器给出的信号内容中得到可用的数据信息。 PLC在工业自动化控制应用中存在的问题及有效控制。PLC的软硬件系统并非开放的。其总线和相关企业结构的不同等问题产生了不兼容的后果。这些现象都使PLC的应用上产生了不佳的效果,对工业自动化造成了负面的影响。在这样的背景下,对于其相关联的解决方案也非常需要注重。 PLC在工业自动化领域中的发展趋势 进行多元化的发展。因为我国经济和技术的发展,PLC也逐步走入人们的视线,得到普遍的运用。想要在经济市场上大放光芒,就要加强自身的特色属性和功能类型等。这些得到实现以后,相信其发展会变得日新月异。 运算能力的提升。随着技术的进步,相应市场的要求也要随着提高。为了顺应这样的趋势,PLC要对自己的运算能力进行加强,只有不断地随之进步,才能不在先进技术之流中被淘汰掉。 PLC编程语言高级化。小、中型的PLC主要将梯形图语言作为编程语言。由于其编程语言的不断进步和提升,也产生了更多的高级和多元的编程语言,这些编程语言都促进了PLC又好又快的发展,使PLC在工业自动化控制领域计算更加精确,控制更加平稳。 经过对PLC的深入分析,我们不难看出,PLC在工业自动化控制的流程中占有重要的地位,且是不能缺少的一个媒介。同时,我们知道了PLC在未来的发展中将向哪种趋势去发展,PLC将在相关领域得到更好的运用。PLC的运用并不是单一的,可以和其他的系统同步进行操作,这会达到更优的效果。与此同时,PLC为相关领域带来了便捷,使计算更加简便和便利。本文分析道,PLC要向更多元和高级化的趋势去发展,这都是社会进步发展的必然,由于技术的快速进步,PLC只有顺应其发展的方向和需要,才能更好地在这种大流中得到生存。所以更需要相关人员对其进行深入的探索,使其结构得到进一步的优化,解决其运作过程中的一些内在问题,将其进行规范和科学化。这样才能让PLC很好的运用在各个领域中,为我们带来便捷。
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石油化工工程设计论文:石油化工装置管道工程设计 摘要: 本文主要探讨和研究的问题为衬里管线在我国石油化工等行业所进行的具体的应用,还有就是如何使用具体的案例对腐蚀性介质在衬里管道进行保存以及对衬里材料的选择加以分析,重点对衬里管线在工程设计的时候时所产生的问题给予合理的研究,例如衬里管线的调节段有关的设计规律,管线支吊架的定位原则以及相关的设置等,这几个方面在衬里管线进行设计的时候都是十分重要的,需要引起设计人员的高度关注。 关键词: 腐蚀性;衬里管;调节段 衬里管道整体来讲就是在碳钢管道和铸铁管道的内壁上去敷设了非金属属性的相关材料。同时依照腐蚀介质化学性质上的差别,内衬非金属材料有着非常大的差别。目前,在进行工程设计的时候经常会选用的衬里管线主要有以下几种:可溶性的聚氟乙烯(PFA)衬里管、聚四氟乙烯(PTFE)衬里管、全氟乙烯丙烯(FEP)衬里管,玻璃衬里管等。在工程设计中经常会使用的是聚四氟乙烯(PTFE)衬管。聚四氟乙烯自身有一定的抗腐蚀性,对酸、碱和强氧化性介质具有很好的耐腐蚀性。再就是不管是何种浓度与有机溶剂之间的融合,其自身还是有着一定抗腐蚀性的。所以,衬四氟管道被普遍的使用在石化化工、炼油、制药以及冶金等相关的领域,当前,衬四氟产品除了衬管还有相关的衬里设备(如:塔,容器,泵等)。在本文中,根据在环氧氯丙烷工程管线设计中遇到的问题,归纳总结以下几点: 1衬里管道的选材 甘油法生产环氧氯丙烷主要分为氯化和环化两个反应单元,其中氯化单元是整个工艺的关键所在,其反应方程式为:C3H8O3(甘油)+2HCl(氯化氢)→C3H6Cl2O(二氯丙醇)+2H2O第二道工序为环化制环氧氯丙烷单元,这一单元的会产生的反应方程式为:C3H6Cl2O+NaOH(溶液)→C3H5ClO+H2O+NaC(l溶液)从上面两个方程的反应可以看出,该项目有酸和碱参与反应,酸和碱是高度腐蚀性的,并且在反应过程中产生的氯离子,氯离子会对不锈钢产生应力腐蚀。从以上反应介质与反应物的性质,这一反应是不适宜使用在碳素钢与不锈钢上的,因为它们可能会产生应力腐蚀金属从而出现开裂,还有就是其自身的反应温度在100~140℃之间,对于普通的的塑料材料,例如硬聚聚氯乙烯与聚乙烯,还有就是乙烯聚丙烯等是不适宜的,PT⁃FE衬里材料的温度范围为使用温度为-190~250,完全可以对以上提出的相关反应的过程条件加以适应,所以,在进行敷设的时候,应该慎重选择敷设的材料。 2衬里管道的一般布置: 2.1输送腐蚀性介质的衬里管道应满足管道仪表流程图的需要加以满足,并且尽可能的做到步步高或者步步低的不呈现袋型敷设方式,管道安装时,应尽可能的采用架空敷设方式或者沿地面敷设方式,不适宜埋地敷设,管线进行设置的时候应该具有一定的坡度,以防止介质出现在管道中积聚的情况。 2.2管道进行架空敷设的时,易发生泄漏的管件或管道器材因避免敷设在人行通道以及是机泵上方,以防止设备受到腐蚀,人身受到伤害。若不可避免的敷设在此位置时,则必须采取设置安全防护措施。 2.3输送腐蚀性衬里管道敷设在管廊上的时候,应敷设在管廊的下层,防止衬里管道泄露对其他材质管道的腐蚀。 2.4衬里管道和其它管道并排敷设的时候,应该充分的考虑管线彼此之间的最小的间距要求,因为衬里管道各个管段是通过法兰去进行连接的,而不是由焊接或者是螺纹进行连接的,敷设间距应考虑法兰的影响。 2.5衬里管道是不可以与高温管道并排进行设置,也不能够被设置在高温管道上方存在热影响的地方。 3衬里管线调节段的相关设置 衬里管道和钢质管道的安装方式不同,衬里管道安装敷设时需要考虑的因素比较多。为了防止衬里管道安装时出现返工问题,衬里管道在进行设计时会设置相应的活动管段,对安装误差进行调整,这就是我们经常会用到的调节段。调节段的调节方式是对施工过程里所产生的一些问题去进行调整,调节段应该在施工现场进行实际的测量之后再去进行制作和安装。在最初进行设计的阶段,调节段自身的个数在选择和确认的时候是有一定的原则的,通常的情况下管线可能会出现几个方向上的变化,那么就应该根据具体的有几个调节段,调节段自身的长度,还有其自身的位置,按照管道其实际的情况去进行判断。 4结语 在以上的几点我们能够看出:衬里管线进行设计的时候和一般的金属管线相比要复杂很多,其在设计后期应该和材料生产厂家对衬里的材料进行确认,同时还应该对每根管子的相关材料量予以确认。所以其在进行设计的时候应该从整体考虑,要是有一点的疏漏,就会使得现场出现返工的情况,使得材料出现非常严重的浪费,这样会使得生产的成本有所提升同时还会出现延误工期的问题。因此对于工程设计人员来讲衬里管线的设计应该引起高度的重视,并且多多的和生产厂家进行沟通,积极的听取他们的相关建议,只有这样才能够设计出有着很好质量的产品。 作者:康立朝 单位:新地能源工程技术有限公司 石油化工工程设计论文:浅析电气节能技术在石油化工工程设计中的应用 摘 要:为了适应现阶段市场经济的发展要求,必要健全石油化工工程设计体系,该文就电气节能技术展开分析,旨在优化石油化工工程设计方案,进行电气系统能源消耗状况的分析,实现系统节能模块、照明系统节能模块、电子设备节能模块等的协调,满足现阶段石油化工工程设计的要求,实现企业整体投入资本的控制,确保企业经济的健康可持续性运作。 关键词:电气节能技术;石油化工;工程设计;电气能耗;电气系统 一、石油化工工程的节能发展趋势 能源是社会市场经济发展的重要推动力,通过对电力能源的优化应用,有利于推动我国社会经济的稳定性运作,电力能源关乎社会的稳定性及国家的安全性。随着我国社会经济规模的不断扩大,各种能源消耗量不断提升,我国是世界能源生产大国,也是能源消耗大国,随着可持续发展理念的兴起,社会大众对能源消耗状况、生态环保状况等有了一个全新的认识,其对能源利用水平、生态环境保护提出了更高的要求。 为了顺应能源可持续利用的发展趋势,必须健全能源管理体系,进行新型能源节能减排技术的应用,实现化工企业能源消耗模块的控制,实现企业整体能源利用率的优化,避免出现能源浪费问题,培养相关人员的节能管理意识,促进我国石油化工企业的稳定性发展,实现工程设计整体电气节能效益的增强。 二、电气节能技术概念 为了适应我国现阶段电气节能技术工作的要求,实现电子设备节能模块、照明系统节能模块、电子系统节能模块等的协调是必要的。在石油化工工作中,电气设备扮演着重要的工程应用地位,电力系统的节能工作是我国电气节能体系的重要组成部分。与此同时也需要实现电子设备环节、照明系统环节等的节能控制。 在电气节能工作中,其需要遵循以下的工作原则,需要满足生产设备的基本功能性,提升生产设备的工作效率,确保其可靠性及稳定性的提升。这需要提升设备的整体生产技术性能,在此基础上进行能耗水平的降低,提升工程的整体运作效益。在这个过程中,需要遵循经济性的原则,进行设备节能及投资回收期的分析,落实好相关的节能技术措施,实现生态效益、社会效益、企业效益的有效结合。 三、电气节能技术的具体应用策略 1.在电气节能技术应用过程中,首先需要从变压器选型环节、系统功率因素环节、线路功率损耗环节、高次谐波环节等展开分析。变压器是电气系统的常见电气设备,在石化企业日常工作中,一系列的变压器被投入使用,整体来看,这些变压器的电能总量消耗巨大,在变压器的选择过程中,需要根据变压器的负载率进行选择。 在这个过程中,负载率处于40%~60%时,可以有效降低变压器的额定负载,从而实现其损耗率的有效控制。在变压器的选择过程中,为了将负载率控制在上述范围内,必须进行变压器节能方案的应用,进行新型、高效型、节能型变压器的选择,实现企业生产模块能源消耗的有效控制。 2.为了提升企业的运作效益,必须进行系统功率因数的控制。这需要提升系统的功率因数,从而提升能源的整体利用率,通过对这个环节的控制,有利于降低电力成本、生产成本,实现线路电压的降低,实现设备整体利用率的增强,从而确保石油化工企业取得巨大的经济效益。在用电设备应用过程中,其是根据电磁感应原理进行工作的,无论是电动机,还是配电变压器等设备都需要进行交变磁场的建立,从而进行能量的转换及传递,在这个过程中,交变磁场的建立需要电功率即无功功率。在这个过程中,功率因数是有功功率与视在功的比值。 功率因数是对电源输出视在功率利用率的反映,功率因数在0到1之间,当电气系统功率因数趋向1时,电路的无功功率降低,这说明视在功率的利用率不断提升,从而增强系统电能的输送功率,通过对功率因素的提升,实现电路损耗的降低。在功率因数优化过程中,比较常见的方式有人工补偿方式及自然提高方式。通过对电动机选型模块、变压器模块、电动机模块等的优化,可以避免出现电机的空载运行状况,有利于提升设备的功率因数。通过对并联电容器补偿模式、同步电动机补充模式、动态无功功率补偿模式的应用,也有利于提升石油化工工程的系统电能输送率。 3.实践证明,通过对线路功率损耗状况的控制,有利于提升电气节能技术的应用效益。在这个过程中,凡是电流经过电阻的介质均会产生能量消耗,石油化工体系是一个复杂性的工程,其内部涉及各类种类的线路及设备,通过对线路功率损耗的控制,有利于提升电气节能的整体应用效益,为了解决实际问题,必须进行电气线路走向的合理性设计,进行线路长度的减少,进行线路粗细的合理性选择,实现线路损耗模块的优化。 受到外界干扰因素的影响,正弦波会出现一定的畸变状况,畸变程度越大,其具备越大的高次谐波能量,基波的分量也就越小。电网电压模块、电流基波模块等是电动机正常运行的基础,系统中的电压、高次谐波电流会导致额外无功损耗的增大,由于大量过电流、过电压等的产生,不利于提升系统设备运行的可靠性、安全性。为了进行电网高次谐波问题的解决,必须进行无源滤波技术的应用,该系统由滤波器、电力电子设备、电子控制设备等构成通过对系统工作模块的探测,进行畸变波形的抵消,实现标准性正弦波的输出。 4.为了满足实际工作的要求,进行系统供电率的提升是必要的,从而实现电压节能的稳定,进行电压运作模式的优化,避免出现电压不稳定的状况。为了确保供电模块的有效性,必须进行用电设备额定电压环境的创造,在这个过程中,如果额定电压小于供电电压,就会导致过高空载电流的产生,从而不利于能源成本的控制。如果额定电压大于供电电压,就会导致较大负载电流的产生,导致线损率的提升,从而出现一系列的能源浪费状况,为了解决实际问题,必须进行供电电压的合理性选择。 通过对照明系统节能性的提升,有利于增强石油化工工作的整体应用效益,这需要进行能源消耗低的电磁感应灯、LED灯、节能灯等的选择,这些类型的节能灯具备较小的能耗成本,其整体使用寿命长。在照明系统工作过程中,过高的电压会产生大量的热量状况,从而不利于照明设备寿命的提升。为了进行系统回路电压的有效性控制,必须进行照明系统节能方案的优化,实现设备使用寿命的提升。 在石化企业工作模块中,电子设备节能体系主要包括计算机节能模块、PID控制节能模块、打印机节能模块等。为了提升系统的整体节能性,工作人员必须养成良好的工作习惯,养成随手关闭计算机显示器的习惯。在系统操作过程中,需要将操作模式尽量设置为省电模式,复印机、打印机等设备需要在不使用时选择待机或者关系。在PID控制系统设计过程中,需要进行低功率模块的选择。我国正处于社会经济的蓬勃发展时期,在这个过程中,经济的不断发展推动了我国科学技术的改革,为了实现社会经济的可持续性发展,必须进行电气能源消耗状况的控制,降低我国能源总消耗成本,实现对国家资源的保护。 结语 为了适应现阶段市场经济的发展要求,必须进行能源节能减排方案的优化,整体来看,电气节能工作是一个循序渐进的过程,需要实现系统各个电气节能环节的分析及应用,从而实现电气能源整体消耗成本的控制,确保石化企业经济效益的增强,满足现阶段市场经济的发展要求。 石油化工工程设计论文:电气节能技术在石油化工工程设计中的应用 (新疆科汇工程设计有限责任公司) 摘 要: 随着社会的发展,电气化行业也有了较为迅猛的发展。早在十八世纪时期开始,英格m地区就出现了三次大的工业革命,这三次大的工业革命的发展使世界电气行业开始出现,随后快速发展,电气化行业之前被用在瓦特蒸汽机的改良上,以及爱迪生的电灯等科技革命的发展上。而二十一世纪以来,电气化技术逐渐往节能方面发展,同时又被应用在石油化工工程设计中,给石油化工工程设计方面带来了很大的便利条件,不论是在能源的节约利用问题上,还是在安全问题的措施制定上,同时还提高了工程中的生产率,可以说电气化节能技术使石油化工工程的发展迈开了新的一步,从而达到新的高度。使国家资源的可持续发展战略目标的实现得到了有效的助力。 关键词: 节能灯;节能设备;存在问题;解决方案 引言:改革开放以来,我国经济快速稳定持续发展。人们的生活水平越来越高,百分之九十以上的人们生活居于中上等水平,总体上我国经济社会实现了小康水平,人们在衣、食、住、行、用上都有了翻天覆地的变化。在衣着方面,人们从改革开放以前穿的色彩单调的衣服,到现在街道上橱窗里五彩缤纷的各式各样的衣服;在吃食方面,从抗日战争时期吃的窝窝头,苦糠菜,到现在各式各样的外国大餐,快餐等,人民实现了从吃得饱到吃的好的历史性跨越;在住房方面,人们从以前的茅草屋、土房、瓦房到现在高楼大厦,摩天大楼等建筑;在出行交通媒介方面,人们从牛车发展到人人拥有小汽车;在人们所用物品方面,出现了节能灯,电冰箱,电视机等新世纪的科技产物,这些都是电气技术所带给我们人类社会的便利条件。其中节能灯的使用是电气技术节能化的结果,这为我们国家节省了较多的资源。而近几年来,电气节能技术被应用在石油化工工程设计中,这无疑是一件造福人类的事情。 一、电气节能技术占据主要地位 如何做到节约资源目前是人类社会所最关注的问题。我国现在的治国宗旨是:努力实现全面奔小康,同时建设可持续发展的新型社会经济类型。节省资源,为人类可持续发展做贡献。“节能灯都是小气鬼”。现在社会科技中,节能灯的发明是二十一世纪最伟大的发明,节能灯的全面推广与发展为我国电力事业方面节约了大量的资源,并且使节约的资源更大化的应用到其他领域。太阳能的开发也是电气节能技术表现的结果,现在好多人会在房屋顶层铺满太阳能电池板,这样转化的电能可以供自己家里的电力使用,节省了电力资源这方面的开销问题,同时把太阳能电池板产生的供自己正常使用外的电能上交给国家电力管理部门,还能获得一定的国家补助资金。另外还有其他一些新的电气节能技术的发明,这些都给国家和人民带来了各种各样的经济利益和生活便利。所以说,电气节能技术地位不可估量。 二、电气节能方面问题严峻 众所周知,我国现在的电气节能方面主要是为电气化行业的人才提供就业岗位,而对于电气化行业的人员来说,并没有人曾经系统的学过节能灯的设计与发明。而让他们在节能灯这一方面发挥作用是一件很困难的事情。毕竟没有专业的指导设计知识,要在这一方面发挥作用,无疑要多走很多“弯路”,这样在很大程度上浪费了资源。另一方面,没有专门的设计人才,在节能灯设计的安全系统方面存在很大的漏洞,这样容易诱发一些不安全的事件发生,给国家和人民的生命财产带来极大损失。希望有关部门能够关注这一点,进行有效监督。除此之外,在针对电气节能产业方面研究的事情上有关研究机构还存在资源短缺,资金短缺问题,这些都无疑给研究工作的进度问题带来了很大的干扰,希望国家有关机构能够及时处理这一问题,使得研究工作能够顺利完成。 三、石油化工技术方面存在问题 石油化工工程技术方面存在很大的技术问题。其中如何解决石油化工工程技术中出现的资源最大化问题。石油化工产业需要大量的石油和煤矿等一次能源,这些一次能源都是不可再生能源,如果不能有所节制地使用,必定在将来的某一天造成资源匮乏,那么到时候没有资源可以利用,石油化工产业必将走向关厂倒闭的地步。所以,必须寻找到一种可以节约能源的新型科技技术,以实现资源的可持续利用,这种新型的科技技术就是电气节能技术。另一方面,石油化工工程技术产业所存在的风险也是相当大的,这主要是由于石油化工工程技术这一方面存在很大的安全问题。因为石油化工工程这一化工技术所利用的能源物体都是可燃的,极具危险性的能源。常常能够因为一点小火星就能引发一场爆炸事故,这种事故带来的危害不仅仅是出现在经济利益的减少倒贴上,而且会给广大人民群众造成生命财产的危害,这种危害是致命性的,必须被给予高度重视。这便要求石油化工工程技术产业寻找到可以检测,保证安全设施的新型科技DD电气节能技术,简单的来说就是“电气技术”。 四、电气节能和石油化工紧密相连 石油化工工程技术在电气设备和供电设备方面,要依靠电气节能技术。电气节能技术可以使石油化工工程技术向节约型经济方面发展,可以可以使石油化工产业的投资者获得一定的非常可观的经济效益。电气方面通过改进供电设备实现节约电力化能源的消耗使用率,这样在提高生产率的同时也做到了对于能源节约问题的保障。另一方面,石油化工工程技术的安全问题也是一个要引起高度重视的问题。对于石油化工工程这一领域所出现的危害问题带来的影响是极具震撼力的。所以,在使用电气设备技术的过程中要时刻注意安全问题,及早做好准备,以防止意外事件的发生。要知道在石油化工工程这一方面发生问题不仅仅是严重的暴力事故,同时会使我国的电力系统瘫痪,给我国经济造成无法弥补的损失。因此电气化有关管理部门必须要定期去石油化工厂进行电气设备的检测与维修,以保证供电系统正常稳定运行。 五、电气节能技术应用于石油化工产业 将电气节能技术和石油化工工程技术产业有效结合起来是一个合作双赢的企业项目。首先电气节能技术有了用武之地,这样可以使电气节能技术领域的管理部门带来一些经济上的大好回报,同时也检测了电气化节能的持效性。其次,对于石油化工工程技术产业的有关管理部门来说,也带来了经济利益。通过电气节能技术手段的利用,节约了生产成本,提高了生产效率,给石油化工工程产业带来的输送利息升高了,同时新技术的使用代替了原有的人力劳动资源,节约了人力劳动所要支出的费用,压低了生产成本,再加上电气节能技术在设备安全检测方面更加精准了,给职工人员们带来了很大的安全保护,所以电气节能技术对于石油化工工程技术来说,不论从哪个角度出发,都是百利而无一害。 所以,总体上来说,石油化工工程技术中的有关于电气设备和供电系统方面的问题离不开电气节能技术,必须要依附于电气节能技术。同时希望电气节能技术在有关方面存在的问题要进行一定的改革措施,改良电气节能技术方面有关人才的技术分配问题,要术业有专攻,为电气节能技术的每一个发展阶段匹配与之相对应的产业化人才。将电气节能技术与石油化工工程设计技术结合起来,实现资源的可持续利用,为我国走可持续发展道路做贡献。 石油化工工程设计论文:石油化工油品储罐自动化仪表及工程设计分析 【摘 要】近年来,石油企业加快了转型和升级步伐,为自身战略投资扩大坚实的基础。石油化工储罐区运用自动化技术越来越多,各种新型测量仪表也得到了广泛的应用且提高了企业生产效率。为了增强油品设备质量,就要制定相应的设计方案,来解决生产中存在的安全问题。 【关键词】石油化工油品储罐;测量仪表;自动化;设计 一、石油化工油品储罐自动化仪表种类 (一)液位测量仪表 用于测量液位的自动化仪表根据油品储罐容积大小的不同所测量范围也不相同。对于容积较小(1x105m3)白勺油品储罐来说,应安装两套连续液位测量仪表,并在罐旁配置指示仪,对液位测量仪表测量出的液位进行显示。在实际使用过程中,为防止液位超标或过低,还需要在自动化仪表系统中安装监测报警装置,以便当液位出现异常时系统能够立刻发出警报。较之不常动作的开关类仪表,连续液位测量仪表由于可以实时对储罐内液位变化情况进行监测,并能对测量仪表工作状态进行连续观察,因而其可靠性更高。对于对可靠性要求较高的石油化工油品储罐区,一般m宜采用这种连续液位测量仪表。此外,体积计量法也是石油储罐常用的一种方法。用于测量油品液位的仪表还有雷达液位计、静压液位计、混合计量法、伺服液位计等。其中,雷达液位计适用于重、轻质油品等油品储罐的液位测量。在应用过程中需要对测量精度、介质性质、油品储罐类型等各因素进行充分考虑,确保雷达天线选择的合理适用。目前,雷达天线主要有杆式天线、平面天线等几种类型。 (二)温度测量仪表 在油品储罐区中,温度是计量储罐温度补偿的重要参数之一,所以温度测量非常重要。这就需要用到科学温度测量仪表。计量用油品储罐温度测量在油品密度、体积等参数上应符合国家相关标准规定。目前,对于石油化工油品储罐温度的测量大多采用的是Pt100铂热电阻元件。采用不同温度测量元件需要参照不同的规范标准。例如,对于热敏电阻、光纤测量元件等元件在常压油罐中的使用必须要经过校准且满足标准规定才可以投入使用。 某相关文献资料对计量级石油化工油品储罐温度测量仪表现场安装后精度与固有精度所允许的最大误差进行了明确规定。现场安装后精度基于质量和体积计量的最大允许误差分别为1.0℃和0.5℃,固有精度基于质量和体积计量的最大允许误差分别为0.5℃和0.25℃。 (三)压力仪表 根据国际标准GB50160规定,按照油品储罐压力设计,可以分为常压储罐、低压储罐和压力储罐三种类型。对于这些储罐压力的测量需要采用对应的压力仪表,如低压储罐压力测量和压力储罐压力测量均可以采用压力变送器。拥有液体密度补偿计算与标准体积计算功能的伺服液位计、雷达液位计多用于混合法计量石油化工油品储罐压力。采用混合法对油品储罐进行测量,有质量计量和体积计量两种方式,将其与连续液位测量仪配套使用,往往可以达到精确的计量结果。 二、油品损耗的影响因素 储油罐内气相传质的三种形式:分子扩散、热扩散及强制对流。分子扩散是由于储油罐内上部气体空间油气浓度分布不均匀,油蒸汽在浓度差的作用下从高浓度向低浓度运移的过程。在储油罐内油气分子由下向上迁移,从而使得储油罐内上部气体空间油气浓度增加。热扩散是由于温度的变化引起罐内空间温度分布不均匀而产生的油气扩散过程,油蒸汽从高温区域向低温区域扩散。强制对流是由于罐内压强分布不均引起油蒸汽从高压区域向低压区域运移的过程。储油罐内的油品在一定的压力、温度条件下就会发生气化。 引起油品发生损耗的原因大致有储存蒸发损耗、作业损耗及设备故障损耗这三种,其中储存蒸发损耗起主导作用。 (一)储存蒸发损耗 储油罐内油品的损耗主要来自于储存蒸发损耗。储存损耗又包括自然蒸发损耗、小呼吸损耗及大呼吸损耗。自然蒸发损耗是由于储罐密封性不好引起油品与大气流通而发生的油品损耗;大呼吸损耗是由于罐内自由液面的升降导致油蒸汽经机械呼吸阀排出;小呼吸损耗是由于昼夜温差,使得储罐内的油蒸汽压力发生变化,吸入空气造成的油气损耗。 (二)作业损耗 作业损耗主要包括装卸油损耗、设备维护损耗及其他操作损耗。装卸损耗是在装卸油品的过程中造成的油品损耗,主要表现为大呼吸损耗,有时也会表现为饱和损耗;设备维护损耗是在对管线、泵机组等设备进行维护的过程中造成的油品损耗;其他操作损耗是在清洗罐底、油品倒灌以及灌泵时造成的油品损耗。 (三)设备故障损耗 有时候设备发生故障也会导致油品的损耗。如浮顶罐密封圈不严,油罐、泵机组等设备泄漏,机械呼吸阀漏气造成的损耗。 三、降低油品损耗的措施 工艺上常采用严格控制油品储存的条件,优化操作、加强管理,油气回收等措施来降低储油罐内油品损耗。 (一)严格控制油品储存的条件 油品的储存温度、压力直接影响着油品损耗。从温度方面着手可采用淋水、刷涂料(白色)、缩小昼夜温差等方式减少油品损耗;从压力方面着手可以控制外界环境的压强,提高油罐承压能力来减少油品的小呼吸损耗。如采用球形罐可明显提高储罐的承压能力,但是造价较高。同时适当通风,既能保证油气的流通,也可以使油品的损耗量降到最低。 (二)优化操作、加强管理 优化操作:检尺人员应尽量在清晨或傍晚作业,此时储油罐内外压差较小,排气损耗较少,检尺完成后应尽快盖上油盖;化验人员对油品进行水含量等各项指标检测时应缓慢放油,降低油品的通风损耗及小呼吸损耗;尽量高液位储油,减小油气空间;平时尽量不要打开储油罐上的透光孔和量油孔等;缩短收发油之间的时间间隔;装油进罐时采用液下密闭的形式。 加强管理:定期检查机械呼吸阀、计量装置等设备的密封状况;尽量减少油品输转次数,减少油品与空气接触的机会;定期检尺检测油罐液位,及时发现各种异常情况;提高操作及管理自动化水平,通过计算机系统实时监控储油罐温度、压力、液位等参数的变化,防止意外事故的发生;加强对相关工作人员的培训,提高员工的安全意识及技术水平;及时统计、传递罐区的基础数据及情况。 (三)油气回收 常用的油气回收技术有三种:冷凝法、吸附法及吸收法。冷凝法是采用多级冷凝器对油气进行深度冷凝,实现回收油蒸汽的目的;吸附法是通过活性炭、天然沸石等固体吸附体在一定条件下对油气进行选择性吸附来回收油气;吸收法是利用油气的化学性质,使用适宜的吸收剂与油气在吸收塔内发生化学反应回收油气的技术。在这三种技术基础上,又衍生出了一些改进工艺,如工业上常采用管线连通储存同一种油品的油罐,再通过一根集气管连接集气罐,构成密闭的油气回收系统有效回收挥发损耗的油蒸汽,对于轻组分气体油气回收系统的回收率可达90%以上。 四、石油化工油品储罐自动化仪表工程设计 (一)仪表防护防爆设置 由于自动化仪表工作在易燃易爆的石油化工产品油罐区域,因而需要对仪表进行良好的防护防爆设置。按照国家有关防护等级规定,用于现场测量的仪表外壳防护等级应至少达到GBIP65,安b在地下的自动化测量仪表,其外壳防护等级应至少达到GBIP68。在防爆方面的性能设计,国家规定所有用于爆炸危险场所的自动化仪表防爆性能都必须符合对应爆炸危险场所的防爆标准要求,并通过国家等级防爆检验合格证。这是石油化工油品储罐用自动化仪表工程设计中,所必须达到的两个基本指标。目前,基于服务器的石油化工产品储罐安全系统是较为先进和安全的一种设备。 (二)罐区安全设置 正常情况下,石油化工油品储罐区的日常运行是较为稳定的,风险与事故发生概率较低,所以对于没有特殊要求的罐区一般只设置报警装置和联锁机制。若依据实际情况需要设置自动化仪表系统,则应严格按照国家标准《石油化工安全仪表系统设计规范》来对自动化仪表工程进行设计,确保其符合国家相关标准规定。同时,还要对设计出的自动化仪表安全等级与可操作性进行检验和评估,以便合理确定出仪表所需安全等级,确保仪表能够切实发挥效用对危险现场进行安全测量,并为自动化仪表系统安装方案的制定提供理论依据和支持。 根据以往石油化工油品储罐区发生的重大事故原因分析,违章作业是导致事故发生的主要原因之一,所以除了防护防爆之外,还要对各作业环节、操作行为等可能引发火灾等事故因素进行认真检测与控制,提高油品罐区安全系数。 (三)有毒气体、可燃气体检测 对于自动化仪表在有毒有害气体、可燃性气体方面的检测设计,许多相关规范中都进行了明确的规定,如《石油化工可燃气体及有毒气体检测报警设计规范》等。即在仪表工程实际设计过程中,需严格按照这些规范来进行。但值得注意的是,由于编制原则和侧重点存在一定差异,因而各规范规定标准不尽相同,有些差别较大,所以自动化仪表对有毒气体、可燃气体检测功能与标准的设计,应对石油化工油品罐区现场及要求进行综合考虑。 五、储罐计量设计方案 石油化工产品储罐在采用静压法的时候,要严格遵守国家相关标准。静压法主要是针对储罐内液体压力和差压测量,对于压力变送器具有依赖性。静压法的优点是:将测量结果进行换算,并可以迅速得到参数值,投资成本比较低,设计方案也是比较简单的。但是,这种方法不能得到储罐内全部液体的平均密度,会使得测量结果出现偏差。在确定最佳设计方案时,要对测量仪表结构、现场仪表结构、自动控制系统结构进行分析,并制定出适合这些装置的集成方案。对于要求低的小型罐区,可以将软件组态方式应用到自动控制系统当中,从而提高了石油的计量管理水平。对于计算相对来说较复杂的计量装置,则在储罐结构设计中加入计量软件。 由于在设计方案中所含的变量比较多,设计人员要在储罐结构中设置信号通信单元,并根据相关标准选择合适的信号传输方式,增强储罐自动化控制运行率。同时,在各种辅助数据表作用下,设计人员选择的计算方法可以提高准确性,得到储罐油品质量信息及体积参考信息,进而对储罐服务功能有了提高。 六、结束语 总之,与油品罐区安全等级、各指标测量息息相关的,用于石油化工油品罐区的自动化仪表及其设计需要考虑诸多因素,这样才能保证设计的科学合理,设计符合国家各相规范标准规定。我国自动化仪表工程设计人员应努力提高自身专业能力与实践经验,为新一代高自动化、高测量精度石油化工油品罐区自动化仪表的产生而努力。 石油化工工程设计论文:技术标准在石油化工工程设计中的主要作用分析 摘 要:随着可持续发展观念的兴起和日渐深入人心,人们的环保意识和绿色经济意识不断提高,人们对石油化工产品的环保要求越来越高,绿色化工产品将是未来商品生产的主流。本文介绍了技术标准和石油化工设计的含义和石油化工装置的特点,阐述了技术标准对石油化工设计安全方面、质量方面、环境保护方面的作用,简要介绍了“三化”工作提高石油化工设计的效率。 关键词:技术标准;石油化工;设计;环境保护;设计效率 0.引言 石油化工行业的技术标准是经公认机构批准的、共同使用或重复使用的产品或相关工艺和生产方法的规则、指南或特性的文件。对于工程设计来说,技术标准是对设计相关的各种技术条件,包括设计对象、设计条件、设计方式等所作的规定,其目的是让相关的产品达到一定的安全要求或市场准入的要求。技术标准按其法律约束力,可分为强制性标准和推荐性标准;按级别可分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准,而且技术标准有很强的时效性。石油化工设计是对石油化工装置的建设、石油化工装置的正常运行提供有技术依据的图纸和设计文件的整个设计过程。一项完整的石油化工设计,由工艺、环保、管道、设备、机械、总图、建筑、结构、储运、仪表、电气、采通、技术经济等十几个专业的图纸和设计文件所组成。为了保证设计产品符合质量、本质安全、环保等要求,每个专业在设计过程中要采用几十项甚至上百项的国家、行业、地方和企业的标准作为设计依据。一个大型的石化设计企业各专业采用的技术标准加起来多达数千项,形成一个庞大的技术标准体系。 1.石油化工装置的特点 石化行业是我国的支柱产业,在国民经济发展中起着举足轻重的作用。但石化生产过程中所使用的原料、辅助材料、半成品和成品,多属于可燃、易爆物质,如原油,汽油、液态烃等;许多物料是高毒和剧毒物质,如苯、氰化钠、硫化氢等;还有一些物料属于强腐蚀的物质,如硫酸、盐酸等,这些物质一旦泄漏或处置不当就会引起火灾、爆炸和中毒危险,造成严重后果。石油化工装置较其他设施有过程复杂、条件苛刻、制约因素多、设备集中;装置逐渐大型化发展,单套装置的加工处理能力不断扩大,装置的大型化将带来系统内危险物料贮存量的上升,增加风险。同时,石化生产过程的连续性强,在一些大型一体化装置区,装置之间相互关联,物料互供关系密切,一个装置的产品往往是另一装置的原材料,局部的问题往往会影响到全局。 2.技术标准对石油化工设计安全的保证作用 石油化工安全性的技术标准一般由几家设计单位共同编制,各单位选派有经验的专家参加编制工作,一项标准的编制过程要经过立项、调查、分析、形成提纲稿、征求意见稿、审查稿和报批稿等几个过程,听取有关方面意见后,再经相关部门审查后实施。由于石化装置的特殊性,如何做到设计成品符合安全要求,对石油化工过程潜在的各种危险进行识别,防患于未然?首先在装置设计中要严格执行法律法规、标准规范,特别是强制性标准。这些标准制定的目的是为了防止和减少石油化工企业火灾危害,保护人身和财产的安全。涉及安全方面的标准很多,如:GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》,GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》;GB50016-2006《建筑设计防火规范》;SH3047-93《石油化工企业职业安全卫生设计规范》等。 在GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》中,对火灾危险性进行了分类,给出了石油化工企业与相邻工厂或设备的防火间距,与同类企业及油泵的防火间距;制定了工厂总平面布置时各类设备之间的防火间距;对厂里道路、厂里铁路、装置内的布置、泄压排放、火炬系统、储运系统等制定了防火规定。 由此可见,在石油化工设计中,只有严格、正确地执行国家法律法规、相关的标准规范,尤其是强制性标准规范,才能设计出符合本质安全的设计产品。 3.技术标准对石油化工设计质量的保证作用 技术标准是设计工作的依据和准则,与工程设计质量紧密相关,因为技术标准本身就是包括工程设计在内的设计经验、研究成果的积累,是对设计相关的各种技术条件,包括设计对象、设计条件、设计方式等所作的规定,只有符合标准的要求,才能出合格的设计产品,技术标准为保证石油化工设计质量提供了基础保证。如:GB50393-2008《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范》、GB50074-2002《石油库设计规范》、SH3011-2011《石油化工工艺装置布置设计规范》、SH3012-2011《石油化工金属管道布置设计规范》、SH3034-2012《石油化工给水排水管道设计规范》、SHSG-053-2011《石油化工装置详细工程设计内容规定》等等。 在SH3011-2011《石油化工工艺装置布置设计规范》中,指出设备布置设计应满足工艺流程、安全生产和环境保护的要求;满足节省用地、减少能耗以及与工厂总体设计相一致的要求。标准中给出了管廊、塔和立式设备、卧式设备、反应器、换热器、空气冷却器、加热炉、储罐、泵等设备的布置规定;还给出了建筑物、构架及平台梯子等建筑物和构筑物的布置规定。 石化工程各专业设计人员,只有认真准确地执行相关技术标准,才能设计出符合业主要求,满足市场需求的高质量设计产品。 4.技术标准对石油化工设计环保要求的保证作用 4.1 工程设计时依据环保标准 石化生产企业的生产过程,存在着对环境的污染因素,如排放至大气中的气体,排向土壤河流中的废水;石化产品在使用过程中对环境也会产生污染,如汽车在行驶中,汽油燃烧后的尾气对大气的污染等。如何减少石化生产过程或石化产品使用中所产生的污染,政府和行业制定了几十项相关的法律法规、国家主席令、国家环境保护部令、技术标准等,如:《中华人民共和国固体废物污染环境防治法(2013年)》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《石油化工企业环境保护设计规范》、《固体废物处置设计技术规定》《废气污染物排放控制设计导则》等等。使得石化生产过程中有害物的排放量在标准所允许的范围内,有效地保护环境。 4.2 密切关注新环保标准,设计出符合要求的设计产品 2013年12月18日国家实施的新标准GB17930-2013《车用汽油》,将硫含量指标限值由第四阶段的50ppm降为10ppm;将锰含量指标限值由第四阶段的8mg/L降为2mg/L;禁止人为加入添加剂;将烯烃含量由第四阶段的28%降为24%,有助于减少机动车排放物,对保护环境,改善空气质量具有重大意义。鉴于国家对汽油标准的提高,设计应按新标准的要求将原有工艺流程进行修改,石化生产企业根据设计文件进行技术改造后,才能生产出达到国五新标准要求的汽油,更好地保护环境。 5.“三化”工作将提高石油化工设计的效率 目前,国内一些重要的石化工程建设项目正在推行“三化”工作,即“标准化设计、模块化建设、标准化采购”工作,将已建成的优秀的项目梳理完善,建立一套分规模、分特点的石油化工装置的设计模板,推行施工过程中的工厂预制,编制和建立一套标准化的采购文件及产品。为完成“标准化设计、模块化建设、标准化采购”目标,还需要建立适应“标准化设计、模块化建设、标准化采购”要求的项目建设管理平台、工程材料编码体系、工程材料等级数据库等基础工作;建立完善的石化工程建设标准执行表等执行文件。通过实施 “标准化设计、模块化建设、标准化采购”工作,石化工程建设项目既可以很好地严格执行国家现行标准,尤其是强制性标准,又可以提高设计效率,节约建设成本,保证项目的本质安全。 6.结语 针对石化行业这种特殊性,国家、行业、地方和各企业内部都编制了相应的法律法规和一系列的相关技术标准,在石油化工装置工程设计过程中只有严格执行这些法律法规和技术标准,才能保证设计产品达到本质安全、保证设计产品符合质量要求,并减少对环境的污染,有效地保护环境。 石油化工工程设计论文:石油化工自控工程设计浅谈 【摘 要】随着自动化控制技术的发展,我国石油化工自控工程设计迅速发展起来,水准也在不断提升。石油化工工艺工作量大,具有一定的复杂性。本文从设计要求、发展现状等方面,阐述了作者的观点,最后给出了建设性的建议。 【关键词】石油化工;自控工程;设计特点;现状;趋势 1 石油化工自控设计概述 1.1 石油化工自控设计的目标 石油化工生产企业的公用工程及其辅助设施、生产装置的操作全面实现自动化,网络化、数字化、安全化,管理信息化。为生产装置运行的高效、平衡、安全、持久提供保障,市场达到最优化。 1.2 石油化工自控设计的要求 用作石油化工自控系统的仪表材料必须具有防腐、防爆、耐超高温、耐超高压的特性。仪表要能对不同物态的物体进行测量,适用于微/高物位、微/大流量。整个自控系统要满足功能多、参数多、冗余多、精度高、能耗低等要求。 1.3 石油化工自控设计策略 设计过程中要严格按照ICE、ISA、GB、HG等行业或国家标准进行;建立企业信息管理和监控一体化的数据平台,集成信息、共享资源;采用设计招投标制、从多个设计方案中选取性能高的作为最终的设计方案,选择的标准既要满足技术性的需要,又要满足经济性的需要,同时还要对环境保护、人员健康和安全生产有益;控制系统和主控仪表集成实现一体化采购,确保投资的经济性和安全性。 2 我国石油化工自控设计的发展现状 2.1 过程检测仪表设计更加智能、更加精密、更加多样 工业生产过程中,用来显示、检测、控制和记录工艺参数的基础,就是过程测量仪表。石油化工的不断发展,对仪表控制系统设计的要求也越来越高。电动仪表日益智能化、数字化,计算机系统越来越开放化、网络化、数字化、智能化自然就成为了新一代检测仪表的标志。这些检测仪表的优秀是微型计算机,具有线性化、自动补偿环境因素变化以及自动校零等功能。综合利用微波、超声波、激光等新技术的一次检测技术,大大提高了自动控制的精密度。 同时,在过程检测仪表的设计中更注意新型传感器和激光、核磁共振等新技术的应用,传感器的集成化程度越来越高。在仪表调节回路的设计中充分利用传统的积分、比例以及微分调节规律以外,还尝试使用大滞后、前馈计算值调节等技术,为自控系统的多回路开辟道路。 石油化工自控系统的设计者广泛采用ASIC(专用集成电路),这在很大程度上促进了执行器和传感器的智能化和多功能化,为现场控制子系统/回路以及仪表的安装调试带来极大的便捷。 2.2 过程控制装置逐渐发展成开放的分布式监控系统 随着通信网络技术和微处理技术的不断发展和成熟,PLC(可编程序控制器)、DCS(分散型控制系统)以及PCA(以个人微机为基础的自动化系统)正日益标准化、开放化,其软件和硬件的使用也逐渐向市场通用的产品靠拢,同时它们还彼此融合,朝着O-DSC(开放的分布监控系统分散型控制系统)的方向发展。 目前,在石油化工自控设计中,采用较多的开放的分布式控制系统是FCS(基于现场总线的控制系统)。FCS用开放协议取代了封闭协议,为系统实现完全的数字通信和数字计算提供了可能。FCS采用的全分布式结构,现场享有彻底的控制功能,系统的可靠性和灵活性大大提高。FCS不采用专用网络,所以它可以弥补了DCS(集散控制系统)的缺陷,它为研究现场总线的工业控制系统提供了依据。 2.3 控制系统设计更加先进 石油化工自动控制系统逐渐融合化学工程。计算机、工程控制和计算机、仪表技术,越来越先进。控制系统的升级后,系统的控制适应能力自然也有了提高,不仅很好的克服了系统自身的非线性、时变形、随机性,还有效的解决不可检测和外部扰动的随机性带来的诸多问题。组分推断控制、预估算控制技术、神经网络技术、故障诊断以及模糊控制等先进控制方法通过生产实践,取得了良好的效果。 3 存在于我国石油化工自控工程设计中的主要问题 (1)DCS不能进行集成控制,很少用于工艺全过程和多装置的控制,而大多用于控制单套装置或部分工段。我国自行设计的DCS在软硬件配套和可靠性方面和国际先进水平还存在较大差距,还不能充分满足实际生产的需要,所以对于大型装置的DCS仍然主要依赖进口。 (2)我国自行设计的控制软件,尽管纵向比较有了较大提高,但是因为在商品化、标准化和性价比等方面的缺陷,推广起来具有很大的难度。 (3)我国自行设计的仪表主要用于记录,而引进的国外仪表也不是最新产品,仍停留在上个世纪中后期的水平。 (4)国内配套的登记表缺口较多,品种也不齐全。高精度的流量计、高位液位计、特种调节阀等仍然主要依赖进口。 (5)计算机在我国石油化工自控工程设计中的应用依然是装置级的,部分石化企业尽管设计出了计算机综合生产系统和信息系统,但是由于诸多原因,投入了大量资金,收效却甚微。 4 关于石油化工自控工程设计的几点建议 4.1 综合利用各种技术 大型的化工和石油生产企业,应充分利用计算机技术、自动控制技术以及网络技术、信息技术,加大企业综合自动化系统设计投入,全面提高管控一体化和信息集成化的程度,降低成本、能耗和原材料的消耗,通过提高产品质量和数量提高企业经济效益和社会效益,增强企业优秀竞争力。 4.2 融入全方位、全层次、全生命周期服务的理念 全方位服务,就是在竞争激烈的市场经济中,石油化工企业以信息技术和自动化技术为推手,把各部门的业务有效的横向关联起来,便于在市场变化时做出灵活、快速、有效的响应。作业调度、编制计划、销售订货、贮运原材料、管理库存和生产以及发送成品等方面都涉及到全方位服务。 全层次服务指的是石油化工企业对生产各层进行自动化管理的工作,涉及到调节基础回路、控制单元、优化装置操作以及有效管理和有序管理等方面。 生命周期服务就是装置设备的整个设备整个使用周期内,将信息技术和自动化技术等方面的服务和支持进行到底,涉及到装置设备的运行、建设、改扩建、维护以及停止运行和再运行等方面。 4.3 提高自控系统的使用率 一个好的系统只有经常使用才能充分发挥其作用,反过来,只有好的系统才会被经常使用。所以在实际工作中,必须努力提高自控系统的使用率,这样才能提高经济效益。同时,设计者应不断给控制系统升级,让装置发挥更大的经济效益。 5 结束语 石油化工自控设计人员必须加强学习,拓展自己的知识面,自觉的向人工智能、计算机科学以及化学工程和过程控制等方面的专家请教,并将这些知识运用到设计实践中去,我国石油化工行业的自动化控制和信息化水平才会有所提高,发达国家的差距才会缩小,创造更多、更大的经济效益和社会效益。 石油化工工程设计论文:石油化工仪表系统防雷工程设计浅析 [摘 要]随着我国石油化工产业中,自动化仪表设备数量的不断增加,其中各种控制系统、仪器、仪表和配电系统等设备,普遍存在绝缘强度低,过电压耐受力差和抗电磁干扰能力差等弱点,一旦受到雷击,损失惨重,因此建在雷电多发地区的装置,在设计中对防雷要进行全面的考虑,本文将详细阐述石油化工仪表设计中的防雷措施。 [关键词]石油化工、防雷、仪表系统 仪表系统雷电防护工程(简称防雷工程)是一项综合工程,是在建筑物防雷工程和供电系统防雷工程的基础上实施的,特别是电气系统的防雷工程(包括等电位和接地工程)对仪表系统的雷电防护工程特别重要,需要多专业配合共同完成。 本文重点阐述石油化工仪表系统防雷工程设计,对其他专业的相关防雷工程适当予以简述。 1、 石油化工仪表系统防雷工程的设计原则 石油化工仪表系统防雷工程设计基本原则是,根据防护目标的具体情况,综合考虑雷击事件的风险和投资条件,确定合适的防护范围和目标,采用适宜的防护方案,经济有效地防护和减少仪表系统雷击事故的损失,并按照SHT3164《石油化工仪表系统防雷工程设计规范》执行。SHT3164的内容范围包括了仪表系统防雷工程的设计方法,雷电防护分级,易燃易爆危险环境中现场仪表的防雷,等电位接地系统的设计,电涌防护器的选择,电缆的屏蔽和敷设,以及现场总线系统的防雷等内容。 2、石油化工仪表系统雷电防护等级分为三个等级。在仪表和控制系统的防雷工程设计中雷电防护等级的评估推荐采用综合分级法。 综合分级法就是按社会和经济重要程度以及当地年平均雷暴日来确定仪表和系统的防护等级。实际工作中应先根据被保护系统的社会、经济和安全的重要程度分类,再继而根据上述重要程度分类和雷电活动区的分级逐步进行。 3、综合防雷工程的设计依据及专业分工 综合防护是已经达成共识的防雷工程的技术方针,仪表防雷同样是综合雷电防护工程的一部分,仪表系统防雷工程是在建筑物防雷工程和供电系统防雷工程的基础上进行的,建筑物防雷,通常情况下由电气专业负责,应符合GB50057《建筑物防雷设计规范》要求。对石化工程的电信专业的工业电视监控系统和自动火灾报警系统的雷电防护,则依据GB50343《建筑物电子信息系统防雷设计规范》进行防雷工程设置。仪表系统防雷包括电线电缆的屏蔽、机柜的屏蔽、等电位连接、合理布线、装备雷电电涌防护器等,由自控专业负责,并符合SHT3164《石油化工仪表系统防雷工程设计规范》。 4、仪表信号系统防雷工程的设计方法 在石油化工装置设计中,仪表系统雷电防护主要考虑五个方面:等电位连接、信号电缆与仪表设备的屏蔽、接地、合理布线、设置电涌防护器。 4.1 等电位连接 厂区、装置区、现场爆炸危险区域以及控制室的建筑物区域内,必须将所有金属设备、部件、结构的金属导体,用导体相互连接起来,形成等电位体,使其电势(电压)均衡,并接地。 防止雷电流经过路径产生的放电火花,也防止由地电位反击产生的火花,防止人员接触导体时产生电击,保护人身及设备安全。 等电位连接网络的结构形式可以采用S型网络的结构形式,也就是说仪表的信号线路(如果需要接地)与接地网之间的连接可以不构成环路,也可采用“星”型连接结构形式。如果设计、施工正确等电位效能是很好的,可以满足仪表系统防雷工程的接地需要。M型结构形式相对复杂一些,成本较高,施工要求稍高。 4.2 接地 接地系统由室内(包括建筑物本身)和室外两部分构成。室内仪表接地系统适用于控制室、现场机柜室、现场控制室等,在此统称为控制室。控制室建筑物的防雷接地、防静电接地以及其中的电气设备的保护接地、仪表系统工作接地、屏蔽接地、电涌防护器接地等,应共用接地装置。接地装置及接地电阻应根据电气有关接地规范及《建筑物防雷设计规范》的规定。室外仪表接地系统适用于现场仪表、现场接线箱、现场机柜、以及分析小屋等。室外现场仪表的外壳必须安全接地(比如接到金属结构)。安全接地连接可以通过仪表安装支架,或者通过仪表箱接地螺丝和金属结构间的专用接地线。仪表电缆槽、电缆保护金属管应作保护接地,可直接焊接在或用接地线连接在已接地的金属结构,并保证接地的连续和可靠。仪表电缆槽、电缆保护金属管的连接处,应进行可靠的导电连接。现场总线电缆的屏蔽接地只在控制柜那端。另一端(即仪表侧)屏蔽必须切断并用胶带适当隔离。必须保证屏蔽层不接触现场设备的金属体。 4.3 屏蔽 屏蔽不但是仪表和控制系统防范和抵御电磁干扰的重要方法,也是减少雷电电磁影响的重要措施。室外现场仪表应采用全封闭金属外壳或安装在金属防护盒(箱)内,并应接地。控制室内的仪表和控制系统应装在全封闭钢铁材质的机柜内,并应按规定接地。 4.4 合理布线 减少现场仪表经电缆桥架到机柜室或中心控制室的感应环路面积,尽量使其不构成感应环路。另外控制系统的电缆应与防雷引下线保持必要的净距。最小平行净距不小于一米,最小交叉净距不小于桥架高度的5%。 4.5 设置电涌防护器 仪表电缆进入控制室后,应先接到浪涌保护器,然后再接后续仪表。电涌防护器是将雷电的电涌电流分流入地,保护仪表不受雷电电涌电流的冲击,是减少仪表损坏和相关损失的有效措施之一。仪表信号类的电涌防护器用于现场仪表和控制室仪表的保护。 4.5.1 浪涌保护器的设置原则 (1)应根据工厂及装置所处地区的年平均雷暴日、装置的年预计雷击次数、雷击风险评估、防雷等级等综合考虑。 (2)浪涌保护器的设置应考虑综合经济损失,不应滥设。例如,现场测量仪表损坏造成的综合经济损失大于10万元的,现场测量仪表端设置浪涌保护器;控制室仪表或信号处理仪表损坏所造成的综合经济损失大于10万元的,现场测量仪表和控制室仪表两端可设置浪涌保护器; (3)现场测量仪表设置浪涌保护器的信号回路,在控制室内的仪表也应设置浪涌保护器; 4.5.2 设置浪涌保护器的仪表 (1)安全仪表系统两端应设置浪涌保护器 (2)变送器现场及控制室仪表两端应设置浪涌保护器 (3)电气转换器、电气阀门定位器、电磁阀等现场信号执行器类仪表和控制室仪表两端应设置浪涌保护器。 (4)热电阻及热电偶现场及控制室仪表两端应设置浪涌保护器 (5)电子开关现场及控制室仪表两端应设置浪涌保护器 (6)配备UPS的应在UPS的输入侧配备和安装交流电源线路浪涌保护器。 三、结束语 为了达到石油化工仪表系统的防雷,必须要在工程的设计阶段充分考虑,设计人员不但要对标准规范充分了解,还要根据标准规范要求,针对不同仪表系统特点,采取合理的防范措施,减少雷击对仪表系统造成的损害,确保装置正常运行。 石油化工工程设计论文:石油及石油化工装置中安全关联系统的工程设计 根据富拉油田开发项目安全相关系统FSC的设计和运行经验,全面介绍了安全相关系统的设计原则、设计程序、设计方法。同时也介绍了与安全相关系统有关的术语和概念。 安全相关系统安全完整性安全生命周期有效性 系统设计根据确定的SIL,选择包括系统的输入、输出、安全控制器及其辅助系统,并构建系统体系结构。依据系统体系结构的要求,生成物质清单,按照物质清单,确定系统所需的输入、输出设备类型,安全控制器的重化结构等。 1、输入设备设计。输入设备类型有工艺过程开关(如温度、压力、液位等),手动开关(如紧急停车等)和火灾报警信号(可燃气体检测、火焰检测、热感等)以及应用于安全的原始输入、输出数字信号。在安全相关系统中,要求使用诸如故障安全输入模件和故障安全输入传感器等安全相关设备。如果输入设备不是故障安全型,则必须采用冗余结构模式,并定义最大准时时间、最大偏差时间和最大允许偏差值。冗余结构必须配以不同的表决模式,典型的模式有1oo1、1oo1D、1oo2、1oo2D、2oo3D等。如果设计以可靠性优先,则在冗余输入组态中使用与逻辑,如果有效性优先,则使用或逻辑。火灾报警输入一般为模拟信号,探测点应具有报警、超驰、测试、故障等可视化功能。 2、输出设备设计。安全相关系统的输出设备应是故障安全型,如电磁阀、ESDV阀等。当使用非故障安全执行机构时,应采用冗余拓扑。而冗余模式由工艺特性决定,如燃烧控制系统的燃气回路,其开关电磁阀应采用串联安装,而高压防空系统,放空阀则应为并联冗余。由于安全系统的故障或过程问题的停车都必须依赖动力源才起作用,在失去动力源时(如电源故障或风源丢失),最终的输出控制单元必须进入故障安全状态,其机械设计机构应能够使输出返回到安全位置,作为额外的安全保证,即所谓的“事故时开或事故时关”。所有输出电磁阀应为正常激励,故障失电模式。输入、输出回路应设有开路、短路和漏电保护等功能。报警和故障的远程显示必须采用硬接线或使用安全系统内部通信链接。 3、安全控制器设计。根据分配到E/E/PE安全相关系统的安全完整性目标值,正确评估现有安全控制器的性价比,在满足装置安全要求的前提下,选择安全控制器的结构。安全控制器的结构一般有非冗余型、冗余型、冗余诊断型,三重化、四重化等。控制器周期性地对硬件进行检测,如果输出硬件存在故障,控制器不应使输出整体失电,而应是成组或单点失电;如果安全相石油及石油化工装置中安全相关系统的工程设计低可能会导致装置和工厂无法进行正常生产。 4、可靠性原则。是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠度是系统在规定条件下、规定时间内完成规定功能的概率,其量化指标为安全完整性目标测量值,其值越小,安全度越高。安全性针对过程的两个方面:过程问题和系统故障;系统可靠性是组成系统各环节可靠性的乘积。要提高系统可靠性,必须同时提高组成安全相关系统的各环节的可靠性,具体就是选用高可靠性的安全控制器、I/O设备、通信模件、电源模件和执行单元等。 5、安全度等级(SIL)的确定和分配原则。SIL是指分配给E/E/PE安全相关系统安全功能的安全完整性要求的离散等级,是在规定运行模式下,规定时间内,安全相关系统成功实现所要求安全功能的概率。IEC61508将SIL分为4个等级: SIL1~4,其中SIL1最低,SIL4最高。 6、目标故障原则。故障是功能单元终止执行要求功能的能力,根据故障的表现形式可分为显形故障和隐形故障。显形故障是指能够显示自身存在的故障,属于安全故障;隐形故障是指不能显示自身存在的故障,属于危险故障,危险故障是使安全相关系统处于危险并使其功能失效的潜在故障,隐形故障一旦出现,可能使生产装置陷入危险。安全相关系统的设计目标就是使得系统具有零隐形故障,并且尽量少的影响有效性的显形故障。 7、有效性和可靠性综合原则。有效性和可靠性的目标是矛盾的,有效性的目的是使过程保持运行(安全运行),而可靠性的目的是使过程停下来(安全停车)。提高可靠性必然降低有效性,综合方案就是根据工艺特点,在满足设计要求的安全等级前提下,尽量提高系统的有效性,以减少装置的无谓停车,提高生产的经济效益。 8、经济适用原则。提高系统的有效性和可靠性,必然增加系统的成本开销。多余的冗余以及富余的安全等级是一种浪费。科学的设计方法就是根据实际的生产过程,选择合理的系统冗余度。对于不是很重要的过程,可以牺牲一些系统可靠性来提高项目经济性和系统有效性,而在主要的生产过程点则采用较高冗余度,确保生产的安全平稳。 安全相关系统组态一旦确定控制策略和所需设备,就进入系统组态进程。安全相关系统组态主要包括系统组态、逻辑功能组态和源码转换等。 1、系统组态。系统参数组态。系统参数主要有系统要求等级、安全控制器结构、过程安全时间、故障时间、存储器类型以及上电模式等。输入/输出信号组态。该组态在详细设计阶段进行,主要是根据规格书分配I/O在安全系统中的实际位置,包括柜号、架号、槽号、通道号、信号类型、单位等信息。严禁安全相关信号与非安全相关模件相连和有关信号的多次分配。为了维护和测试,要求将输入、输出强制到某个规定值,强制可以在不影响生产的同时对输入输出设备进行更换和维修,当相应过程变量进入非安全状态时,强制将引入潜在危险。强制状态根据工艺要求可以是高、低或规定值等。 2、逻辑功能组态。逻辑组态工具有功能逻辑图、指令表、顺序控制等,一般使用功能逻辑图(FLD),它由一组预先定义的符号组成。设计应用程序时,应根据安全系统要求,首先设计通用模块,然后可以对通用模块进行多次调用。FLD中的信号流起源和目的应采用传输方式进行,原则是目的FLD页号必须大于源FLD页号,以增加程序反应时间。 3、源码转换。源码转换的先决条件是要满足有关FLD和功能块号要求,转换按FLD号的降序进行,转换的目的是将组态文件变成系统可以识别的机器码并检查编辑的程序是否正确。只有经过转换的程序才能进行下装。转换同时修改程序文件版本号,在冗余系统中,只有版本号一致的两个系统才能正常工作 和作图法相比,计算法较简便、准确,省略作图麻烦。只要是双针保护(这是常用的防直击雷保护),参照本文提供的计算图和相应公式进行计算均可获满意结果。 石油化工工程设计论文:浅析关于提高石油化工工程设计单位的档案管理 摘要:石油化工工程设计档案是一种能够比较直接记载设计人员思想和方法,真实反映石油化工工程设计实践活动的一个历史过程,工石油化工工程设计档案除了具有科技档案的一般特征外,也有着其自身的特点。充分的认识和掌握石油化工工程设计单位档案管理的各种特点以及管理策略,对石油化工工程设计单位档案管理质量的提高有着重要的意义。 关键词:石油化工 档案 管理 档案管理工作是企事业单位发展的重要基础,对传承企业文化的重要工作。各个单位需要加强档案管理工作,不断建立健全档案管理机制,把档案管理工作纳入发展管理规划中去。提高关于石油化工工程设计单位的档案管理,做好工程项目设计的档案收集和整理工作,促进单位档案的科学规范化,不断推荐单位档案工作的创新,有效利用和保护档案,能够更好的为企业的各项工作服务。 一、石油化工工程设计单位档案的特点 (一)组成的成套性 通常一个独立的工程项目,石油化工工程设计单位需要把各种不同专业的设计人才分成设计小组,按照程序开展设计工作,形成比较严密的文件材料系统,使得石油化工工程设计单位具有成套性。石油化工工程设计的档案收集、整理,保管以及利用要求把工程的设计材料文件收集齐全。依据工程的不同阶段进行配套整理,系统的反映工程的技术设计信息, 不能把其他项目的图纸混淆,保证档案资料的完整齐全,方便以后的利用。 (二)形成的阶段性 根据石油化工工程的设计工作的程序,一般一项工程需要有准备阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段和配合现场施工安装阶段,如果前一个阶段的设计工作不能完成,那么下一个阶段的工作也不能彻底的开始,只能做一些准备,前一阶段的设计过程中用到的文件经过批准之后很可能成为后一个阶段的设计依据。 (三) 内容的专业性 一项石油化工的工程设计需要很多的不同专业的设计人员参与,相互配合。所以一项工程的设计方案材料是多个专业联合创作的过程。不同的专业有着自己的专业性特点,所以,石油化工工程工程设计的档案在分类归档过程中,需要考虑文件资料的专业性和专业之间的联系性。不要把不同专业的技术信息文件混淆在一起。 (四)修改、补充的多变性 石油化工工程设计是从技术上对即将建造的工程的全面规划,在施工的过程中对设计方案的修改情况是经常出现的,如果设计的方案在某些地方出现了缺陷或者错误,就需要及时的对设计方案进行补充修改。有些工程的设计图纸经过了多次的补充修改,有的设计图纸成套作需要设计人员进行重新的设计。设计文件的修改或者变更是无法避免的,同时也是很有必要的,这也是石油化工工程档案和其他一些单位的档案管理的不同之处。如果设计方案出现更改的时候,必须要把设计更改的材料和工程设计的技术文件资料进行配套的整理,确保石油化工工程设计档案管理的准确和完整。 (五)使用的通用性 石油化工工程设计本身就是一项具有创造性和继承性的工程,设计师在继承和借鉴别人优秀设计成果的基础上进行新的设计,石油化工工程设计的一些元素通用性强,设计的部分内容可以进行多次的使用,具有很强的通用性。石油化工工程设计档案的通用性可以大大避免了单位的重复劳动,加快设计的速度,提高单位的工作效率。 (六)数量浩大 石油化工工程设计的内容比较多,过程复杂,形成各种各样的设计图纸和文件资料。图纸文件资料的数量是浩大的,在归档管理上需要有足够的存储档案的空间。同时做好档案的信息化管理。 (七)使用价值的时效性 石油化工工程设计的档案用于工程项目的次数还是比较多的,第一次利用发挥作用后还会有第二三次, 具有长期的使用价值。但是工程设计档案有部分经过一定的时间之后就失去原来的利用价值,所以作为档案管理人员还需要定期的对档案资料进行整理,把已经失去价值或者价值不大的资料进行销毁或者保存到不常用的地方。 二、提高石油化工工程设计单位档案管理的策略 (一)落实档案管理制度,加强档案管理 对于石油化工工程设计单位来说,合理的制定本单位的档案管理制度,是有序的开展企业石油化工工程设计档案工作的前提需要。从各方面比较全面的进行规范石油化工工程设计单位在档案工作的过程中遇到的各种实际问题,能够及时的对相关石油化工工程设计工作档案管理制度进行制定,做好文件的归档工作对于加强企业的档案管理,提升石油化工工程设计单位整体的档案管理水平是十分必要的。在建立档案管理制度的同时,必须要把档案管理制度落实到工作中去,抓好对石油化工工程设计单位档案工作质量的考核。单位通过对各项制度的制定和落实,对于解决石油化工工程设计单位在发展中遇到的新问题,提高石油化工工程设计单位关于档案管理的工作质量,规范企业的档案管理有着十分重要的意义。 (二)加强档案信息化管理,促进档案管理改革 石油化工工程设计单位要把档案的信息化管理工作认真抓起来。工程设计图纸和技术标准等档案可以为石油化工工程设计单位以后的工作提供参考,同时也是非常重要的凭证作用,但是传统的档案存储方法比较落后,查阅起来也不是很方便。工程档案的信息化建设,可以实现工程设计图纸和技术信息的数字化,不同的工作人员依据自身岗位的权限,可以随时通过计算机查阅浏览所需要的工程图纸、资料和相关的其他信息。石油化工工程设计单位的档案信息化管理,提高了整个企业的档案工作水平,方便了工作。同时企业也可以在单位相关的网页,把工程的信息上传到网上,方便了交流和沟通。石油化工工程设计单位要积极的推荐企业的档案信息化进程和电子文件的管理。尽早实现企业档案管理的网络化、数字化。 (三)把握重点工程建设,抓好项目档案管理的全过程 作为石油化工工程设计单位的档案管理,是需要把项目工程从开始设计规划到最后竣工验收的整个过程中产生的资料、文件、图纸进行归档的。需要认真做好关于重点工程的档案记录,注重对工程设计在各个不同阶段时期的资料信息的收集归档。对工程的相关文件材料要同步的积累和管理,保证归档的质量。由于工程施工一般周期比较长,整个过程中产生的文件数量大,种类也比较多。这也给石油化工工程设计单位的档案收集,保管,整理和利用造成了一定程度的困难,带来很大的工作量。档案管理工作人员要根据工程的进度,对工程的材料及时收集,保证档案归档的完整准确性。 总之,石油化工工程设计单位档案管理的特点是由设计单位自身的性质以及石油化工工程设计活动的规律所决定的。在石油化工工程设计的过程中会产生一定的技术设计成果,对这些工程设计成果重要的记录载体就是单位的工程设计档案。充分的认识和掌握石油化工工程设计单位档案管理的各种特点以及管理策略可以不断提高设计单位的水平,发挥档案管理的作用,为石油化工工程设计单位的长远发展做出贡献。
建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程中的智能化技术探究 摘要:建筑电气工程的智能化技术是改变传统电气自动化技术的一种改革模式也是一种创新手段,这种智能化的技术能够增加工作人员的工作效率,在节省时间的前提下还能够增强工作质量。能够将人力资源更加合理的进行利用,随着时间的推移,我国建筑智能化发展将会越来越壮大。 关键词:电气工程;智能化;技术应用 引言 随着人民生活水平的提高,人们对建筑住宅等也提出了更高的要求。市场竞争日益激烈,如何在建筑行业中脱颖而出,增强国际和国内市场的竞争力,唯一的出路就是充分将科学技术应用于社会生活中,实现建筑电气工程智能化技术发展。我们不仅要在建筑基础工程上提升水平,更要在建筑电气工程等其他辅助工程中更加完善服务质量,全面智能化,提升市场竞争力。 一、智能化技术在电气工程自动化控制中的重要性 1、可以简便地控制电气工程自动化模型 在电力系统运行过程中,使用智能技术使控制电气自动化模型能使这个操作过程简化,免去了很多复杂的工作。在电力运行体系中,假如电气工程自动化控制过程中的主要参数出现一丝变化,都有可能对整个电力体系的治理和控制造成困难。可是,智能化技术恰好能处理这一问题,智能化技术在电气工程自动化控制中得到了很好的利用,运用智能化技术不但可以让电力系统的参数越发精准,而且可以有效及时地减少电力故障的发生。 2、增强电力运行体系的整体控制力 在电气工程自动化控制过程中,如果利用智能化技术就能够及时节制电力体系中的有关电力装置和数据,平常我们使用智能化技术来组装电力运行体系控制器来保证电力系统的正常运转。尤其是在针对有关的电力装置实施调控的过程中还可以有用的施展自动化这一特有优点,可以对电力装置中存在的弊端实施必要的警示并且直接反馈信息。 3、确保电气工程自动化各个环节一致 电力体系的正常运转与各个环节的监控和经管是分不开的,经过利用智能化技能,以提高对全部电力运行体系的控制能力。经由过程对智能化技能的运用不只可以有效的提升电力体系的运行效力,并且还可以充分利用高科技,发挥其优点。 4、节能作用 有关智能化技术的优势,我们可以对电气工程进行远程控制操作,这样不仅可以提高整个电力运行系统的控制运行能力,并且可以节省人力、物力,从而达到节约能力资源的目的。 二、建筑电气工程智能化技术应用 在建筑电气工程中,智能化技术主要应用于建筑电气工程的自动化控制、建筑电气设备故障预测分析以及建筑电气设备的优化设计等。所以建筑电气工程的智能化技术应用分析主要包括:智能化技术在建筑电气工程自动化控制中的应用;智能化技术在建筑电气工程故障检测分析中的应用以及智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用等。 1、智能化技术在建筑电气化工程自动控制中的应用 在进行建筑电气工程过程中,不论是照明装置、变压器装置还是其他电器设备的安装,都需要安装自我控制系统和保护系统。这样才能在内部形成保护系统,有效的控制事故的发生,防止突发性的安全事故。在这种保护系统的应用中,我们就可以采用智能化技术,将电气工程中的电气设备等应用GPS定位系统,将其所在的位置进行定位,然后利用计算机传感技术,将电气设备、线路运行以及照明设施等的工作情况、运行状况等传送给计算机系统,技术人员根据电气设备,电路等知识设定系统程序。进而对各种电气的装置形成有效的控制,防范突发事故。再将计算机系统中所收集到的所有信息进行分析对比,形成良好的运行机制。以便于及时发现电气工程中存在的问题,从而能够进行有效的防控。最终实现了对建筑电气工程智能化管理。 2、智能化技术在建筑电气工程事故检测中的应用 将智能化技术应用到建筑电气工程的主要目的,就是使建筑中电气工程中设备的故障的检测更加便利。传统建筑电气工程的故障检测通常是由人力提供的,其浪费了大量人力物力,而且由于人力检测会受到一定专业,经验的限制,在事故检测过程中,容易因为人为因素导致失误,从而增加人们的安全隐患。如果将智能化应用到电气系统中,将会很好的解决这个问题。计算机系统根据电气设备的常规运行情况,进行程序编辑,一旦发生了计算机系统常规程序以外的情况,就可以通过设置警报等形式,通知到管理人或监控人,进而对发生问题的地方实行监控,重点管理。利用好智能化技术,不仅在于每一次事故的检测,同时还可以根据每次传送到电脑的数据,形成智能化故障分析系统,对所有发生问题的部分进行故障分析。电气工程智能化技术的应用,不仅能提前有效的检测故障,而且还可以做到防患于未然,增加建筑电气化工程的稳定性和安全性。 3、智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用 建筑电气工程是一项重要的建筑工程之一,基础建筑在建设过程中是建筑的主体,而电气工程作为辅助工程,在整个建筑工程项目中同样占有着非常重要的地位。电气工程会随着建筑水平的提高而不断优化,电气工程在设备优化过程中,如果将智能化技术融入到其中,将会使电气设备优化将得到全面高速的发展。在建筑电气工程中,可以考虑将智能化技术的遗传算法和专家系统两者应用到电气设备的优化中。 三、建筑电气工程中智能技术应用注意事项 1、经济 智能化技术在电气安装中的应用带来了技术优势,但是同时考虑到其技术成本,要从经济实用角度对技术进行调整,在保障精准性、可靠性的同时保证经济节约。因此,从建筑电气方案开始设计时就要考虑到智能化技术水准进行调整,参考当前技术水平对方案进行不断优化,应用安全可靠的技术时保障所提供建筑电气产品的合格性、可靠性与质量,通过新型简化系统更好的提供服务,从而达到降低造价、保证质量与保障实用的目标。 2、设计 建筑电气工程的智能化设计要遵循高效实用理念,制定合理目标,循序渐进的实现各项功能。对于设施较为复杂且设计、管理难度较高的建筑,要从方案设计伊始对其局限性、缺陷、功能、性能进行深入探讨,在追求创新、全面、功能齐全先进的同时兼顾质量,避免走上脱离现实的老路。另外,如果设计方案过于高端,还会增大实际施工难度,造成运行支出增多、投资成本加大、资源浪费等诸多后果,还不一定能达到预想结果,所以在应用时一定要坚持经济、实用理念,从建筑电气项目根本需求入手,选用最为合适的设备与技术进行施工,为后续运行、管理提供方便。 3、质量 虽然智能化技术本身在保障质量方面有先天优势,但是技术本身如果存在失误或缺陷,必定会造成严重后果,因此要依靠技术优势之外,对技术应用本身也要保持负责任的心态,做好设计方案的校对、数据的审核,确保每个细节都准确无误。 结束语 综上所述,建筑电气工程中智能化技术的应用可高效完成故障检测,有助于设计优化和自动化控制系统的运行,对于保障电气系统的安全、质量有积极意义,因此值得大力推广运用,但是使用智能化技术的过程中要加以注意,实现多方共赢。 建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程的智能化技术应用分析 【摘要】本文主要围绕着建筑工程智能化技术展开论述,分析了建筑工程智能化技术的应用问题,希望能够为今后建筑工程智能化技术的施工和应用提供借鉴。 【关键词】建筑工程;智能化技术;应用 一、前言 当前,建筑电气工程智能化技术的应用非常广泛,如何提升建筑电气工程智能化技术的应用效果值得关注,因此,要进一步分析建筑工程电气智能化技术。 二、建筑电气工程概述 随着建筑业的发展,居民生活供电、给排水、照明、信息通信和安全防护等方面的要求越来越高,建筑电气工程也得到了很大的进步。同时,由于关联学科的增加,建筑业与其他学科交叉发展,逐渐衍生出一门综合性的技术,即建筑电气技术。建筑电气工程综合了信息技术、控制技术、电子技术和电工技术。当前,建筑电气工程的智能化趋势愈加明显。 以建筑供电系统为例,将微处理器安装在供电系统的高压、低压开关柜的智能断电器中,可以对供电系统的回路状态进行有效测控,使整个供电系统形成网络化布局,以数字化能源系统实现对系统的控制,对供电系统的运行状态进行实时监控和综合管理。建筑物的供电系统已不再是过去的强电设备,而是包含了电子、电工、信息、控制技术的综合性的应用系统。 在建筑电气工程中,约有70%以上的负荷是由电动机作为动力来源,建筑用电对供电系统的要求非常高。在供电设备的运行过程中,可能受到很多的干扰,其工作性能会受到很大的影响,导致建筑物的整体管理存在着很大漏洞。同时,为了满足人们信息通信等服务的需求,建筑电气工程中安装了网络通讯设备,通过对接线处理、防雷处理、布线技术、静电屏蔽等技术措施,保障人们的通信需求。 三、建筑电气工程智能化技术 社会经济在发展,科学技术也在不断的发展,人们对自身生活条件的要求也越来越高,对建筑的各个方面更是提出了更高更严格的要求,尤其是在建筑的电气化工程上。人们不仅要求有足够通畅的电气路线和设备,更是需要更加安全和适用的电气工程。而所谓的“建筑电气工程”主要包括了以下步骤: 首先是安装成套的建筑电柜和控制装备,有利于在整体上控制建筑中的电路;其次是安装电缆线和电线,这一步从整体上对电线分布和光缆的位置进行了规划;然后便是安装变压器以及一些动力装置,并在调试的过程中对出现的问题及时地进行解决和改进,保障施工完成之后的正常使用;这之后是各种细致的安装工作,如接地设置、母线、导管、照明装备等;最后便是施工完成之后的检查和验收,这一步极其重要,要将之前没有发现或改进的问题进行集中的研究处理,保障安全。 建筑电气工程建设随着社会经济的不断发展逐步的开始了更新和变革,开始运用越来越多的新科技和新技术,尤其是智能技术的使用,更是加快了建筑电气工程建设的信息化和科技化步伐。智能化技术就是人工智能技术,是由全球定位系统技术、紧密传感技术和高科技计算机技术相互综合之后的产物,总的来说是属于计算机技能智能化分支。人工智能化系统主要包括语言图像识别系统、处理系统、控制系统和专家系统等各个方面,而在建筑的电气工程建设中,人工智能主要是使用了控制系统,比如在电气电力方面的控制等。 科学合理地使用智能系统有助于自动化的发展,并且可以方便快捷地恢复设备的系统,加强使用装备的自我修护和保护能力。一旦发生了什么事故或者意外,可以及时地进行处理和解决。 四、建筑电气工程的智能化设备和技术的应用分析 1、建筑电气工程的智能化设备 建筑电气工程的智能化系统主要是通过建筑物内部分散安装的中央处理设备和远程处理机等实现的,以总线桥实现信息交换和通信,包括系统设备、系统输入设备和输出设备三种,按照智能化设备的结构方式可以分为以下几类:一是中央处理设备,主要包括中央电脑、显示屏、数字化仪、打印机和操作键盘组成。二是远程处理机,现代建筑一般采用TA6585和TA6711两种型号的远程处理设备,这两种设备与接收处理设备(RPU)的功能基本上是一致的,可以实现对建筑物的实时监控和数据通信。远程处理机也可以通过总线桥直接连接到M7的中央系统中,形成二级控制的专用系统。三是总线桥,总线桥是专门用于二级控制系统通信的处理器,总共有8条通信的线路,其中每一条通信线路可以连接到至少30个区域的控制器。四是控制键和测量元件。控制键主要包括继电器、二通阀和三通阀。由于不同型号的测量元件在流量传感器、湿度传感器、温度传感器、压差传感器等方面有所不同。 2、建筑电气工程的智能化技术的应用 目前,建筑电气工程注重将建筑物环境结构、住户服务、物业管理和智能化系统的结合,在建筑物的优化设计中,为住户提供舒适、安全和便捷的生活和工作环境。建筑电气工程的智能化和自动化要求对整个建筑物系统的给排水、供电、照明、通信、消防、电梯等众多生产生活设备进行实时监测和控制,不仅可以节省大量的人力、物力和财力,还能保证建筑物系统的运行安全。建筑物电气工程的智能化技术应用如下: 第一,远程处理机。建筑的自动控制系统和接收处理设备之间可以实现完全透明的通信,电气工程的智能化可以通过同一条线路的不同接收处理器来完成。从建筑电气工程的总体上来看,建筑电气工程智能化系统主要对空调主机的运行状态进行监控,因此可以将接收处理器安装在机房附近或者机房中,将空调控制系统用于安装之后的输入输出接口连接在旁边的照明控制、水位信号和水流量计中。同时,为了方便装修和维修工程,接收处理器接口处应预留300%左右的空间。 第二,建筑电气设备智能化系统线路。在建筑电气设备智能化系统的布线过程中,应对那些需要专门导向的线路如流量计线路、温度湿度的传感器线路、通信线路和水位开关线路等进行专门施工。电源线、控制电缆和信号电缆要分管、分槽布线,网光、网络控制器、计算机等设备的布线应与弱电工程共用接地干线。在建筑电气工程中,由于不同的电子设备属于不同的供电系统,其功率和抗干扰能力存在着差异,因此布线的要求也不同。电子设备与防雷接地在布线时可能会采用共同的接地装置,这时应该采用埋地的铠装电缆,以防止电子设备遭受雷击。对于抗干扰能力较弱的电子设备,不应与防雷接地共用,在布线过程中应与防雷接地保持在20m左右,而对抗干扰能力较强的设备,可以适当减小两者的距离,但也不应低于5m。 五、结束语 综上所述,建筑电气工程的智能化施工要采取有效的施工技术,在应用智能化技术的同时,应该明确智能化技术的特点和应用的方法,从而保证技术应用的效果。 建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程的智能化技术应用 摘 要随着人们对于智能电气设备依赖程度的不断增加,人们对于建筑物电气工程的施工情况也予以了越来越高的关注。为了满足人们的需求,建筑单位开始将智能化技术运用到了电气工程施工之中。以智能化技术介绍为切入点,对智能化技术在建筑电气工程应用现状以及应用方式进行分析,并就智能化技术在建筑电气工程中的发展前景进行预估,期望能够为智能化技术在建筑电气工程中的立足与推广提供一定的帮助。 【关键词】应用领域 建筑电气工程 智能化技术 故障诊断 为了提高建筑工程的施工效率,保证工程的施工质量,建筑施工单位都对自身的施工技术进行了优化,并开始将现代化技术引进到了建筑工程的各个项目施工之中,整体应用效果较为理想,尤其是电气工程,在智能化技术运用之后,不仅减少了施工人员的工作量,同时也有效提高了电气施工的技术水平,保证了电气工程的施工质量。 1 智能化技术概述 智能化技术是以信息技术为依托的新型、综合性技术,以GPS定位技术、计算机技术以及精密传感技术的应用为主。智能化技术具有诸多优势,不仅能够代替人工进行危险性操作,提供工程施工安全性,同时机械自动化的操作,也切实提升了工程的施工进度,无论是在工程施工故障排除方面,还是在工程施工精度提升方面都发挥出了极大的作用。在市场竞争日益激烈的今天,该项技术的运用优势更加明显,已经被应用到了各个领域之中。 2 智能化技术在建筑电气工程的运用现状 2.1 智能化技术的应用范围较窄 由于建筑单位技术能力以及其他客观因素的限制,智能化技术只在部分领域得到了运用,像发动机以及电动机等等,但在其他建筑电气工程领域中,还是没有得到全面的应用,与生活化领域相比,应用范围较窄。因此可以判断出,智能化技术在建筑电气工程中的应用还处于初级阶段,发展空间较大。 2.2 智能化技术运用水平有待提高 虽然智能化技术的应用范围还没有达到全面普及的程度,但也得到了一定的发展,对建筑电气工程的施工起到了较为积极的作用。但如上一问题所述,目前在建筑电气工程中,智能化技术还处于低级水平,所以智能化技术还没有与工程各个项目达到融合的效果,在很多领域中,该项技术还处于理论阶段,整体实践运用水平相对较低。 3 建筑电气工程中,智能化技术的运用 3.1 在电气自动化控制中的运用 建筑物中的电气工程都需要24小时连续运作,单纯依靠人工无法适应这种强度的工作,必须要使用智能化技术建立自动保护系统以及控制系统,如果电气系统出现故障,系统会自动对故障进行控制与保护,避免出现严重后果。一方面要通过定位功能,对电气工程所有的电气设备装置配件以及线路位置进行确定;一方面要运用传感技术将电气工程各项运行情况上传到电脑终端,使相关人员能够及时对运行数据进行收集;另一方面计算机系统会通过电路、电机设备以及电磁场等方面的信息,对采集的数据进行科学的评估,从而按照上传的数据值对整体工程进行有效控制,实现智能化控制。 3.2 在电气故障诊断中的运用 电气工程场长期运行过程,难免会出现设备故障以及线路故障等方面的问题,对用户使用造成影响,而且如果没有及时对此进行修补,就会增加重大事故的发生机率,出现电气工程大面积瘫痪的情况。传统的故障断定手段不仅程序较为繁琐,而且需要大量的检测时间,其故障检测准确率也无法保障。而智能化技术的运用,可以有效改善传统检测工作中存在的缺陷,通过系统对电气工程进行精确的分析,在短时间内准确找到故障的发生位置,以及故障的发生原因,便于技术人员及时对故障进行排除。 3.3 在电气设备优化设计中的运用 在使用智能化技术对电气自动化设备设计进行优化时,通常会使用专家系统与遗传算法两种智能化技术。技术人员会利用遗传算法对生物遗传进行模仿的特点,对系统中的生化规律进行摸索,从而准确找到系统中存在的问题,并及时对其采取相应的优化措施。为了保证设备的优化质量,技术人员会将专家系统与遗传算法有机结合在一起,同时使用。 目前技术人员还研发出了模糊逻辑以及神经网络两种新的设备优化方式。基于物理方法的模糊逻辑,以及基于计算机算法的神经网络,打破了传统网络运算速度的束缚,能够设备优化效率得到了显著的提高。 4 智能化技术在建筑电气工程中的发展前景 通过对目前建筑电气工程中智能化技术应用现状的分析,我们推测出智能化技术在建筑电气工程中会拥有十分广阔的应用空间,预计今后智能化技术会向着两个方向进行发展: (1)智能化技术的应用范围会逐渐扩大。随着智能化技术在建筑电气工程中应用的不断深入,目前存在的智能化技术运用水平较低、应用领域范围较小等方面的问题都会得到显著的改善。智能化技术的运用水平会由原来的初级阶段逐步进行提升,运用领域也会逐渐得到扩充,建筑电气工程的施工情况也会随之得到改善。 (2)智能化技术的理论部分会与实践部分有机结合在一起。虽然国内电气工程智能化技术的理论研究水平较高,但实践水平始终没有得到显著的提升。现在行业专家已经认识到了这一问题,并开始对外国先进经验进行了借鉴,正在积极探索一条理论与实践有机结合的途径,相信不久的将来,这一目标必然能够达成,智能化技术会有效带动建筑电气工程的发展。 5 结束语 虽然目前建筑电气工程智能化技术的优势与功能还没有被完全挖掘出来,在运用水平方面以及运用领域方面还存在着一定的局限,但仍然在建筑电气工程中发挥着极大的作用,能够有效降低工程人员的工作强度,提高电气工程的维护水平以及故障排查效率,进而有效提高电气工程的整体运行质量,为广大用户带来更加稳定、安全的用电体验。希望通过本文的论述,能够为建筑电气工程智能化技术的应用与发展带来一定的启示。 作者简介 韩思宇(1995-),男,黑龙江省哈尔滨市人。在读本科。 作者单位 黑龙江工业学院 黑龙江省鸡西市 158100 建筑电气智能化技术研究:建筑电气工程的智能化技术应用分析 摘 要:近年来,随着人们生活质量水平的不断提升,建筑工程规模不断扩大。在建筑施工中,电气工程作为极为重要的施工环节,受到广泛的关注。所谓的电气工程,主要是对电缆线路、电气设备的配备安装。将计算机等先进技术应用在建筑工程中,能够有效的收集、分析和处理各类信息,促进建筑智能化的实现,使工作效率大幅提高,其意义重大。本文主要围绕建筑电气工程的智能化技术的发展意义,简要分析了电气智能化系统技术特点和技术的应用情况,希望能够进一步提升建筑电气工程的智能化技术水平。 关键词:建筑电气;智能化技术;应用 近年来,我国不断提高的社会经济水平促进了建筑工程规模的不断扩大,各类技术应用在建筑工程中日趋成熟。在工程的施工中,电气工程的智能化技术逐渐被广泛应用,智能化技术进一步提高了建筑的电气工程水平。智能化技术的广泛应用使施工人员的劳动量大幅降低,使施工操作更加精确,使工程进度不断加快进一步降低了施工成本。 一、建筑电气工程的智能化技术应用对现代建筑发展的意义 随着建筑电气工程的不断发展,人们对电气工程的质量要求也不断提高,为了提高建筑工程的品质,各种新技术在电气工程的应用也越来越广泛。智能化技术以其节约、环保、安全、智能的特点在建筑电气工程中应用广泛,智能化技术又叫人工智能技术,是综合了精密传感技术、 GPS 定位技术以及计算机技术的一种新兴应用技术。智能化技术主要应用在控制方面,例如电气控制等。主要系统包括自动控制系统、图像、语言识别系统、语言处理系统以及专家系统等。在建筑电气工程中应用智能化技术,可以提升建筑电气工工程的整体质量水平。一方面建筑电气工程的智能化技术的应用,可以实现对建筑物的整体管理和控制。 通过对建筑的电气工程进行实时监控,对建筑电气工程的运行情况及存在的问题进行分析,提高工程或系统装置等的整体可靠程度。而且能够帮助电气装置或者设备等实现自动化运行控制管理等内容,提高操作速度以及操作精准度,提高工程的可靠程度;另一方面可以有效地减少人工操作量、降低成本。另外建筑电气工程的智能化技术应用为人们提供了生活生产所需的水、天然气、电、湿度、温度等能源资源的需求,为人们的生产生活提供便利。同时,通过电子计算机的通信网络实现信息的实时共享,提高了建筑物的安全性,保障了人们生命和财产安全。如自动化的自动排烟设备、灭火设备、消防电梯、事故照明等,能在事故发生之后自动进行报警或者处理,减少了人员伤亡和财产的损失。 二、建筑电气设计原则以及建筑电气智能化系统技术特点 1、建筑电气设计原则。在建筑电气设计中,设计原则主要包括:经济、节约、效益原则,根据相关规范以及要求,从建筑工程实际配电方式、用电负荷以及变压器容量等用电情况出发,在不断整合整个建筑工程成本、效益、经济的同时,根据建筑工程给排水、动力、暖通等实际情况进行设计规划。在这个过程中,电气工程设计主要包括:电力负荷情况、建筑电压等级、供电电源、配电系统、设备配置、接地防雷保护、电气照明以及变电站选定等。在建筑电气工程规划、设计合理时,质量工程才能得到保障。其中,建筑电力负荷情况作为整个电气工程的重要载体,对整个建筑工程正常运行具有重要作用;配电系统以及电气设备选择作为整个电气工程的优秀,它是供电系统和建筑工程的重要内容;供电电源以及变电站位置确定则是整个电气工程的关键部分,接地防雷保护是整个建筑电气工程顺利运行的保障。另外,电气照明系统在建筑电气功能保护中,由于非常贴近居民生活,因此,电气照明合理设计逐渐成为建筑电气工程经济节能的重要目标。 2、建筑电气智能化系统技术特点。在智能化和建筑电气联合应用中,实现了建筑电气智能化系统,和传统建筑电气系统比较,具有明显的技术、工艺创新,它能在有限的能源利用中,达到安全监管、集中控制的目标。从技术领域来看,传统技术和现代技术相比,最大的不同点在于电气智能化体系,它将传统建筑逐渐分离成控制信息、电气设备以及各类子系统,再利用计算机网络系统逐渐形成统一协调、相互联系的整体性网络,从而实现控制信息和当代建筑电气管理、任务、资源共享重组。由于能源消耗较大,占整个当代建筑总能耗的45%左右,它在满足居民对工作环境、生活空间要求时,大量应用当代智能化技术方法、手段,从而在技术方法上最大限度的降低能源消耗;它可以根据建筑电气工程不同的环境以及实际要求,设定不同形式的运行方案,通过不同形式的建筑电气自动化控制方式,实现节能降耗的要求。 三、建筑电气工程的智能化技术的应用 1、智能技术在建筑电气自动化控制中的应用。一是智能化技术在电气设备中的应用,在电气化的领域中,电气化的操作是一个复杂的工作。因为它涉及的领域较多,需要高素质的人员才能进行控制。同时还要通过控制人员具备高度的责任感,来确保操作的良好进行;二是电气控制中人工智能的有效应用,电气控制在整个的建筑电气工程中间是关键的一个环节,实现电气控制的智能化就可以提高工作的效率、加快工程的进程、提高工程的质量、降低工程的成本。在电气工程中,我们的电气工程需要自我保护,我们通过将GPS的定位系统安装在里面来确定电气控制的线路。一旦出现问题,我们的计算机智能系统就会自动的传送出运行状况,然后对传出的数据进行分析,最后进行智能化的电气控制。 2、远程处理机。建筑的自动控制系统和接收处理设备之间可以实现完全透明的通信,电气工程的智能化可以通过同一条线路的不同接收处理器来完成。从建筑电气工程的总体上来看,建筑电气工程智能化系统主要对空调主机的运行状态进行监控,因此可以将接收处理器安装在机房附近或者机房中,将空调控制系统用于安装之后的输入输出接口连接在旁边的照明控制、水位信号和水流量计中。 3、建筑电气设备智能化系统线路。在建筑电气设备智能化系统的布线过程中,应对那些需要专门导向的线路如流量计线路、温度湿度的传感器线路、通信线路和水位开关线路等进行专门施工。电源线、控制电缆和信号电缆要分管、分槽布线,网光、网络控制器、计算机等设备的布线应与弱电工程共用接地干线。在建筑电气工程中,由于不同的电子设备属于不同的供电系统,其功率和抗干扰能力存在着差异,因此布线的要求也不同。电子设备与防雷接地在布线时可能会采用共同的接地装置,这时应该采用埋地的铠装电缆,以防止电子设备遭受雷击。 4、电气照明系统。智能电气照明成为目前建筑电气工程智能化工作的重要内容,电气照明系统可以从灯具、光源和照明控制系统三个方面进行努力。通过新型的采光材料和方法,可以充分利用自然光,能够减少电能的消耗。建筑的电气照明控制应包括现场控制、集中控制、照明控制、火灾控制等。所谓集中控制,即应设置一个中央监控照明系统,将电气照明信息进行收集,为设备的运行和维护提供依据。在建筑的电气照明系统中,可以在卫生间和楼梯通道处设置声控或红外控制的灯具,不仅能够方便住户的照明,还能节约电能。 四、结束语 在当今建筑行业发展中,建筑电气工程智能化已经成为发展的必然趋势,严重影响着电力系统的发展。所以,在实际应用中,需要按照电气工程设计原则、意义以及各种技术要求,对国内外先进技术经验进行不断整合,进一步完善和提升我国建筑电气工程智能化技术应用,使经济效益和社会效益有效提高。 建筑电气智能化技术研究:探究建筑电气工程的智能化技术应用 摘 要:建筑电气工程是一种和各种电气设备、照明设置和线路电缆有关的技术工程。计算机智能化中包含了智能化技术,在对建筑电气工程智能化技术应用的探究中起到重要作用。文章首先解释了建筑电气工程和智能化技术的含义,然后介绍了智能化技术在建筑工程上的应用,最后探究了在应用过程中存在的问题,并给出了解决方案。 关键词:建筑电气工程;智能化;技术应用 1.建筑电气工程和智能化技术概述 1.1建筑电气工程 伴随着现代社会科技的迅猛发展,智能化技术在电气工程中的普遍应用使得对建筑电气工程的要求越来越严格,要想保证智能化建筑高质量运转,一定要有电气技术的支持,其涉及到了很多种类的电气、电子设备,规格和功能作用也各不相同。建筑电气工程施工包含的工序十分复杂,具体有安装控制装置、安装电缆桥架及架上电缆、安装变压器、安装照明配电装置、安装发电装置,安装发电机组,开关插座接地装置等。安装成功之后,对整个装置进行试运行并对出现的错误进行改正、验收。 1.2智能化技术 所谓的人工智能技术又称为智能化技术,智能技术是GPS 技术、计算机技术等技术的综合体。智能化技术的优秀是利用对图像、语言等要素的识别,比如用语言处理、识别系统,用图像和文字分析系统以及专家系统等。随着时代的发展,智能技术加入了仿生学、自动控制、语言学等新的理论,逐渐构成了一个更加完整的系统。智能化技术不但提高了智能技术的稳定性,而且提高了它的运转速度,提高了经济效益,加强了它的系统性能。 2.智能化技术在建筑电气工程中的应用 智能化技术已经普遍的应用到建筑电气工程中,建筑电气工程中使用的智能化技术的应用主要有对建筑电气工程进行自动化控制、对建筑电气设备的故障进行有效的预测分析,另外还有对建筑电气设备的优化改进设计等。 2.1智能化技术在建筑电气工程自动化控制中的应用 在电气工程的自动化控制中,需要对电气设备进行定位,通过GPS 定位系统全面监控各种电气设备、线路的工作状况。计算机系统和技术人员将传感器技术传送出的运行数据进行分析,达到高效控制电气设备的目的,保证用电安全,实现了智能化的电气控制。 2.2智能化技术在建筑电气工程故障检测分析中的应用 系统的智能化检测可以检测出在控制中出现的故障。电气设备发生故障时,诊断不及时或不准确都会引发严重的损失,传统的检测方法耗费大量人力物力,不仅浪费时间而且准确率低。将智能化技术应用在在电力系统中,利用计算机技术监控电气设备的运行情况,形成智能化故障分析系统。通常采用模糊网络、神经网络和专家系统等方法进行故障分析,增加稳定性和安全性。 2.3智能化技术在建筑电气工程电气设备优化设计中的应用 近年来,电气工程在建筑中的应用不断增加,为了使电气设备优化得到快速发展,可以采用智能化技术对电气设备进行优化设计。提高建筑电气工程的电气设备的优化通常是结合了遗传算法和专家系统这两种方法。除此之外,还可以考虑运用模糊逻辑,利用物理方法进行设备的优化,另外对设备进行更高层次的优化还可使用神经网络的办法,提高运算速度。 3.建筑电气工程智能化技术存在的问题及解决方案 3.1智能化整体水平较低 目前我国建筑和电气领域发展速度很快,智能化技术在各个领域的发展日渐成熟,在建筑电气工程领域的发展也初具规模。但是仍处于未完全成熟阶段,经验匮乏,理论和实践不能做到很好的结合,需要深入探讨。 3.2智能化应用领域狭窄 当前,智能化技术在建筑电气工程中的应用只在电动机和发动机等部分领域有所发展,但其他生活化的领域内未实现全方位的应用。因此,目前我国智能化技术应用范围相对狭窄,还处在初始阶段,需要进一步提高。 3.3智能化缺乏创新 当今时代是不断发展的,创新在新技术的应用、进步和发展中起到重要作用。我国的建筑电气智能化的实践相对于理论研究而言是不成熟的。但是,问题在我国的智能化技术的实践中频频出现,创新不足,所以我们在今后发展过程中更要加强创新。 针对以上智能化技术存在的问题,为了使建筑电气工程智能化技术得到更好的发展,我们需要提出有效的解决方案。首先要扩大智能化适用的范畴,其次我们应该把智能化理论应用到实践中去,还要加强对智能化技术的创新和改革。 4.结束语 我国建筑电气智能化正处于初始阶段,各方面发展尚未成熟,在现代化建筑电气工程中,为顺应时展需要运用智能化技术,并且要不断发展创新,扩大其应用领域,将理论与实践相结合,提高我国建筑电气发展水平,提高竞争力,满足人们各方面需求。
软件开发毕业论文:熔盐堆动力学软件开发论文 1、动力学模型 建立三维中子动力学模型,包括三维中子扩散模型和考虑轴向流动的DNP平衡方程。由于DNP随燃料沿轴向流动,部分先驱核流出堆外并发生衰变,未衰变的将再次进入堆芯,因此DNP方程需在整个主回路中进行求解。时空中子动力学方程组包括G个中子扩散方程和I个DNP方程。根据之前的相关研究[3]可知,燃料盐的流动对堆芯中子注量率几乎没有影响,因此熔盐堆动力学方程组中的注量率方程与传统固体堆动力学注量率方程没有区别,只是在先驱核方程中增加了流动项。 2、程序验证 本文利用MSRE的实验数据对程序进行验证,MSRE功率为8MW,慢化剂为石墨,氟化盐以648.9℃的温度流经由石墨栅阵构成的矩形管道。根据橡树岭国家实验室(ORNL)熔盐堆运行报告[5]建立MSRE的简化模型(图1)。近似的MSRE几何模型为圆柱体,半径为71.2cm,高度为200.7cm,堆芯填充石墨栅阵,高度为17.15cm的上下腔室分别在石墨栅阵顶部和底部。石墨管道中燃料流速与上下腔室中的流速不同。计算中使用的热工水力参数取自文献[6]。燃料组成部分取自MSRE运行报告,为减少实验结果与计算结果的偏差,模拟过程选取了2套不同的DNP数据:①基于ENDF/B-VI库由HELIOS组件计算产生;②由ORNL提供的缓发中子数据。堆芯内有效DNP份额的计算方法取自文献[7]。 2.1MSRE稳态运行下DNP损失 第1个基准题计算MSRE稳态运行下的DNP损失。MSRE实验结果与文献[8]的计算结果作为参考解。本文计算了MSRE在采用235U燃料和233U燃料的2种情况下的缓发中子份额损失。表1、表2列出了2种燃料类型下本文计算的六组缓发中子份额损失与参考值的比较。从表中可以看出,本文的计算结果与试验值吻合较好,与其他单位的计算值差别不大。偏差的原因主要来自:①进行MSRE模拟时采用的简化几何模型不同;②评价缓发中子份额损失的模型不同。 2.2MSRE起泵和停泵瞬态 第2个基准题模拟MSRE在无保护状态下的燃料起泵和停泵瞬态过程。在这2个瞬态过程中,堆芯通过调节控制棒的位置使功率保持不变,反应性的损失可通过控制棒的位置进行计算。与上一基准题类似,模拟过程中使用了2组缓发中子数据。起泵过程中,燃料流量在10s内从0升高到正常值,停泵过程中,燃料流量在22s内从正常值降低为0。燃料流量的变化数据取自文献[9]。由图2可知,MOREL能很好地模拟MSRE在起泵和停泵过程中缓发中子份额的变化。MSRE在实验过程中对控制棒的提棒速度有一定限制,本文模拟过程中没有考虑到这个因素,这可能是高估反应性损失的一个原因。从图2可知,在约13s时,反应性损失曲线有一个波动,这是由于堆芯外未衰变的先驱核重新进入堆芯。 3、结论 本文考虑到DNP的轴向流动,建立了合适的熔盐堆动力学模型,并开发了程序MOREL,利用MSRE实验数据对建立的模型进行了验证,结果表明,建立的模型是正确的,MOREL程序可以用于熔盐堆的动力学分析。 作者:庄坤 曹良志 郑友琦 吴宏春 单位:西安交通大学核科学与技术学院 软件开发毕业论文:工业控制设备软件开发论文 1重新开发一种新的软件构件 这种方式的成本较低,而且开发出来的构件比较有针对性,不会存在版权等问题,集合了第一、第二种构件的优点。但这种方式对技术开发人员的要求比较高,如果技术人员的技术水平不足,开发出来的软件构件可能会出现性能不佳、不兼容等问题。受开发水平限制,一般是在第一、第二种方式无法实施的情况下,才实施第三种方式。考虑到开发软件与其它设备的匹配问题,本文开发的工业控制设备软件选择了第三种方式。常见的软件复用技术主要包括软件组合技术、软件生成技术和面向对象技术等[4]。软件组合技术是将可复用软件成果组合在一起。软件生成技术是利用可复用的软件模式生成一个新的程序或程序段。可复用的软件模式包括代码模式和规则模式。面向对象技术是将技术中的对象作为软件复用的构件。在这3种方法中,面向对象技术是最适合软件复用的方法。面向对象技术与软件复用技术有异曲同工之处。面向对象技术是将相关联的函数和代码封存在一个对象内,再将对象作为构建系统的基础单位。可复用构件也是将相关函数和代码封存在一个构件内,通过构件的连接形成一个新的软件。对象与构件的相似之处使得面向对象技术可以更加适合实现软件复用。本文采取面向对象技术来实现软件复用。 2软件复用技术应用于工业控制设备软件开发的必要性 随着我国的经济不断发展,我国工业发展规模逐渐扩大。为了适应日益激烈的市场竞争,许多大型企业都开始投入资金,建立起或者准备建立工业控制系统,实现工业生产管理信息化。工业控制系统的出现,可以加强技术人员对工业机器设备运行情况的监控,减少人员工作量,也可以降低工厂的人工成本,提高工厂的生产效率。建立工业控制系统需要开发工业控制设备软件。与其它软件相比,工业控制设备软件需要与多台设备接口相连接,运行环境较复杂,功能要求较高。由于软件要求比较高,所以工业控制设备软件开发的工作量较大。而随着我国工业生产管理信息化的深入和推广,对工业控制设备软件的需求量会越来越高。如果软件开发人员对每个软件进行单独开发,整个行业的工作量将很大,工作效率也非常低。如果可以开发出一个可复用的工业控制设备软件,软件开发人员在设计新软件时只需要在该工业控制设备软件上补充或修改内容,无需从头开始,从而大大减少软件开发的工作量。另外,运用软件复用技术可以实现行业内软件标准化,有利于统一行业标准,提高软件质量,减少软件运行时出现的问题。软件复用是提高软件开发效率和质量的有效方法。与传统工业相比,软件开发无法通过简单的复制来完成,这是由软件的物理性质和客户需求而决定。(1)软件的物理性质决定了软件无法通过简单的复制程序来完成开发工作。软件是一种数字化产品,包含了大量数据和函数,内在构造比较复杂。另外,不同的运行环境对软件的要求不同。目前,开发软件的编程语言种类非常多,软件开发平台也各不相同。软件编程师往往掌握一种以上的编程语言,根据运行环境选择合适的编程语言和开发平台。因此,每一个软件都具有其独特性,无法简单通过复制来完成开发工作。(2)软件的开发需求具有多样性特点。软件开发都是有针对性的,需要根据对象客户的需求进行开发。而不同客户的需求都不相同,因此无法像传统工业产业那样大量地复制和生产。在软件开发过程中,软件开发人员往往花费很多时间和精力去完成软件的框架和每一个组成部分。而通过观察可以发现,在需求相似的情况下,软件内容存在一定的共通性。随着软件的应用范围不断扩大,社会上对软件开发的需求急剧增加,传统的软件开发方式已不能满足软件产业发展的客观需求,因此有必要对软件开发方式进行改革。软件复用技术就是提高软件开发效率和质量目的的有效途径。 3工业控制设备软件开发中的软件复用技术应用 本文采用C++作为开发语言,使用MicrosoftVisualStudio2010作为软件开发平台,运用面向对象的方法,通过软件复用技术的应用来完成工业控制设备软件的开发,提高软件开发的质量和效率。 3.1工业控制设备软件设计 工业控制设备软件连接了需要控制的各项机器设备。在接通电源,采集系统通电后,系统自动完成初始化工作,软件进行初始化设置,用户登录信息验证无误后进入系统主界面。工业控制设备软件的程序模块主要包括用户管理、通信管理、信息记录管理和数据库信息设置管理等模块。用户的登录信息传到数据库后,与数据库的信息进行核对,数据库再将核对后的信息反馈到系统,系统根据数据库的反馈信息确定登录用户的权限。用户在权限范围内访问相关模块,进行操作。该工业控制设备软件连接到各台设备的串口,收集各串口的信息,及时反馈到软件的显示界面上。当设备运行情况超过软件设置数值时会向软件系统发出警告,系统可以及时反馈出现异常设备的运行情况,并将该情况进行记录并发送到数据库,形成历史记录。通过工业控制设备软件,可以实现技术人员对机器设备的实时监管,并且可以运用计算机处理并存储机器运行过程中的大量数据,避免人工处理数据时出现的失误,减少员工的工作量。 3.2软件复用技术应用 软件复用技术在工业控制设备软件开发中的应用主要体现在通过设计一个面向复用的工业控制设备软件,使得在以后的工业控制设备软件开发中,可以直接将复用软件中的构件用于软件中形成一个新的软件,减少工业控制设备软件开发的工作量。而要实现这一目的,就要运用分层次的体系结构模式,来搭建一个可重用的软件构架。软件分层次体系结构是软件设计的发展趋势[5]。在软件分层次体系结构中,每一层软件都建立在下层软件之上,下层对上层提供服务。软件分层次体系结构允许每一层软件用不同的方法来实现。每一层软件只会对上下两层软件产生影响,并且只对相邻层提供相同的接口。由于软件分层次体系结构的上述特点,运用分层次软件体系结构开发的软件可以支持扩充和重用。从软件开发的角度而言,简单地重复软件分层次结构中的下层软件并无意义。因此,在开发复用工业控制设备软件时应该考虑上层的服务接口设计[6]。具体设计为,在软件的数据抽象层上建立业务对象层,将业务逻辑编入业务对象层。业务逻辑层中一般包含有确认用户登录信息、记录系统日志和数据库存取权限等功能,与数据库引擎相分离。在进行其它相关软件设计时直接将这一层连入软件结构的相应位置就可发挥业务对象层的作用。根据软件分层次结构的有关原则,将工业控制设备软件的分层次结构设计为用户界面表示层、业务逻辑层和数据访问层的三层结构。为了保证分层次结构软件的可重用性,软件的层次功能传递是单向性的,即每一层软件可以命令下一层软件,但是每一层软件只能服务于上一层软件而不能调用上一层软件。因此,这三层软件由下到上的顺序为:用户界面表示层、业务逻辑层、数据访问层。用户界面表示层是最下层的软件层,负有连接用户与各接口之间数据来往的功能。当用户需要更改界面内容时,只需要修改相关数据,界面内容就会自动发生改变。用户界面表示层是最下层的软件层,其更改不会影响到上面两层软件的功能。业务逻辑层在用户界面表示层之上,负责对用户界面表示层传来的数据进行处理,具有确认登录信息、记录系统日志等业务功能。数据访问层是最高软件层,负责完成业务逻辑层传来数据后的数据库操作。这三层结构之间呈现单向依赖关系,即用户界面表示层依赖于业务逻辑层,业务逻辑层依赖于数据访问层。根据该三层软件结构设计出的工业控制设备软件,在其它工业领域的控制设备软件设计工作中同样适用。该框架是由一系列的对象和对象之间的相互联系组成,程序设计人员只要将这些对象内的函数和大量数据进行补充,就可以得到一个复用的工业控制设备软件。而在后续开发类似软件时,程序员在该复用软件的基础上根据软件运行需要对内容进行扩充就可以设计开发出一个新的软件。 4结语 随着软件行业的不断发展,软件复用技术应用是软件开发的必然趋势。软件复用技术除了可以有效地提高软件开发效率,缩短软件开发周期和提高软件开发质量外,还有利于统一行业软件的开发标准。在工业控制设备软件开发中引入软件复用技术,可以有效提高软件开发效率和质量,避免开发过程中的重复劳动。另外,基于可复用技术开发的工业控制设备软件的构件可以进行单独拆卸和升级,使得系统的维护和升级工作简易化。因此,利用软件复用技术开发工业控制设备软件对提高整个行业的管理水平具有重要意义。 作者:林明涛 单位:海南软件职业技术学院 软件开发毕业论文:嵌入式软件开发论文 1嵌入式系统的调试 调试也是软件开发不可或缺的一个环节。在常见软件开发中,调试器与被调试的程序往往运行在同一台机器上,通过操作系统的调试接口来控制被调试的进程。而在嵌入式软件开发中,采用的是交叉调试,即调试器运行在宿主机上,但被调试的程序运行在基于特定平台的目标机上,调试器与被调试进程通过串口或网络进行通信。不管是交叉编译还是交叉调试,都需要把文件从宿主机传送到目标机。如果考虑团队合作开发、开发环境不完全一致等因素,开发者经常也需要把文件在不同系统之间或通过网络进行传输。所以在嵌入式软件开发中搭建一个良好的文件传输环境是提高嵌入式软件开发效率的一个关键因素。 2文件传输环境的搭建 在嵌入式软件开发中,必须结合开发的具体项目和具体开发环境来选择搭建一个好的文件传输系统。虽然各类传输技术可以在不同平台(Windows、Linux等)上实现,但在嵌入式软件开发中更适合搭建基于Linux的文件传输系统,下面就嵌入式Linux环境下文件传输技术方法进行讨论。 2.1FTP(文件传输协议)服务设计与实现 FTP是网络传输文件的一种常见服务。在嵌入式Linux中,vsftpd是一款在Linux发行版中最受推崇的FTP服务器程序,是一款完全免费的软件。它的最大的特点是安全性非常高,但嵌入式系统一般是在局域网内进行合作开发,所以在搭建为嵌入式开发服务的FTP时一般不需要太多地考虑文件传输的安全性,搭建一个用户登录访问的FTP服务器就可以。下文是Ubuntu12.04下实现用户登录访问FTP配置文件(/etc/vs-ftpd.conf)的主要内容: 2.2TFTP(简单文件传输协议)服务设计与实现 TFTP是一个传输文件的简单协议,它基于UDP协议而实现,适合于小文件传输。嵌入式系统开发的代码文件一般不会很大,同时对文件传输的安全性要求也不高,所以在嵌入式软件开发中也经常使用TFTP服务来传输文件。下文是Ubuntu12.04下实现TFTP配置文件(/etc/default/tftpd-hpa)的主要内容:2.3NFS(网络文件系统)服务设计与实现嵌入式系统开发时,还可以使用NFS实现宿主机和开发板共享文件,这样也可以免去文件上传或下载的麻烦,直接把存放文件的目录挂载在目标机上或其他系统中,用户可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。下文是Ubuntu12.04下实现NFS配置文件(/etc/exports)的主要内容:其中,*:允许所有的网段访问,也可以设置成某一个ip段,如192.168.0.*;rw:读写权限;sync:资料同步写入内存和硬盘;no_root_squash:允许客户端共享目录所有者权限。用户可以根据自己需要设置相关参数,还有一些参数说明没列出来,需要时可查阅相关资料。 2.4Samba服务设计与实现 在嵌入式系统开发过程中,宿主机上一般会安装Windows系统,同时安装虚拟机软件,在虚拟机上安装Linux,这样就存在Windows系统和Linux系统共享文件的问题。通过Linux提供的Samba服务可以轻松实现文件共享,可以有两种方法加以实现:一是由Windows系统访问Linux系统中的共享文件夹;二是由Linux系统访问Windows系统中的共享文件夹。(1)Windows系统访问Linux系统中的共享文件夹。由于嵌入式系统开发一般在局域网内或单机上进行,对网络安全性要求不高,这里就以配置一最易实现的Samba服务(来宾都可访问)为例来加以说明。主要是通过修改/etc/samba/smb.conf配置文件:上面用户名是所访问的Windows计算机中的用户账户,验证口令是Windows计算机中的用户账户的口令。 2.5使用串口软件传输文件 在一些应急场合,没能很好地配置好上述服务的情况下,如果需要传输一些文件到目标板,可以选择使用串口软件传输文件。用串口电缆把宿主机和目标机连好,然后运行串口软件,最常用的是Windows自带的超级终端。超级终端程序通常位于“开始”“程序”“附件”“通讯”中,运行超级终端一般要求用户为新的连接取一个名字,然后选择所使用的串口,最重要的一步是设置串口属性,一般针对开发板设置的属性如下图2所示。连接上目标板后,使用超级终端上的“传送”“传送文件”菜单实现文件传输。在ubuntu操作系统下,需要使用minicom来连接开发板,本文不再赘述。 3结束语 本文介绍了在嵌入式软件开发中搭建文件传输环境的多种技术方法,但在实际的开发过程中,并不一定要全部应用这些技术,可以根据具体的项目开发环境、个人的习惯等来决定使用哪一种或哪几种技术手段。同时,由于嵌入式系统的资源有限,在方便团队开发调试项目的前提下,要尽可能少地启用这些服务。 作者:周军 王艳红 单位:南通航运职业技术学院 软件开发毕业论文:计算机规范化软件开发论文 1软件检测过程不够规范化 软件测试时一是为了发现软件在研发编写过程中存在的错误,从而及时对程序进行修改和完善,使软件的各项功能够顺利使用。二是为了根据用户要求,来对软件的各项功能和用户使用体验感受进行改善,使用户在使用软件时更具舒适感。而在当前的软件检测过程中,主要在两个方面不够规范:一是一些软件开发员缺乏责任心,在软件编写完成后,马马虎虎地进行检测,对一些影响使用体验的程序放任不管,不去做优化处理;二是软件开发者在检测时没有让用户参与进来,而自作主张的对软件功能进行了修改。这两方面问题不仅降低了用户在使用软件过程中的感受,还导致了用户在后续软件维护中的成本增加。 2软件维护不够规范化 任何产品在售出后,消费者都有享受产品的售后服务的权利,而商家也必须承担为消费者提供售后服务的义务。对于计算机软件,也同样有着“售后服务”,即软件开发者对于软件的后期维护和调试。在当前的软件维护过程中,主要存在着两方面问题:一是一些软件开发者将完成的软件交付后,就一走了之,面对软件使用者在软件使用过程中出现的问题也常常置之不理,推卸责任;二是有些软件开发者在处理软件使用者所遇到的问题时,超出市场的价值规律,漫天开价,索取高昂的维护和调试费用,有些使用者出于无奈也常常忍气吞声,吃了哑巴亏。可以说,以上这四方面的不规范问题不仅影响计算机开发人员的工作形象,还会形成计算机软件领域的同业恶性竞争,长久之,将会使充满信心的软件开发这一朝阳产业变得暗淡无光,最终使软件使用者和消费者蒙受损失。 3加强计算计软件开发规范化对策思考 3.1提高计算机软件开发规范化的认识 计算机软件开发是一项与人们学习、工作和生活有着密切联系的系统性工程,计算机软件只有在人们的认可和使用中才能发挥出自身的作用和价值。然而当前计算机软件过程中所存在的规范化问题,已经对计算机软件在市场中的推广和使用造成了很大的影响。要使这一问题得到根本解决,首先必须从思想观念上进行转变。为此,我们只有不断提高软件开发的准入门槛,提高软件开发者对于软件开发规划范的责任意识,使其从思想层面加强对自身的工作要求。同时,还应当不断完善计算机软件开发方面的相关法律和行业标准,使软件开发的各个过程受到制度监督和法律约束,保证软件开发者以诚信、敬业知心开展计算机软件开发工作。此外,我们还要认真思考,对计算机软件开发的设计、检测、维护等一系列的环节所存在的问题进行深入分析,提出切实可行的对策,最终推动计算机软件开发实现规范化发展。 3.2加强计算机软件设计规范化 计算机软件设计开发主要是依据用户要求设计研发的计算机系统软件或计算机系统中的某一部分应用软件,是一项涉及很多方面的系统工程。因此,软件开发者需要对市场的需求、客户的要求、设计人员的技术层次等方面进行综合的分析,而后开始设计软件。为此,在设计开发前要充分了解软件的运行环境,在深入调研后再进行设计开发。同时根据用户的不同需求,确定设计风格和内容,进而严格遵循计算机软件设计标准,进行概要设计和详细设计,把具体设计策略、软件内部构造和制作流程进行安排部署,并呈现给用户。1)软件概要设计的规范化。概要设计的标准就是按照用户的需求,根据产品的不同建立各个系统模块的目标软件系统,对这些模块的接口下达指令,使他们紧紧联系在一起并链接到下一个模块,做到层层相联系。为此,开发者要不断规范概要设计,有能力建立起能够管理整个软件系统的数据库,并使其中的每个模块都要形成相配套的管理方案,并在这一过程中,把各模块的接口尽可能的简单化处理。不仅各模块都能分工合作,还能紧密的联系,这样才能有效保证了系统持续稳定的运行,进而保障用户能够清晰地理解软件的设计。2)软件详细设计的规范化。所谓软件详细设计,就是对概要设计标准全面进行细化,把概要设计一项一项地分解开来,使概要设计的内容得到更加详尽的解释说明,然后把各个模块进行系统、精确、全面的阐述,最终使各个模块的概要设计功能进一步细化分解。为此,开发者要具体围绕算法和软件内部构造这两个方面,及时规范模块的输出输入以及它们的性能,把每一个模块进行细化,划分具体的功能。需要注意的是,开发者在进一步规范计算机软件设计研发中,必须要使软件的设计具有精确的算法和内部构造,这样不仅会对拟写的源代码有帮助作用,还会使软件设计更为的科学合理。最后软件开发者还要根据用户需求,在积极完善详细设计标准的基础之上,才可以进行系统规范的计算机软件设计研发。在研发过程中,仍需要对软件各个模块都进行程序上的划分,只有在准确评估了检测报告后,利用各个模块接口的精准性能,才能对计算机软件进行系统的、有程序的、循序渐进的设计研发,才能保证计算机软件的先进、合理和高效。 3.3计算机软件开发编码的规范化 在进行软件的设计与开发方面,要首先对软件进行的设计有一个相对清晰的标准,即对软件进行概要设计的标准以及软件详细设计的标准,在设计完成后,要对软件进行加工编码工作。为计算机软件进行编码,是开发设计计算机软件的重中之重,只有将计算机编码开发设计正确,才能够保证程序的完整无缺,进而保证软件的正常运行。计算机软件在编码过程中,要按照软件设计规范化的标准,并把用户需求的方方面面都考虑在内,然后根据软件的运行环境,进行软件编码,这样才能设计开发出适合用户特点、满足用户需求、操作简便的计算机软件。 3.4加强计算机软件检测规范化 我们在检测软件过程中,发生错误是在所难免的,如何避免和消除所犯的错误,使软件能够较长时间使用,是软件检测必须面对的实际问题。这样的问题存在于软件设计研发的各个阶段,软件检测的效果同样也决定了软件的使用寿命和软件设计研发的质量。因此,必须加强软件的检测工作,切实地解决好软件研发过程中存在的问题。目前,我们主要检测用户所要求的软件功能以及计划内容、性能需求等。所以,我们必须要保证在检测软件的过程中要有用户共同参与,专业人员要把软件设计思路和所想达到的目的进行系统了解,利用专业知识和规范化检测方法对所开发的软件进行详细认真的检测,从而发现设计漏洞和存在的问题,看是否达到了用户的要求。同时,要进一步规范检测过程,对软件系统的各个功能模块要进行全面完整的检测和测试,同时对检测的数据和检测结果进行存档,以备在修改时能够及时找到问题所在,通过对存在问题加以修改和完善,使软件性能得到进一步提高,反复修改检测后,把软件的性能调试到最好的使用效果。此外,还要组成独立的软件测试小组对软件进行反复验证和全方位测试,确认软件的各种性能达到良好的效果。在检测工作结束后,要撰写检测报告,对软件设计研发及检测结果进行全面分析总结,做出正确的评估。计算机软件设计研发是根据用户需求来实现的,是一种计算机系统或系统中的部分软件,计算机软件不是每一台计算机都相同的,它是根据用户的不同需求而添加的,它包括办公软件、商业软件、家庭应用软件等不同类型,软件的研发是由用户需求、专业人员设计、最后经过测试和用户认可的一种产品,软件的使用者要想得到合法的软件使用权,就必须得到软件研发机构的许可,这样,一个计算机软件才具有了真正的生命力。 3.5加强计算机软件维护规范化 计算机软件产品维护也是软件开发规范化的最后一道程序,它主要是把在运行过程中出现的问题进行及时维修,把在测试中遗漏的错误进行修改,不断完善软件的各种性能,让软件更好地适应运行环境。软件维护同样要具有规范化要求,我们必须要使软件开发者认真按照程序进行操作,不能出现旧的问题没有解决有出现了新的问题,要减少软件维修的所产生的负面影响,维护和维修过程要有详细记录,填写维修报告,做到软件维修正规化和标准化,从而实现软件功能的不断扩展和补充,使软件达到最好的运行和使用效果。此外,还要培养软件开发者在维护软件工作中的责任心意识,要从市场实际出发,遵循价值规律,诚信真实地开展软件维护,最终使软件开发行业的环境得到净化,促进整个行业向前发展。 4结束语 计算机软件的设计和研发,使计算机的实用性得到了更好地发挥,对我们的工作学习产生了更多的帮助。计算机软件进一步规范化,是计算机事业长远发展的重要前提,也是软件行业生存发展的有效保证。让软件研发有明确的标准,有明确的行业规范,有技术上的硬性指标,对软件开发行业会起到一个很好的促进作用,也会进一步提高研发人员的工作责任心。研发出高品质的软件,不仅能满足用户和人们的需求,使其适应社会的发展,更能有效地增强我国软件在世界上的竞争力,把我国的计算机软件开发不断推向新的高度。 作者:滕菲 周琪 单位:渤海大学 软件开发毕业论文:敏捷软件开发论文 在以前的软件开发模式中,普遍依赖业务分析师和用户沟通所完成的需求分析报告而进行软件开发和交付。这样做的弊端在于,用户在提出需求和得到交付软件之间对需求本身可能发生变化,业务分析师在与用户沟通并创建需求分析报告时对需求本身也可能产生误解,而开发者本身对需求分析也会产生误解。这就使得花费大量人力物力所开发的软件最终不能被用户所接受。而采用敏捷开发可以避免这种情况。敏捷开发中有一种叫做Scrum的迭代增量式开发过程。其目的在于缩短交付周期,不断交付有价值的软件,使得在软件最终交付时最大程度满足用户需求。这就需要改变传统的软件交付模式,当项目经理和用户沟通时,需要设定阶段行的目标和任务,由业务分析师和用户就已经确定的需求进行需求分析并且在制定需求分析的同时与开发人员及时沟通,避免软件过度开发,这样就可以缩短软件交付期限。将原本一年甚至几年的开发周期缩短至两个星期到一个月,每次交付部分有价值的软件,这样用户可以尽早体验并及时提出问题和调整需求。 1制定详尽的开发和交付流程 将软件开发周期从几年缩短到一个月甚至两个星期,这需要制定详尽的软件开发和交付流程。而详尽的软件开发和交付流程也是实现Scrum所必须遵守的。在Scrum中一个交付周期被称为一个Sprint。在每个Sprint开始之前,要有一个Sprint的计划会议(Sprintplanmeeting)。Sprint计划会议是在业务分析师和用户确定好当前阶段的需求分析之后,将可以进行开发的部分按照需求的优先级顺序排列好开发任务(Story),再由开发人员对任务进行难度评分,最后团队根据可变因素如团队成员情况,开发环境状态等确定下一个Sprint的任务。为了加强团队内部的沟通和及时掌握开发交付情况,Scrum要求团队每日开站立会议(Standupmeeting),站立会议通常1到2分钟每人,主要说明前一天的工作内容,存在什么问题,以及今天的工作计划。当然在每个Sprint快结束的前一天,要开评审会议,来报告进度,通常情况下是软件会议制定软件当前Sprint的软件计划。中国有句古话叫做“吾日三省吾身”,每个Sprint结束还有一个最为重要的会议就是回顾会议(Retrospectivemeeting)。回顾会议主要是总结上一个Sprint,保持优点,克服缺点。确保每个会议的有效性是Scrum实现的基础。 2结对编程,提高软件开发效率 当需求明确且计划详细之后,对于软件开发最重要的就是提高开发效率。只有提高开发效率才能在短时间内向用户提供有价值的交付软件。对于提高软件开发效率,敏捷开发有一个很好的方式叫做结对编程(Pairprogramming)。所谓结对编程,就是一个任务交给两个开发人员,两个开发人员同时坐在一台电脑前面,一个人编程,另一个人实时检查,然后互换角色。当然,也可以和测试驱动设计(TestDrivenDesign)相结合,一个写测试用例,另一个通过实现代码使测试通过,然后互换角色。结对编程的好处在于,与传统开发一个人一个任务相比,两个人一起协作,可以尽快确定测试用例和程序接口,实时检查代码减少代码调试时间,互相学习软件开发设计技术,避免因成员变动阻碍开发进度。对于结对编程的两个人,只要两个人有互补,就可以在一起结对编程。例如,一个开发人员可以和一个需求分析师一起结对编程,需求分析师了解任务需求,可以负责编写测试用例,开发人员实现测试用例,从而使开发更满足需求。用户体验师也可以和开发人员结对编程,开发人员每实现一个功能块,用户体验师都可以进行实时的检查,从而更满足用户的体验。结对编程,看似浪费人员,因为同一时间做的任务变少,但是却能够大大提高编程效率和开发质量,是敏捷开发中重要的实现方法之一。 作者:王贯飞 软件开发毕业论文:组件技术实时测控软件开发论文 1基于组件的软件复用技术 目前制定实现规范并比较适用于复用的组件模型有CORBA/ORB、COM/ActiveX、JavaBean以及.NET等。通过对以上组件模型的研究与对比,本系统选定.NET中的WindowsForms作为本实时测控软件的组件模型,使用.NETFramework的公共语言运行时,组件都建立在一个共同的底层基础上,不再定义使用复杂的管道接口,对象可以直接交互访问,有利于组件的自由配置,同时,利用.NET技术的分层结构特点,采用“搭积本”的方式生产软件,大大提高软件开发效率。 2基于组件技术的实时测控软件开发 2.1软件架构设计 在组件技术中,一个组件就是一个接口集,它通过接口对功能进行封装。因此,对于同一个应用程序架构,只要其使用的接口集合不变,即可通过更换支持同样接口集的组件来获得不同应用,也可重复利用同一个组件或对组件进行二次开发。而基于组件建立的软件架构和应用开发,其最大优点在于可以复用的应用结构和软件单元。实时测控软件主要是对实时测控数据的处理、评估和显示,而测控数据主要包括光测、雷测、遥测及GPS测量等类型,其处理过程通常包括数据采集、数据解析、数据处理和结果评估等四个部分,针对以上4种数据类型,在基于组件技术思想下,其处理架构可统一进行设计,如图1所示。针对靶场测控系统中光测、雷测、遥测及GPS测量等数据处理应用,通过将数据采集组件、数据解析组件、数据处理组件、结果评估组件替换成相应功能的组件,即可实现在保持软件架构不变的前提下开发出不同的应用系统。 2.2基于组件技术的软件升级维护 组件接口是对某一功能的一套抽象描述,具有封装性,它通过接口与其功能实现分离开了,并以接口作为客户与组件(或组件之间)交互的唯一方式,因此,只要保持接口不变,就可以将系统中的组件用新的组件替换,以随时进行系统升级维护。下面以实时测控数据处理软件中的雷测数据处理应用为例,其软件的架构如图2所示。当需要对系统进行升级维护时,在软件架构完全保持不变的前提下,对具体的组件进行替换,只要保持接口不变,程序无需重新编译链接,系统即可通过使用更新后组件中的新接口来获得新特性,从而实现系统的升级维护。 2.3利用组件复用技术实现软件功能扩展 组件复用是利用已有组件创建新组件,即通过第三方产品来构建自己产品。组件复用是通过包容和聚合来实现的,包容时外部组件包含内部组件的接口,它由外部组件接收此调用请求再交由内部组件来处理,聚合时外部组件直接调用内部组件的接口,它让内部组件直接处理该调用请求。在C++语言,通过在外部组件中增加内部组件接口,并把调用请求转发给内部组件即可实现包容,对于聚合,在内部组件中维护一个外部组件接口指针(如m_pUnknownOuter),通过委托机制,让内部组件接口提出的查询接口请求由一个委托接口转发至外部组件,再由外部组件接口查询内部组件。这样就可以实现一致的访问,即不管是通过外部组件的接口,还是内部组件的接口,都可以查询到内外组件所支持的接口集合。在实际应用中,软件开发不仅有大量的、功能强大的商业化组件可以使用,而且有应用广泛的、成熟的靶场测控系统专用组件可以使用,如组件化的数据接收、量纲复用、坐标转换、滤波平滑、精度评估等功能模块。因此,利用好组件复用技术可以有效扩展靶场测控数据处理系统的软件功能,对于靶场测控系统建设具有重要的现实意义。 3结束语 基于组件技术的实时测控数据处理软件开发可以大大提高软件开发效率,大幅度降低系统的开发费用,有效解决靶场测控数据种类多、规模大、复杂性高的难题,为靶场测控手段的不断发展提供了技术支持。 作者:唐艺灵 赵晗滨 软件开发毕业论文:用户体验计算机软件开发论文 1完善软件、满足用户个性化需求 用户体验是贯穿在计算机软件开发利用的一切过程之中的,设计者从软件性能设计出发,结合了用户操作习惯,能够对用户体验产生一个正确的软件预估,在用户体验中,我们能够认识到用户对软件产品的期待,发现用户真实的使用目的及软件期待,在用户体验之中,设计者能够不断改善软件优秀功能及细节修改,减少软件BUG,逐步完善软件用户个性化。用户体验在计算机软件开发中的作用相当于一把标尺,在设计-测试-再设计-测试-修改的反复循环的软件开发过程中,用户体验为这个循环的进行提供了一把可量的指标。完善的软件成品,满足了用户的个性化需求,提高了软件运行的舒适度。 2提高软件市场竞争力,占领市场 用户体验能使得软件设计的更完善,在设计-体验-再修改的过程之中,软件得到不同程度的修饰和完善。软件产品经历了以下几个阶段:有用-易用-友好-视觉设计-品牌推广-占领市场。产品有用也就是用户需求得到了满足,下一步使软件变得易用,就是方便使用,友好的软件语言能够使用户感到亲切,通过不断改进设计的软件,使得软件在视觉上能够传达出一种吸引力,让用户在使用中爱上软件,产生用户黏度。在用户中树立良好的口碑,从而认定品牌,在品牌推广之后,市场推广变得简单易行。经历用户体验的软件永远比直接开发上线的软件拥有更多的用户。因此用户体验在计算机软件开发中有着完善软件,提高软件市场竞争力的作用。 3计算机软件开发中提高用户体验的主要途径 3.1营造良好的软件运行环境 3.1.1优化编程代码软件程序开发的一个必不可少的组成要素就是编程代码,因此想要提高计算机软件开发中的用户体验,首先应从编程代码着手,优化软件用户体验。首先编制代码时应尽量考虑代码的简洁性,能使用简单地算法就不复杂化,简化算法程序也不仅仅针对那些复杂的编程代码,还应考虑代码解算处理耗费时间长的软件代码,尽可能的为用户节省时间,也减少他们在等待过程中可能减少的焦虑情绪,提高用户体验感受。如无法避免软件运行速度缓慢的问题,则在最佳优化后设计后台运行的方式辅助运行,也可添加进度条来提示用户下载进度,避免用户在运行软件时产生烦躁情绪。3.1.2完善软件安装流畅性用户并非专业的电子计算机软件工作人员,因此在软件安装遇到问题时并不能妥善处理,甚至遇到无法下载的情况就放弃某款软件,因此我们在极高计算机软件开发中的用户体验时一定要考虑软件安装的流畅性,快速简洁方便的安装成功是一款软件成功应用的基础,在软件设计中,设计人员应充分考虑用户能力特点之后降低软件安装难度,完善安装步骤,设计多种安装方式,设计推荐安装和自主安装等多种安装方式供用户安装,完善软件的安装流畅性。3.1.3优化处理软件接口软件接口即软件和一般常用软件实现数据互换、互相联系的一种重要途径。一个完备的软件不仅仅应该正常运行,还应与其他软件可以共享数据相互联系,因此开发人员应优化软件的接口问题,完善设计,避免用户出现使用顺手的软件却无法和其他顺手的软件数据交换、从而放弃软件的问题。在实例中,软件的接口问题也是一个让大家关心的提高用户体验的重要途径,注重相关诸多软件的数据共享、信息过渡,在满足用户需求的同时提升用户体验。 3.2注重软件的界面设计,给用户留下良好第一印象 用户对一款软件的第一印象,就是这个软件的图标、外观形象,不同风格的软件界面会给用户留下不同的印象,这和认识人是一个道理,外表光鲜的人更容易被别人结识,因此为了提高软件开发中的用户体验,必须在用户打开软件的第一眼就爱上并想要使用。在软件的界面设计中,首先考虑的是简洁大方的设计方案,大众都喜欢的东西才能够设计使用。软件界面设计中,应充分综合考虑用户的使用习惯。视觉心理、个人感受以及用户偏好等角度,对软件具体的各个部分进行设计。设计中应考虑的要素有:界面的色彩搭配、小图标按钮的放置、标题字体的大小、页面内容的编排位置等等。设置智能记忆功能来保存用户的软件使用习惯,在用户使用软件时就能够以最快速度实现要求。在用户习惯的研究中,用户在某个陌生软件中停留的时间最多不超过三分钟,三分钟之后如果他们没有找到自己需要的内容就会退出软件并不再打开,用户不能在第一时间找到吸引人的东西,软件界面的不清晰,这就是用户失流问题的原因,在软件设计中,应利用研究成果,在设计中体现用户阅读的F型阅读习惯,在软件的上栏和左栏中放置更有价值的东西,合理地进行界面的主次安排。尽量少使用老旧模板设计软件界面,避免缺乏创意和亮点的界面问世。 3.3努力提高和优化软件运行效率 重视效率是软件开发更好的为大众服务的基础,软件设计必须遵循一条规则就是提高用户使用软件的效率。设计人员在进行软件算法设科技前沿计时应将各类算法作出比对,减少那些功能不强耗时巨大的软件,避免它们拖慢软件运行的速度,提高软件的运行效率,防止用户出现等待焦急躁动甚至放弃软件等不良情绪。计算机本身对软件运行速度的反作用只是一部分,运行缓慢的软件并不单单因为硬件不强大的计算机本身。开发者应从软件编码寻找原因,排除拖慢软件的恶编码,提高软件运行效率,减少用户软件差评。需要注意的是我们应该在可控环境下提高软件运行速度,注意开发成本和经济核算。如不能减少运行时间的则设置后台运行或者显示进度条来减少用户等待时间,提升用户体验。 3.4软件功能设计要满足拥护的人性化需要 人性化的设计体现在软件设计的诸多方面,也可以这么说,软件设计的许多角度都能够体现人性化的设计理念。我们在软件实际开发中,尽量避免全盘模式化的克隆,将为大众服务作为软件产品开发的最终理念,因此必须将用户体验的优良感受作为首要衡量标准。在软件设计中,设计出人性化的软件应做到以下几点:第一,使用户打开软件和查询信息能够更加便捷,在用户使用软件的过程中,也是信息数据积累的过程,用户想要从大堆数据中调出自己需要的数据往往不够便捷,而腾讯设计出智能调取聊天记录就是一个很好的个性化服务典例。在软件设计中,合理的设计快捷键也是人性化服务的一个方面,易于掌握的快捷键能够使软件操作更加方便,充满人性化。百度公司曾经在刚刚成立百度联盟时软件设计并不充满人性化,当百度批准你成为百度联盟会员时,会接收到这样一条邮件:百度已批准你加入百度联盟,而批准往往不是平等的语言,更像是上级批准下级,之后百度就将这一点做出更改:祝贺你成为百度联盟的一员。这个案例告诉我们软件设计不仅要在大方面上以用户为优秀,而且在细微之处也要体现出软件的人性化服务。 3.5提高软件的信息查询和处理能力 浩瀚的信息时代,软件也需要一个强大的信息检索能力,这样才不会使我们面临无法找到所需信息的窘况,软件开发案中加入信息检索技术也就是是软件具备在集合中挑选目标信息的技术,随着我们对软件的使用和软件技术的开发,我们对软件的信息查询功能有了更多的要求,既不能使杂乱无章的信息丢失,又不能在想要查询信息的时候逐条翻阅,这就要求我们在软件设计开发中提高软件的信息查询能力,首先保证信息的可查询性的前提是拥有稳定良好的内存来储存信息,其次良好的可查询性是通过小查询框来实现的,设计查询算法来帮助信息查询,输入条件就能查询到符合条件的全部信息,诸如音乐播放器建立的媒体库,在查询框中输入歌名就能检索出全部符合条件的歌曲。在用户实用软件的过程中,用户信息只会堆积越来越多,因此必须通过智能的信息查询功能来优化用户体验。 4对提高用户体验的再认识 软件设计成品的目的就是解决使用者的问题,因此软件不仅炎解决用户个体在功能上的需求,又要服务大众,向广大用户提供服务。计算机软件开发中提高用户体验的途径多种多样,在具体罗列了以上几点之后,笔者还想从软件开发设计的角度出发,再谈谈如何使用户体验得到更好地提高。 4.1树立“以人为本”的设计开发理念 用户体验的优秀就是用户,提高用户体验在软件开发中的作用是及其突出的,开发者在设计开发时应树立“以人为本”的观念,重视用户的心理体验,关心用户的自我感受,在实现软件设计功能的保证下抓住用户心理,吸引用户长期使用。人性化的软件设计和灵活多变的软件服务是实现“以人为本”的基础,在之前软件设计的经验上,改进模板,合理搭配软件信息模块,在广大用户中选择他们共性的东西,寻求最多的受众欣赏。“以人为本”要求设计者关注用户,学习每一个用户不同的操作特色,综合这些特色,让软件更加灵活的服务用户。在实际软件操作中,可以设置不同的操作方案和主题搭配,供用户自行选择和随意保存。“以人为本”的开发理念要渗透在软件设计开发的各个过程,在设计中应考虑用户,在测试中应观察用户,在再修改中应体现用户。 4.2注重市场信息反馈,不断改进和完善软件 信息的传播有五大要素,发出者、接受者、媒介、讯息、反馈。这五个环节构成了一个完整的信息传播途径,软件设计和开发也需要市场信息的反馈,设计好的软件经过上线,用户开始使用,但此时并不是开发者工作的完成,而是新的开始。在这一阶段的工作中,开发者扮演的是信息收集者的角色,他们需要在市场上收集用户对软件使用的评价、软件的推出程度和适用领域、人们是否经常使用这款软件以及这款软件出现的问题。收集这些问题再将软件优化,最新软件,供用户更新,充实了新的功能和修补了软件BUG。市场是软件接收测试的摇篮,开发者要注重市场信息的反馈,根据反馈修补软件,不断改进和完善软件。 5结束语 近些年的高新技术发展为计算机软件设计提供了快速发展的良好温室,在这样的环境下计算机科学获得了长足的发展,软件设计也从“解决问题”向“满足需求”转变。新的软件想要成功开发并立足于用户,就需要真正的扎根研究用户体验,只有提高了用户体验才能进一步的完善软件。提高用户体验的途径也丰富多样,我们不仅仅只根据这些途径解决问题,更需要有长远的目标,提出更多可供利用的途径,为提高计算机软件用户体验做出贡献。 作者:隋晓彤 单位:渤海大学 软件开发毕业论文:自动控制系统软件开发论文 1软件的特色 基于FCS的自动控制系统监控软件的教学特色,重点表现为:利用虚实结合的系统、丰富的监控信息、形象直观的软件视界、动手实操过程,让学生主动获取掌握知识,高效实现教学目;利用信息化教学手段实现重难点突破,学生完全能够主动获得较难理解的理论知识;老师能够“边做边教”,学生能够“边做边学”,融理论知识和实践于一体;本软件教学应用程序,具有直观丰富的视界和多种操作方式;创建互动式教学模式,较好的激发学生学习的主动性和兴趣。总之,本软件从教学的角度看,较好的实现了“边做边教、边做边学”的教学设想,增强了学生学习的兴趣和信心。本软件的技术特色,主要有:软件采用工业广泛使用的MODBUS协议,可兼容众多工业监控设备(如阿尔泰RTU6300);软件用VB及C语言设计,二次应用开发简单灵活、运行稳定、使用方便;通过精心设计,软件操作简便快捷、界面设置合理、交互性强;整个系统的实时性达到工业控制的要求,且可靠性较好;使用WEB技术,可用远程PC或智能手机作为操控终端。本软件从技术特点上,采用了当前工业上广泛使用的新技术和新应用,开阔了学生的视野,引导学生学习的方向。本软件的艺术特色,可概括为:软件围绕教学主题,综合运用图文、数据、动态波形、动画等丰富的表现方式;软件界面布局合理、美观,导航清晰简捷;软件界面色彩运用搭配合理,遵循工业监控软件的风格。本软件从艺术效果上,对学生具有一定的吸引力,激发了学生的学习兴趣。 2软件的教学应用 2.1软件平台的教学运用 在本软件平台的基础上,可依据课程的教学要求开发各种应用程序,用信息化技术手段辅助教学,实现教学重难点的突破,迎合当前学生的学习兴趣。下面将以《自控原理与系统》课程的“开环控制和闭环控制”教学单元为例,说明本教学软件平台的教学应用开发和使用。本例应用程序开发的内容是“开环控制和闭环控制”。软件教学目标:熟悉自动控制系统控制方式;认知开环控制和闭环控制抗干扰能力(需要突破的重难点)。运用软件教学的策略:通过虚实结合的系统、丰富的监控信息、形象直观的软件视界、动手实操过程,让学生主动获取掌握知识。本例教学应用程序开发的硬件基础,包括如下几部分:一个自制的闭环控制系统、一台笔记本电脑、一台路由器和智能手机。闭环控制系统作为下位机能与上位PC机(笔记本电脑)串口通信,控制器采用STC12C5628AD单片机,驱动装置为一台风机,被控对象是一个随风旋转的帆,反馈单元为数字码盘。上位PC机是本软件平台的载体,可连接下位机和远程智能手机。路由器使智能手机和上位机构成LAN网络,实现相互通信。本例应用程序界面及功能开发,如图2所示,分六个区:控制模式设置区,能设置本机PC控制和远程手机控制两种方式;自动控制方式设置区,设置开环或闭环控制方式;PID控制参数设定区,可设置比例、微分和积分参数;自动控制系统的给定值设置区,设定被控对象的被控参数;示波器区,可实时监控下位机的参数变化;动画区,可实时直观描绘被控对象动作状态。 2.2软件教学应用效果 在基于FCS的自动控制系统监控软件平台上,可以开发各种应用程序,本软件的教学应用开发以“开环控制和闭环控制”教学单元为例说明。在教学时可通过本软件的应用程序操作演示开环控制和闭环控制系统的运行,学生通过观察实际自动控制系统的运行状态和应用程序的实时监控数据、波形、动画等信息,以及利用手机远程参与实操体验的互动式教学方式,在轻松的理实一体化教学过程中掌握本教学单元的重点与难点知识。学生在本软件教学过程中,能够主动获取“开环控制系统不具备抗干扰能力,闭环控制系统具备较强的抗干扰能力”的经验和知识,还能自主获取对实际的自动控制系统的全面认知,这是在传统的教学过程中较难一次完成。总之,本教学软件符合职业院校学生的认知特点,已经过多年的教学实践,应用结果表明该软件实用有效。 3结束语 本软件教学应用的创新性与实用性,可归结为两点:虚实结合,即把虚拟的仿真界面和真实的自动控制系统结合起来,让学生既能得到虚拟仿真的直观,也能获得真实系统的可信,因此具有虚拟仿真软件和现有实训系统不可替代的作用;通用灵活,即软件所有模块都面向信息数据库设计,软件优秀FCS服务器具有通用性,可依据不同的教学要求,灵活设计出合适的课程教学应用软件。 作者:朱志伟 单位:武汉铁路职业技术学院 软件开发毕业论文:防水施工企业管理软件开发论文 1软件主要内容 《防水施工企业管理》软件是一个集管理、统计、成本核算为一体的综合性管理软件。它以成本核算为中心,对工程、材料、人工、管理费用等进行汇总统计分析,以达到管理企业运行的目的。1.1软件逻辑统计的依据1)根据“建筑安装工程费用项目组成”(建标[2013]44号文件),对各项费用进行分类和统计;2)根据专业防水施工企业特点和习惯,对部分费用进行科目调整。1.2软件运用环境1)操作系统:MicrosoftWindowsXP以上;2)数据库:MicrosoftSQLServer2000以上;3)软件架构:C/S各操作用户安装软件客户端。1.3软件组成《防水施工企业管理》软件的主要模块有:工程管理;采购管理;库存管理;财务管理;劳资管理;基础数据;系统管理。每一个模块分为录入、查询、统计三个通道。1.3.1工程管理模块工程管理模块主要有三个功能:①承接业务后建立项目;②施工产值录入;③施工产值、项目人工、项目材料使用的统计。如表1所示。1.3.2采购管理模块采购管理模块主要作用是,材料采购相关数据的录入。采购并不是入库,材料入库时的入库单据必须与材料采购相对应,否则材料无法入库。采购与付款相关联。1.3.3库存管理模块库存管理模块主要包括材料的入库、出库、退回、盘库的录入和库存材料状况查询。如表3所示。1.3.4财务管理模块财务管理是企业管理最重要的内容之一,包括付款、收款的记录,各种开支的记录,应收应付款记录等。通过各种原始数据的录入,可以得出项目的盈亏情况、企业的利润情况、行政费用开支情况,以及各种经济数据。财务管理模块包括财务信息登记、财务记录单查询、财务查询统计等3个子模块和33个项目,项目明细从略。1.3.5劳资管理模块劳资管理分为管理人员的工资和工人工资两部分,劳保支出和股东分红也列入劳资管理。1.3.6基础数据模块基础数据是将一些常用的数据统一归类,以便单据录入时选择。如员工姓名用于工资单制表,材料名称用于材料采购与出入库。另外一些期初数据也在基础模块中设置。如表5所示。1.3.7系统管理模块系统管理模块主要用于权限管理和结账。权限包括录入权限和查询权限,做到数据的录入只能由专人操作,重要数据只能由高级别人员查看。结账是对每月的录入内容确定,以达到按月统计的目的。年度结账也一样,不进行结账就不能进行下一阶段的录入。这样避免了数据随意修改的问题。如表6所示。整个软件有7个主要模块,15个子模块,91个项目内容。通过20多个数据的录入,可以得到30多个报表和数据分析结果,企业各部门和相关领导随时可以查询各种数据,实现及时、正确、高效的目的。 2软件主要界面截图 软件开启界面(图形可换)、主界面、工程项目登记、施工产值统计台账、项目人工工资月报表、项目材料耗用台账、工程收款登记、行政管理费用台账、企业成本收益台账等主要界面的截图见图1—9。 3其他说明 1)本软件开发是以提高企业管理效益为目标,并非财务软件,不可代替财务做账;2)软件在企业局域网上使用。将数据库固定在一台作为主机的电脑上,其他各电脑安装客户端,只要将主机打开,每台电脑的输入数据就录入主机,有操作权限的人在各自的电脑上操作,共享数据。3)主管可以根据需要,确定相应人员的录入和查询权限。企业总经济数据,设置只有最高级别领导可以查看。4)在软件框架不变的情况下,各企业可以根据自己的管理习惯,订制符合企业情况的应用软件,可以扩展或压缩管理模块。 作者:胡骏 俞志刚 单位:杭州金汤建筑防水有限公司 西楼软件工作室 软件开发毕业论文:电梯限速器软件开发论文 1软件的基本架构与工作流程 本系统由管理端软件、测试端软件、SQLServer数据库和Accesss数据库构成,管理端软件采用SQLServer数据库管理数据,通过网络,与测试端软件进行数据交换,测试端软件后台用Accesss数据库存储测试数据。管理端软件安装在办公电脑上,检验前将待检验限速器的基本参数录入(使用单位、电梯安装地点、限速器出厂编号、档案号、制造单位、出场日期、额定速度等)并分配检验编号。检验编号具有惟一性,由年份加检验流水号构成,如:2015-00001,每个校验编号对应一个限速器的检验任务,所有检验任务通过网络写入服务器上的SQLServer数据库中。测试端软件安装在仪器配套的电脑上,通过网络读入服务器上SQLServer数据库中的待检验任务,并将其存储在后台的Accesss数据库中。检测过程中,软件能自动显示测试数据,并将每个检验任务的测试数据与检验结论存储在后台的Accesss数据库中,连接上网络后,将所有检测数据与检验结论上传到服务器上的SQLServer数据库中,再由管理端软件自动生成限速器检验报告与检验原始记录。 2软件功能设计 1)管理端软件功能。管理端软件设计有“校验任务管理”、“文档管理”、“校验历史调阅”与“相关信息配置”四大类功能,下图3所示为管理端软件的功能设置图。管理端软件界面从左到右分别为基本信息录入栏、功能按钮区和待检验任务列表栏三个区域,界面简洁,功能按钮作用一目了然,软件的使用非常简便。下图4为管理端软件主界面设计。2)测试端软件功能设计。测试端软件整合了接收待检验任务、检验测试、数据上传、服务器数据库配置、检验仪器设置等功能,软件的优秀是实现检测数据的自动识别与保存,并将测试数据与检验结论上传至服务器上的SQLServer数据库中。测试端软件界面风格和特点与管理端基本一致,其主界面见下图6所示。选中即将要实施的检验任务,其参数将显示在左面的基本信息栏中,如果信息中有差错,检验人员可以现场进行修改。在对基本信息核对无误后,点击“开始校验”按钮,将进入下图7所示的测试界面。测试数据与结论将自动保存到本机后台的Accesss数据库中,在网络环境下,点击“数据上传”(见图6),所有检验结束任务的测试数据与检验结论将通过网络写入服务器上的SQLServer数据库中。点击管理端软件上“文档管理”(见图4)按钮,将弹出下图8所示界面。在文档管理功能模块中,可以预览限速器检验报告与检验原始记录,并能够直接输出打印。检验报告可以通过网络进入审核和签发流程,检验报告中的检验员、报告审核与审批人员均使用电子签名签署检验报告。 3结论 这套电梯限速器检验软件人机界面友好,操作使用非常简便,能大幅度提高电梯限速器检验的工作效率。2014年11月,软件在江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院投入使用,使用证明:它能使得检验人员每天节省3~4个小时的工作时间,把检验人员从繁琐的重复录入工作中解放出来,并基本杜绝了工作差错,并得到检验人员的高度评价。 作者:朱恺丰 卢远航 单位:江苏师范大学科文学院 软件开发毕业论文:低碳审计机制软件开发论文 一、文献综述 英国政府在2003年的《能源白皮书》中首次提到低碳经济。白皮书认为低碳经济是通过更少的自然资源消耗和更少的环境污染,获得更多的经济产出(王帆,2010)[1]。碳审计作为环境审计的重要分支,是由独立的审计机构对政府和企业在履行碳排放责任方面所进行的检查和鉴证,是对碳排放管理活动及其成果进行独立性监督和评价的一种行为(钱纯,2011)[2]。我国实现低碳经济还需很长一段时间,碳审计作为重要的监督机制是其中必不可少的一环。为了促进碳减排目标重点从通过国家政策杠杆策略的“自上而下”转移到集中在次国家水平的“自下而上”方法,这一模式的转变和克服企业减排层面的障碍的整体驱动器是开发环境审计技术,制订务实和全面的碳审计框架。AndrewC.Lovell(2003)指出,为了促进这一审计框架的可行性,目前碳管理的做法是通过审查企业环境报告和采访开展案例研究的组织的环境管理者[3]。ShilpaVerma(2012)探讨了碳审计的过程:首先,从员工中收集信息,进行组织调查;其次,计算碳足迹;再次,现场参观;最后,生成碳审计报告[4]。EhsanAsadi(2013)根据葡萄牙国家法律构建了公共建筑室内空气品质碳审计方法。该方法系统监测选定的化学指标(二氧化碳,一氧化碳,甲醛,臭氧和挥发性有机化合物),以及生物指标(细菌和真菌),指出建筑物常见的室内空气问题并提出改善建议[5]。王帆(2014)认为,我国应从制定统一的评价与报告制度、建立碳排放线上资料库、制定碳排放审计指南的措施着手构建碳审计评价体系[6]。近年来,国内学者对于碳审计的研究,更多的是介绍国际碳审计的发展及启示,很少结合中国实际研究碳审计理论体系,而系统的碳审计程序是促进低碳经济实现的关键,由此我们构建出一套综合的碳审计机制,为我国深入开展碳审计领域的理论研究提供基础和参考。 二、碳审计机制的理论分析 (一)低碳治理与碳审计的关系 构建全面综合的碳审计机制,首先分析碳审计在整个低碳治理系统中发挥的关键作用,作为机制构建的理论来源。低碳治理是一个复杂的系统,碳审计作为该治理系统中的免疫子系统,具有建设性、预防性和抵御性三大功能。政府、市场和企业在低碳治理系统中发挥着各自的作用:政府通过碳配额和碳税等宏观治理方式,调控低碳经济的运行;碳市场通过碳交易、碳定价和碳中和等市场治理方式,实现低碳资源的优化配置;企业通过对其碳交易或事项进行碳核算和碳信息披露等公司治理方式,公允反映其碳交易的实质。碳定价、碳中和是否真实、公允和有效率,需要内外部审计评价和鉴证,企业的碳核算和碳披露是否公允和充分,需要外部审计的鉴证。碳审计是集财政财务审计、法纪和绩效审计、制度符合性审计于一体的综合性审计,同时,碳审计也是会计核算审计和社会责任审计[7]。基于审计的国家治理和审计免疫系统理论,碳排放治理需要审计的监督与支持,而碳审计起着预防、抵御的作用,有助于低碳排放的顺利实现。 (二)碳审计机制的构建机理 基于上述对低碳治理与碳审计关系的理论分析,构建碳审计机制为F={S,T,U},如图1所示。其中,S———基于碳排放治理的审计目标,T———基于碳排放治理的审计路径,U———基于碳排放治理的审计信息与传递。审计的基本职能是监督、评价和鉴证,低碳治理中的审计机制,是一个由多元审计主体、多层次审计体系构成的审计制度安排。该审计机制从低碳治理主体需求角度出发,把碳审计目标及其实现机制、审计信息作为一个系统进行研究[8]。1.碳审计机制的目标。碳审计机制的目标(S)是通过审计监督,促进低碳政策、低碳经济杠杆、低碳技术的合理、有效应用。2.碳审计路径及其信息化。碳审计路径(T)是在已有审计机制的基础上实现审计目标的具体措施,是审计主体采取的审计程序和行为,涉及治理主体的审计权与审计能力、外部审计的独立性、治理主体与内部审计之间的沟通渠道等(叶陈刚、程新生,2006)[9]。碳审计路径的具体内容是:①低碳政策执行情况审计。②低碳资金去向的审计监督。③低碳经济行为和产品的审计认证。④碳社会责任审计。⑤碳绩效审计。结合现代信息技术,如开发专门的碳审计软件,是保障审计路径畅通的一个有效方式。低碳政策执行过程审计,首先是审查政策的目标在执行中是否存在偏差,其次是评价执行政策的方法是否可行和合理,最后是检查和评价执行政策的效果。对于低碳政策执行情况审计的信息化实现路径体现在后文的碳审计软件的“项目管理子系统”中的法律法规模块,加入了世界性组织有关碳审计的环境政策,运用该软件的审计师能查询到客户企业应遵循的对应的政策;同时,在“审计准备子系统”中的内控调查和内控测试部分都相应的涉及了有关低碳政策的执行情况与效果评价。低碳资金去向审计,从两个维度进行分析,首先是企业总的低碳资金(包括政府专项扶持资金和企业自身留用的低碳资金)在整体企业使用的不同方向,包括节能设备采购,节能技术改造,节能新产品推广,节能减排管理的能力建设等,审计相关数据的真实性,同时也包括了低碳经济行为和产品的审计认证。然后是企业开展各项目的碳资金分配,例如建筑企业的一般公共建筑项目,住宅小区项目,地下工程项目等,各项目还可具体到大型、中型、小型,审计各项目分配的碳资金使用的真实合理性。低碳资金去向审计的信息化实现路径体现在后文软件中的“审计实施子系统”中的“碳资金利用分析”部分。碳社会责任审计,其重点是审计企业是否设置低碳责任评价指标以及领导人的考评情况,是否落实碳社会责任的履行等。碳社会责任审计的信息化实现路径体现在后文软件中“审计准备子系统”的内控调查和内控测试部分,同时,在“审计实施子系统”中的“碳社会责任分析”部分也做出详细阐释,碳社会责任具体分为环保减排和低碳节能两大类,通过评分赋值体系审计企业碳社会责任的履行情况,进而审计领导人碳社会责任的履行力度。碳绩效审计,绩效审计是对被审计单位经营和管理活动的经济性、效率性、效果性、公平性和环境性(5E)进行监督、评价和鉴证,碳绩效审计重点关注经济性、效率性与环境性。碳绩效审计的信息化实现路径体现在后文软件中的“审计实施子系统”中的“碳成本效益分析”部分,再具体到经济效益指标和环境效益指标,评价被审计单位的碳成本效益水平。3.碳审计信息传递。低碳审计机制中的低碳审计信息传递(U)包括审计报告书、审计意见书、审计决定书等。信息是所有控制的前提,基于碳排放治理的审计信息主要是对碳会计信息的真实性、低碳治理效率等进行评估。碳审计目标(S)、碳审计路径(T)与碳审计信息传递(U)构成一个紧密联系的逻辑循环系统,首先制定碳审计目标,由目标导向具体的审计路径,信息传递又对主体进行反馈,以指导其修改完善目标。碳审计目标(S)明确、碳审计路径(T)通畅、审计信息传递(U)及时,对于公司低碳治理和公司管理具有重要意义。 三、碳审计软件的开发 在碳审计机制中,碳审计路径(T)是该机制的优秀组成部分,将现代信息技术引入碳审计具体路径中,既有效保障该审计路径的畅通,又提高碳审计的效率,因此开发碳审计软件是碳审计信息化的关键。根据软件开发的基本思想以及开发的具体流程,对碳审计软件进行具体的开发。首先分析碳审计所需的特殊功能,再对软件进行需求分析,得出软件所需的基本功能。该软件的需求分析不仅包括了通用审计软件所要求的财务真实性方面的审计,还新增了碳合规性方面的审计,碳绩效性方面的审计。进而对软件进行总体设计,设计出软件所需的功能模块;分析软件各功能模块要完成的任务,制定出功能实现的算法或实现方案;依据详细设计的结果,使用开发工具进行编程和界面设计;制定有效的测试计划,进行测试,保障设计的有效性。本软件采用MicrosoftVisualStudio2010下VisualC#工具中.netframework4.0框架下的Windows应用程序进行设计,数据库采用MicrosoftSQLsever2008R2。先建立C/S三层架构:表现层(UI)、业务逻辑层(BLL)、数据访问层(DAL)。采用WinForm作为UI界面,用于显示数据和接收用户输入的数据,为用户提供一种交互式操作的界面;业务逻辑层是对数据层的操作,对数据业务逻辑处理;数据访问层主要是对原始数据的操作,具体为业务逻辑层或表示层提供数据服务。以及采用Windows应用程序中的类库以及自定义类实现具体的功能,如数据的读入,数据显示,编写代码完成数据处理等。通过对软件的需求分析、概要设计、总体设计后,对软件进行具体的实现。软件的界面如图2所示:碳审计软件系统主要包括项目管理、审计准备、审计实施、审计终结4个子系统。其中项目管理系统与通用审计软件无异,该子系统的法律法规模块部分,归纳整理了具有代表性的20余项世界性组织和各个国家出台的一系列有关低碳经济及碳审计的环境政策,用户可根据具体需要下载使用。本文就审计准备子系统,审计实施子系统,审计终结子系统中涉及到碳审计功能的部分(即相比于通用审计软件特殊功能的部分)作出具体的说明。 (一)审计准备系统 审计准备子系统添加的特殊的碳审计功能主要体现在内控调查部分,如图2所示。内控调查包括:控制环境低碳重视度、低碳目标实现风险、低碳控制活动(设备采购是否积极落实节能产品采购实施意见、是否落实碳社会责任的履行等)、低碳信息披露(碳账户是否定期计算并披露和碳账户的披露是否全面)和对内控的监督(内部审计部门是否重视碳账户的审计)。调查结果按下面的计算方式评估(“是”———5分,“弱”———3分,“否”———1分,适用个数n):[调查结果分数和/(n×5)]≥0.6,则“可进行进一步内控测试”;[调查结果分数和/(n×5)]<0.6,则“不建议进行内控测试,而直接进入实质性测试”。若进行内控测试,测试目标包括:必须遵循低碳政策、只有经管理层批准的碳账户预算才能执行、定期做碳成本预算、只有合法的低碳资金使用申请才能够被执行、已发生的碳资金使用均已记录、碳资金的使用已记录于适当期间、碳资金的使用已准确记录、碳成本已经记录于适当期间、碳成本已经准确记录、定期披露低碳信息、全面披露低碳信息、在产品或服务中体现低碳价值以实现其碳社会责任的履行、认真落实节能产品采购实施意见与内部审计部门重视碳账户的审计。对于每一项测试目标,首先看该企业是否适用;若适用,再看运行效果(有效、较弱和无效);最后是风险评估(高、中和低)。测试结果按下面的计算方式评估(“风险评估”,“高”———5分,“中”———3分,“低”———1分,适用个数n):[调查结果分数和/(n×5)]≥0.6,则“综合风险高”;[调查结果分数和/(n×5)]<0.6,则“综合风险低”。如果“综合风险高”,即重大错报风险大,需要的审计证据多,注册会计师越要通过实施审计程序降低检查风险,以确保已审计的碳信息出现错报和漏报的可能性不超过预先确定的审计风险。反之同理。 (二)审计实施系统 审计实施子系统包含三个部分“账证查询”、“财务报表”和“碳账户核算与分析”。其中“账证查询”包括“科目余额表”、“分类明细账”、“凭证快速查询”等功能;“财务报表”包括“资产负债表”、“利润表”和“碳披露附注表”;“碳账户核算与分析”包括“碳账户核算”(主要是CO2当量的计算)、“碳资金利用分析”、“碳成本效益分析”和“碳社会责任分析”。碳账户核算,采用由英国标准协会2008年10月的《PAS2050∶2008商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》的规定,首先将初级和次级活动水平数据换算为GHG排放量,即活动水平数据乘以其排放因子;再将GHG排放量换算为CO2当量,即CO2当量=GHG排放量×相应的GWP值(全球变暖潜能值)。运用该方法核定企业CO2当量的核算是否准确,作为后续的“碳成本效益分析”和“碳社会责任分析”中涉及到的CO2排放数据的基础。“碳资金利用分析”、“碳成本效益分析”和“碳社会责任分析”是该碳审计软件的优秀组成部分,也是区别于通用审计软件的关键,结合上述碳审计机制中的碳审计路径的阐述,分属于低碳资金去向的审计监督与低碳经济行为和产品的审计认证、碳绩效审计和碳社会责任审计。1.碳资金利用分析运用饼状图的分析工具呈现总的低碳资金在整体企业使用的不同方向,包括节能设备采购,节能技术改造,节能新产品推广,节能减排管理的能力建设等,审计相关数据的真实性。运用条形图的形式呈现企业开展各项目的碳资金分配,例如建筑企业的一般公共建筑项目,住宅小区项目,地下工程项目等,各项目还可具体到大型、中型、小型,审计各项目分配的碳资金使用的真实合理性。2.碳成本效益分析首先从财务报表中采集“经济效益指标”和“环境效益指标”的相关数据,如表1所示。再使用二级模糊综合评价法,得出企业的碳成本效益综合得分(李卉,2010)[10]。二级模糊综合评价法评价包括以下五个步骤:(1)确定评价指标因素集;(2)确定评价指标的评价集;(3)确定各指标层权重;(4)一级模糊综合评判;(5)二级模糊综合评判。3.碳社会责任分析依据杭州市企业社会责任评价体系中关于环境责任的评分部分,环保减排和低碳节能两大类,各占150分,如表2所示。其中最后一项的分数为后文JZ案例的评分。 (三)审计终结系统 审计终结子系统分为“审计工作底稿”和“审计报告”两部分。对于审计发现的问题,生成审计工作底稿,形成初步的审计结论。底稿编制涵盖了从审计准备,审计实施到审计终结的全过程。其中,审计实施中的“内部控制测试”和“实质性测试”涉及到碳审计的相关内容。“内部控制测试”直接生成上述“审计准备”系统中的内部控制测试表。“实质性测试”直接生成相应的表格,分为四个层面:①碳排放权交易(包含企业碳排放量层面和碳排放权层面,其中企业碳排放量层面包括企业碳排放量明细表、企业碳排放量审定表和企业碳排放量公允价值复核表;碳排放权层面包括碳排放权交易明细表、碳排放权交易审定表和碳排放权交易公允价值复核表);②碳排放成本(包含碳排放成本明细表、碳排放成本审定表、碳排放成本与上年度比较分析表、主要项目碳排放成本分析表、碳排放成本抽查表和碳排放成本重大调整事项核查表);③碳税(包含碳税测算表、碳税审定表和碳税检查情况表);④超额排放罚款(包含超额排放罚款明细表、超额排放罚款情况表和超额排放罚款审定表)。“审计报告”具有标准无保留意见、保留意见、无法表示意见和否定意见四种类型的模板,根据被审计单位的具体情况,直接生成相应的碳审计报告。 四、案例分析 我们将开发的上述软件在杭州市JZ企业进行实际的碳审计实践,我们只针对碳审计过程进行详细的说明。该公司碳审计相关的原始数据(2013年)为:固定资产205720.40万元(其中环境资产119.07万元),营业成本6002198.35万元(其中环境成本167251.26万元),环境收益2558.94万元,低碳专项资金264.60万元(其中节能设备采购119.07万元,节能技术改造79.38万元,节能新产品推广39.69万元,节能减排管理能力建设26.46万元),销售额6810479.90万元,净利润293334.65万元,原料耗用总量4501648.76万元,产品绿色原料耗用量244889.69万元,二氧化碳排放量1498.00吨,物料总消耗量28618.70吨,循环利用物料量16238.25吨,工业增加值582352.94万元,综合能耗990000.00吨标准煤,单位增加值能耗1.70吨标准煤/万元。 (一)审计准备阶段 低碳相关的内控调查得分0.92,可进行内控测试,控制测试得分0.57,综合风险低。说明内控有效,控制风险低,导致重大错报风险减小,错报风险越小,可接受的检查风险水平增大,审计程序可以适当减少,降低审计成本。 (二)审计实施阶段 1.碳资金利用分析软件运用饼状图的形式呈现总的低碳资金在企业使用的不同方向所占比例,包括节能设备采购(45%),节能技术改造(30%),节能新产品推广(15%),节能减排管理的能力建设(10%)。运用条形图的形式呈现企业开展各项目的碳资金分配,包括建筑企业的一般公共建筑项目(大型38.10万元、中型29.64万元、小型16.93万元),住宅小区项目(大型47.63万元、中型37.04万元、小型21.17万元),地下工程项目(大型33.34万元、中型25.93万元、小型14.82万元)。2.碳成本效益分析根据案例的原始数据,得出经济效益指标和环境效益指标相关数据,见表1。运用二级模糊综合评价法(本案例由5个专家进行评价),其原理与应用如表3所示。3.碳社会责任分析参照具体赋值标准,对环境责任的每一项进行评分,具体见上述表2碳社会责任评价体系中的最后一项,求和得出该企业的得分为190分,再根据社会责任等级分组:优[270,300],良[220,270),合格[180,220),基本合格[150,180),不合格[0,150)得出该企业的碳社会责任处于合格水平。 (三)审计终结阶段 工作底稿的“实质性测试”阶段填制“碳排放权交易”、“碳排放成本”、“碳税”和“超额排放罚款”的相应表格,编制整个审计过程的工作底稿,最终生成标准无保留意见的审计报告。我们认为该企业出具的可持续发展报告在所有重大方面按照环境法规规定编制,公允反映了该企业2013年12月31日的碳账户状况,以及碳资金利用、碳成本效益和管理层的碳社会责任的履行情况。对于碳审计机制在该企业中的具体运用如下:碳审计的目标是通过审计监督,促进该企业低碳治理;碳审计的路径是运用碳审计软件;审计信息传递以审计报告书的形式呈现,向社会公众传达出该企业低碳治理的情况及低碳社会责任的履行情况,同时也促进企业管理层及董事会进一步修改完善低碳治理的目标。 五、结论及局限性 我国目前尚未形成以低碳经济为主的经济模式,企业和公众尚未真正理解低碳经济的内涵,多数企业对低碳经济的理解仅停留在形式上,研究设计碳审计机制,以及在技术上实现碳审计软件的支撑,对企业真正贯彻实施低碳经济起到重要的推动作用。低碳审计机制的设计对完善碳排放审计理论具有重要的边际贡献。同时有利于低碳经济的发展,而这种发展不仅直接降低企业成本、节省资源、提高效率,还会给企业带来大量的无形资产,给社会带来正外部性,增加社会福利。开发的碳审计软件以全面的系统功能服务于碳审计的各个方面,有助于碳审计有条不紊的进行和进一步的完善。国内对碳审计的研究尚不成熟,也鲜有完善的碳审计系统软件。该碳审计软件除具有通用审计软件的一般优势(如:使审计程序更加系统化、合理化;实现远程审计;实现审计底稿无纸化;具有强大的查询功能等)外,还在很大程度上方便了对企业的低碳审计,对企业自觉进行低碳治理起到了较好的促进作用。同时,碳审计软件将提高碳审计效率,节约审计成本,将为审计业务带来较大的效益。然而,碳审计软件作为专用审计软件是一次全新的尝试,不可避免有着自身的局限性,还有待在实践中进一步完善。 作者:郝玉贵 陈小敏 张楠 单位:杭州电子科技大学 杭州电子科技大学 计算机学院
工业生产论文:工业生产电力经济论文 1经济与电力变量的因果关系分析 格兰杰因果关系检验是一种基于假设检定的统计方法,其基础是回归分析当中的自回归模型。2个时间序列yt和xt之间的格兰杰因果关系可以描述为:若在包含变量yt和xt过去信息的条件下,对yt的预测效果要优于只单独由yt的过去信息对yt进行的预测效果,即xt有助于解释yt将来的变化,则认为变量xt是引致变量yt的格兰杰原因[5]。变量xt和yt的回归模型如式(2)所示:根据表3数据可知,在10%置信水平下,lnGDP和lnGIOV都是lnlCAP的格兰杰原因,滞后阶数均为1,说明GDP、GIOV与ICAP存在单向因果关系;另外,lnGDP和lnGIOV都是lnEC的格兰杰原因,滞后除数分别为8和4,说明GDP、GIOV均与EC存在单向因果关系。数据分析结果表明:广西区内国民生产总值和工业总产值是推动区内装机容量增长的原因,也是区内电力消费增长的原因;但装机容量增长对经济增长的反应迅速,而电力消费增长对于经济增长的反应具有一定的滞后性。 2经济与电力的协整平衡关系分析 如果所研究的时间序列具有相同的单整阶数,且在某种线性组合方式下使得组合时间序列的单整阶数降低,则称这些时间序列之间存在显著的协整关系,这个线性组合反映了变量之间长期稳定的比例关系。本节采用两步检验法[6]对描述广西区经济和电力的4个时间序列变量进行协整关系检验,论证经济、电力是否存在长期协调稳定关系。其计算步骤可分为以下两步:1)步骤1:鉴于格兰杰因果关系的检验结果,以电力变量作为解释变量,经济变量作为被解释变量,对4组时间序列变量进行普通最小二乘法回归分析。计算得到变量间协整方程如式(3),其中,R2、DW和F分别表示判定系数、杜宾-瓦特森指标和检验统计量。从表4结果看出,ε1、ε2、ε3的t值均大于各个置信水平下的检验临界值,序列显示非平稳特性;ε4的统计量t值小于1%置信水平下的检验临界值,序列平稳,说明广西区工业生产总值与全社会用电量具备长期稳定的发展关系。概括为,在1978—2007年统计年份期间,广西区工业生产总值与电力消费存在协整关系,当工业生产总值增加1%,对应全社会用电量需求增加了0.5408%。 3结论 以上对广西1978—2007年间电力、经济数据的研究结果表明:1)广西区电力装机容量、全社会用电量的增长依赖于广西区国民生产总值和工业总产值的增长,即自治区经济发展对于区内电力发展具有正向影响效应。2)广西区国民生产总值和工业总产值增长对于区电力装机容量影响显著,但是对区内电力消费的影响具有一定的滞后性,这说明广西经济快速增长促使电力装机容量增长迅速,但作用于电力消费增幅则相对缓慢。3)广西区经济发展不一定依赖于广西区电力增长,也就是说,适当放缓电力发展,在短期内未必会影响到广西区经济增长速度。4)广西区工业生产总值与全社会用电量存在长期均衡的协整关系。长期来看,广西区工业生产总值每增长1%,对应的全社会电量消费相应增长了0.5408%,这说明自治区电力消费的长期边际效应大于1。 作者:孙志媛刘默斯王富松单位:广西电网公司电力科学研究院广西电网有限责任公司柳州供电局 工业生产快速发展思考 *7年*工业以结构调整为主线,坚持市场导向和自主创新相结合,不失时机地转变发展方式,努力克服国际油价和原材料价格持续走高,电子产业生产产业结构调整期导致增速走缓等不利因素,全年工业生产保持持续快速发展态势,运行质量显著提高,为全省国民经济持续快速发展奠定了良好基础。本文就*7年*工业生产和运营质量发展状况进行分析,立足现状提出发展过程应予以关注的问题,以期有关部门的重视和进一步健全完善宏观调控手段,促使*工业经济朝着又好又快方向发展。 *7年*工业以结构调整为主线,坚持市场导向和自主创新相结合,不失时机地转变发展方式,促使工业经济沿着又好又快方向发展。全年工业生产保持持续快速发展态势,工业运行质量显著提高,为国民经济持续快速发展奠定了良好基础,但国际油价和原材料价格持续走高,电子产业生产增速走缓,在一定程度上影响了*工业的发展。 一、工业生产快速发展 *7年全省规模以上工业(下同)完成工业增加值3396.48亿元,比上年同期增长21.5%,增速同比提高1.1个百分点,比上半年加快0.9个百分点。 分经济类型看,股份制企业增长速度领先于其他各经济类型企业,全年完成工业增加值1193.81亿元,同比增长29.4%,增速比规模以上工业高7.9个百分点。国有企业和“三资”企业完成增加值205.71亿元和1795.63亿元,增长11.9%和17.7%,分别比全省平均水平低9.6个和3.8个百分点。 分轻重工业看,重工业完成工业增加值1765.66亿元,比上年同期增长23.0%,增速同比提高2.4个百分点,轻工业完成工业增加值1630.82亿元,增长19.9%,增速同比回落0.2个百分点,重工业增速高于轻工业增速3.1个百分点。轻重工比例从上年的45.5:54.5调整到45.2:54.8。 分行业看,37个工业行业大类中有36个行业工业增加值保持增长态势,其中增速二位数以上的有34个行业,增速高于全省平均水平的有15个行业,增速超过30%的是黑色金属矿采选业、木材加工及竹藤棕草制品业、通用设备业制造业、交通运输设备制造业、废弃资源和废旧材料回收加工业,分别增长53.0%、39.0%、34.3%、33.0%和61.3%。实现工业增加值在100亿元以上的行业11个,分别是农副食品加工业(129.66亿元)、纺织业(185.39亿元)、纺织服装鞋帽制造业(213.31亿元)、皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业(244.29亿元)、塑料制品业(116.68亿元)、非金属矿物制品业(248.25亿元)、黑色金属冶炼及压延加工业(112.60亿元)、交通运输设备制造业(126.29亿元)、电气机械及器材制造业(142.16亿元)、通信设备计算机及其电子设备制造业(350.06亿元)、电力热力的生产和供应业(272.40亿元),这些行业实现增加值2141.09亿元,占规模以上工业的63.0%。三大主导产业实现增加值1224.74亿元,增长20.5%,对我省工业增长的贡献率为35.5%。其中机械装备实现增加值538.65亿元,增长27.3%,比规模以上工业增速高5.8个百分点。 分设区市看,各设区市均实现两位数增长。在9个设区市中有8个设区市增速高于全省平均水平,分别是福州增长21.6%、莆田增长23.6%、三明增长23.4%、泉州增长21.7%、漳州增长21.8%、南平增长22.6%、龙岩增长26.7%,宁德市在大唐国际等新投产企业以及船舶修造和电机电器等传统优势产业的带动下,增加值增速年初以来一直位居全省首位,全年达36.4%,比全省规模以上工业平均水平高14.9个百分点,厦门市增速低于全省平均水平,增长16.9%。 分产品看,我省纳入统计的319种工业产品中有七成以上产品产量保持增长态势,其中能源类产品中原煤增长11.9%、发电量增长14.8%;建材类产品中水泥增长33.9%、平板玻璃2.2%、生铁11.8%、钢材26.9%、铝材30.6%;轻纺类产品中化学纤维增长29.3%、纱增长9.9%、布增长19.8%、服装增长33.6%;交通运输类产品中汽车增长18.3%、改装汽车48.5%、民用钢质船舶70.6%;电子类产品中微型电子计算机增长15.1%、显示器增长10.2%、彩色显象管增长21.3%、光电子器件增长51.9%。 二、运行质量显著提高 *7年工业经济效益运行质量向好,经济效益综合指数高位运行、实现利润大幅攀升、“两金”占比有所回落,亏损面减少、亏损额下降。 经济效益综合指数高位运行。规模以上工业经济效益综合指数达175.47,比上年同期提高12.85个点,综合指数连续5个月在170以上运行。计算工业经济效益综合指数的七项指标中,总资产贡献率(13.10%),资本保值增值率(120.76%),成本费用利润率(5.56%),产品销售率(97.74%),分别比上年同期提高1.01、4.94、0.39和0.83个百分点;流动资产周转率(2.56次)加快0.05次,全员劳动生产率(104582元/人)提高13650元/人;资产负债率(55.21%)提高1.43个百分点。 实现利润大幅攀升。规模以上工业实现利润633.73亿元,比上年同期增长37.5%,增幅同比提高21.8个百分点。分经济类型看,国有企业和股份制企业分别实现利润29.97亿元和226.48亿元,增长44.4%和50.8%,共拉动全省规模以上工业利润增长18.4个百分点。从行业看,20个行业的利润增速高于全省平均水平,其中,农副食品加工业、化学原料及化学制品制造业、橡胶制品业等3个行业增速高于100%。实现利润在30亿元以上、增长速度在30%以上的行业有非金属矿物制品业(48.38亿元)、皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业(40.82亿元)、纺织服装鞋帽制造业(39.03亿元)、有色金属冶炼及压延加工业(38.22亿元)、电器机械及器材制造业(37.17亿元)、分别增长49.6%、39.5%、41.6%、32.1%和40.9%。 “两金”占比有所回落。12月末我省规模以上工业企业应收账款净额和产成品(两金)达1911.67亿元,占流动资产平均余额的比重为40.2%,比上年同期回落0.9个百分点。其中,应收帐款1308.08亿元,占流动资产平均余额的27.5%,比上年同期降低1.5个百分点;产成品库存额为603.59亿元,占流动资产平均余额的12.7%,同比上升0.6个百分点。 亏损额有所降低。规模以上工业企业亏损面为12.5%,比上年同期减少1.9个点,亏损企业亏损额为53.62亿元,同比增长13.2%。分经济类型看,国有企业、集体企业、股份制企业和其他经济类型企业亏损额比上年有所下降,分别下降14.0%、11.3%、5.7%和1.4%。从行业看,有15个行业亏损额有所减少,其中,减亏较多的有化学原料及化学制品制造业、电气机械及器材制造业和黑色金属冶炼及压延加工业,分别减亏4.43亿元、2.63亿元和1.72亿元。 三、发展的亮点 民营企业活力继续增强。民营企业顺势应时,发展空间不断提升拓展,企业单位数达11468家,比上年增加1475家,完成工业增加值1790.32亿元,同比增长24.0%,高于全省规模工业平均水平2.5个百分点,对全省工业增长的贡献率达57.4%,比上年提升6.4个百分点,拉动工业增长12.3个百分点,民营企业己成为推动全省工业经济增长不可缺少的新生力量。 机械装备业发展形势喜人。我省机械装备依托产业集群龙头企业,坚持市场导向和自主创新相结合,*7年生产、效益均创出好水平,全年实现增加值538.65亿元,增长27.3%;实现主营业务收入2010.77亿元,增长37.7%,创利润109.49亿元,增长44.2%。其中通用设备、交通运输设备制造业增加值增长速度均高于30.0%。特别是交通运输设备制造业受出口、城市公交市场和高速公路客车更换高峰期以及主要船舶企业订货量充足等原因拉动,实现生产、效益双丰收,全年完成工业增加值126.29亿元,增长33.0%,出货值144.38亿元,增长57.9%,实现利润24.74亿元,增长48.9%。 产值超亿元企业突破*0家。*7年末,我省产值超亿元工业企业数达到2082家,比上年增加472家,完成工业总产值8986.16亿元,增长24.0%,占全省工业总产值的71.9%,比上年同期提高0.8个百分点。产值10亿元以上企业136家,比上年增加43家。这些产值超亿元企业平均产值达4.32亿元,比上年同期增加0.17亿元,对我省规模以上工业产值增长的贡献率达到71.9%。 新投产工业企业数持续增多。由于投资环境的日益改善,企业家对闽投资信心倍增,纷纷增资扩容,全年制造业固定资产投资增长强劲,*7年新投产开工企业数达1321家,占规模以上工业企业数的8.6%,比上年同期增加251家,完成工业总产值559.22亿元,对我省现价产值增长的贡献率为23.2%,其中,产值超亿元新投产企业有64家,比上年同期增加28家。 产销率保持在良好水平。*7年我省工业产品销售产值为12223.56亿元,增长26.6%,销售率达97.74%,比上年同期高0.83个百分点,从9月份开始连续四个月保持在97%以上的好水平,且呈逐月走高态势。从销售结构市场看,国内销售贡献较为突出,内销产值为8675.65亿元,占销售产值的71.0%,增长30.2%,比出货值增幅高11.7个百分点。从设区市看,厦门、三明、龙岩三个设区市产销率高于全省平均水平,分别为98.88%、98.20%、98.34%。 利润增幅创四年来新高。随着原材料购进价格指数与工业品出厂价格指数的剪刀差日趋缩小,以及企业及时调整生产经营策略,降低运营费用,企业竞争力明显增强,获利能力得以较大提升。我省规模以上工业实现利润增长37.5%,比*4年、*5年、*6年分别提升13.7、32.1、21.8个百分点,一改近年利润低速增长的态势。从创利前100家企业看,实现利润275.66亿元,增长60.4%,比上年增加利润103.77亿元,其中增加利润亿元以上企业就有37家,如*紫金矿业股份有限公司由于国际黄金价格走高、戴尔(中国)有限公司和戴尔(厦门)有限公司2家企业改变原材料和产品运输模式、龙岩卷烟厂提高产品档次等原因增利显著,4家企业实现利润高达71.53亿元,同比增加利润21.89亿元。 四、关注的问题 节能减排压力较大。高耗能行业利润保持高速增长,*7年高耗能行业实现利润170.96亿元,增长33.5%,其中化学原料和化学制品业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业实现利润分别增长106.5%、49.6%、69.5%和32.1%。这些行业利润的快速增长,进一步调动了生产者的积极性,将会对我省节能减排工作形成较大压力,值得关注。 出口对工业增长的作用有所减弱。由于国际经济形势发生较大变化,人民币升值、出口退税率下调、技术壁垒增多等因素进一步影响我省工业的发展,产品出口的难度加大。规模以上工业出货值3547.91亿元,同比增长18.5%,比规模以上销售产值增幅低8.1个百分点,出货值对销售产值的贡献率为21.6%,比上年减少1.7个百分点。 生产资金筹措难度加大。受国家宏观调控政策的影响,*7年人民银行继续执行稳健的货币政策,连续10次上调金融机构人民币存款准备金率,6次上调金融机构人民币存贷款基准利率,防止货币信贷过快增长。上调存款准备金率导致银行加强风险管理,把有限的贷款资源向优质客户倾斜,工业企业特别是小企业贷款难度进一步加大。部分企业因资金短缺,将影响到生产能力的完全释放。 品牌效应末得到充分释放。至*7年底,*已拥有中国名牌产品100个,居全国各省市第5位。但大部分品牌集聚效应尚未充分显示。这些名牌产品生产企业完成工业总产值1141.20亿元,现价增长11.0%,远低于规模以上工业增长平均水平,实现利润50.72亿元,比上年下降1.9%。 自主创新能力不够。部分工业企业停留在追求粗放型的经营模式,自主创新能力较弱,企业对新产品的开发能力不够,大部份高档产品的关键零部件依赖进口,有自主知识产权、高技术含量、高附加值的产品较少,总体市场竞争力不强。*7年规模以上工业企业新产品产值1696.91亿元,增长15.1%,分别比工业总产值和销售产值的增幅低9.3和11.5个百分点。 电子信息大企业增长乏力。作为我省三大主导产业之一的电子信息产业,由于部份企业的产品结构调整跟不上瞬息万变市场的要求,传统产品的市场空间不断压缩,加上手机、液晶电视、液晶显示器等产品价格的下降,市场竞争激烈,生产这些产品的部份大型电子企业出现产值下降现象,影响了全省电子产业的增长,*7年电子产业增加值350.06亿元,增长15.8%,比规模以上平均水平低5.7个百分点,实现利润58.15亿元,增长6.5%,比规模以上工业利润增幅低34.8个百分点。从企业看,由于生产传统CRT电视显示器的冠捷公司生产继续下降的影响华映公司的CRT显示管生产也明显下降,与其配套JVC、NEG、福州电气硝子等企业生产也呈下降趋势;厦华电子、联想移动、夏新电子、灿坤电子等大电子企业由于企业管理层变动或产品结构调整等原因生产均呈下降态势。在电子企业产值前100家中有32家企业产值比上年同期下降,13家企业1位数增长,厦华电子、联想移动、夏新电子、冠捷电子(*)有限公司、NEC东金电子(厦门)有限公司等5家企业共比上年减少产值126.79亿元。 五、*8年*工业走势展望 从国际环境看,*7年世界经济由于美国房地产价格下跌引发的次贷危机已波及主要发达国家的金融市场,国际石油期货价格连续冲击100美元/桶大关,美元汇率下跌与全球流动性过剩使全球通货膨胀风险加大,发达国家的经济与世界经济总体增长减速,在这些因素综合作用下,世界经济的增长率有所减速。引发全球经济减速与动荡的因素仍在发展中,世界经济前景充满复杂性和不确定性。国际货币基金组织预测,*8年世界经济的增速将进一步放缓,世界经济发速度将达到4.8%,发达国家经济增长2.2%,发展中国家经济将增长7.4%。此外,国际粮食价格、重要金属原材料价格的普遍上涨以及*8年国际航运价格的预期走高等因素,都会对我省*8年工业生产进一步发展和企业运营成本产生负面影响。 从国内环境看,在工业化、城市化、国际化以及消费结构升级等因素推动下,三大需求对经济增长的拉动力日趋均衡,消费在拉动国民经济增长中的作用会继续增大,我国经济快速增长的能力仍然较强。但与*7年相比,由于宏观上开始执行从紧的货币政策,CPI上涨面临压力还较大,固定资产投资增速有所放缓,国内资源产品价格改革、贷款利率上调以及人民币汇率持续小幅度升值,企业生产成本提高,出口制约条件增加以抑制出口的快速增长等等,*8年度经济增长率将比*7年有所回调。 但我们也要看到有利的因素,一是“海峡西岸”的定位给*带来了新的发展契机,“海峡西岸”写入中央文件,明确了中央对海峡西岸经济发展的支持,国家各部委随之增强对海峡西岸财政、政策、项目的支持,中央的支持增强了*各级政府及广大民众建设海峡西岸经济区的认同感,同心同德,海峡西岸经济区建设必将取得更快的进展。二是*城乡居民收入增长较快,消费结构仍在升级中,居民在车子、房子、旅游、文化娱乐、通讯、互联网等方面的消费会继续较快增长,消费的增长必将拉动经济。三是*特别是沿海地区民间资金雄厚,民间投资呈增长态势,民营经济的发展有望推动*经济继续保持增长势头。四是产业结构调整步伐加快,电子、石化、机械三大重点产业和优势传统产业在*经济总量中的地位显著提升,已培育出近百个产业集群和产业集群雏形,随着一批重大项目陆续投产,如炼化一体化工程以及厦门宸鸿、利胜、乾照,福州天邦、LG麦可龙,泉州冠科等新增电子大企业数将在*8年投入生产,给*工业带来新增长点。预计*8年*工业仍然保持较高的增长速度,但速度与*7年比较将有所回落,全部工业增加值增速在15%左右,规模以上工业增加值增速在17%左右。 六、发展建议 实施项目带动,做好重大项目建成投产的跟踪服务,培植新的经济增长点。及时协调解决重点工业项目建设过程存在的问题,促进重点项目尽快竣工投产,形成新的经济增长点,增强工业发展后劲。进一步完善投资环境,一方面做好招商引资工作,另一方面要充分调动*雄厚的民间资金投资积极性,鼓励民间资金更多更快地进入我省工业领域,引导民间资金流向重点培植产业,促进产业升级。 做大做强企业,提高企业竞争力。在市场经济条件下,企业直接面对市场,出于生存和发展的需要,做大做强的内在需要和动力最为强烈。从全省的战略角度来讲,支持企业做大做强,也是应对激烈的国内、国际竞争,积极参与国内外经济交流与合作的重要基础。支持企业做大做强,关键是要为企业的发展创造一个良好的环境,在全社会形成一种支持企业,尊重企业家的良好氛围。政府要强化服务和协调的功能,维护市场秩序,努力为企业的发展创造一个公平、公正、公开的竞争环境。通过多种途径,推动建立一批具有国内外竞争力的大型企业,鼓励企业在竞争中发展壮大。 鼓励企业自主创新,加快经济发展方式转变。按照“十一五”规划要求,鼓励自主创新的机制建设、环境建设,创建自主创新平台,使创新成为企业发展的优秀驱动力。通过专项扶持基金等手段,支持我省企业在优秀技术和关键元器件研发及品牌建设上取得突破,提高产品的技术含量与附加值。 采取有效措施,促进工业品出口。积极应对欧盟、日本等的绿色壁垒,帮助企业减少以各种贸易壁垒保护为借口,阻止产品出口而造成的损失。组织相关企业形成合力,共同应对有关国家的反倾销和贸易壁垒。想方设法帮助企业提高应对汇率变动风险的能力。 构建交流平台,优化融资环境。一方面各级政府切实加强政、银、企合作,完善*省政、银、企会商电子信息平台,针对产业发展重点,分产业开展政银企会商活动。特别要根据中小工业企业资金使用特点,开发形式多样的金融产品,建立适应中小企业的贷款业务流程、信用评级、风险分类、损失准备、呆账核销等激励约束机制。政、银、企齐心协力共破融资难关,让资金用在“刀刃”上。另一方面发展多层次资本市场,鼓励民间资金成立风险投资公司,设立风险基金,为企业尤其是有发展潜力的中小企业解决资金问题。同时筛选一批持续盈利能力、风险控制能力、偿债能力较强的民营领军骨干企业联合公开发行企业债券,降低融资成本,满足融资需求。 实施品牌带动。创建名牌是一个转变经济发展方式的载体之一。要充分利用名牌产品,使之在工业经济发展中起示范和带动效应,充分挖掘品牌的潜能,以名牌引导产业集聚,再以产业集聚催生名牌。要把泉州工业品牌创建的激励机制和热情延伸到全省各个设区市,利用名牌产品及其生产企业吸引了投资者向它集聚,不断提升品牌知名度和含金量。同时建立一种有效措施保护名牌产品,净化市场竞争环境,杜绝一些不法之徒利用假冒伪劣产品损害名牌信誉和企业。 适应市场需求,加快产业结构调整。应根据国家产业政策要求,结合实际,继续完善以产业政策为中心的宏观经济管理体系,研究制定我省综合产业结构政策,明确产业投资方向,制定出切实可行的工业经济结构调整方案。要以重大项目为载体促进生产要素的集聚,建设若干个重要产业基地,做大产业群、形成产业链、产业群和产业带,促进经济结构调整、转型和升级。充分利用一批涉及*经济发展大局的重大项目,加强投资引导,引入国际相关大企业和配套企业进驻这些基地,延伸扩大产业链,精心打造好*电子、机械、石化等重点产业链。各级政府可以运用各种经济杠杆和其他手段来调控市场,通过市场来规范引导企业走符合产业政策的发展之路。形成一种良性的互动机制,使企业从过去盲目被动的适应性调整转向规范主动的战略性调整。 工业生产论文:石油工业生产中实用美术设计的作用 实用美术,顾名思义,是人们日常生活中所实际应用的美术。实用美术的涉及面很广,关系人们日常生活的衣食住行等各方面。同时,在石油工业美术领域也发挥着重要作用。历经几十年的变迁,伴随着石油工业产品设计的发展,实用美术愈来愈突显出其重要性。 一、实用美术设计的市场适应性 杰里米•里夫金在他的著作《第三次工业革命》中说道:“我们正处于第二次工业革命和石油世纪的最后阶段。”[1]在全球性的能源危机情况下,大庆油田开始了二次创业,并进入转型发展的阶段,这给石油工业产品的设计提出了新的课题。石油工业产品在一定程度上代表了一个行业在科技上、艺术上的成就。无论是石油工业产品或由其衍生的日常生活用品,都存在一个产品外形的美化问题,这是现代工业生产也是石油工业生产中无可回避的事实,有时它的作用往往还是决定性的,它可以决定产品的等级和市场地位,因为外表是消费者首先接触的。谈到石油工业产品的质量时,应该包括两个方面,一是内在的质量,二是外在的质量。所谓内在的质量,包括以下几种:原材料的质地、成品的组织结构和技术设计、现代先进的制作工艺。所谓外在质量,首先是商标设计;其次是产品本身的美术设计,从设计分类看,立体的是产品造型,平面的就是纹样图案;最后就是产品本身必要的附件,如封口设计、标贴、内包装、外包装,等等。 1.与其他工业产品一样,石油工业产品也存在一个条件问题,所谓条件就是要求和可能,所以设计总是在一定范围内受到条件约束。优秀的设计人员是会充分利用一切有利因素来从事工作的,相反不善于利用条件就会陷于脱离实际的空想,或者设计不能达到预期的效果。另一方面说,我们是否可以创造一些有利的条件呢?这也是完全可能的。比如说,商标问题解决得好,就为后来一切设计提供了有利条件,相反,起步不好,以下文章就难做了。因为商标是一件产品的标志,它代表了石油产品的信誉,也是消费者希望和寄托,这方面的设计应该加以重视。包装设计是可以随着时间的前进而加以改进的,但商标就不能随便改变,所以这方面的设计要有远见,不仅要有好的含义,而且在艺术结构上要简洁明快,有高度的艺术性。设计者要有联想,考虑其适应性,应用于其他从属的设计工作中都能恰到好处,而且要经得住时间的考验。所以东西虽小,关系却很大,应给予必要的重视。 2.产品的造型问题。造型问题不仅是美术设计问题,而不少是牵涉原料的质地与品种规格的问题,如织物图案与各种类型坯料的关系是血肉相连的统一体,玻璃器皿设计中玻璃质地如何则是成败的关键,大庆油陶如不体现高级材料的质地美,那就是艺术处理上的失败。各种设计中,不仅图案的本身必须做到很好的推敲,而更重要的是烘托出坯料本身具有的质地特点,这样的设计才是高明的,否则不问图案应用在何处,而单纯为图案而图案,这样等于没有充分利用技术上和组织结构上的有利条件,那是非常可惜的。就织物而言,丝、麻、棉、毛及其他纤维的交织物,结构多样,成品各有特性,这些特性都是纹样设计工作中的前提,要多加研究,使设计工作起到相得益彰的作用。以此类推,其他产品都有同样情况和要求,从中可以看出实用美术在工业生产中居于何等重要的地位,所以内在质量和外表质量应该说都是决定产品的地位和市场价格的关键。于美成老师在谈到大庆美术创作中说道:作者不仅直观地反应工业生产的现实,而且要注意从宏观与微观的角度,探索表现现代工业、现代技术美的特点与规律。注意挖掘潜藏在人的意识深层中的对工业技术美的感受、想象和联想,从而使工业、技术的审美对象笼罩上浓厚的人的力量、智慧及情感。 二、实用美术设计在石油工业的行业性考量 实用美术设计的行业化,是一个重要的问题。石油工业在其发展历史中,各个时期都有不同特点,政治上的变革,生产上的发展,文物中可以见到时代的烙印,在历史的长河中,变化是从渐进到突变的。新中国成立初期在实用美术中如何做到“古为今用,洋为中用”方面取得了些成绩。但在当时的环境中存在着工作中发挥上的现实限制,从事实用美术工作的同志也缺少交流、探讨和研究。如果没有一个机构来支持这方面的工作,对实用美术设计的研究发展也是不利的。石油产品的设计如何尊重行业特性,这体现在设计上,包括以下几个方面: 1.石油工业的制度和行业习惯; 2.自然条件和石油文化; 3.石油标志和石油产品; 4.大庆精神和优良传统,等等,这些范围并不仅限于用绘画手段直接进行描绘,而是提炼其中的精华通过设计进行加工,以石油行业固有传统图案的特点为基础加以推陈出新。如果设计贯穿以上要求,就会反映出浓厚的石油行业风格,相反一般化处理而不注意特点,一个行业产品的特性就没有了。这里贯穿了设计思想中对石油工业的崇敬和历史的自豪感,以及一种强烈的创新愿望,根据现代设计的要求进行探索,有这样的要求就会有良好的结果。从设计的具体情况看,对每件石油工业产品的美术设计要做到以产品本身的特点为前提,做到在同类产品中有它自己独特的面貌。有特性的工业产品,往往容易一目了然地给人一种明确的印象,从它的漂亮外表联想到内在质地的,同时,如果在设计工作中体现了石油工业的传统特色,那对这方面的美化工作真可以说是到位了。优秀的实用美术设计,它塑造的外形及一切图案处理和采用的色调、制作工艺都形成一个完整的统一体。石油工业产品设计中风格与类型应该是多样的,总的说来设计者应在材料质地的选择和多样上下功夫,图案力求概括、完整、稳定,与必要的文字排列进行周密地组织,给予人们极其完美的观感。“人是工业产品与实践活动的主体,工业产品是设计师设计实践的结果,从构思、选材、市场调查到最后的设计生产都是在实践的基础上完成的。” 三、实用美术的时代性 实用美术设计的时代性问题是形式格调和内在质量的统一问题。它体现一种新造型有别于过去的改革,这种改革是与现代科学的进步相一致的,这种改革给消费者带来了方便,实用美观又符合经济要求(原材料的节约,生产成本降低等)。这样的设计与其他各类产品设计协调与和谐,反映了当代技术革命中出现的一种科学和艺术上综合的新成就。这样的产品设计是科学智慧和艺术技巧的结晶,是符合市场规律和消费者需求的。事物的发展总是在市场规律的督促下开始的一个新的开端,然后逐渐进步到再来一个突破。作为实用美术的设计者应当走在时代前面,或者至少做到充分利用目前具备的条件,来加以发挥,这样设计出来的工业产品就具有很大的吸引力。尤其石油产品的设计,更应该有它的特性,新颖、别致、机巧、简便,又要大方得体,从使用的不同对象到造型色泽,做到美妙结合,融为一体。凡是令人耳目一新,又有强烈时代感的,在实销中就很容易成功。有经验的设计者,必须具备丰富的想象力,对设计的实际效果应做到心中有数。织物设计不是成品出厂就算完成,最后的结果在服饰的裁制和穿着的效果上。同样处理包装、日用化学工业、食品工业、制药工业的要求上就有显著的不同。美术设计与绘画一样,都存在一个格调问题,只有作者不断地学习钻研,具有强烈的事业心,才能取得不断进步,否则一旦定型,改进就难了。个人的智慧总有它的局限,要做好工作,调研一定要跟上去。启发和借鉴是不可少的,但是更重要的是具有勇敢的独创精神,能否定,善取舍,才能开辟新的途径,这是一个优秀的设计人员应有的素质。任何良好的设计不仅在于画面的追求,而要在实际制作中精密地考虑使用上的效果。在实用美术中与绘画同样有一个整体和局部的问题,单纯地追求局部的“精工细雕”是本末倒置的做法,同样只求大体而忽略局部是不能达到尽善尽美的。所以大胆地创新和细致地推敲,是一个设计者慎重对待工作的美德。实用美术有它特定的要求,在美术领域中不同画种中有它的共性,也有它的个性,如果不注意它的特点,难免要走弯路。石油工业产品门类众多,消费者的要求也各种各样,花色品种繁简之间不能强求一律,但美化工作总要做到恰如其分,区别对待。不同的产品有不同的要求,不懂得生产过程,不了解市场要求,这样的设计往往容易失败。设计工作中造型和色彩是有主次之分的。没有好的造型,色彩再好也不完整。但从另一方面讲,色彩往往是首先吸引消费者注意力的,至于造型的优美和质地的良好,是经过细致的观察和使用后才得出结论的。所以设计人员不仅要做好造型设计,还要懂得色彩的变化和研究色彩的配合。作为石油行业设计人才,学习面应该广泛,要善于学习石油专业知识,了解石油行业特点。一切设计应该是符合实际和切实可行的,应该符合“适用、经济、美观”行业原则。好的石油行业设计人才,不仅在图案设计上能够精益求精,得心应手,而且对石油精神也要有深刻的理解,这样对石油产品设计工作中的发挥,对风格上的多样,都是有帮助的。 作者:杨俊锋 单位:大庆师范学院 工业生产论文:工业生产系统建模与仿真教育 1理论内容的教学 该课程的理论教学内容主要包括对各类生产系统建模并进行仿真的原理和方法,输入数据及输出数据的统计分析的理论等。这些知识的数学基础都是概率论与数理统计。一个原因是这不同于当初他们上概率论与数理统计课程,相应的理论公式的推导都很详细,而且每一讲的内容都配有相应的例题及大量的练习题。而在现在的课程学习当中,只是罗列了大量的数学公式,这样造成的后果就是一方面学生觉得学起来比较困难,另一方面也觉得比较枯燥,丧失了学习的兴趣。理论知识如何能够运用到我们所讲的建模中去,这也是学生关心的一个方面。对于这些知识的讲解我在授课的时候也充满疑虑,不知道怎样才能达到更好的效果。 2实践环节的教学 大四的学生,如果他们看不到这门课程能否在今后的实际工作中发挥作用,他们的学习热情就会大打折扣,而且过多的理论教学确实不能够带来更多的益处。如果学生毕业后选择更进一步的学习,那在研究生阶段,他必然会学习更深的理论知识。实践环节主要的目的是教会学生如何利用现有的仿真软件进行各类生产系统的建模与仿真。现在的建模软件很多:Witness、Flexsim、Promode等。我们选择的是ARENA,因为它有教学版,教学版供教学使用已经足够了。我们也曾经计划过使用Witness教学,但其价格昂贵。二是因为ARENA应用广泛,可用来进行各类离散系统的建模。我们采取的方法是理论与实践同行,将理论部分的知识讲解完后,立即开始该部分内容的建模。对于简单的系统,可采用数学的方法或让学生对系统进行建模,而后再教他们如何采用Arena软件建模与仿真。在向学生讲授了如何使ARENA建模后,在实验课上让学生一试身手。这门课程我们的实验课安排的是18学时,教学实践证明这是比较合理的。要给学生明确的实验目的及实验方法,要让学生掌握如何运用这个软件去完成系统建模,并理解如何通过仿真对系统进行设计优化及改进,这才是我们仿真的最终目的。 3教学方法的改进 (1)培养学生的兴趣。兴趣是最好的老师,培养学生的兴趣是学生学好一门课程的一个重要的因素。让学生看到学习到的理论知识和实践结合后产生的效果是激发他们兴趣的最好方法。现实的问题的解决让学生感觉到知识的力量,生动的操作界面也会激发学生的兴趣。 (2)培养学生的自学能力。学生一旦有了学习的兴趣,那么主动性上来了就可以进一步提高自身的自学能力。一种方法是给他们一些比较有挑战性的课后实验,另一种方法是鼓励他们发现自己的能力。举例来说Arena软件只有英文版的,没有中文版的。学生一开始总是抱怨连菜单都看不懂。调试模型的时候,一处现错误提示就问老师:怎么办?这种原因主要是来自他们对英语的恐惧。要一开始就告诉他们,这里面用到的英语都是简单的,基本的,词汇也肯定在四级水平以下。让他们不要有恐惧心理。建模的成功带给他们不断的成就感,问题的解决让他们感觉的了自己的能力。 (3)理论与实践相结合。狭义的结合就是指把课本中讲理论知识的部分与讲操作实践的部分结合起来。建议的做法就是讲完理论知识部分,随后就讲软件上是如何实现的。例如在讲完了排队系统建模的理论知识后,用数学的方法进行一个简单系统的建模,然后再让学生自己用Arena对同一系统进行建模,然后运行系统观察结果并将结果进行对比。广义的结合就是这门课程的学习如何与我们生产企业的需求结合起来。建议的做法是最好要能够在实习的阶段让他们有意识的去了解相关的企业,并能够搜集相应的数据,然后在做毕业设计的时候,能够针对自己发现的问题,利用本门课程的知识及其他专业知识,进行一个完整的锻炼。 (4)期待更优秀的教材出现。目前这方面的教材比较少,多是以讲解系统建模理论为主。期待能够出现理论与实践相结合的、难度深度适宜的专为本专业本科生编写的教材出现。 4结语 工业工程的专业培养目标是造就既懂得工程技术,又熟悉生产经营管理的复合型专门人才,具有明显的学科交叉特征,同时具有与制造产业对人才需求直接关联的特点。学校的办学方针应该紧扣社会对人才的要求,最终实现学科建设服务于社会的和谐发展目标。我们应该不断加强和完善该专业的课程建设及进行教学改革,积极探索该专业的人才培养模式。最终使该专业不断创新、发展,培养出符合社会需求的专业IE人才。 工业生产论文:弹药化工工业生产自动化研究 摘要:弹药化工工业的生产技术是基于工艺技术和检测技术等的一种工业制造技术,弹药工化工业在我国的国防制造工业中是重要的组成部分,弹药化工工业的生产水平是我国国防事业能力的体现。本文对我国弹药化工工业自动化生产现状进行了分析,对我国弹药化工工业生产技术的发展趋势进行了研究,结合我国弹药化工工业的具体情况对如何提高我国弹药化工工业生产自动化技术进行了研究。 关键词:弹药化工工业;生产自动化;生产工艺 1我国弹药化工工业自动化生产现状分析 我国的弹药化工工业生产水平提高很快,弹药化工工业的生产方式有传统的手工方式变为自动化生产模式,并且向自动化生产线方向发展,部分弹药化工工业生产技术在世界弹药化工工业中占有重要的地位。我国弹药化工工业生产的主流装弹技术被应用于弹药生产,弹药化工工业的生产过程和生产线逐渐进入到自动化模式。弹药化工工业中的小口径弹药部件的生产采用组合机床的生产模式,弹头的生产已经逐步实现自动化生产。我国成功的研制出转盘式全自动装备生产线,在世界弹药化工工业生产中接近先进水平,并且把这种技术装配到了小口径弹药生产中,但是转盘式全自动装备生产线在装备速度上还是需要改进的。大口径弹药在部件的生产中大多是保留传统加工方式,使用普通机床对弹体进行加工,多次装夹效率低,没有专用机床效率高,大口径弹药在装药上基本是采用国外先进的工艺。我国大口径弹药装药技术落后,与国外先进国家在装药种类和密度上存在很大的差距,造成弹药的杀伤力比较弱。我国弹药化工工业在弹药部件生产上主要采用单机加工方式,我国弹药化工工业在线自动检测能力比较低,对部件的检测主要是采用离线人工检测的方式,在装备生产线上基本实现在线检测,但是检测技术与其他国家相比有些落后,这样造成弹药生产的质量不能得到很好的控制。我国弹药化工工业生产自动化水平不高,弹药装药技术工艺改进缓慢,在弹药化工工业的生产中没能实现完全的绿色环保,一些危险系数高的生产作业没有实现人员和设备分离生产方式,一些生产线工作人员比较集中,这样存在一定的安全隐患。对弹药化工工业生产中产生的有害物质控制不力,长期工作在生产线的人员存在职业病的发生。我国弹药化工工业生产与国外相比存在一定差距,我国弹药化工工业生中装药工艺和装药质量和国外先进国家存在一定差距,不能满足新型弹药和装备高质量的需要,不能适应绿色环保工业生产的发展需求。弹药装配效率低,我国弹药装配生产技术还是采用从原先苏联引进的生产技术,采用工位成批的生产方式。 2我国弹药化工工业生产技术发展趋势 在我国的弹药工程生产中为了提高弹药制造水平,要积极推进先进生产技术的应用。在国外的一些发达国家,对弹药的自动装药技术的研究非常重视,在弹药装备技术的研究中不断投入大量的资金,把先进的高生产技术引入到生产线的建设中来,国外的一些发达国家在弹药化工工业的生产中对弹药装药的安全技术非常重视,设立自动装药的防爆等级以及防静电的相关安全的标准。为了提高弹药在生产过程的更高安全性,采用隔爆型交流电机等安全设备。弹药化工工业的生产比较特殊,在生产过程中会产生废液和废气等污染物质,我们要加强弹药化工工业自动化绿色生产的概念,采用相应的环保措施保证弹药化工工业的绿色生产。弹药化工工业的自动化生产替代了传统的人为操作,实现了无人操作的模式,在本质上提高了生产人员的安全性。在弹药化工工业自动化生产中采用了信息化技术,提高了弹药化工工业生产能力和技术研发能力,从一定程度上也提高了弹药工程的快速反应能力。弹药化工工业是一个非常特殊的制造业,全面受国家调控,弹药行业之间竞争激烈,彼此对弹药生产技术都采用封锁的方式,这种情况制约了我国弹药化工工业生产技术的发展,推进我国弹药化工工业自动化生产技术的发展,要加强弹药部件的自动化生产技术水平,部件的质量关系着弹药的质量,也关系着弹药装配自动化的进行,如果部件一致性比较差,会对产品装配造成严重的损失,有可能导致在装配过程中产品报废,所以在弹药化工工业的部件生产中要加强自动化生产的应用,提高产品装备加工的精度,要生产出先进的弹药必须要有高精度的部件。我国的弹药工艺大部分都是引进国外的,一些弹药装备的生产线也是在原先基础的手工装配改为自动化装配,在弹药装配的工艺上没有变化还是维持原有的工艺。 3结语 我国对弹药化工工业自动化生产的技术改造投入非常大,对制约我国弹药化工工业自动化生产的关键性技术进行重点研究,提高我国弹药化工工业的自动化生产水平。 作者:徐鹤峰 关岳 陈庆儒 单位:沈阳理工大学 工业生产论文:现代工业生产管理重点和难点 摘要:在现代工业生产过程中,企业生产和整体运作的优秀内容就是生产管理。通过有效的生产管理可以减少在制品库存、提高生产效率、缩短生产周期,从而降低生产的经济成本,不断提升企业经营效益,使产品和服务质量达到顾客满意的水平。通过生产管理可以有效提升企业的综合竞争能力,突出经营生产过程中各项工作的重点和难点,由此可以为现代工业生产管理分析提供重要支持,带动现代工业生产进步和发展。 关键词:现代工业;生产管理;重点和难点 本文从现代工业生产管理的重点和难点入手,对现代工业生产的产品质量、生产安全、成本管控等突出问题进行了深入研究。分析了制约现代工业生产管理的因素,其中包含企业管理意识薄弱、制度体系不成熟以及员工素质较低等方面的影响。对提高工业生产管理效果的建议进行了完整总结,强调应该树立先进的管理意识、完善现有的制度体系、不断打造高素质的员工队伍。通过研究和分析现代工业生产管理的重点和难点,可以为现代工业生产发展提供重要的理论研究指导和支持。 一、现代工业生产管理的重点和难点 1.产品质量问题突出。产品质量问题的出现,多数情况下都与员工的质量观念薄弱和质量意识不足有关。很多员工认为产品质量问题事不关己,每天完成固定的工作任务、相同的工作内容,会缺乏长远的工作目标。此外,部分产品最开始的设计环节存在问题也容易导致产品质量问题的最终出现。如果设计技术水平盲目调高,导致技术人员操作困难,反而容易使产品质量下降。原材料和生产设备的质量也会对产品质量产生影响,如果材料和设备脱节,必然导致产品不符合规格要求,加之部分员工不规范的作业,也会严重阻碍产品质量的提升。2.生产安全问题突出。部分企业不重视工业生产的安全问题,单一重视经济效益,减少了安全生产的资金投入,很容易导致机械设备不合格作业,为企业埋下安全隐患。此外,安全生产的制度建设不到位也会导致安全生产实践水平下降。在企业的生产工作中,应当注重生产管理机构的不断完善,避免人员冗杂,以及缺乏生产经验和安全知识的员工参与生产。目前,在日益激烈的市场经营竞争环境下,企业一旦片面追求资金成本的降低,就很容易引起技术革新水平降低,导致企业生产产品的更新换代周期缩短,不利于企业增加生产活力,进而会影响企业未来的发展。因此,生产安全问题需要企业的不断关注和重视。 二、制约工业生产管理的因素 1.企业管理意识薄弱。一旦企业的经营管理人员管理意识薄弱,就很容易导致企业内部发展涉及到的各项事务受到影响。企业的管理者需要自觉的运用已有的管理经验和管理知识来维护企业运行,通过合理科学同时符合企业实际的问题分析,来提出可行的解决对策,发挥对实践的良好规划和指导作用,进而不断成为一种内在意识。企业管理者如果在制度存在漏洞时不能及时的发现问题、分析问题和解决问题,就很容易导致企业运营失调;如果不重视企业经营管理的安全性,很容易导致生产安全隐患增加。所以,需要企业将人才管理、安全生产、制度建设和竞争创新发展各方面充分考虑到位,形成全面科学的管理意识。2.企业制度体系不成熟。管理制度对于企业整体工作的开展发挥了重要的作用,是企业开展各项工作的基础和纲要。所以需要借助生产管理规范和标准的引导力量来对企业的生产经营活动进行管理,有效提升企业的经营生产效率,维护良好的生产规律和氛围。但是,大部分的企业存在管理体系不成熟的问题,企业内部的各项经营决策没有良好的管理标准和指导,阻碍了企业的进步和健康发展。因此,应当不断完善企业管理制度,制定行之有效的企业管理制度,并积极投入实践。在财务调查和统计等方面也应该关注工作的全面性,通过科学合理的成本控制管理来维护正常企业运行。3.企业员工素质较低。正是因为大部分企业的员工来源范围较广,整体的员工受教育程度较低,所以综合能力和整体素质无法保证。这些都是现代工业生产企业员工的最大特点。如果在员工培训期间的工作不到位,更加会导致员工综合素质降低。主要的员工素质低下原因有以下几点:首先,培训前期没有调查员工的个人意见,培训内容广泛但是没有明显的针对性,盲目依据热点设置课程,脱离企业实际工作的需要。第二,没有制定较为系统的员工培训管理计划,导致培训课程不合理,进度不连贯,培训队伍建设混乱。 三、提高工业生产管理效果的建议 1.树立先进的管理意识。应当树立起先进的现代工业生产管理意识,做好管理者与被管理者之间的协调配合。无论是管理阶层还是被管理阶层,都应该树立正确的管理意识。对于管理者而言,需要通过不断学习来提高个人的管理知识水平,充实自己的管理经验,革新管理意识,不断提升和完善自己。还可以结合企业的实际发展情况来安排管理工作内容,不断提升管理工作效率。被管理人员也不应该仅仅处于被动接受的位置,被管理者也应该积极反馈意见和建议,对管理效果和管理实践情况提出自己的看法和见解,构建起可循环的科学合理的管理体系。2.完善现有的制度体系。制度的完善是现代工业生产管理能力和水平提升的重要基础。应该遵循管理体系和管理知识标准要求,充分实现管理工作详细划分。对于人力资源、财务成本管控、设备维护、员工精神文化学习等多个不同方面采取有针对性的管理方法。同时也应该制定完善的管理准则和管理标准,不可以局限于某一管理层面,忽视其他的管理内容之间的联系。而且,在长期的管理实践和管理研究过程中,还可以通过制度配合来达成管理部门整体统一,构建一个更加系统和完善的管理服务制度体系。3.打造高素质的员工队伍。现代工业生产管理团队建设的重点和重要方式就在于培训课程的开展,需要关注和重视构建良好的课程培训氛围,提升培训的员工满意程度,高标准、高要求的开展各项培训活动。应该积极聘请经验丰富的专业生产管理培训人员进行培训授课,提升培训指导的水平,加大对培训的整体课程内容制定和培训进度把握的关注程度,提升系统化水平,带动整体培训流程更加紧密。可以提前做好课程安排,避免出现培训混乱等问题。此外,培训方式也应该多种多样,可以积极鼓励员工进行自主学习,构建良好的学习氛围。提高工业生产管理效果应该树立先进的管理意识、完善现有的制度体系、不断打造高素质的员工队伍。 四、结语 综上所述,在现代工业生产过程中,企业生产和整体运作的优秀内容就是生产管理,生产管理为企业实现经营目标提供了物质基础,有利于企业高层管理者做好经营决策。企业管理意识薄弱、制度体系不成熟以及员工素质较低等因素都不利于现代工业生产管理的发展。因此,应当树立先进的管理意识、完善现有的制度体系、不断打造高素质的员工队伍。通过研究和分析现代工业生产管理的重点和难点,可以为现代工业生产发展提供重要的理论研究指导和支持,促进企业又好又快的发展。 作者:刘薇 单位:中航工业金城南京机电液压工程研究中心 工业生产论文:电气控制技术对工业生产的应用 【摘要】工业生产中运用电气控制技术在当下越来越广泛,可以有效的促进相关生产工作朝着智能化、高效化的方向发展,尤其是计算机技术与信息技术的扩展,有效的促使该技术的功能逐步多元化与高水准化,促使整体工作水平的有效提升。 【关键词】工业生产;电气控制技术;应用 电气控制技术主要是采用电力做有效支撑,当下的电气控制技术随着生产工艺的发展逐步从手动控制专项自动控制,控制设备也从简单转向繁复,控制系统通过计算机来作设备的存储控制来硬链接控制中心。如果从过程控制对象的方向出发,可以分为两类,第一种生产方式集中在化学反应或者热量流程,检测与执行主要通过自动仪表与装置;第二种生产方式主要通过机械运动开展,执行电气传动控制通过电动机操作。随着计算机技术的不断深化发展,两种生产过程已经逐步融合到的一起。电气控制技术随着技术的不断发展,开始广泛的运用在不同行业中。 1.电气控制技术概述 电气控制的发展随着技术的不断发展更新产生更为升级化的变化,甚至电子设备相关的控制模式也会随之变化。当下的电气控制技术不断与自动化技术、信息技术、计算机技术产生更深入的融合,从而让其运行趋于更稳定与安全。电气控制技术的不断发展与制造工艺、电气理论与信息技术的不断突破发展有紧密的联系。传统控制技术一般多采用继电器接触器做控制,其成本相对更低,操作便捷,容易组装。但是也存在无法达到高度自动化与信息化运行的效果,同时安全性也相对较低。在PLC技术与机械电气控制做融合后可以有效的提升其功能,同时增强设备本身抗干扰水平,可以达到自我诊断与修复的效果。 2.电气控制技术的实际操作功能 电气控制系统可以达到监视、保护、测量、自动控制等功能。其中监视功能主要是通过系统信号分析判断电路与设备带电情况,同时运用计算机系统监视设备实际的运行情况,进而为设备能够正常运行与故障检修获取更有价值的信息。其次,保护功能可以有效的对故障做有效监测,进而对应的调控设备与线路,例如可以进行电闸的快速切换与断开,进而发挥保护功效。而之所以需要保护功能,是在于电气控制系统管控对象处于高压与低压电路,在运行中会产生电流超负荷而导致故障出现。第三,发挥测量功能,在观察仪表所具有的指示灯下能观察设备运行,如果运用电气控制技术,仪表可以展现电压、功率与电流等有关参数。其四,可以达到自动控制效果,该功能是电气控制技术的最主要功能。传统电气控制系统中继电器制动性处于较弱状况,而PLC自动控制技术可以有效的发挥自动化操作,同时会对故障达到自动诊断与修复的效果。 3.工业生产中电气控制技术应用 3.1炼钢行业 在炼钢中,高炉鼓风机可以有效的确保其生产的稳定性,有效的提升铁水质量,提升钢水的提取量,然而也会存在出现问题后维修成本高与维修时间长等情况,继而导致企业存在经济效益受损。为了控制该问题,高炉鼓风机跳闸压力相对低,通过2个变换性的电源控制与电气控制下可以达到瞬时短点技术效果,进而有效的提升操作效率,确保生产更趋于稳定性,促进钢铁生产跟高手水平的发展。 3.2电力行业 电气控制达到计算机自动控制效果,可以通过两种方式展开。第一种,可以采用变电站综合自动化操作系统展开,该系统属于纯电气操控系统,在系统线、监控子站、通讯接口继电保护、自动设备组合成一体,可以有效的减少设备间所需的硬接线,具体操作方式上会遵循电气操作相关特点展开,可以保证便捷安全的特性。第二种运用机、炉分布式的操控系统,可以较为广泛的运用在汽轮机操控中,锅炉保持层次性的控制状态与分布式的具体结构状况。 3.3环保行业 在环保工程中最为典型的是脱硫工程内容,该工程可以有效的降低二氧化硫排放,进而控制酸雨量。在环保中,排烟前需要做好脱硫处理,而电气控制技术开业有效的通过对水泵与风机的操控来提升机器安全运作的功效。在计算机辅助下,工作人员可进行自动电气控制系统来达到脱硫顺利完成的效果,操作便捷,同时提升工作效率。 4.工业生产中电气控制技术未来发展 随着信息技术、计算机技术的不断发展,电气控制技术也会与相关技术产生更为紧密的联合,从而提升电气控制技术的综合能力,让其技术日趋的智能化、网络化与开放性发展。人工智能技术已经广泛的运用到各行业,有效的提升的操作能力的高效与精准性,通过一定操作的模拟可以有效的对实际操作中存在的问题做出合宜的反应,从而有助于电气控制技术提升工作效率,减少人力消耗,让各工业行业中的操作更趋于自动智能化,排除了人工操作的低效高成本投入的弊端。其次,会由于信息技术的发展来实现网络化,可以有效的促使电气装置来对大规模的操作做统一性管理,实时的了解掌握运行状态与故障问题,进而达到及时精准的应对管控。有效的达到整体设备的运行保护功效,做到实时监控效果。由于智能化与网络化的推动,会促使电气控制技术逐步的开放化,有效的对外展示与学习,有助于相关技术功能与优势的逐步宣传推广,促进相关技术广泛化运用。由于效率越高,所需要的人员投入越少,在一定程度上会促进企业自身的优化改革,注重人才的培养,提升人才综合能力。 5.结束语 工业生产中运用电气控制技术会促使整体生产效率提升,节省人力投入,同时可以有效的替代人工操作不足,让操作更为精准快速,避免人力操作所存在的疏忽,促使工业生产朝着更为智能、高效的方向发展。但是要让企业自身意识到电气控制技术运用的价值,依据实际情况提升电气控制技术的水平,在控制成本投入的情况下能够有效的获取到更高技术的电气控制技术支持,从而有效的保证生产的先进性。 作者:朱汉练 单位:广东雅达电子股份有限公司 工业生产论文:自动化控制技术对工业生产的应用 摘要:随着电子计算机技术的发展,工业生产也日益向自动化、智能化、无人化靠拢。本文介绍了自动控制技术的概念、原理及价值,之后分析了该技术在当前工业生产中的应用情况,最后对其发展方向进行了展望。 【关键词】自动控制;工业生产;应用;分析 经历了三次工业之后,全球工业技术得到了飞速发展。从相关部门统计的数据可知:2015年我国GDP增长率超过6.9%,由于受全球经济低迷影响严重,我国工业产值较去年增长6.1%,总利润约为5.5万亿元,但其经济总量仍然在三大产业中牢牢占据第一位置。虽然在国家政策等扶持下第三产业的发展势头迅猛,但第二产业在支撑国家基础稳固中的作用短期内不会改变。而且积极融入自动控制机技术已成为提高工业生产水平的主要途径。 1自动控制技术的介绍 自动控制技术的本质是指在无人参与的情况下利用外加的设备是生产过程在某几个工作状态下按照特定程序自动运行,它是相对于人工控制概念而言的。自动控制技术可以将人工从复杂、危险、劳动强度大的工作环境中解放出来,在提高工作效率的同时降低企业用工成本。在第二次世界大战中,欧美各国为了增加工业产量大力发展自动化技术,战后已经形成了较为完整的理论体系,即以传递函数为基础的经典控制理论,主要以单输入-单输出为主,具有可靠性强、准确度高等特点。自动化技术的不断发展及在工业领域的应用,已显示了巨大的经济效益。美国科学院的调查报告显示:通过对10家大型汽车、家电、材料加工等公司的统计分析,大致估算出应用先进的自动控制技术可取得如表1的一些显著效益。 2自动控制技术在当前工业生产中的具体应用 自动控制技术的优秀是计算机技术,综合了模糊控制技术、神经网络技术、单片机技术等。自动控制技术在运行中可不受外界环境影响,因此精确度更容易保证,对企业管理也非常有利。当前我国人工成本急剧上升,再加上受全球经济低迷影响,很多代工厂已逐步流水线迁移至东南亚各国,而想要在国内继续立足必然要进行现代化改造,而增强流水线的自动化水平成为了重要一项内容。下面介绍一下目前自动控制技术在纺织业、大型器械制造业、汽车发动机检测等方面的具体应用。 2.1自动控制技术在纺织业中的应用 作为劳动密集型行业的典型代表,纺织业历来是我国赚取外汇、解决人口就业的重要产业之一。在2015年,我国纺织品总产值超过9万亿人民币,其中出口额将达到270亿美元,占到全球出口总额的60%以上。目前,自动控制技术在纺织机械中得到了广泛应用,例如在传统梳棉机中,加工棉条的质量会因机器吸入的风量和风压不同而受到影响,加入自动控制技术后,可以对相关参数进行及时调整和优化,以此显著提高梳理质量;在传统工序中,纺织品质检主要由人工完成,因此很多小瑕疵难以被发现,这就会影响纺织品的总体质量。而通过引入数字图像及计算机自动控制技术,便可以实现纺织物的自动检测,可以自由设定检测精度范围,其检测效率也是人工无法相比的。 2.2自动控制技术在大型器械制造业中的应用 当前液压传动在大型机械中被广泛应用,这也是我国当前的制造业短板。众所周知,全球最好的大型机械制造商多来自于德国,而德国工厂的自动化应用水平也是全球最高的。例如在液压传动结构中,我国的自动化技术最多达到德国的70%,而且在密封性、结合度等方面还存在差距。通过应用计算机自动控制技术,液压传动或其他机械结构在运动时会根据载荷的大小进行自动“变频”,这样就能降低能耗,节约燃料。此外,自动控制系统还可以随时对油压、流量、温度等参数进行监测,并根据机械运行状态进行调整。计算机技术的引入也对提高机床精度有着巨大意义,这也为提高大型器械制造水平创造了条件。 2.3自动控制技术在汽车发动机检测中的应用 汽车发动机是反映本国工业水平的代表,而积极引入自动控制技术也是必然的选择。借助传感器、控制器等组件,可以自动完成数据的收集和分析,并可以随时调节测试参数。主要工序如下:(1)在安装前测试人员对传感器、控制器进行校对,保证精确度;(2)将其安设在固定位置,并通过数据线与自动控制系统连接;(3)打开发动机和仪器,之后数据就会被自动记录整理。整个过程简单快捷,测试的自动化程度和精度都很高。因而在各大汽车生产企业中被广泛采用。自动控制技术是目前推动全球工业向着高精度、低成本、集成化方向发展的重要因素。不可否认,大规模自动控制技术的应用会导致很多工人下岗,但同时这项技术会对专业技术人员有更多的需求,因此这也在一定程度上激发了工人的学习热情,从一个单纯的体力工积极向技术工转变这也对提高企业竞争力有着不容忽视的影响。 3结语 自动控制技术是计算机时展的重要产物,它需要强大的综合国力和科技能力作为后盾,而这也是我国工业奋起发展的目标。目前,自动控制技术几乎遍布于所有制造类企业中,而大部分相关硬件、软件、系统等产自欧美等国。因此,培养和引进技术型人才已经成为提高我国工业生产水平的唯一途径。 作者:刘瑞君 工业生产论文:计算机对现代工业生产的应用 摘要:在计算机发展的大数据时代,计算机在各个领域都占据了重要角色。现代工业生产由传统型转向半自动化而后又转向全自动化,这一切都离不开计算机的发展。正是计算机在现代工业生产的应用拓展,带动了现代工业的飞速发展,也正是现代化的发展,带动了计算机技术的拓展。计算机的应用与现代工业生产相互影响、相互促进。文章对计算机在现代工业生产中的应用进行了研究。 关键词:计算机工业;生产;应用;发展 随着科技的发展,计算机在各个科技领域迅速发展,现代工业以计算机为基础,向智能化、网络化和集成化方向发展。工业化的机械式人力劳动随着时代的发展,已经不能满足现代化工业的发展,而计算机领域的发展,让现代化工业生产不仅得到了发展,也让现代工业部分或全部由机械化转向自动化,这样不仅大大缩短了时间,而且提高了现代工业生产的技术研发能力,使现代工业飞速发展。 1计算机在现代工业生产的应用 随着我国计算机科学技术等的拓展,快速推动着许多工业类的企业向生产自动化、现代化前进。现在众多企业在工业生产中广泛应用计算机,结果较大地提高了现代工业生产的效率。计算机在企业工业化生产控制与经营管理中,发挥越来越重要的作用。 1.1工业生产的自动化控制 在现代工业中,许多企业在工业生产中主要运用计算机的集散型的控制系统来实现工业生产的自动化控制。 1.2工业生产的化验与质检 在工业生产中,传统型工业生产经常会遇到工序繁琐且数量多、连续性不强的特点,要实现生产过程中稳定又高质的产量,就必须从化学实验室得到可行的质量控制标准、合理的配方及精准的检验数据,运用计算机统计技术掌握生产过程中的质量波动规律。因此,现代工业生产中从过去传统型把关式质量管理逐步转向科学管理与定性管理转向定量管理,都离不开计算机。 1.3工业生产的系统仿真 工业生产中,传统的工业生产对人力及物力的耗损较大。在现今工业高速发展的时代,工业生产已经通过计算机仿真技术进行模拟实验。通过计算机技术,建立起一个展示工业生产全过程的数学模型后,用计算机处理这个模型,即可全程模拟整个工业生产过程。现代工业生产中如果还需进行其他实验,通过计算机改动相关的参数即可实现。现代工业生产中计算机的系统仿真技术还能被企业用来给职工做系统的培训,利用其系统模仿展示工业生产过程中常见故障与处理方法,快速提高职工在系统出现故障时分析与处理问题的能力。 1.4现代工业的其他应用 随着计算机的发展,信息互联的大时代茁壮成长。计算机在现代工业生产中除控制、实验、管理应用外,还极大地促进了工业产品的宣传推广。随着数据信息不断发展及通讯的工具的成熟,计算机互相网作为第5种媒体——数字媒体,已被现代工业企业广泛应用。现今传统媒体不仅费用高,又受到地理、时间等众多因素的约束,而网络宣传的费用是低廉的,回报却并不逊色,不仅有每天24小时全天候的广告窗口,还能提供广阔的国际发展空间和众多潜在的商业伙伴。工业企业快速打开面向全世界的窗户就是依靠拥有自己的网络站点,网站成为衡量一个企业综合素质的重要标志,而这一切都离不开计算机。计算机的广泛性、高效性为现代工业带来了不容质疑的效益和效率。 2计算机在现代工业生产中的发展方向 计算机控制系统指利用计算机实现生产过程控制的系统,其在工业生产中的应用主要有以下5个发展方向。 2.1实现最优控制技术功能 计算机控制理论的最优控制在现代工业企业中得到应用。在航空航天科技、军事及其他现代工业体系中已经运用最优控制,例如火箭升空、导弹发射、雷达检测、生物工程系统中细菌数量的控制等。用传统的最优控制技术来控制工业生产中流量、压力、温度和液体已经不合适,必须使用计算机对其进行最优控制,才能优质、高效。 2.2实现自适应、自学习和自组织系统功能 现代工业生产中要保持原本的特性,必须在数控加工上应用自适应控制技术,通过检测机床主的负载,运用计算机的专家系统对采集的主负载信号和相应的刀具及工件材料数据进行分析处理,快速算出机床最佳的进给速率在数控加工过程中的运用,从而提高工业生产效率,并在加工过程中稳定、连续、自动地控制进给速率,同时依据切削状况变化实时调节刀具进给率,实现动态刀具保护功能。工业生产中,计算机自适应控制系统通过工业生产得出输入输出数据,对辨识模型参数不断修正,参数变得更加精准,使模型更接近于实际,最终调整成最优状态,实现加工过程的优化。 2.3实现系统辩识功能 现代工业中估计系统行为的重要参数是通过辨识建立数学模型,作为控制理论中的一个分支,从而展示出模仿工业生产的系统模型,再通过计算机对系统的输入和输出推测系统输出未来变化以及设计控制器。工业生产中对系统进行分析确定输出信号是通过输入时间函数和系统的特性,从而改变控制输入,使输出满足工业生产的规定的要求。计算机系统辨别在建筑热湿过程、水电能源等都有应用。 2.4实现集散型控制功能 现代工业中工业控制系统及集散型计算都通过以微处理器为中心的分布式信息综合控制系统。计算机集散控制系统具有分散控制和集中综合管理的分级计算机网络系统结构,采用标准化、模块化、系列化的设计。它具有组态方便、配置灵活、便于实现生产过程的全局化等特点。石油化工行业新建的大型石化设备均采用集散控制系统(DCS),工业企业中作为石化企业的第一套集散控制系统是上海高桥石化公司炼油厂,用于常减压装置生产控制。 3结语 随着科学技术的进步,人们越来越多地用计算机来实现控制系统,并将其广泛地应用于生产生活实践中,尤其是近些年的现代工业经济的发展,众多技术的突破较大地改变了计算机控制技术,从而也不断地推动着计算机控制系统在现代生产工业中应用的持续发展。现代工业伴随着计算机技术、高级控制策略、现场总线智能仪表和网络技术的发展,计算机控制技术水平也得到提高,从而使工业生产不断有新的进展。现在计算机已经广泛应用在航天事业、轧钢工业、煤炭业、纺织业、治金业等行业,取得了显著的效果。事实证明,计算机在现代工业的不断发展,使人们更好地对现代工业生产进行控制与经营管理,从而提高现代工业生产效率。 作者:韩涛 崔家敏 单位:郑州财经学院 工业生产论文:美术设计对石油工业生产的作用 实用美术,顾名思义,是人们日常生活中所实际应用的美术。实用美术的涉及面很广,关系人们日常生活的衣食住行等各方面。同时,在石油工业美术领域也发挥着重要作用。历经几十年的变迁,伴随着石油工业产品设计的发展,实用美术愈来愈突显出其重要性。 一、实用美术设计的市场适应性 杰里米•里夫金在他的著作《第三次工业革命》中说道:“我们正处于第二次工业革命和石油世纪的最后阶段。”[1]在全球性的能源危机情况下,大庆油田开始了二次创业,并进入转型发展的阶段,这给石油工业产品的设计提出了新的课题。石油工业产品在一定程度上代表了一个行业在科技上、艺术上的成就。无论是石油工业产品或由其衍生的日常生活用品,都存在一个产品外形的美化问题,这是现代工业生产也是石油工业生产中无可回避的事实,有时它的作用往往还是决定性的,它可以决定产品的等级和市场地位,因为外表是消费者首先接触的。谈到石油工业产品的质量时,应该包括两个方面,一是内在的质量,二是外在的质量。所谓内在的质量,包括以下几种:原材料的质地、成品的组织结构和技术设计、现代先进的制作工艺。所谓外在质量,首先是商标设计;其次是产品本身的美术设计,从设计分类看,立体的是产品造型,平面的就是纹样图案;最后就是产品本身必要的附件,如封口设计、标贴、内包装、外包装,等等。 1与其他工业产品一样,石油工业产品也存在一个条件问题,所谓条件就是要求和可能,所以设计总是在一定范围内受到条件约束。优秀的设计人员是会充分利用一切有利因素来从事工作的,相反不善于利用条件就会陷于脱离实际的空想,或者设计不能达到预期的效果。另一方面说,我们是否可以创造一些有利的条件呢?这也是完全可能的。比如说,商标问题解决得好,就为后来一切设计提供了有利条件,相反,起步不好,以下文章就难做了。因为商标是一件产品的标志,它代表了石油产品的信誉,也是消费者希望和寄托,这方面的设计应该加以重视。包装设计是可以随着时间的前进而加以改进的,但商标就不能随便改变,所以这方面的设计要有远见,不仅要有好的含义,而且在艺术结构上要简洁明快,有高度的艺术性。设计者要有联想,考虑其适应性,应用于其他从属的设计工作中都能恰到好处,而且要经得住时间的考验。所以东西虽小,关系却很大,应给予必要的重视。 2产品的造型问题。造型问题不仅是美术设计问题,而不少是牵涉原料的质地与品种规格的问题,如织物图案与各种类型坯料的关系是血肉相连的统一体,玻璃器皿设计中玻璃质地如何则是成败的关键,大庆油陶如不体现高级材料的质地美,那就是艺术处理上的失败。各种设计中,不仅图案的本身必须做到很好的推敲,而更重要的是烘托出坯料本身具有的质地特点,这样的设计才是高明的,否则不问图案应用在何处,而单纯为图案而图案,这样等于没有充分利用技术上和组织结构上的有利条件,那是非常可惜的。就织物而言,丝、麻、棉、毛及其他纤维的交织物,结构多样,成品各有特性,这些特性都是纹样设计工作中的前提,要多加研究,使设计工作起到相得益彰的作用。以此类推,其他产品都有同样情况和要求,从中可以看出实用美术在工业生产中居于何等重要的地位,所以内在质量和外表质量应该说都是决定产品的地位和市场价格的关键。于美成老师在谈到大庆美术创作中说道:作者不仅直观地反应工业生产的现实,而且要注意从宏观与微观的角度,探索表现现代工业、现代技术美的特点与规律。注意挖掘潜藏在人的意识深层中的对工业技术美的感受、想象和联想,从而使工业、技术的审美对象笼罩上浓厚的人的力量、智慧及情感。[2] 二、实用美术设计在石油工业的行业性考量 实用美术设计的行业化,是一个重要的问题。石油工业在其发展历史中,各个时期都有不同特点,政治上的变革,生产上的发展,文物中可以见到时代的烙印,在历史的长河中,变化是从渐进到突变的。新中国成立初期在实用美术中如何做到“古为今用,洋为中用”方面取得了些成绩。但在当时的环境中存在着工作中发挥上的现实限制,从事实用美术工作的同志也缺少交流、探讨和研究。如果没有一个机构来支持这方面的工作,对实用美术设计的研究发展也是不利的。石油产品的设计如何尊重行业特性,这体现在设计上,包括以下几个方面:1石油工业的制度和行业习惯;2自然条件和石油文化;3石油标志和石油产品;4大庆精神和优良传统,等等,这些范围并不仅限于用绘画手段直接进行描绘,而是提炼其中的精华通过设计进行加工,以石油行业固有传统图案的特点为基础加以推陈出新。如果设计贯穿以上要求,就会反映出浓厚的石油行业风格,相反一般化处理而不注意特点,一个行业产品的特性就没有了。这里贯穿了设计思想中对石油工业的崇敬和历史的自豪感,以及一种强烈的创新愿望,根据现代设计的要求进行探索,有这样的要求就会有良好的结果。从设计的具体情况看,对每件石油工业产品的美术设计要做到以产品本身的特点为前提,做到在同类产品中有它自己独特的面貌。有特性的工业产品,往往容易一目了然地给人一种明确的印象,从它的漂亮外表联想到内在质地的,同时,如果在设计工作中体现了石油工业的传统特色,那对这方面的美化工作真可以说是到位了。优秀的实用美术设计,它塑造的外形及一切图案处理和采用的色调、制作工艺都形成一个完整的统一体。石油工业产品设计中风格与类型应该是多样的,总的说来设计者应在材料质地的选择和多样上下功夫,图案力求概括、完整、稳定,与必要的文字排列进行周密地组织,给予人们极其完美的观感。“人是工业产品与实践活动的主体,工业产品是设计师设计实践的结果,从构思、选材、市场调查到最后的设计生产都是在实践的基础上完成的。”[3] 三、实用美术的时代性 实用美术设计的时代性问题是形式格调和内在质量的统一问题。它体现一种新造型有别于过去的改革,这种改革是与现代科学的进步相一致的,这种改革给消费者带来了方便,实用美观又符合经济要求(原材料的节约,生产成本降低等)。这样的设计与其他各类产品设计协调与和谐,反映了当代技术革命中出现的一种科学和艺术上综合的新成就。这样的产品设计是科学智慧和艺术技巧的结晶,是符合市场规律和消费者需求的。事物的发展总是在市场规律的督促下开始的一个新的开端,然后逐渐进步到再来一个突破。作为实用美术的设计者应当走在时代前面,或者至少做到充分利用目前具备的条件,来加以发挥,这样设计出来的工业产品就具有很大的吸引力。尤其石油产品的设计,更应该有它的特性,新颖、别致、机巧、简便,又要大方得体,从使用的不同对象到造型色泽,做到美妙结合,融为一体。凡是令人耳目一新,又有强烈时代感的,在实销中就很容易成功。有经验的设计者,必须具备丰富的想象力,对设计的实际效果应做到心中有数。织物设计不是成品出厂就算完成,最后的结果在服饰的裁制和穿着的效果上。同样处理包装、日用化学工业、食品工业、制药工业的要求上就有显著的不同。美术设计与绘画一样,都存在一个格调问题,只有作者不断地学习钻研,具有强烈的事业心,才能取得不断进步,否则一旦定型,改进就难了。个人的智慧总有它的局限,要做好工作,调研一定要跟上去。启发和借鉴是不可少的,但是更重要的是具有勇敢的独创精神,能否定,善取舍,才能开辟新的途径,这是一个优秀的设计人员应有的素质。任何良好的设计不仅在于画面的追求,而要在实际制作中精密地考虑使用上的效果。在实用美术中与绘画同样有一个整体和局部的问题,单纯地追求局部的“精工细雕”是本末倒置的做法,同样只求大体而忽略局部是不能达到尽善尽美的。所以大胆地创新和细致地推敲,是一个设计者慎重对待工作的美德。实用美术有它特定的要求,在美术领域中不同画种中有它的共性,也有它的个性,如果不注意它的特点,难免要走弯路。石油工业产品门类众多,消费者的要求也各种各样,花色品种繁简之间不能强求一律,但美化工作总要做到恰如其分,区别对待。不同的产品有不同的要求,不懂得生产过程,不了解市场要求,这样的设计往往容易失败。设计工作中造型和色彩是有主次之分的。没有好的造型,色彩再好也不完整。但从另一方面讲,色彩往往是首先吸引消费者注意力的,至于造型的优美和质地的良好,是经过细致的观察和使用后才得出结论的。所以设计人员不仅要做好造型设计,还要懂得色彩的变化和研究色彩的配合。作为石油行业设计人才,学习面应该广泛,要善于学习石油专业知识,了解石油行业特点。一切设计应该是符合实际和切实可行的,应该符合“适用、经济、美观”行业原则。好的石油行业设计人才,不仅在图案设计上能够精益求精,得心应手,而且对石油精神也要有深刻的理解,这样对石油产品设计工作中的发挥,对风格上的多样,都是有帮助的。 作者:杨俊锋 单位:大庆师范学院美术与设计学院 工业生产论文:数控技术对工业生产的作用 精加工数控技术在工业生产中具有十分重要的意义,它不仅可以解决工业生产中的许多问题,还可以提高加工的效率和自动化加工。精加工数控技术的刀具的运动是通过控制系统发出相关指令,使其做符合要求的运动,从而切割出各种形状和大小不一的零器件。精加工数控技术和传统的机床加工技术有相同点又有所区别,它们在工艺的规程上大致来讲是一样的,但是也有所不同。本文下面将对精加工数控技术加以详细介绍,希望对读者有所帮助。 1精加工数控车床的加工程序分析 精加工数控车床的工作是是由其内部的相关程序的指令实现控制的,由其内部的相关程序决定了工件最终的大小和形状,所以,可以将数控加工的程序形象的称为大脑,该大脑控制着对数控机床的加工。精加工数控技术的加工方法是通过用数字信息对零件加以控制和刀具位移来实现的,数控技术最先是由于航空技术的需要而发展壮大起来的。精加工数控技术和传统的机床加工技术在很多方面有很大的区别,其加工过程可以分为分析图样,拟定加工所需工艺,制定方案,编写数控加工的专用文件,以及刀具的选择确定等一系列步骤,其主要的加工过程见图一。可以将精加工数控车床的加工程序分解为多个程序段加以解读,每个程序段的内容不一样,在数控加工时执行的任务也就不同。因此,程序员在进行程序段的编写时,可以根据数控机床对应的不同型号和精加工数控技术在工业生产中的应用文/王宏数控加工技术是指零器件的加工是在数控机床上进行的,这种加工技术和工艺方法就是数控加工。精加工数控技术不仅可以解决工业生产中的零件方面的许多问题,如零件的品种丰富易变、批量小、形状复杂多样化以及要求精度高等,还可以实现加工的高效率、科学化和自动化加工。本文主要对精加工数控车床的加工程序加以分析,以及精加工数控加工程序如何进行检错加以阐述,最后对精加工数控技术在工业生产中的应用加以介绍。摘要所要完成的任务加以编写,这样就降低了编写的难度。 2对精加工数控加工程序进行错误检查 对精加工数控技术程序进行错误检查具有十分重要的意义,它分为对程序结构的错误检查、对词法错误的检查、出错处理以及数据的整理和储存,本文下面将对这四方面加以阐述。 2.1对程序结构的错误检查 数据控制是由多个程序段根据一定的先后顺序连接起来的,单位程序段是由起止符、程序号、程序主体等构成的,所以,对每一个程序段以及它们之间的联系加以错误检查,也就是在对程序结构进行的错误检查。 2.2对词法错误的检查 词法可以认为是编写数控程序语句的相关约束和规则,对词法错误的检查主要是针对不同功能的代码字和不同代码所对应的不同数字类型。 2.3出错处理 任何程序的编写都可能会出现错误,出现错误也是很正常的现象,特别是数控加工程序较为复杂的代码,一般情况下,在编写代码时,出现错误后,系统会提示用户并有一些警告信息,系统的报错信息会将出错的原因以及程序哪部分出现错误,即错误的位置提示出来,有的系统甚至会将错误具体到某行,操作人员可以根据这些蕴藏的信息查找错误,并对原代码加以修改。 2.4数据的整理和储存 将要加工的程序段从需要加工的程序里提选出来,然后对其进行编码,从而明确它最初的位置,这就是数控加工时程序的整理过程。之后要将其放至响应存储区,需要根据字符串的形式要求存放,并进行格式和词义的错误检查。检查后如果没有发现错误,就可以对程序段加以分割,从而根据字符串的形式将其放入指定存储区加以存储。 3精加工数控技术在工业生产中的应用 3.1精加工数控技术在模具加工中的应用 我国工业生产中很重要的组成部分是机械制造业,精加工数控技术在机械制造业具有广泛的利用,这也可以促进我国经济的发展。数控技术的工序一般比较集中,因此具有很大的优点,比如,减少中间环节,减少对人力和物力的需求,可以提高生产效率,提高加工工件的精度,保证质量,操作容易等。数控技术在模具加工中具有很重要的意义,在模具的加工过程中应用数控技术,不仅可以保证模具的精度,使其具有良好的精度,还可以减小模具的制作时间,从而降低了模具的生产成本。 3.2精加工数控技术在煤矿机械中的应用 煤矿生产是国家领导人十分重视的一项重要的大型工作项目,而采煤机则是煤矿生产时的重要设备之一。对采煤机外壳毛胚的制造和焊接是其在生产时不得不面临的问题,这时就可以利用数控气割进行操作,因为传统的机械加工,根本不可能单独完成一个部件的下料工作。数控气割可以通过数控对部件进行下料工作,提高工作效率的同时节省了工作时间。 3.3精加工数控技术在汽车行业中的应用 汽车作为一项方便快速的交通工具,是目前多数人们的首选,这也激发了汽车行业激烈的竞争。精加工数控技术应用在汽车行业中,可以加快汽车零器件的生产,减少零部件的生产周期,进而可以提高汽车的生产效率和销售速率,这间接为汽车行业的发展做了催动作用。高速度控制机床应用到汽车生产流水线中,不仅节省了人力物力,还提高了汽车的生产效率,使生产过程变得灵活高速,也满足了生产者的要求。 3.4精加工数控技术在航天工业中的应用 航空航天领域对于零件具有很大的要求,要求零件具有很大的精密度,马虎不得,这对于传统的机械制造来说,难以达到这种高精度的要求,所以需要利用精加工数控技术。精加工数控技术最先就是由于航空技术的需要而发展起来的,它可以对小部件材质进行深度的加工,从而可以节省资源,保护生态,避免资源浪费。 4结语 精加工数控技术具有很大的优点,必定是未来机械工业的发展方向,精加工数控技术可以减少中间环节,减少对人力和物力的需求,可以提高生产效率,提高精度,该领域的人员应该加大研究,提高技术水平。精加工数控技术在工业生产中具有很广泛的应用,不仅可以应用在模具加工中,采煤机的生产中,还可以应用在汽车行业,航天工业里。精加工数控技术对于促进现代化生产的实现具有重要的意义。 作者:王宏 工业生产论文:电气控制技术在工业生产中的运用 1电气控制技术的简单介绍 在科学技术的不断发展之下,各种技术创新层出不穷,从而对于电气设备的控制也发生了很大的改变。当前,电气控制技术与计算机技术以及自动化方技术相互结合使得其运行的效果更加的安全和平稳。电气控制技术的发展并不是孤立的,现代社会不断发展的制造工艺以及基本的电气理论知识都对其发展起到了很大的促进作用。在以前的控制技术中,通常使用继电器和接触器来控制着设备的运行,这种方法成本比较低,而且组装起来非常简单上手容易,但是它却不能适应自动化和信息化的发展趋势,并且这种方法也存在着一定的安全隐患。后来,研究出了新的技术即PLC技术,这种技术通过与机械电气控制技术相组合,功能更加的全面,其具有很好的性能,重要的是,这种技术能够自己进行诊断并修复相关问题。 2电气控制技术的主要功能 总的来说,电气控制系统的功能主要有以下四个方面:首先是监视功能。电气控制系统能够分析信号状况,如果电路或者设备带电系统将会发出警告。而且它还可以通过自身的系统分析功能对运行过程进行监视,当设备运行不正常时发出警告并为具体的故障修理提供参考。其次为保护作用。在电气控制系统中,不仅存在低压电路而且有着很多的高压电路,而且在设备运行中,当电流很大的时候容易出现各种故障,而电气控制系统却能够及时的诊断出这些故障,并做出相应的措施来处理这些故障。第三为定量判断功能。众所周知,工业中的设备中基本都有着各种各样的不同的指示灯,通过指示灯只能对设备的状态做出定性的判断,但是如果我们运用电气控制技术的话,可以定量的测量出功率等参量。最后是自动控制功能。以前我们使用的电气控制系统需要人为的对其进行相关的控制,但是现在的自动控制技术却可以实现自动的控制并对相应的问题自动的进行诊断和处理。 3电气控制技术的应用 3.1电气控制技术在起重支撑装置中的应用 固定的支腿、活动的支腿以及车架是起重支撑装置的重要部分,考虑到一些条件差的工况,在设计车架的过程中会有一定的安全储备,实际上,绝大部分工况下安全储备都需要做的很大。不过如果车架太重也会影响装置的效率,因此可以考虑减小部分工况下的安全储备系数。可以布置一些传感器,当车架的扭转角度发生变化或者车架发生整体变形的话会及时的通过传感器得到反映,通过这种技术能够显著提高车架的安全性能。对于支腿的支平工作当前主要是靠个人的自我感觉或者水平仪来实现,很明显这种方法往往会造成很大的误差从而影响测量的准确度,现在发展起来的自动调平技术也是利用传感器的作用来实现支腿的自动调平的。这种技术首先是将各个垂直支腿全部伸开,然后当水平仪收到压力后会把相关的信息传输到计算机系统中,系统通过对信息进行分析并控制不合理的支腿的伸缩以达到支腿的调平。 3.2电气控制技术在重物起吊转置中的应用 重物起吊装置主要为四个动作即回转、变幅、伸缩、主副起升。通过分析其中的某些过程来观察电气控制技术在其中的应用。首先是回转过程,在这个过程中可以通过布置一些计数器来计算转动的齿数或者设置一些报警器当扭矩超载时能够报警,这样的方法能够准确的反映出上车的作业位置并且能够防止回转机构超重。如果是多回转机构的话,我们可以设定一些压力传感器并通过对数据的分析来保证其受力的均匀。对于变幅机构,它将其压力的相关信息传递给力矩限制器进而传递给计算机,计算机通过对数据的分析可以计算出物体的重量。而且在重物起吊装置中,吊臂的刚度通常比较大,作用在其上面的压力信息往往不是很准确,在其上面的力矩限制器的信息有可能存在一定的误差,因此为了保险起见,这些信息也只是计算机系统计算物体重量的一种参考。 3.3电气控制技术在高炉鼓风机中的应用 当前随着铁路等工程建设的快速发展,对于钢铁的需要也是越来越大。为了满足社会发展的需要,不仅需要生产出足够的钢铁还需要保证这些钢铁的质量,因此迫切需要对钢铁的生产技术特别是生产设备进行升级。高炉鼓风机是现在钢铁行业中的新设备,这种设备可以提取更多的钢水。为了能够保证高速鼓风机的稳定运行我们就需要对相关技术进行升级改造,提高其电气控制尤其是瞬时断电情况下的电气控制能力,只要保证了电气控制系统的正常稳定的运行,高炉鼓风机的性能才能得到更好的发挥进而提高炼钢的水平。 3.4电气控制技术在环保工程中的应用 近年来,政府和个人生态环境问题越来越重视,人们对于自己的生存环境的要求也变得越来越高。现在很多国家就是因为环境遭到严重破坏导致其生产生活受到了很大的影响。因此环保工程在最近这几年中得到了迅速发展。燃料的脱硫操作在环境保护中具有很重要的作用,如果能够将燃料脱硫和电气控制技术相结合将会使燃料脱硫更加的高效安全。在传统的方法中,脱硫工作往往是需要人为地去操作控风机,这种方法不仅速度比较慢而且对于工作人员的健康也会造成很大的威胁。而如果将电气控制技术与此结合,工作人员通过远程控制系统控制相关工作,这样既能提高工作效率,还能够保护工作人员的健康和人身安全。 4电气控制技术的未来发展 近年来随着计算机硬件技术的发展,电气控制系统也得到了长足的发展。单片机通过技术上的创新得到了很好的发展,而这对于电气控制硬件技术来说有着非常大的利好,使其变的越来越开放。未来的电气控制系统不仅要保证成本低还要保证有着良好的工作效率,这样才能创造足够平台来方便企业的生产活动,随着控制系统硬件的升级改造电气控制系统的将会变得更加的开放。而且在计算机飞速发展的时代,通过网络模块可以完善电气控制系统的通信功能,这些方法既能够提高工作效率还能够对工作人员有着很好的保护。5结语电气控制是一个整体的系统性的工程技术,在实际使用该技术的过程中,一定要注意其中的各个不同的工作过程,并且要善于利用最新的技术与方法,尽最大努力来保证控制设备能够高效而又安全的运行,以便最终实现电气的自动控制。 作者:李成良 徐秀萍 单位:大连海洋大学应用技术学院信电系 工业生产论文:碳排放的工业生产率综述 一、考虑碳排放的工业全要素生产率估算与分析 (一)模型方法 估算TFP常用的方法有Tornqvist指数、Fisher指数和Malmquist指数等,因Malmquist指数无需价格信息以及不需设定函数形式等优点得到更为广泛的应用。然而Malmquist指数不能估算环境规制下的全要素生产率,Chung,etal[5]在测算瑞典纸浆厂的TFP时构建了Malmquist-Luenberger指数,用来测度存在非期望产出时的TFP。 (二)数据处理 基于本研究的目的和数据的可获性,本文拟考察广东工业两位数行业考虑CO2排放的全要素生产率,所需产出和投入的基础数据来源于历年广东统计年鉴和广东工业统计年鉴,考察期为2000~2010年。由于煤炭采掘业和其它采矿业在2004年以后年统计数据为0且此前这两个行业占广东省工业的比例也非常小,因此,这两个行业的研究意义不大。废弃资源和废旧材料回收加工业2003年后才成为新的统计行业,故我们把它合并归入工艺品及其他制造业。这样,本文实际采用的是广东省36个工业行业2000~2010年的数据。期望产出用2000年为基期的工业企业的实际工业增加值表示。非期望产出用行业CO2排放量表示,通过能耗数据和CO2排放参数计算各行业CO2排放量。投入变量,我们选择了劳动投入和资本投入。劳动投入用分行业从业人员平均人数表示,资本投入用资本存量表示。这里采用最常用的永续盘存法来计算各行业的资本存量,首先确定2000年的资本存量,其次计算折旧率,折旧率等于当年折旧与上年固定资产原值的比值,再次计算每年实际新增固定资产投资。按照永续盘存法估算资本存量的公式为:Kt=It+(1-δt)×Kt-1。其中,δ为折旧率;K为资本存量;I为实际新增固定资产投资;t和t-1分别代表当期和前期。 (三)全要素生产率变动分析 根据上述模型和数据,使用Maxdea5.2软件估算了两种模型下的广东工业分行业全要素生产率指数及其成分。模型1表示不考虑CO2排放,模型2表示将CO2排放作为非期望产出,下文将重点讨论模型2。1.考虑CO2排放的工业TFP与传统生产率的比较均速度,模型2的估算结果显示广东省工业全行业考虑CO2排放的全要素生产率年平均增长4.62%,效率变化年均增长-0.57%,技术进步率年均增长5.22%。模型1不考虑CO2排放时效率变化年均增长4.11%,技术进步年均增长7%,生产率年均增长11.4%,两种模型生产率的增长均主要来源于技术进步。考虑CO2排放时效率变化由原来年均增长4.11%变为负增长,技术进步也略有下降,生产率增长的速度下降接近7%。可见,碳排放的约束大大降低了全要素生产率的增长速度。这是因为投入要素除了用于生产期望产出外还有一部分被用于减少非期望产出,因此生产率增长更慢。2.分行业全要素生产率分析表2为36个行业简单增长核算及基于模型1和2的估算结果,表中数据均为几何平均增长速度。可见,无论是效率变化、技术进步还是生产率,绝大部分行业模型1的结果都比模型2大,其中黑色金属矿采选业、造纸及纸制品业、石油炼焦加工业、橡胶制品业、塑料制品业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业等行业模型1和2的估算结果相差10%以上。而通信设备、计算机及其它电子设备制造业等高科技行业以及家具制造业、医药制造业等轻工业的估算结果则相差不大。可见,考虑CO2排放的全要素生产率对高能耗、密集排放的行业冲击很大,而对高科技和一些轻工业则影响不大。模型2中,高投入和高排放的重化工业、电力、热力的生产和供应业等的生产率增长率较低,实际工业增加值增长和技术进步缓慢。说明它们在低碳转型中面临着巨大的挑战,也是政府实施产业结构调整、节能减排的关键所在,而这些行业大部分都是基础性行业,因此不应简单地对这些行业限制或者取缔,而应该从设备更新换代、引进先进技术、节能减排等方面下功夫。相反,通信设备、计算机及其它电子设备制造、电气机械及器材制造和仪器仪表及文化、办公用机械制造业等高新技术或轻工行业生产率增长高、实际工业增加值增长快、技术进步迅速。表2的最后一列是考虑CO2排放的TFP增长占实际工业增加值增长的贡献率③。由表2可见,贡献率较高的有通信设备计算机及其它电子设备制造业、电气机械及器材制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业、化学原料及化学制品制造业、皮革毛皮羽绒及其制品业和家具制造业,其中烟草制品业最高达57.4%,说明这些行业的发展进入了依靠技术进步、集约发展的模式。石油加工、炼焦加工业、非金属矿物制品业、塑料制品业和电力、热力的生产与供应业等高能耗、密集排放的行业贡献率较低,说明这些行业的发展仍然依靠资源的大量投入,尚未摆脱粗放型的发展模式。生产率贡献率为负的行业是黑色金属矿采选业、石油和天然气开采业,分别为-4%和-49.4%。可见高能耗、高排放的重化工产业对整体工业全要素生产率的拖累作用,而以通信设备计算机及其它电子设备制造业为代表的高新技术产业则对整体工业TFP的提高起到了的推动作用。图1考虑CO2排放广东工业全行业全要素生产率MLECH/MLTCH/MLPI变化趋势3.考虑CO2排放的广东工业全要素生产率的变化趋势如图1所示,代表追赶效应的效率变化从2000年到2003年有逐年攀升的趋势,2003年以后有所回落而后趋于平稳。代表创新能力的技术进步在2002年达到最高值1.1469之后不断下降;技术进步均大于1表明技术持续创新,广东工业的TFP由技术进步主导增长。TFP在2003年达到峰值1.1077之后亦逐年下降,近年趋于相对平稳。究其原因,我们认为这与本世纪初中国加入WTO密切相关,广东是中国对外开放的前沿,外贸经济大省,入世后高速增长的技术引进和FDI使其TFP在本世纪初逐年攀升,虽然技术进步有所下降但总的生产率还是保持上升趋势。2003以后追赶效应逐渐消失,效率变化下降趋于平稳;技术进步的下降直接导致了总的生产率不断下降。与此同时,广东工业加速发展且再度出现重型化特征,加上环境规制不力,导致工业能耗和污染排放迅速上升,尤其是重化工等行业考虑碳排放因素的全要素生产率比较低,进而拖累了整体工业全要素生产率的增长。 (四)生产可能性边界移动行业的识别 为了识别生产可能性边界真正移动的行业,下文参考Fre,etal[7]的方法,要求方向性距离函数满足以下三个条件,即在给定的两期跨度,如果某行业满足:MLTECHt+1t>1;Dt0(xt+1,yt+1,bt+1;yt+1,-bt+1)<0;Dt+10(xt+1,yt+1,bt+1;yt+1,-bt+1)=0,则表明该行业从t期到t+1期技术前沿发生了移动。第一个条件MLTECHt+1t>1表明生产可能边界向着更多的期望产出和更少的非期望产出方向移动,即给定相同的投入向量,t+1期比t期生产出更多的实际工业增加值而更少的CO2排放量。从表2可以看出模型1除了石油和天然气开采业、石油加工炼焦及核燃料加工业和电力热力的生产及供应业外全都大于1,而模型2除了石油和天然气开采业外全大于1;可见除了以上三个行业外,其它行业都满足第一个条件。第二个条件表示t+1期的生产集(xt+1,yt+1,bt+1;yt+1,-bt+1)是在t期的生产可能性边界以外;也就是说,t期的技术水平用t+1期的投入是生产不出t+1期的产出的。因此,用方向性距离函数估算(xt+1,yt+1,bt+1;yt+1,-bt+1)的值相对于t期的参考技术小于0。第三个条件表示生产可能性边界移动的行业必须位于t+1期的生产可能性边界上。只要同时满足以上条件,则表明该行业从t期到t+1期技术前沿发生移动。表3报告了模型1和2两年跨期的识别结果。由表3可见,在考察期内,模型1中生产可能边界发生移动的行业有通信设备计算机及其它电子设备制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业、燃气生产和供应业、烟草制品业、石油加工炼焦及核燃料加工业和非金属矿物制品业。将CO2作为非期望产出的模型2中,只有通信设备计算机及电子设备制造业和烟草制品业发生了生产可能边界的移动。可见,如果不考虑CO2排放的约束,就会把石油加工炼焦及核燃料加工业、非金属矿物制品业、仪器仪表及文化办公用机械制造业和燃气生产和供应业当作“创新”行业;而考虑CO2排放的影响,有助于对技术进步和生产率的评估,从而识别真正的创新行业。考察期内通信设备计算机及电子设备制造业每年的生产可能性边界都发生了移动,其工业增加值占广东工业的比例很大(约25%),而技术进步率和生产率指数增长在36个行业中分别排在第一和第二。可见,该行业对广东省工业TFP增长的贡献最大,除此之外,烟草制品业生产可能性边界也发生了移动,表明通信设备计算机及电子设备制造业和烟草制品业是推动广东工业前沿技术进步的主要力量。 二、全要素生产率影响因素分析 目前关于TFP增长的影响因素的研究已有不少,其中Loko和Diouf[17]的研究较为系统和全面。概括而言,现有的研究主要从宏观经济因素如通货膨胀水平、政府财政支出,经济开放度如外贸依存度和对外资的利用(FDI),劳动力的质量和劳动者受教育程度,结构因素包括禀赋结构、所有制结构以及能源消费结构,以及政府的环境管理能力等多方面分析了影响全要素生产率增长的各种因素。本文拟在上述研究的基础上,重点考虑影响工业行业TFP的因素并结合广东外向型经济发展的特点及数据的可得性,选取行业开放度(open)、外资的利用(capital)、能源消费结构(energy)、国有企业比重(structure)以及行业劳动者平均工资(salary)等五个因素作为解释变量,构建面板数据模型;采用回归方法检验并分析广东工业行业TFP增长的主要影响因素。(1)在经济全球化的今天,经济开放度高的国家可更大程度上受益于国际间的技术扩散,有利于促进本国生产率增长;这在Grossman&Helpman[18],Barro&Sala-i-Martin[19],Edwards[20]等的研究中均得到证实。鉴于我们考察的是工业行业的TFP增长,故选取行业开放度这一变量,用某行业出货值与其工业产值的比值表示。(2)FDI对生产率的影响比较复杂:一方面,FDI趋向于通过技术扩散、知识的溢出、先进流程和管理的引进等提高东道国全要素生产率,促进经济的增长[21];另一方面,“污染避难所”假说认为环境规制较严厉的发达国家倾向于通过资本输出的方式向环境规制相对宽松的发展中国家和地区转移污染密集产业,该假说已被许多学者证明在中国成立[22]。本文拟检验FDI对广东工业行业TFP增长的“外溢效应”和“污染避难所”效应。外资的利用直接用工业行业FDI实际使用量表示。(3)在对环境全要素生产率的研究中能源消费结构是不可或缺的考察因素之一,我国能源消费主要以煤炭为主,优化能源消费结构明显对环境全要素生产率有正面影响。因为不同类型能源的碳排放系数差异很大,故各行业不同的能源消费结构直接影响到考虑碳排放的全要素生产率的高低。能源消费结构用某行业原煤消费占行业总能源消费比例表示。(4)现有研究表明所有制结构的变动对我国现阶段的TFP有直接的影响,主流观点认为我国公有制经济技术创新、管理制度创新能力以及资源配置效率相对低下,对生产率有负面影响。因此,我们选取国有企业比重这一变量,考察国有企业对广东工业行业TFP增长的关系;用行业国有控股工业产值与行业工业总产值的比例表示。(5)劳动力质量和劳动者受教育程度是经济增长的一个重要因素,Loko和Diouf[17]认为劳动力的质量会直接影响生产率的增长。由于劳动力质量和受教育程度的分行业数据缺失,本文拟用行业劳动者平均工资作为替代变量,考察劳动者激励对生产率的影响。因为某行业平均工资水平较高意味着可吸引更多优秀人才就业,故该行业劳动者素质相对较高,对行业生产率的提高有积极作用。 三、结论与政策启示 本文运用Malmquist-Luenberger指数与Malmquist指数分别估算和比较了广东省工业分行业考虑CO2排放和不考虑CO2排放两种情形下的全要素生产率,研究发现,技术进步是TFP变化的主要来源,考虑CO2排放的TFP较传统生产率要低,且对能耗高、排放密集的行业冲击很大;同时这些行业TFP的增长对实际工业增加值贡献率很低甚至为负值,拖累了广东工业整体TFP的提高。但考虑CO2排放对高科技和轻工业行业影响较小,其TFP较高并对广东工业TFP的增长起到了拉动作用。然而,2003年以来考虑CO2排放的TFP有不断下降的趋势,这可能主要是由于广东工业再度重型化和政府环境规制不力所致。对影响全要素生产率因素的实证分析表明:不考虑CO2排放时行业开放度、外资的利用与TFP存在正相关关系,国有企业比重、工人平均工资与TFP存在负相关关系;考虑CO2排放时行业开放度、外资的利用与TFP存在正相关关系,能源消费结构、国有企业比重、工人平均工资与TFP存在负相关关系。据上述研究结论可得到以下几点政策启示:首先,优化产业结构是提高TFP实现低碳发展的关键。要优先发展高科技行业,降低高能耗、高排放行业的比重。但这并不意味着简单地淘汰高排放、低效率等落后行业;因为许多TFP增长率低的行业都是基础工业行业,如石油加工炼焦及核燃料加工业等,没有这些基础工业的发展,整体工业将无法正常运行。因此,应该有区别地进行调整,对污染严重的企业特别是效率低下的小工厂要严格执行整改甚至关停;对上述基础性行业则应把重点放在设备更新换代、引进清洁生产技术和工艺等方面,以实现节能减排和行业升级。其次,政府要加大环境规制的力度。对重点排放企业严加监管,对不符合排放要求的企业坚决整改,绝不再走“先污染后治理”的老路子。再次,坚持外向型经济发展模式。进一步提高经济的开放度,大力引进吸收国外清洁生产技术和环境管理经验;拓展国际环境合作,积极运用清洁发展机制,开发清洁能源、优化能源消费结构,促进工业发展的低碳转型,以实现广东工业全要素生产率的提升和经济的可持续发展。 作者:陈红蕾 覃伟芳 吴建新 单位:暨南大学 工业生产论文:化工业生产现况及教育改革 作者:宋应华 陈盛明 李宁 傅敏 蔡强 李仁炳 单位:重庆工商大学化学化工系 随着社会的发展和经济水平的提高,这些费用都在逐年增加,实习费用成倍上涨,仅实习厂家收取的实习费用一项就达到了20元/天/生,而我们学校实行的是几十年一贯制,对于化工类专业的生产实习经费一点都没有增加,甚至还略有削减,生均生产实习经费不到250元。由于实习经费不足,无奈之下学院只能在实习时间、实习单位安排上打折扣,而实习单位对接待和指导学生也缺乏积极性;实习指导教师待遇与其付出不匹配,致使教师不愿带实习;而且学生实习过程中发生意外伤害的风险后果责任较大,现有的实习经费使学校无法承担这一后果责任,责任企业也普遍不愿意承担,教师、学生的安全得不到保障。这些后果最终致使实习流于形式,学生实习的积极性大大受挫,实习环节教学质量降低。实习指导教师缺乏工程实践经验,难以保证实习质量对于我国高校而言,“重科研、轻实践”已较为普遍,要扭转目前局势已很困难,学校在人才引进时均重在衡量论文指标,一方面,具有实际化工企业工作经验的人员很难进入高校专业教师队伍,另一方面,由于学科限制,高校化工专业博士又很难有高水平科研论文产出,因而导致目前生产实习指导教师队伍就成了老大难问题。而引进的年轻教师都是从学校到学校,虽然专业基础扎实,具备一定的科研能力,但自身缺乏工程实践经验和对现代化工生产的全面认识和理解,主要对学生进行理论上的指导,难以胜任现场生产实习的指导工作,不能有效解答学生实习过程中所提出的各种生产技术问题,导致实习效果较差。化工专业本身就是实践能力要求较强的专业,师资队伍建设不足,这必然会影响生产实习质量。生产实习变参观实习,难以保证实习效果现代大型化工企业日趋集成化、自动化和连续化,现场操作危险性增大,使学生动手实践的机会进一步减少,学生在生产岗位上唯一能做、唯一可作的事情就是凭肉眼观察整个工艺过程,收集工艺数据,甚至到现场的机会都很少,难免使生产实习内容流于形式,实际上已经变成了参观实习,这就无法培养学生发现和解决实际问题的能力,也难于调动学生的学习主动性和创造性思维,从而难以保证实习效果。学生就业压力大,难以保证足够精力投入随着我国高校招生规模的扩大,每年毕业生人数不断增加,2009年即已突破600万,这必然导致学生就业压力的增大,很多学生忙于考研、忙于找工作、忙于出国,不愿意投入更多的精力参与生产实习。而化工本身是技术性很强的学科,只有参与实践、实习,才能有效地提高毕业生的工程实践能力、提高学生的自身创新能力,如果学生在生产实习上投入精力不够,得不到相应锻炼,必然会影响人才培养质量。针对上述存在的问题,迫切地需要对化工类专业学生的生产实习进行全面创新和改革,正确把握好实习中的各个环节,激发学生的学习激情,使生产实习真正能够达到训练学生工程能力、培养学生工程意识的目的,全面提高生产实习的质量,以更好地培养工程应用型人才。 化工生产实习教学模式的改革与探索 加强生产实习基地的建设加强学校与企业之间的联系和沟通,建立利益共同体,使企业愿意接纳学生实习,拓宽实习渠道。学校、学院应充分发挥自身优势,加强校企、校校合作,在学校、学院与有关企业洽谈与签署教学、科研协议时,要把建立实习基地作为一项重要内容。考虑到实习对企业的正常生产秩序和安全生产可能造成影响,企业大多不愿意接收大规模的学生来厂的情况,应充分发挥学校、学院自身的专业优势,例如通过为企业员工提供短期培训、向企业推荐优秀毕业生、向企业开放或与企业共建实验实训室、为企业提供技术支持等方式,与其建立起长期友好的合作关系,形成良性循环。目前,已有两家单位与我院共建实验室,并已开始接纳部分学生生产实习。在生产实习基地的选择上,应尽可能选择技术先进、生产和管理水平高的大型化工企业。这类企业有固定的实习车间、有对教育热心的工程技术人员,可提供较完整的实习资料和图纸,还可提出一系列生产中所碰到的问题供学生分析。要让学生通过生产实习,充分认识到化工生产在国民经济和社会发展中发挥的重要作用,对化工行业充满希望,愿意从事这个行业,同时也要意识到现在所学的知识远远不能满足现代大型化工企业和社会发展的需要,应努力学好知识,学习更多的新知识,克服自我满足的心理,从而树立正确的专业思想。因此,我们将化工专业的生产实习安排在四川化工总厂、四川天华股份有限公司等企业进行。此外,学校、学院要充分发挥自身优势,加强校内实习基地的建设。国内一些高校在专业实验的基础上,自主建设了一定规模的中试实验基地,实验操作和控制与现代化生产技术水平相当,学生可以利用校内实习基地深入地了解生工艺和流程,并模拟设备开停车、工艺参数调整、过程系统控制、故障排除等操作,且学生管理、安全等方面均可以得到有效保障。目前我们已经建立了化工原理仿真实训室、化学工艺专业实训室,拟在此基础上逐步建立校内实习实训基地。改革实习模式,发挥学生积极性和主动性鉴于目前化工类专业生产实习经费紧缺的状况,同时为了充分发挥学生生产实习的积极主动性,亟需对目前单一的集中式生产实习模式进行改革,采取集中实习与分散实习相结合、工厂现场实习与仿真教学相结合的方式进行。在集中生产实习过程中,指导教师要能使实习深入,提高学生的实习积极性。教师应以课堂理论教学为线索,把课堂上讲授的比较抽象的流程、设备、仪表及管线等,到生产现场对照实物,认真讲解。要多准备一些“为什么”,使学生深入到问题中,启发学生分析问题,提出技术革新的建议等。分散实习是欧美高校普遍采用的方法,也是我国人文社科类专业生产实习常采用的方法。应鼓励有能力找到实习企业的学生自主联系企业进行实习,或由学生到有意向就业的单位进行实习,实习内容由学校、实习学生和实习单位共同商定。有些生产规模较小的化工企业,每次只愿意接受少量学生进行生产实习,但由于其高度重视实习工作,均安排专人指导,学生能够完全参与到实际的化工生产过程中,可显著提高实习效果,使生产实习真正成为正式工作前的一次大练兵,真正实现了学生工程能力的培养。引进工段级、全流程级的仿真教学软件,尽快完善化工仿真实验教学中心的建设。为了克服大型化工厂生产实习时不能动手、不易深化的缺陷,尽快将化工仿真实验教学引进生产实习环节。采用多媒体教学手段,虚拟出真实环境中难以实现的环境,认识生产实习中不可能看到的内部结构和操作原理,用虚拟工具拆装设备,模拟生产单元的开、停车、运行和事故处理。学生可以主动参与,克服在大型化工厂生产实习的局限性,不受时间和条件的限制,不出校门就能了解化工生产的整个工艺流程,完成对实际操作的培训。我校引进的由北京东方仿真技术有限责任公司开发的用于化工原理实验过程仿真软件,可针对化工典型单元操作进行仿真操作。化工原理实验的仿真实验室的建立,为建立校内生产实习仿真基地打下了良好的基础。对改变目前生产实习环节上的困境,改革教学方法和教学手段,提高教学质量有很大的推动作用。 加强生产实习的过程管理,完善考核体系 加强生产实习的过程管理,进一步严格实习要求,建立完善的生产实习考核体系。根据专业特点,我们制定了相应的实习管理办法,在确保集中实习教学的前提下,照顾学生分散实习,强化安全管理。同时,为了使学生能更好地完成实习任务,应注重实习的现场管理。我校化工类专业学生在进厂进行生产实习前,即先与实习企业商议好学生实习的具体岗位,然后把学生分为若干个不同的小组安排到不同的岗位上,推荐一位责任心较强的同学任组长,组长负责学生的考勤、与岗位班长的联系等事宜。实习指导教师应每天到现场巡回检查,进行提问、辅导、检查实习笔记等。如对工艺流程,要求每个学生不仅在图纸上全面熟悉掌握,而且在实习现场应准确指出对应的工艺管线,准确指出主要控制点,能够绘出本工段带控制点的工艺流程图。对于生产实习的考核,主要看两方面,一是看学生实习过程中的表现,包括学生出勤情况、实习纪律、实习笔记、现场提问回答情况;二是看实习报告和工艺流程图纸。在这些环节中,应鼓励学生思考,鼓励学生提问,鼓励学生开展创新性活动,主要考核学生对工艺流程和化工生产装置原理的掌握程度。这种评定方法对学生比较客观,能真正反映出学生生产实习的效果,能较大地激发了学生在实习过程中的学习热情。 加强实习教学师资队伍的建设 要提高教师对工厂的熟悉程度。实习教师队伍的建设,是关系到实习教学任务能否顺利完成以及完成质量如何的大事。如果教师对生产情况不熟悉,就提不出问题来引导学生钻研。在实习指导教师的安排上,多让从事专业理论课一线教学工作的青年教师参与,让教师能将理论教学和实践教学结合起来,选派有实践经验的老师与青年教师组合指导实习,对青年教师进行传、帮、带培养,建立一支老中青结合、年龄职称结构合的教师队伍。有计划的对从事实践教学的教师制定出培训计划,使其有深造的机会和深入企业的条件,要提倡教师到工厂去,解决企业技术问题,了解企业发展动态,不断提高自身的业务水平和实践经验,这样的教师才能带好生产实习环节。 结语 生产实习是化工类专业学生的必修教学环节,实习教学质量的下滑已引起教育部的高度重视,也为各高校联系了对口企业,但是并没有得到有效执行。相信,只要实质性地重视实习教学环节,加强实习基地建设投入,不断改革实习教学模式,加强实习过程管理,完善实习考核体系,加强实习指导教师队伍建设,必将促进生产实习教学改革的深入发展和化工技术人才培养质量的全面提高。 工业生产论文:对陶瓷工业生产节能减排的思考 摘 要:陶瓷行业是一个资源型、高耗能产业,陶瓷行业要获得可持续发展必须在节能减排这个环节上做好文章。本文简要分析了目前我国陶瓷工业能耗的现状及国内外所开展的相关节能技术。 关键词:陶瓷工业;节能减排;新工艺;循环再利用 1 引 言 随着“十一五”节能专项规划的出台,国家对高能耗、高排放产业的改革势在必行。众所周知,我国陶瓷产业为高投入、高能耗、高污染、低产出的“三高一低”的传统产业,必然会成为改革的重点。因此,节能减排成为每个陶瓷企业都必须严肃面对及思考的问题。 2 陶瓷工业能耗现状 中国建筑卫生陶瓷的产量已连续十五年位居世界第一,而日用瓷和工艺美术瓷则连续三十年位居世界第一。2007年陶瓷砖年产量是52亿m2,约占世界总产量的60%,消耗能源3100万t标准煤和约1.2亿吨陶瓷原料;而卫生瓷产量高达1.2亿件,消耗了约140万t标准煤和160万吨陶瓷原料;此外,还生产了约200亿件日用瓷和陈设艺术瓷,约消耗了200万t标准煤和240万t陶瓷原料。我国陶瓷行业的成就无疑是巨大的,但我国是一个能源和资源相对贫乏的国家,陶瓷行业是一个高能耗行业,从原料的制备到制品的烧成等各工序,燃料、电力等能源成本占整个陶瓷生产成本的23%~40%,因此,实现节能减排可促进企业良性发展,也是陶瓷工业的内在要求。 3节能减排的措施 3.1陶瓷原料使用的节能减排 3.1.1实现陶瓷原料的专业化、标准化和系列化生产 实现陶瓷原料的专业化、标准化和系列化生产,可充分利用资源、节省能源。具有以下优点: (1) 系统化、专业化生产提高了原料的有效利用率、扩大了原料的来源,并能提高原料化学组成的稳定性,保证产品的质量; (2) 减少了原料车间的重复性建设,将分散性、简单性和间歇性加工提升为连续、集中专业原料处理,提高了设备的有效利用率; (3) 减少了工厂原料的储备,节约场地投资及减少城市粉尘、噪音污染等。 3.1.2 积极开发低温快烧原料 在陶瓷生产中,烧成温度越高,能耗就越高。据热平衡计算,若烧成温度降低100℃,则单位产品热耗可降低10%以上、烧成时间缩短10%、产量增加10%、热耗降低4%。由此可见,降低陶瓷产品的烧成温度对于节能具有十分重要的意义。低温烧成的陶瓷产品,其关键在于开发与利用低温陶瓷原料,以保证实现低温快烧的生产工艺。广东佛山某厂通过添加低品质原料,使抛光砖的烧成温度降低到980℃,烧成能耗降低了28%左右。目前各国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料。现在已知可用作低温烧成原料的有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母、叶蜡石、珍珠岩、透闪石、锂云母、钙长石、透闪岩、高云母、叶腊石等。 3.2陶瓷生产新工艺的开发及应用 3.2.1大型连续式球磨机和助磨剂的应用和推广 球磨机在陶瓷行业被大量使用,是物料粉碎不可缺少的重要生产设备之一。球磨机一般功率都较大,工作效率又很低,因而成为陶瓷行业最大的耗电设备之一。根据有关报道,球磨机用电要占到整体生产线用电的45%,占原料加工用电的85%,合占总成本的8%~10%,因此开展球磨机节能对陶瓷企业来说意义巨大。 研究表明,尽量采用大吨位球磨机并采用变频器控制有利于节能,通过变频器调速,找出球磨机的最佳工作转速以提高球磨机的研磨效率,可以节省电耗10%~30%,与间歇式球磨机相比,采用连续式、大吨位球磨机进行细磨,产量可提高10倍以上,比间歇式球磨机节省能耗15%~30%,并易制成浓浆,可为后工序的喷雾干燥过程节约大量能量。以全国年产16亿m2墙地砖、日用陶瓷100亿件、卫生陶瓷5500万件计算,如全部采用连续式球磨机,每年可节电25亿kW•h。另外,球磨机的内衬采用橡胶衬,既可以减小球磨机的负荷,又增加了球磨机的有效容积,产量可以提高40%,单位产品电耗降低20%以上。为了提高球磨机的效率,还可以根据工艺配方不同向泥浆中加入适量的助磨剂、减水剂以及制定合理的料、球、水的比例。球磨时,采用氧化铝球,既可缩短球磨时间,又可节电35%左右。 3.2.2 干法造粒工艺及相应设备的研究及开发 由于干法制粉可以免去球磨加工(采用其他干式粉碎)、喷雾干燥等工序,因此可以节省大量的能源和劳动力,从节能减排角度上讲,确实具有非常大的发展前景, 完全符合行业未来的发展需求。干法造粒技术早在上世纪八、九十年代已经进行了大量的研究工作,但到目前为止,在干法造粒工艺上,国内外尚未有一家企业有成功的案例,国内大多数超细粉体制备设备都是依靠国外进口或仿制,缺乏自主创新。主要表现在工艺不连续、单机产量小、能耗高、粒度分布不均匀等方面,对粉体的后加工研究很少,特别是在陶瓷行业,至今仍然沿用球磨工艺,球磨所产生粉体的粒度粗,生产过程不连续,能耗高、污染大,如何使用新技术、新装置对这一传统产业实施升级改造,显得尤为重要。干法造粒有着很好的发展前景,但技术难度也非常大,光靠某个陶瓷企业进行技术改造很难突破目前的技术难题,必需依靠更多的行业科研机构、设备制造商的共同参与,才能将这干法造粒工艺真正推向产业化。 3.3发展循环经济实现节能减排 3.3.1 陶瓷废弃物的再利用 我国生产陶瓷的历史悠久,用传统原料生产陶瓷的技术十分成熟。据统计,每年陶瓷行业消耗的矿物原料超过1.2亿t,不少地方的陶瓷原料已近枯竭,形势的发展要求开发一些新的陶瓷原料资源,综合利用一些低品质原料及工业废渣。据统计,全国陶瓷废料的年生成量在1000万t左右,陶瓷废料堆积不但挤占土地,而且影响空气质量。研究人员利用这些陶瓷废弃物开发了多种产品,如利用陶瓷废料当骨料制备透水砖;利用陶瓷抛光砖废料来生产免烧陶粒和轻质保温陶瓷砖;以陶瓷废料为主要原料,辅以水泥和高强粘结剂以制备免烧型广场道路砖;利用陶瓷废料生产的陶粒具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性、保温、隔热、隔音、隔潮等功能特点,可以作为轻骨料制备混凝土和墙体保温板,这些措施的采用既能保护环境,实现资源的循环利用,又能达到节能减排的目的,一举两得。 3.3.2 余热回收循环利用 近几年来,由于能源价格不断上涨,国内陶瓷企业迫于成本的压力,不断寻求节约能源的新途径,国家政策也不断鼓励节能产品的开发。窑炉的热效率总体来说还是相当低的,据测算,窑炉总热能的60%以烟气和热风的形式排入大气,这些烟气和热风不仅带走了热能,也污染了空气,如果将这60%的热能回收其中的60%,也就是回收窑炉总热耗的36%,其量是相当可观的。例如在冷却带设计换热器来预热助燃空气,可以较大提高窑炉本身的热效率。对烟气余热利用也是节能的重要方面,对间歇窑更为重要,可以借助冶金行业的经验和成熟技术,设计建造新型陶瓷间歇窑。余热利用在国外颇受重视,在陶瓷工业中被视为主要的节能环节。余热利用较先进的国家如英国、日本、德国,普遍在窑炉上安装附加余热利用装置,进行余热的再回收利用。对于排烟废热的利用,也可采用换热器进行能量收集并输送到所需场所,其综合节能的效果使热效率利用达到80%~90%。利用蓄热式燃烧技术将明焰隧道窑的余热用于预热空气以供助燃, 不但可改善燃料燃烧,提高燃烧温度,而且可降低燃耗7%左右,还可以把窑炉的余热送到喷雾塔作为干燥热源,减少热风炉的燃耗,节能降耗。 3.4提高生产自动化及管理水平 采用自动控制技术是目前国外普遍采用的有效节能方法,它主要用于对窑炉的自动控制,使窑炉的调节控制更加精确,对节省能源、稳定工艺操作和提高烧成质量十分有利,同时还为窑炉烧成的最优化提供了可靠的数据。实践证明,采用微机控制系统,能够自动调节窑内工况,自动控制燃烧过剩空气系数,使窑内燃烧始终处于最佳状态,减少燃料的不完全燃烧,减少废气带走的热量;降低窑内温差,缩短烧成时间,提高产量和质量,降低能耗。计算表明,在排出烟气中每增加可燃成分1%,则燃料损失要增加3%。如果能够采用微机自动控制或仪表-微机控制系统,则可节能5%~10%。 另外,陶瓷工业生产管理信息化水平相对冶金行业落后很多,如果通过改进监控和优化运行手段,提高陶瓷企业的生产自动化水平和管理现代化水平,可以推动陶瓷企业的节能减排进程。例如,通过对排烟、粉尘排放的监测,及时进行运行调整;通过对窑炉等大型设备自动化控制的手段,随运行工况的变化不断进行调节,使它们始终稳定地运行在最佳工况上;建立完整的信息管理系统,通过信息化管理随时了解全厂的运行状况,获取详细的运行数据,为技术创新提供宝贵材料。 4 结 语 陶瓷工业节能减排任务艰巨,只有靠全体科技工作者和全体生产、管理人员不断创新,既要发挥自主科技创新,又要借鉴国内外、行业内外的新技术与成功经验,多快好省地达到节能减排目标。
控制系统论文:PLC自动化控制系统论文 1PLC自动控制系统 PLC的运转十分稳定,在保证高速率的运转状态下,还能够保持安全可靠的性能,它还具备十分强大的兼容功能,结构以模块的形式存在,能够根据需要进行灵活的重组,程序十分简单明了,功能更加丰富,可以很容易的实现各种形式的远程操作。PLC从本质上来讲属于计算机系统的范畴,只是由于其能够很好的连接到工业中,实现通过传输数据指令进行生产控制,所以使得这一系统的能够发挥出巨大的功效,随着其应用范围的不断扩大,逐渐建立起了可靠地控制系统。PLC是以程序控制器为基础,并通过对微机控制器的科学应用衍生出来的一种计算机技术,随着人们在自动化领域投入的不断加大,研究脚步的不断深入,这一系统得到了极大程度的简化,变得更加微型化,不仅如此,还开始向着更加个人化的开放性网络控制的方向发展,能够实现各种形式、各种领域的控制。尽管它的功能十分强大,但是依旧存在着很多薄弱环节,举例来讲,经过长时间的使用之后,系统所产生的劳损将会直接导致继电器产生触点电弧,如果情况严重,将会使得系统对于指令的执行出现偏差,这将对生产造成严重负面影响。 2探究PLC的可靠性 尽管PLC系统能够很好地与工业生产相融合,并在工业生产中发挥出强大的作用,有着很强的稳定性。但是如果受到特定条件的限制和影响,极有可能产生极其强烈的电磁波干扰,影响到程序的运算,使系统产生错误的操作指令,最终致使PLC的运转出现偏差。想要使得PLC控制系统变得更加可靠,应该从多个角度、多个方面、多个环节强化控制,才能够使其抗干扰能力得到系统性的提高。 2.1信号传输中断 首先机械设备发生故障会影响到信号的传输,出现中断现象,从而使得自动控制系统不能够接收到正确的指令,整个系统的运转出现停滞,自动控制系统发挥不出作用,无法对数据进行程序运算,难以执行系统发出的指令;其次如果触点没能够保证与接线严密的接触,这就会使得数据的传输出现中断,无法顺利到达数据库,这样一来数据就失去价值,不能够通过收集整理,来为决策提供科学的数据参考,同时也无法形成相关的数据统计;最后在信号传输出现中断的情况下,会导致机械出现触点抖动的现象,尽管相关的防御系统已经十分的完善,但是还是会受到系统扫描周期的限制,使得指令在计数累加的情况下出现偏差。还有各个阀门不能够正常的开闭,使系统运转处于混乱状态,最终导致系统呈现出极大的不稳定性。 2.2PLC在干扰下无法正常执行指令 当PLC受到干扰,指令传输就会出现故障,最终使得指令不能够得到标准执行;当控制变频器在启动的过程中出现故障,附带的电机无法正常运行;PLC无法对数字信号进行专业的处理,控制负载不能够得到妥善的解决。这些都是故障存在的原因,只有将这些问题有效的解决,系统才能够变得更加安全可靠。当PLC系统需要在高强度电磁干扰下正常运转和工作时,只能通过多线路分开供电的方式将动力电源与控制电源分离,如果条件允许,还可以利用具备屏蔽和隔离功能的变压器来完成供电,在线路构思时,应该在功率设置时就留有一定的余地,并运用稳压电源进行外接供电。 3从设计方案探究PLC控制系统可靠性 在信息技术快速发展的当今社会中,人们为了使得生活更加轻松,开始了对自动化的极力追逐,通过人们不懈努力,PLC系统已经从功能上实现了阶段性的优化,不仅能够将数字指令储存起来,使得整个控制流程集成化、模式化,还通过增添模拟量处理等附加功能实现运动以及过程的多方面控制。 3.1完善PLC报警系统 在对报警系统进行设计时,通过加入设计性的故障,以此来测试报警系统,当故障出现时,会通过文字的提示了解到发生的故障类型,故障的具体位置会显示在工艺流程图的指示灯上,为了避免指示灯故障影响到对机械运转状况正常的了解,还设置了专门的故障测试系统,当这一系统运行时,全部故障指示灯都会被点亮。为了将过去隐藏着的问题干净彻底的清除,应该加大人力、物力的投入力度,将相关的关键线路和重点环节进行仔细的核查。将指示灯分布在控制柜上,根据指示灯判断机械的运转是否正常。在这种情况下,要进行明确的界限划分,将指示灯在相对应的位置分布,当故障发生时能够对相关岗位上的主管人员起到及时的警示作用,方便责任人进行及时的应对,保证机械正常运转。 3.2强化PLC信号传输强度 确定相关的开关能够正常的闭合,保证变压器的稳定性,避免出现短路影响到信号传输,除此之外还能够避免接触不良的出现。加强PLC系统中分析系统的建设,使得信号在传输之后能够在数额方面得到体现,同时也能够在时长中得到体现,将各项指标的平均水平展示在主界面,通过模块建设使得分析功能更加多样化,不仅能够进行流向分析,还能够实现时段分析。 4结语 自动化不断普及的过程中,PLC所覆盖的范围在逐步扩大,通过深入的研究提升控制系统的稳定性和可靠性,在社会需求日益迫切的今天有着很大的现实价值。在这样的背景下,自动控制系统的研究问题已经成为了社会各界关注的重点,将PLC系统的稳定性和可靠性全面提升,能够极大程度的提高工业生产能力以及市场竞争力。PLC的应用成本的不断降低以及人们需求的日益强烈,已经使得PLC自动控制系统占据了市场的主流位置。 作者:高瑞单位:邵阳学院电气系测控技术与仪器专业 控制系统论文:组态软件DCS集散控制系统论文 1DCS集散控制系统概述 对于DCS集散控制系统来说,其主要包括工程师站、操作员站以及现场控制站等几部分组成,不同的站点之间所负责的内容不同,其中工程师站与操作员站主要来完成生产过程的集中管理,而现场控制站则来完成分散控制,站间利用通信网路框架实现互联。从结构特征上来看,集散控制系统为分级递阶结构,其中现场控制站主要面向工业生产现场过程量控制接口装置,同时实现部分控制功能,例如PID回路控制、参算计算机等。而对于工程师站与操作员站来说,以相对独立的计算机来实现各项管理功能,主要通过网络系统来完成生产过程中各项信息资料的收集、整理,以及生产行为的实时监督与管理,工程师站主要来完成系统组态功能。站间利用通信网络框架来完成所有信息数据的传递,使得不同站点之间形成一个相互影响相互促进的系统。DCS集散控制系统实现了计算机技术、自动控制技术以及通讯技术的相互融合,并且在设计上采用的冗余以及分散机构等技术,提高了系统的可靠性。现在集散控制系统已经被广泛的应用到工业生产中,通过良好的人际交流界面,实现了对生产过程监控与集中控制管理。 2DCS集散控制系统组态软件构成 2.1实时数据库 实时数据库作为若干标记名变量的集合,可以说是整个系统组态软件的优秀部分,其中每一个标记名变量都是数据库的一个记录,主要由多个数据字段组成,从实时数据库的构成特点来看,其所具有的紧凑性与实时性对提高系统控制管理效果具有重要意义。另外,其一般都设置有SQL接口,能够顺利与其他支持SQL的关系型数据库进行访问。 2.2驱动组态 输入输出驱动是DCS集散控制系统的重要组态,作为关键性任务其需要为系统提供多种PLC以及DCS驱动,并保证其所具有的通用性特点可以满足系统运行的需求。从实际应用情况进行分析,如果想要保证组态设计效果,要求其必须具备市场上所具有的设备驱动程序。一方面,将集散控制系统与单机进行连接,应确保控制站数据可以通过串行口完成与监控数据库信息的交换;另一方面,将系统与网络进行连接时,要求实时数据库中所含信息可以下装到控制站中,相应的控制站也可以通过网络系统将存在的数据上传给监控站,实现不同站间信息的交流。 2.3报警组态 报警组态即时间记录报警,主要就是通过打印或者记录的方式,将被控对象的报警状态记录在磁盘文件中。同时系统用户可以对该报警事件进行级别的确定,最后通过报警来完成系统中此事件的启动。 2.4功能组态 系统功能组态软件模块比较多,如连续控制模块、逻辑控制模块以及预算模块等,不同模块来负责相应的功能,以此来完成系统对工业生产全过程的控制管理。其中,基于满足不同系统用户的实际需求,功能组态软件设计,还可以实现特殊控制算法,用户只需要按照自身需求通过编程即可来实现功能模块的设计,在进行编程时,需要结合实际情况来确定操作行为,因为一些复杂的控制,用户自行编程存在很大的困难。 3DCS集散控制系统组态设计研究 3.1组态数据库 组态数据配置文件主要是对用户组态数据信息进行保存,配置文件主要包括了数据点参数配置以及数据源连接等。在组态数据库configdb中,根据数据结构设计四个数据表,分别为命名为conanalog、conao、memdata以及connumeic,用来存放I/O模拟量输入点、I/O模拟量输出点、中间变量以及I/O数字量点,其中组态配置文件主要使用文本文件格式来实现功能设计。用户在保护数据库组态信息时,系统会将四个表中所配置的信息分别存储在到tsg00.txt、tsg01.txt、tsg02.txt以及globaldata.txt文件中,生成组态数据配置文件。 3.2实时趋势曲线控件设计 趋势曲线形状与坐标类似,其中X轴代表时间、Y轴代表变量值,通过曲线的变化形式来确定各变量的变化趋势。对于实时趋势曲线组件的设计,可以满足用户同时定义四个不同变量的要求,即一个曲线图只能完成四条曲线的显示。其中,系统用户可以就趋势图曲线中时间间距以及数据数值等信息进行自定义,另外还可以自行确定曲线颜色、绘制曲线方式等。在集散控制系统使用过程中,是对整个生产过程的实时监控与控制,因此实时趋势图曲线可以自主完成更新,即及时将各数据信息的变化显示出来,使用户可以更直观的了解到整个控制过程中不同数据的变化。并在组态画面上完成相应曲线空间的画图,选中该控件后淡季右键显示控件各项属性,在菜单栏里将完成曲线定义与标识定义。 3.3报警组态设计 通过对报警组态软件的设计,使得用户可以实时掌握系统运行状态,对存在的故障及时进行处理,避免受外界因素的影响。报警组态的设计可以选择用报警组件来实现,主要包括报警变量值、报警组名以及报警变量值等。在系统运行过程中,应先对所有报警变量值进行计算,并将其与报警变量定义过程中配置的属性值进行比较,如果存在报警事件既可以在报警组件中显示。 4结语 集散控制系统现在已经被广泛的应用到工业生产全程管理与控制中,对提高生产效率具有重要意义。在对组态软件进行设计时,应满足系统运行要求,以提高系统运行效率为目的,从不同构成环节进行分析研究,争取通过合理的设计来提高系统管理效果。 作者:赵小春陈超单位:陕西比迪欧化工有限公司 控制系统论文:光纤带控制系统论文 一控制系统的组成和功能 该光纤带松套管生产线的控制系统主要是由绞体控制、油膏填充控制、挤塑机控制、水温控制、牵引控制、张力控制和收线控制等部分组成。光纤带放线形式为主动放线,在线调节、同步精度高;油膏除气泡装置可给多条生产线供胶;系统具有操作界面简单易用等特点。该光纤带松套管生产线的主控制系统主要由上位机(IPC)、下位机(PLC)、现场总线系统以及各种执行部件(如伺服控制器、变频器等)组成。整个控制系统以PLC(可编程逻辑控制器)为优秀,通过MPI接口及PROFIBUS-DP控制总线在PLC与计算机之间以及PLC与PLC之间交换信息,从而控制系统的运行。PLC同时采集和发出系统所需的各种信号,然后再通过与计算机的相互协作,完成总体控制。监控软件安装于上位机,为用户提供了一个友好的界面,用于图形显示、消息、归档以及报警的处理等。系统画面更新更快速、数据的使用更可靠,具有高度的实用性;可以通过开放数据库互连(ODBC)和结构化查询语言(SQL)方式对该系统中的归档数据进行访问。IPC的作用主要是用于提供友好的、可操作性的人机界面(HMI),不直接参与运算与控制。该系统采用了研华工控机作为上位机,其采用IntelCPU、1GB随机存取存储器(RAM)、120GB硬盘、可刻录光驱、USB接口,还配有19吋液晶显示器、威达工控键盘、打印机、网卡等;如在其扩展插槽内安装西门子CP5611通讯卡,可实现IPC和PLC的数据通讯。IPC的控制软件是Winccflexbile2008,它是基于Windows的应用软件,集控制技术、图形技术、人机界面技术、数据库技术、网络技术于一身,具有动态显示、报警、控制网络通信等组件,可提供友好的用户界面,使设备操作更直观、更简便。根据系统的控制要求,经过同类产品的比较,该系统选用性能非常可靠的西门子S7-300PLC。PLC系统的作用在于实现开关量的输入和输出,模拟量的输入和输出以及大部分数学运算和逻辑运算;PLC直接参与控制和检测,在生产线过程控制的同时,将状态信息通过通讯送到上位机,由上位机来实现生产线的实时参数和状态信息显示。 二关键控制点的设计 在该光纤带松套管生产线的控制系统中光纤带的放带张力和两级牵引之间的三轮组张力是控制系统中的关键和难点。光纤带的放带张力不仅会影响到光纤带在松套管中的余长和余长一致性,同时还可能影响光纤的损耗,而三轮组张力直接影响光纤带的余长。 1光纤带恒张力放带 1.1设备组成该光纤带松套管生产线中共有18个头放线装置,分别装在两个绞体上,绞体为整体框式结构,可装18个直径为410mm的光纤带放线盘。光纤带放线设备的结构,其为主动放带。该放线控制器采用LENZEEVF9300系列交流变频驱动,电机采用LENZE交流变频电机。变频器控制光纤带放出后,经导轮组引导到分线装置,其中有一个导轮安装了张力传感器,实时检测光纤带张力,光纤带再经油膏预填充后被引入并带模具,进而使光纤带有序、紧密、不松散地叠合成一体后被引导入挤塑模头。 1.2硬件组态控制系统中以西门子S7-315-2DP作为PROFIBUS现场总线主站,提供与LENZE控制器的EM2133DP通讯卡直接循环通信。每路放带驱动控制部分采用LENZE的EVF9321交流变频控制器,并在变频器上安装了EM2133的DP通讯卡,放线电机采用180W的LENZE三相异步电机,张力传感器输出信号为0~10V。主控制台采用了西门子公司的S7系列PLC控制系统以及PROFIBUS现场总线。光纤带盘的速度和光纤带张力是通过一个高速的柔性测力传感器系统来控制。每个光纤带主动放线架的运行控制和实时张力可通过PROFIBUS总线与主站PLC进行信息的交换,从而实现在计算机屏幕上实时显示每路张力,并具有张力在线可调的功能,保障光纤带张力在释放过程中稳定。本系统的硬件组态是在PLC编程软件STEP7中导入LENZE控制器设备数据库文件(LENZ213GSD)来完成的,设置与从站的总线通讯率,并选择参数过程数据对象(PPO)类型。S7-300PLC与LENZE9300系列PROFIBUS-DP通讯PPO1协议(4PKW+2PZD)参数通道PKW访问实现,通过PKW参数通道可以访问和设置所有变频器的参数,PZD过程字控制直接用MOVE(L或T)指令把控制字、过程参数,读或写对应PIW***、PQW***地址即可。为LENZE控制器分配网络地址,通过EM2133DP通讯卡上的8位拨码开关设定该控制器的DP地址,通过参数设置与主站的PROFIBUS-DP总线通讯率,从而完成数据的读写和控制数据的传输,如状态字、控制字、给定值和实际值、传输传动系统的参数设置和诊断信号。 1.3张力控制的软件设计张力控制是光纤放带的难点,必须要保持张力恒定,而恒张力常常和线速度有关,这就要求电机的转速与卷径成反比。我们利用张力传感器对张力实现闭环调节,在控制算法中加入卷径计算,用卷径计算的扰动来补偿调节,间接实现张力控制,确保张力的恒定。卷径(卷轴直径)D在卷绕系统中是一个重要的参数,其计算公式为:D=iV/(nπ)(1)式中i为机械传动比,n为电机转速,V为线速度。 2三轮组张力控制 该光纤带松套管生产线中采用主牵引为轮式牵引,辅助牵引为履带牵引的设计方式。除水温以外,主牵引和辅助牵引的张力也是余长调节和控制的重要因素。牵引压力传感器为0~24V输入,输出对应0~250N,用于控制轮式牵引和履带牵引之间的张力值。三轮组张力控制的难点在于要求精度高、响应快,由于三轮组没有储线长度,如果响应不及变频器内部实现恒张力放线功能的流程或超调过大会引起设备或产品的损坏。故控制系统中采用轮式牵引速度与张力调节PID分量叠加的方式来控制履带牵引的速度,即履带牵引速度输出值N2=轮式牵引速度输出值N1+牵引张力输出值F,且履带牵引速度应控制在轮式牵引速度±5m/min的范围内变化。通过PID调节N2,直到牵引的张力与设定张力基本相等,并稳定在±1N范围内。为了便于操作,牵引压力值的设定和显示以及履带牵引的PID参数同样显示在操作界面上。 三结论 目前我们研制的光纤带松套管生产线已经在俊知光电、长飞中利、富通集团等众多国内光缆生产厂家中使用。实践证明我们研制的光纤带松套管生产线自动控制系统具有生产工艺显示直观,实时性好、安全可靠和易于扩展,极大地提高了国内光缆厂的生产能力和产品质量,尤其是良好的人机界面和高精度的张力控制得到了厂家的普遍好评。 作者:周顺桃单位:中国电子科技集团公司第八研究所 控制系统论文:自动化生产线电子控制系统论文 1前言 早在上个世纪80年代,传统的DCS控制系统就在工业现场应用。而到了90年代中期,PLC型的DCS控制系统得到广泛应用,在工业现场控制领域内处于主导地位。本文以水泥生产自动化生产线作为研究对象,其中,该生产线以西门子S7-400系列控制单元作为主控系统的优秀,现场通讯总线为PROFIBUSDP,并选取ET200M型号的分布式IO接口模块和S7-300型号的信号模块来组成控制系统的收集部分。在此基础上,本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案,并分析了程序逻辑控制系统的实现过程,以期为相关电子控制系统的设计与实现提供一定的建议。 2面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案 本次设计以水泥工艺生产中的自动化控制系统作为研究对象,该现场单元使用了相对领先的DCS控制系统,以对现场设备和数据实行监视管理作为主要功能。具体而言:在该控制系统的中控室部分,由工程师站、操作员站硬件以及相关软件组成。电子控制控制柜内部包括模拟量隔离器、各种卡件、起始量的输出、输入继电器、各种信号处理设备等。集散型计算机控制系统(DCS)是由通讯总线、控制单元、隔离设备以及通讯模块等组成。该厂设备中存在一个中央控制室(CCS),收集石灰石破碎、熟料烧结、水泥包装、生料调配及运输等生产过程中的数据,对参数的设定进行控制,并对物理设备的运行和系统回路进行自动控制。在中央控制室内,相关人员都能够车间工艺参数实施操作和管理。中央控制室内部还包括工程师站、操作员站、报警打印机以及报告打印机等部分。其中,工程师站主要任务是对逻辑程序进行修改,完成系统实时监视控制以及维护的需要。通讯网络是为了保证系统运转安全,尤其是信号传输的可靠,通讯介质一般以光纤为主。在现场控制站(FCS)方面:依据生产实践的情况,该控制区域可以划分为六个现场控制站,分别是原料粉磨站、石灰石破碎远程站、烧成窑头控制站,窑尾控制站,水泥粉磨站、水泥包装控制站等。在现场控制站中,一般在低压配电室内安装各个自动控制模块,这样有助于DCS控制系统的统一性和完整性。 3程序逻辑控制的实现 3.1功能说明(1)在对机组电机的开启顺序设定上主要根据机组的步状态字,保证电机在启动功能上符合设定的时间间隔。依据机组状态字上的命名规定,能够比较容易的借助机组号来匹配到对应的步状态字,还能够运用步状态字来对应的机组号进行查询。(2)在电机控制功能模块对内部逻辑完成相应的执行后,可以在DR管脚上输出相应的运算结果,而且能够直接停止控制电机。(3)依据经验,电机开启时间通常不会超过1秒,这个启动时间比较符合于大部分电机。对于部分对启动时间延迟具有较长要求的电机,在启动时可以借助于延迟程序。(4)在电机联锁上,该电子控制系统存在三种联锁信号:分别是设备联锁、启动联锁以及运行联锁。用“1”来表示连锁满足的含义,也就设计可以启动;“0”则意味着不满足,也即不可以启动。对于启动联锁,通常大型设备都只会输出一个允许启动的指令,把信号接入到功能模块。在运行连锁上,依据工艺程序,该设备前的全部主要设备都可以常规启动,那么该设备才可以获得启动指令。(5)电机控制字。可以把每一个控制位共同组合为一个字节,直接传输给功能模块,从而更加高效、快捷。电机状态字在编号上依据同一个规则进行统一编排。(6)电机的下位调试。通常该电子控制系统内,下位调试就是对STEP7编程进行直接调试。 3.2计算机监控组件实现在整个电子控制系统内,逻辑程序控制系统独立于计算机监控组件,二者作为各自自主运行的控制单元。不过,由于二者都应用SIMATIC的通讯协议与总线网络后,这两个控制单元了一定的整体性。工业以太网为主的通讯中介不仅可以服务于控制站与控制站间的通信,还可以作为操作站与控制站之间的稳定介质,有助于以上不但站点之间数据的及时传输。在控制站点和现场模块间,该系统主要借助于分布式IO来完成通讯需要,借助于稳定安全的通讯总线能够把现场信号及时发送给相应的控制单元。对于该DCS的控制核大脑,主要包括了计算机监控组件、网络通讯系统以及逻辑程序控制系统等三个构成部分。这意味着现场必须配备有必有的计算机监控设备,在此基础上DCS控制系统可以高效、及时、精确地完成自动化生产线的控制任务。 4结语 本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案,并分析了程序逻辑控制系统的实现过程,结果表明,模块分散设计并进行有机结合的设计思路有助于电子控制系统在自动化生产线中的实现。 作者:周莹单位:重庆电子工程职业学院 控制系统论文:电梯单片机控制系统论文 1单片机基本情况概述 单片机是集成电路芯片的一种,它微处理器中的技术能够有效地快速处理数据,如逻辑运算、中断处理、数据传输等等。它的组成模块主要有中央处理器,只读程序存储器以及随机存取数据的存储器,定时计数器等等,各个模块相互关联,共同构成一个微型的计算机处理系统。在事先设定好的程序下,能够准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务,给与用户以完美的体验。单片机与微型计算机有着很多的共同之处,但是也有着本质的区别。单片机是用特定的芯片来设计应用程序的,通过芯片的指令系统以及集成电路来传导程序,从而使得芯片具备特定的功能。单片机的硬件特征与软件特征是与其自身的规格与特性息息相关的,不同类型的单片机有着不同的技术特征。比如在电梯中应用的单片机都有着完善的指令系统以及感应系统,对于电梯的安全性提供了很好的保障。在生产不同使用性质的电梯时,就需要合理的选用相关类型的单片机,前提就是要掌握单片机的结构以及技术特征。 2单片机的电梯控制系统分析 系统控制部分和显示部分是电梯控制系统的主要构成部分,其中系统控制的部分又由单片机控制模块、传感器信号处理模块以及报警模块构成,检测模块、电路模块则构成显示模块。 2.1传感器系统模块对电梯的运行状态进行实时的监控是在电梯机械化控制系统中应用的一大好处之一,因此,应该在实际应用中大力的进行推广工作。这里的传感器系统既可以根据时间节点进行传输,也可以利用不同的频分制来进行信号的发送工作。当信息最终录入系统之后,就可以在单片机的自动化系统的控制下对电梯的安全性及稳定性进行控制,如有差错及时的进行调整。单片机的电梯控制系统中的传感器是信号处理电路,集合电路以输入高低电平信号来控制LED灯的运行,与此同时能够把输出的信号传送给单片机进行处理。另外,电梯门处安装了开关式传感器,能够通过一个小的直流电机来控制电梯门的开关。2.2中央控制系统的模块中央控制技术在电梯机械控制系统中的应用主要是通过中央控制系统来对各个层面的工作进行调配,利用众多的网络接口及时的传达信息,从而提升系统的运行效率。另外中央控制系统还可以具备报警和制定解决问题的方案等功能,可以及时的对紧急情况进行快速的处理。 2.3电梯的控制面板设计技术电梯里的按钮主要有向上、向下以及开关,这些按钮的运作都是由控制面板进行控制的。在电梯的外面有6个呼叫请求指示灯以及相应的按钮,当乘客按下按钮时,点亮和其相对应的指示灯,在响应呼叫请求之后,电梯内指示灯则熄灭。2个电梯运行的指示灯,分别表示电梯的上升和下降两种不同状态。电梯内部则有相应的控制按钮及相关的4个指示灯,电梯楼层的指示灯也是由LED的数码管来显示的。单片机都电梯运行的控制主要是通过这些指示灯和按钮来进行的,因此,在电梯的控制面板设计时一定要合理的规划,选好相应的参数。 2.4电梯输电线路的路径选择路径的选择对输电线路的设计非常重要,路径选择合理可以降低电梯施工的难度和建设成本,同时也对输电线路后期的稳定和维护起着重要作用。在实际设计中,要对线路进行精确的计算与测量,使输电线路的长度尽量降低,这要求进行测量的工作人员有较高的专业技能和耐心。质地特点好和施工难度低的线路是最优选择,同时也要尽可能地降低电梯建设成本。 2.5电梯运行的维修情况单片机的参数值具有不稳定性,能找到一定的规律性,但也有随机性的成分,设备在未来某一时刻的参数值常与过去的参数值、当前的运行状况、预测期的气象因素等密切相关。在日常维修电梯时,既要按照相关的制度、标准来进行,也要结合自身经验,注意一些易被忽视的问题,如认真考量每一个小零件的作用,保障电梯的正常运行。 3结语 在科技高速发展的基础上,电梯的生产控制水平也在不断的提升,单片机在电梯控制系统中的应用中,不仅仅能够提升生产效率,更保障了电梯运行的安全性。而且,在电梯控制系统中全面引入单片机,是控制技术的一次革命,是一座重要的里程碑,有助于提高用户体验度,为企业节约成本。在未来经济的不断发展过程中,电梯的控制系统也将有着更加广泛的应用空间和发展空间。可以这样说,先进的电梯的控制系统正是推动电梯业节能减排的有效武器,未来全球发展的趋势是谁率先掌握节能的高新技术产业的主导权,谁将主导未来的全球经济。 作者:张金德单位:东营职业学院 控制系统论文:KTC101主机控制系统论文 1工作面现状及问题的提出 司马煤业公司1206工作面东、西部为未采区,南部为鲍村矸石砖厂保护煤柱,北部为二采区三条采区大巷,四邻情况对工作面的回采影响较小。1206工作面走向长度199.5m,倾斜长度1118.5m。工作面主要布置一条运巷、一条风巷、一条辅助进风巷、一条辅助回风巷。四条巷道均为全锚网支护,实体煤掘进。该工作面绝对瓦斯涌出量为20m3/min。随着采掘工作面不断延伸瓦斯也随之增大,矿井由原来的低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井,瓦斯管理成为公司及队组日常工作中的头等大事,1206工作面处于井下二采区里段,在回采过程中瓦斯浓度不断增加,虽然工作面采用双U型通风加风巷瓦斯抽采系统,但是由于瓦斯的赋存条件特性,在采煤机割煤、落煤、运输中还会产生大量的瓦斯,在管理上稍微疏忽就有可能造成瓦斯超限报警,直接影响工作面安全生产。如何能保证工作面高产高效生产,瓦斯不超限是摆在队组管理面前的一大难题,KTC101集中保护控制系统已在井下工作面控制中得到广泛应用,如何能将工作面回风隅角瓦斯浓度上传至KTC101主机,由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警,从而减少工作面由于落煤过程中所释放的瓦斯,进而保证瓦斯浓度不超限,是本文研究的内容。 2针对上述问题的解决方案 2.1方案1利用现有的瓦斯监控系统,从瓦斯监控系统终端取出瓦斯实时数据,采用监控专用电缆反馈到KTC101主机,由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警,从而达到用瓦斯数据控制采煤机的目的,本方案的特点是:控制采煤机的瓦斯数据与工作面风巷所采集的数据能实现同步,并且可以实现多路监控,控制采煤机瓦斯数据比较精确。弊端是:需要专用电缆数量较大,不经济实惠,另外由于电缆铺设过长又要与采煤机、前后刮板输送机等大型设备进行交叉铺设,大型设备在启动时电流较大,设备所产生的谐波可能会影响整个监控系统的稳定性。 2.2方案2在工作面机尾增设一个瓦斯传感器,由于综采工作面瓦斯最高区域在工作面回风隅角,所以增设的瓦斯传感器和工作面回风隅角的瓦斯传感器基本悬挂在同一位置,增设的瓦斯传感器采集的数据基本和回风隅角原有的传感器数据相同,将采集到的瓦斯数据输入到KTC101的下位机,利用工作面的KTC101专用数据电缆传输至KTC101主机,由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警。此方案特点:工作面多增加一个瓦斯传感器,弊端是:传输的数据可能与上传的数据有所出入,但相差不大。增加了瓦斯调校时传感器的数量。鉴于经济性考虑选择第二套方案。 3方案的实施 瓦斯传感器选用和我公司所使用的传感器型号一致,上海永普自动化仪表有限公司GJC40(A)甲烷传感器,供电电源DC18V,输出信号为频率信号200~1000Hz,测量范围0~40%。KTC101下位机选用天津华宁配套下位机,型号为KJS101-4本安输入输出。将调校好的瓦斯传感器和KJS101-4本安输入输出相连接,瓦斯传感器电源来自下位机输出的+18V,瓦斯传感器输出的频率信号经天津华宁专用的T/T转换器(KTC1101-Z-11T/T)连接到下位机的第一个输入端,连接完成后对KTC101主机进行调整。先选择瓦斯传感器的测量范围,再选择瓦斯的报警值和断电值,选择报警值和断电值的输出点,把输出的报警点(长开)和采煤机的牵停按钮利用采煤机电缆的控制芯线进行并联,断电输出点(长闭)与采煤机的启停线串联,完成后进行试验,启动采煤机并牵引调试瓦斯传感器值(设定值为:报警值0.6%,断电值0.7%),当传感器调整为大于0.6%时KTC101输出语音信号进行报警,报警输出点闭合,采煤机停止牵引,当瓦斯浓度为0.7%以上时采煤机断电。调试结束后,将传感器悬挂于回风隅角,整个系统投入运行。 4使用中出现的问题 在使用中发现KTC101输出的+18V由于传输距离远输出的电压偏低从而导致瓦斯传感器工作不正常,于是将瓦斯传感器的供电改接在工作面压力分站的不间断电源上解决了上述问题。 作者:夏委平单位:潞安集团司马煤业公司 控制系统论文:ZigBee控制系统论文 1系统总体设计 本设计是以AT89S52单片机为优秀,包括数字式温湿度传感器的一套控制系统。系统包括单片机、复位电路、空气温度检测、空气湿度检测、土壤温度检测、土壤水分检测、键盘及显示及控制电路等,对空气中的温湿度、土壤温度以及土壤水分等的采集是通过数字式传感器实现的。数字传感器监测到的数值通过JM12864F显示。同时,设置了4个按键控制卷帘电机,当监测到的数值超出了系统所设定数值的上下限范围时,单片机开始对电路进行控制。该系统支持节电模式设置。节电模式包括空闲模式和断电保护模式:空闲模式启动时,单片机停止工作,而RAM、定时器/计数器、串口、中断工作继续;掉电保护模式启动时,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位方可恢复正常。在掉电模式下,单片机的片内程序存储器允许重复在线编程,允许通过SPI串行口改写数据,并将8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上。此时,单片机AT89S52便成为一个高效的微型计算机,优点是成本低、应用范围广,并可以解决复杂的控制问题。 2系统硬件设计 1个大棚内布置了3个采集节点,采集节点对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度以及CO2浓度进行采集。大棚的数据采集节点是通过单片机实现的。每一个节点对应一组采集模块,共有3组采集模块,每组采集模块由若干个传感器组成。数据采集模块的作用和功能是利用单片机对各个传感器进行不间断的巡回监测,并将模拟信号通过A/D转换模块转换为数字信号,将转换的数字信号传输到单片机上进行数据采集;单片机会将大棚内每个数据采集模块采集到的数据全都传输到无线网络的子节点上;子节点再将接收到的信息传给主节点。主节点再根据接收到的数据建立基于ZigBee的星型网络结构。可见,在这个传输的过程中子节点起到了对大棚内的环境参数进行采集以及转换的作用,主节点起到了一个调节器的作用。主节点把子节点传输给它的数据负责传输到该系统的控制优秀部分单片机上,单片机对接收到的数据进行处理和分析进而来控制卷帘电机、喷灌系统的开启与闭合,合理地调控大棚内作物生长的最适环境。系统流程图。 2.1信息采集模块信息采集模块由单片机、数字温湿度传感器、土壤温度传感器、SM2802M土壤水分传感器和A/D转换5个模块组成,可实现对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤水份、光照度及CO2浓度等数据进行实时的监测和控制。 1)单片机:AT89S52单片机的特点是功耗低,具有高性能的8位微控制器,采用其作为系统的优秀部分。由于该单片机的芯片上具有8位的CPU和可编程Flash的性能,为系统提供了灵活有效的解决方案。此外,AT89S52单片机可降到0Hz静态逻辑操作,并支持两种可选择的节电模式软件,即空闲模式和掉电保护模式。单片机还具有重复写程序和记忆的功能,是一个高效的微型计算机,可解决一些复杂的控制问题。与其他单片机相比,需要的成本很低。 2)数字温湿度传感器:该传感器采用的是DB420型智能传感元件设计开发的,具有其他类似的传感器不具备的特点,如测量准确、工作稳定、使用寿命长等优点。传感器的探头采用铜烧结开孔护管,这种结构透气功能和防尘功能比较好。传感器内置的数字温湿度传感器可以将数字信号通过变送器内部的中央处理器和数模转化器转换成4~20mA电流信号输出出来3)土壤温度传感器:数字传感器采用的是DS18B20型数字传感器,是由美国的DALLAS半导体公司推出的。这种传感器与热敏电阻相比具有直接读出被测温度和可以根据实际要求实现9~12位的数字值读数方式的简单编程方法的优点,9位和12位的数字量分别是在93.75ms和750ms内实现的,且通过DS18B20读出和写入的信息只需一根单线接口完成。数据总线为温度的变换提供一个功率,无需外接电源,总线也可以为DS18B20供电。因此,使用DS18B20型数字传感器在简洁系统结构的同时,提高了系统的可靠性。4)SM2802M土壤水分传感器:SM2802M土壤水分传感器采用世界上最新的FDR原理制作,如图4所示。与TDR型和FD型土壤水分传感器相比,SM2802M土壤水分传感器不仅在性能和精度上具有可比性,可靠性与测量速度要比TDR型和FD型更具优势。光照度传感器的探头采用的型号是GZD-015)A/D转换模块:A/D转换模块采用的是8路的ADC0809,具有逐次渐近的特性。其供电方式是采用单一的+5V电压,同时片内具有8选1的锁存功能模拟开关。单片机采用中断方式的接口电路来控制ADC。信号的传输是通过光照传感器和CO2传感器把非电的物理量转换成电信号,然后把转换成的电信号送到模拟转换模块ADC0809中,再经过A/D转换后转换成数字信号,最后将转换成的数字信号送到单片机中进行相应的处理。单片机通过I/O口由经MAX232电平转换芯片把TTL电平转换成RS232电平,将转换的数据传送给上位机进行存储,并通过液晶显示器将存储的数据实时的显示出来,实现了人机交互的功能。为了提高单片机应用系统的可靠性和抗干扰能力,在单片机系统中加入了微处理器监控器芯片,集成了看门狗电路和掉电保护电路。 2.2ZigBee无线传输模块设计ZigBee网络具有以下9个优点:低功耗、低成本低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠和安全。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。该网络协议自上而下分为很多个层,具有代表性的是:物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层以及应用层。ZigBee网络3种角色的设备分别为:协调器、汇聚节点和传感器节点。Zig-Bee网络与单片机是通过星型网络连接的,向指定节点发送数据的时间是由单片机控制的;同时,单片机根据设置的温度上下限值来给控制器发送消息,当控制器接收到的消息之后立即传给星型网络,星型网络再传给单片机,然后由单片机做出相应的处理。 3系统软件设计 首先,将各种传感器以及外部设备进行设置,对温湿度的传感器和光照传感器进行上下限数值的设置,将其他外部的设备初始化。初始化之后温湿度传感器和光照传感器开始进行数据采集,由于采集到的数据是数字信号,可直接用单片机来监测环境值的变化;单片机将监测到的数值进行分析,将分析的温度和湿度以及光照强度的最终值传给液晶显示器进行显示;显示的分屏可以通过按键进行改变,也可以通过按键对温度和湿度以及光照的上下限值进行调整。当温湿度以及关照强度值超过了上下限值的时候,单片机会送出一个控制继电器动作的标志信号,进而达到控制效果。软件主程序流程图。 4结语 基于单片机的温湿度控制器系统由单片机、液晶屏显示器、空气温湿度传感器,土壤温度传感器,土壤水分传感器,以及其他电路共同组成。该系统不但可以对空气温湿度、土壤温度以及土壤水分含量进行实时监测,而且还可以对监测到的数据进行统计分析处理。同时,能够根据育苗温度设置程序的上下限数值,通过远程控制实现对温室通风和换气等操作。通过ZigBee星型网络可查询现场某采集点的数据信息,该点的信息可以通过无线传输模块传给终端。同时,各个采集点也可以向终端定时发送信息,实现温室大棚现场与远程控制端的实时通信,使温室大棚的管理更加趋于现代化。 作者:董淏鸣衣淑娟赵斌刘英楠秦雯魏晓晖单位:黑龙江八一农垦大学信息技术学院 控制系统论文:变量喷雾控制系统论文 1系统结构设计及总体方案 拖拉机动力输出轴连接药液泵,开始喷雾前打开与药箱连接的吸水阀门,关闭快速管接头阀门;控制系统经过上电初始化设定好电动调节阀的初始开度,通过触摸屏设定工作模式和亩喷量,并打开与喷头连接的电动阀;拖拉机动力输出轴运转后,药液从药箱通过吸水阀门、过滤器进入药液泵,控制系统通过速度传感器实时采集作业速度,结合设定的亩喷量和采集的喷药压力,计算出理论的流量值,与采集到的实际流量值进行比较;经过PID算法调节电动调节阀的开度,使得实际流量值尽可能与理论流量值一致,从而实现变量喷雾。药箱上安装的超声波液位传感器检测药箱液位高度,通过触摸屏显示实际液位,当液位低于设定的安全值时,触摸屏显示“液位过低”,进行报警。当行驶到地头转弯作业时,控制器根据转向控制传感器的信号,关闭转弯半径内侧的阀门,防止重复喷药。作业过程中,可以点击触摸屏的摄像头按钮切换到摄像头界面来观察喷雾效果。 2硬件电路设计 控制系统硬件结构,包括DSP优秀算法单元、电源电路、RS485、RS232、A/D转换电路、开关量输入电路、继电器输出电路,以及传感器、电动阀、电动调节阀电路、触摸屏显示电路。 2.1优秀芯片系统设计采用TI公司的TMS320F28335DSP作为优秀控制芯片。该芯片内置了浮点运算内核,能够执行复杂的浮点运算,可以节省代码执行时间和存储空间,具有精度高、成本低、功耗小、外设集成度高和数据及程序存储量大等优点。 2.2电源电路TMS320F28335工作时所要求的电压分为两部分:3.3V的Flash电压和1.8V的内核电压。TMS320F28335对电源很敏感,所以选择TI公司的双路低压差电源调整器TPS767D301。TPS767D301带有可单独供电的双路输出:一路固定为3.3V,另一路输出可调。设计中选取R49为20k,R50为12k,而且TPS767D301芯片自身能够产生复位信号,不需要为DSP设置专门的复位芯片。要保证系统可靠的工作还需要有电源管理芯片,选用TI公司的TPS3305-33D来监控系统的3.3V和5V电压。当系统电压降到允许范围以下时,产生复位信号使系统复位,保护系统免受低电压影响。TPS3305-33D同时还具有看门狗功能,看门狗输入信号WDI接DSP的XCLKOUT引脚。 2.3A/D转换电路控制系统需要采集作业过程中的药液温度、压力、流量、液位高度等模拟量,其中的流量、压力转换为数字量后要进行PID运算。为了保证采集到的模拟量的准确性,选用AD公司的AD7606-4芯片完成A/D转换。它是16位、4通道同步采样模数数据采集系统,内置模拟输入箝位保护,采用单电源工作方式,具有片内滤波和高输入阻抗,无需驱动运算放大器和外部双极性电源,电路设计比较简单、方便。 2.4开关量输入电路开关量输入电路。速度传感器输出的脉冲信号经过一阶RC滤波后,进入光电耦合器,经过74HC14取反后输出幅值为5V的脉冲信号。由于TMS320F28335的I/O电压为3.3V,所以输出的脉冲信号经过74LVC4245进行电平转换,转换为3.3V脉冲信号送入DSP的CAP引脚。转向控制传感器输出高低电平信号,经过开关量输入电路转换为3.3V信号后送入DSP的普通I/O口,通过判断I/O口的高低状态来判断转向。 2.5继电器输出电路本文选用8路NPN达林顿管ULN2803来驱动继电器。ULN2803内部具有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管,输入电压值为TTL或5V的CMOS值,每路输出电流可达500mA,输出击穿电压高达50V,继电器输出电路。DSP输出的控制信号经过74LVC4245转换后进入ULN2803,驱动3路继电器来控制3路电动阀。继电器选用OM-RON公司的G6B-1114P,控制电压为5V,输出电流为5A。 2.6RS485电路电动调节阀是实现变量喷雾的主要执行机构,本系统选用IEV2B智能电动阀门。该阀门采用伺服控制、绝对值定位、增量式调节等技术,能有效消除电动及机械部分由于惯性、机械间隙、材料应力弹性等原因造成的误差;采用RS485总线控制,设计中选用美国MAXIM公司生产的MAX1480B作为RS485数据通讯接口芯片。该芯片将光电耦合器、变压器、DC-DC转换器和二极管等器件组装于单一28引脚封装内,构成一个完整的RS485收发器,可通过摆率限制来降低电磁干扰和反射,允许数据传输速率最大可达250kbps 2.7RS232电路本系统选用MAX3232CSE作为RS232数据通讯接口芯片。该芯片配备专有的低漏失电压发射器输出状态,通过双电荷泵,在3.0~5.5V供压下,表现出真正的RS232协议器件性能。 3触摸屏设计 本文设计的变量喷雾控制系统所有的工作参数都通过触摸屏进行设置和显示。触摸屏(主界面如图8所示)显示作业过程中的流量、行驶速度、药液液位、喷药压力、药液温度、作业面积等参数。点击齿轮状的设置按钮进入设置页面来选定工作模式和设置作业参数,点击阀右侧对应的开关可打开各个电动阀,点击1号和2号摄像头可以切换到摄像头界面来观察实际的喷雾效果。触摸屏与控制器之间通过RS232串口进行通讯。控制器经过串口初始化后,首先判断接收是否超时,未超时则读取接收缓冲区中第1个数据,并判断该数据的低8位是否是通讯协议首字节0x5A,是则继续读取剩下的有效数据;当所有数据读取完后,计算有效数据的CRC校验和,判断校验和是否相符,相符则说明接收到的数据准确无误;然后解析出数据帧中的心跳位并进行处理,通过心跳位来判断系统是否存在通讯故障,心跳位处理完后,数据写入各自对应的寄存器。 4控制系统软件设计 控制系统采用闭环控制,采集的流量作为反馈,与根据亩喷量和作业速度计算出的理论流量进行比较,经过PID运算后调整电动调节阀的开度,保证实际流量与理论流量尽可能一致。 5试验结果 本文设计的控制系统在山东卫士植保机械有限公司研制的3WP-650喷杆喷雾机上进行了应用,并在山东省德州市齐河县延刚家庭农场做了大量田间试验,控制系统全程工作正常。3WP-650喷杆喷雾机的作业幅宽为12m,以实际流量与理论流量的误差率为例,喷雾机行驶在不同作业速度下,取作业幅宽L=12m,喷量设定N=20L/亩,记录触摸屏显示的作业数据进行统计,所测数值和理论值之间的对照及计算出来的相对误差本文设计的变量喷雾控制系统实际流量与理论流量的误差在3%以内,并且在不同的作业速度下流量值能随着速度的变化而变化,实现了变量喷雾的目的。 6结语 本文设计的基于TMS320F28335的变量喷雾系统具有测量精度高、操作简单、工作稳定可靠等特点,可根据喷药作物需要的药量设定亩喷量,实现在不同作业速度下变量喷雾施药的目的。该系统避免了喷药过程中药物的浪费,提高了农药利用率。田间试验结果表明:该系统性能稳定可靠,误差率低,对农业生产和提高经济效益具有重大的意义。 作者:孙永佳孙宜田窦青青沈景新李青龙陈刚单位:山东省农业机械科学研究院 控制系统论文:单机容错控制系统论文 1目前各种网络架构存在的问题 目前在包括冶金矿山等的工业企业里,控制系统网络架构一般有以下几种形式:单层总线式对等网络、单层环网、双层总线式对等网络、总线+单环网式双层网络、双层单环网络、单环+双环式双层网络、双环+双环式双层网络等。这几种网络架构又可分为单层网络架构和双层网络架构两大类。对于单层网络架构,其弊端是:控制站通讯接口负荷大,易造成数据拥堵;总线上一点中断可能导致一部分甚至全部设备通讯中断,安全性差。对于双层网络架构,基本上都采用双机热备冗余服务器,双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,由2台完全相同的独立服务器组成,每台服务器分别安装相同的操作系统和应用软件,在2台服务器之间配置串口通讯实现数据同步。尽管双机热备冗余服务器具有使用广泛、技术成熟的优势,但它同时存在以下弊端:一旦串口通讯出现问题,或者某一台服务器的操作系统或应用软件出现问题,则服务器就会出现冗余故障,这时操作站从服务器读取的数据和画面就会出现凌乱,从而威胁安全生产。总之,目前的网络架构要么存在控制站通讯接口负荷大、易造成数据拥堵的问题,要么存在双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患等问题。 2基于单机容错服务器的控制系统网络架构的设计 2.1单机容错服务器技术的优势分析在自动化控制系统中,最容易出现问题的是软件。由于单机容错服务器采用的是硬件冗余技术,并非由2台完全相同的独立服务器组成,而是1台具有2套硬件组件和功能全面冗余的特殊计算机。而双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,所以单机容错服务器出故障的几率远远低于双机热备冗余服务器出故障的几率。此外,单机容错服务器采用了锁步运行技术、主动服务体系结构等一系列新技术,从而使得单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有诸多优势:(1)单机容错服务器的可用性是99.999%,而双机热备冗余服务器的可用性是99.9%。(2)设计上单机容错服务器的目标是避免停机,而双机热备冗余服务器是减少停机。(3)单机容错服务器能有效地保护动态数据不丢失,而双机热备只能保证写入硬盘的数据。正常工作状态下,单机容错服务器内的数据相互备份,其中一组硬件发生故障,单机容错服务器仍能继续正常运行,可保证服务器不会发生中断或数据丢失。(4)单机容错服务器能支持热插拔任意的硬件,包括主板、CPU等关键性硬件。(5)单机容错服务器布置非常简单,只需要装一套操作系统,应用软件也只需要一套,免去双机热备软件和研发代码的麻烦,从而大大减少了工程师的工作量和软件成本。(6)单机容错服务器速度比同配置的双机热备要快20%以上。(7)单机容错服务器后期维护成本几乎为零,而双机热备需要工程师的支持,对于系统补丁的升级需要额外地研发双机热备代码来保证系统的切换成功。(8)单机容错服务器是没有切换时间的,而双机热备由于硬件宕机会发生停顿的情况,还有就是双机热备切换工作是有可能不成功的。鉴于单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有上述优势,设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,以确保自动化控制系统的安全稳定运行。 2.2基于单机容错服务器的控制系统网络架构设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构主要技术包括单机容错技术、服务器技术、组合式网络技术等。该网络由设备控制级和监控级双层网络构成,设备控制级为标准以太双环网,监控级为以太单环网,双层网络通过单机容错服务器进行数据信息交换。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构如图1所示。单机容错服务器作为工程师站和操作员站服务器,是整个控制系统网络架构的优秀,同时是整个控制系统的数据中心。PLC主控制站通过Ethernet通讯模块和交换机与单机容错服务器进行数据通讯,操作员站数据和人机界面全部从单机容错服务器上读取,这样,减轻了控制站通讯接口负荷,避免了数据拥堵。在组合式控制系统网络架构中,监控级采用以太单环网,在具备网络冗余功能的同时,兼顾了网络结构的简洁。设备控制级为标准以太双环网,使控制级设备的通讯实现了双冗余功能,更加安全可靠。 3基于单机容错服务器的控制系统网络架构的效果 基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,解决了目前控制系统网络架构存在的控制站通讯接口负荷大而易造成数据拥堵、双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患、总线网络无冗余功能等一系列问题。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具备良好的使用效果,功能完整且分担合理,层次结构清晰,运行稳定安全可靠,为发挥工业企业生产过程自动控制功能奠定了坚实的基础。 4结论 基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构在国内某大型冶金矿山已成功运行2年,表明基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构完全可以替代基于双机热备冗余服务器的控制系统网络架构,尤其在安全稳定性能要求高的大型控制系统,基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具有一定的优越性,很值得推广。 作者:李志宏郎进平杜迎喜陈若珩刘雯丽单位:山西太钢不锈钢股份有限公司太原钢铁(集团)岚县矿业有限公司 控制系统论文:预算控制系统论文 一、预算控制的模式 预算控制模式是对预算控制系统的总体安排与基本要求,是预算控制的优秀内容之一。只有采用适合企业外部环境和内部机构的预算控制模式,预算控制系统才能顺利运行、发挥作用。因此,在讨论如何建立企业预算控制系统之前,分析研究预算控制模式很有必要。按照不同的标准和角度,可以对预算控制模式进行分类。不同的模式有不同的意义及功能,适用于不同的企业条件与环境。这里主要讨论按照时序和目的两种标准来划分的预算控制模式:按照时序划分,有利于我们对预算控制整个流程的了解;按照目的划分,有利于我们根据企业发展状况进行选择,突出控制重点,提高控制工作效率。 (一)按照时序划分,有事前控制、事中控制与事后控制 1、事前控制事前控制是指事先深入调查掌握准确信息,设定可行的预算目标,对预算执行情况作出的预测,并根据预测结果提前设计保护性措施,又称前馈控制、预先控制。事前控制是一种预先防范性机制,即将可能发生的问题消灭在萌芽状态,而非问题发生之后的纠正与补救。预算编制、预算调整就是事前控制。 2、事中控制事中控制是指在预算执行过程中,审批相关人员按照企业内部控制流程进行逐级审批控制的过程,又称同期控制、过程控制。事中控制可以及时发现预算执行情况与预算目标的偏差,将出现的问题消灭在萌芽状态,从而提高预算控制系统的控制效果,有利于预算目标的实现。企业在成本费用控制、资金和现金流量控制、资本投资控制等方面,都经常采用事中控制方法。 3.事后控制事后控制是指把预算执行结果及时与预算目标进行比较,分析差异并据以采取措施,纠正偏差,又称反馈控制。事后控制能为今后的事前控制提供有价值的信息,有利于积累经验。在实际工作中,预算的事前、事中和事后控制都是相对的。较高层次或上一环节某些事项的事后控制,往往是下一层次、下一环节某些事项的事前或事中控制,所以,三者在企业经营管理中一般都是同时并存的,需要我们同等地关注与重视。 (二)按照目的和功能不同划分,有诊断型控制、信仰控制、禁区控制和交互式控制根据西蒙的控制理论,组织的内部控制应包括四种相互配合和支持的形式,即诊断型控制、信仰控制、禁区控制、和交互式控制。这种分类同样适用于预算控制。 1、诊断型控制系统诊断型控制系统的主要目的是减轻管理层随时监督工作的负担,确保企业重要经营目标的实现。在诊断型控制系统中,可以监控重要经营指标进展,将经营指标完成情况与事先确定的评估标准进行对比,通过分析差异产生的原因并研究制定应对措施,对工作进程进行调整与修改,使工作进度能不断接近目标。在实践中,诊断型控制系统大量采用了管理会计工作方法手段,如全面预算管理、标准成本管理等。 2、信仰控制系统信仰控制系统的目的是鼓励员工信奉企业优秀价值,使员工明确价值观和目标,激励他们去创造新的机遇。一般而言,信仰控制系统是简明的、启示性的,充满了价值道德观念。在这个系统下,员工的注意力被企业的价值创造、企业的工作质量标准以及个人如何处理内外部关系所吸引。员工可以理解企业的目标和使命,也知道如何为实现企业目标做出贡献。信仰控制系统能够作为诊断控制系统的补充,为管理者扩大预算控制的范围与数量。 3、禁区控制系统禁区控制系统的目的是建立游戏的规则,明确员工必须避免的行为和危险。禁区控制系统明确规定了哪些事不能做,除此之外员工可根据组织战略目标做任何正确的事。禁区控制系统与信仰控制系统相对应。前者划定了企业员工的活动范围;后者则激发和指导员工去探索和发现,去追求企业的优秀价值。两者配合得当,能引导预算控制正确的工作方向,确保企业在合理控制的前提下,还能具备一定的创造力与活力,以适应激烈的市场竞争。 4、交互式控制系统交互式控制系统使得管理者能够关注于战略决策的未知领域,在竞争条件变化时了解相应的威胁和机遇,并预先做出反应。在交互控制系统中,高层管理者定期亲自参与下属决策过程,在参与过程中直接产生的系统数据或信息,作为下一步决策或调整的依据。在环境迅速变化时,交互式控制系统不仅是执行预算的控制,也是调整预算的控制。因为管理者不仅在讨论分析中解决预算执行的问题,还能在反馈信息中发现机会,为调整制定新的预算提供依据。上述四种控制系统形成了企业内部管理控制的有机整体,在发挥全体员工的创造力和更新企业战略方面各自发挥着不可替代的作用。比如,以往人们都认为预算控制是一种诊断型控制,预算的主要作用是分配责任、按照预算执行结果评价业绩;但是近年来,为了适应越来越灵活多变的市场环境,预算控制逐渐演变为交互式控制,预算管理相关的各部门、各层级管理者不仅参与预算编制,而且还对预算执行、预算考核中的重大情况进行交流讨论,针对预算管理中的不足与问题共同进行决策、研究制定措施。 二、预算控制系统的建立与完善 1、预算制度体系建设无规矩不成方圆,科学的制度体系是保证预算控制成功的前提。结合企业实践来看,企业必须制订完整的预算规章与制度,作为开展预算工作的纲领与指南,来确保预算控制系统规范运行,其内容要覆盖预算工作全过程,包括预算编制、执行、调整、预算控制以及预算考评等等。同时,为保障预算控制的顺利实施,还要建立健全相关配套制度,包括授权制度、合同管理制度、采购管理制度、存货管理制度、受托报告制度等等。 2、设计预算组织体系完善的组织机构是预算控制有效实施的组织保证。建立一个完整的预算控制组织机构体系,不仅要成立预算管理委员会作为预算的决策机构,成立预算管理办公室负责履行预算管理委员会的日常管理职责,还需要企业多个部门相互协调配合,包括财会部门一般担负预算管理工作,内部审计部门负责预算执行效果的检查,人力资源部门负责对预算责任主体实施考核与评价等等。企业内部员工与员工之问、部门与部门之间的利益冲突难以避免,有时,各个预算主体为了自身的利益难免会对整体利益产生损害。因此,需要清晰界定组织中各层次、各部门的权利和义务,通过控制手段实现组织全面目标的顺利实现。 3、选择预算控制方法正确选择预算控制方法是建立预算控制系统的关键。企业预算控制方法是一个包括预算控制模式、程序及预算编制方法等三个方面在内的方法体系。预算控制模式选择要根据企业战略进行。企业战略是一个企业的总体性、指导性谋划,它对预算权责划分和预算的组织管理模式同样具有决定作用。因此,预算控制模式必须围绕企业战略来建立与实施。不同的企业,制订的企业战略不同,相对应的也要采取不同的预算控制模式,才能保证企业实现其战略目标。预算编制方法多种多样,包括定期预算法、滚动预算法、零基预算法、弹性预算法、项目预算法等,这些方法都各有其特点、优缺点及适用条件。因此,预算编制方法的选择,必须结合企业的行业特点、竞争战略、管理基础和要求,在众多的选项中确定最科学合理的编制方法。如企业内外环境相对稳定的企业适合选择定期预算法;而运营环境变化比较大,具有一定管理基础的企业,则选择滚动预算法编制预算比较合适。 4、建立预算控制的信息系统信息系统包括建立各种量化的控制标准,它是实施预算控制的依据。只有通过科学高效的信息系统,才能够及时、准确地了解预算执行情况,发现预算执行中产生的偏差,并及时调整改进,保证预算目标的实现。信息系统还应包括信息反馈系统,以保证各种信息能及时传递和反馈,保证控制措施的及时落实。 5、建立预算控制考核机制预算考评机制是预算控制系统中的重要环节,具有承上启下的关键作用。它包括预算完成情况考核、预算系统运行情况考核两方面内容。对预算完成情况的考核,旨在提高经营效益,如销售收入、利润、市场占有率、顾客忠诚度等指标;对预算系统运行情况的考核,则旨在提高预算控制系统的运行质量与效益,包括编制预算的及时与准确、出具预算报告质量高低等等。预算控制考核机制的有效实施,离不开与之相对应的激励措施。要坚持公开、公平、公正原则,在全面考核的基础上,对相关部门和个人进行奖罚,做到有奖有罚、奖罚分明,从而激发广大员工工作积极性,提高预算控制系统运行质量,促进企业预算目标圆满完成。 作者:秦敏单位:湖南盐业股份有限公司岳阳市分公司 控制系统论文:单片机温度控制系统论文 1单片机的简单介绍及其工作原理 所谓的单片机(MCU)是一个微型计算机。它是在一个设备中的CPU,RAM,ROM,I/O接口的一组或多个组件和中断系统,以及作为当前主流的STM32ARM公司生产的的A6和A7都属于微控制器。只要给一个外部单片机加上电源,并设置振荡电路和外部中断电路,就可以方便的实现单片机控制。由于其体积小,功能强大,成本优势,主要作用是改善劳动条件,节约能源,生产设备,并且可以防止事故的发生,以获得良好的技术指标和经济效益。因此,基于单片机的温度控制系统在国内外受到越来越多的关注,并已被广泛使用。 2分析并选择出最适合的温度控制方式 (1)第一种方法是使用纯硬件的闭环控制系统。这个系统的优点是速度快,但可靠性相对较差,控制精度是比较低的,弹性小,电路复杂,调试,安装都不容易实现,高精度的温度控制的要求变得更加困难。 (2)第二种方法是将FPGA/CPLG或与使用FPGAIP核/CPLG方式。它是用FPGA/CPLG完成采集,存储,显示和A/D转换等功能,实现人机由IP核的相互作用和信号测量和分析功能。这种解决方案的优点是系统结构紧凑,可以实现复杂的测量和控制,操作简便;但其缺点是在调试过程的复杂性,成本较高。(3)第三种方法是将高精度温度传感器组合在一个芯片上。这是完全与微控制器接口进行系统控制和信号分析,由温度传感器信号采集和转换的前端进行。此方法克服了前两种方法的缺点,所以基于单片机和温度传感器控制的温度在理论上非常的可行。 3在一个温控系统中如何选择合适的单片机和传感器 3.1选择AT89C51作为系统的单片机单片机在整个控制系统中占有主导地位。在主要考虑选择时应该考虑单片机的处理速度,数据存储容量,价格和通信方式。在考虑适当后选择了控制系统的AT89C51作为主芯片。AT89C51具有以下特点:具有4KB的闪存芯片和128KB的程序存储器。AT89C51的最高频率可以达到32MHz的,具有8位数据的处理能力,拥有32个IO端口和两个定时器。 3.2选择DS18B20作为系统的传感器该系统采用DALLAS半导体公司生产线数字温度传感器DS18B20来采集温度数据,DS18B20属于全新一代的微处理器专为智能温度传感器的配置。在温度测量和控制仪表,测量和控制系统,以及大型设备的工业,民用,军事等众多领域有着非常广泛的应用。它的优点是特别明显,具有结构紧凑,简单界面,传输距离远等特点。 3.3确定适合单片机温度控制的系统框架系统包括数据采集模块,单片机控制模块,显示5部分模块,温度设定模块和所述驱动电路。实时数据采集模块负责采集温度数据,收集温度数据给单片机,由数据显示部分上显示所处理的微控制器。设置模块可以设置在预定的温度,当检测到的温度低于设定温度的情况下,单片机控制所述驱动电路以开始加热,并发出报警声;当检测到的温度高于设定温度时,停止加热。 4单片机温度控制原理概述 传感器是测量温度信息的主要载体,通过将电压信号转化成的毫伏级后的传感器的温度信息提供给电路,然后通过电路放大,弱电压信号慢慢地放大,微控制器的范围内调节的可自由支配的,然后通过输入端A/D转换器的电压信号转换成数字信号进行转换。然后,相应软件的数字信号被输入到主机中去。使用中的信号采集到微控制器中,为了提高测量的精确度,必须在采样时将信号进行数字滤波。同时,信号的数字滤波处理后,它就会逐渐被转换成适当的标度,所得到的温度指标显示在IED屏幕上。同时还可以将温度值与提前设定的温度值进行比较,然后按照积分分离PID控制偏差之间的两个算法分析的大小,从而得出最终输出的控制值,然后确定出导通时间与输出功率以及控制量的热值,从而有效地调节环境的温度来达到目的。整个温度控制系统,它的主要目的是使实时单芯片温度可以有效地检测和精确的控制,从而解决了工业生产和日常生活的温度控制方面很难解决的问题。在难以控制的情况下,利用十进制数字显示器的实际温度值,这有利于实现人们进行简单和方便的温度监测。 5单片机温度控制系统的设计硬件和软件系统 5.1温度控制系统的硬件电路系统的原理及组成温度控制系统的硬件电路包括温度传感器电路,D/A转换电路,A/D转换电路,单片机最小系统电路,带通滤波电路,放大电路,以及一个数字的复用器电路的电磁阀控制电路和开关电路等。当然,为了实现不同的设计要求,仍然可以建立在一个单一的芯片上而在系统的设备不同的电路和在不同的配置。例如可以使用键盘来控制矩阵电路,可用于实现温度报警蜂鸣器和使用一些液晶显示模块,在温度异常时将在液晶显示屏上显示出来。通过这些不同的外设模块,可以更好地提高单片机温度控制系统。 5.2温度控制系统软件开发理论温度控制系统的软件主要是用C语言编写,实现了单片机的控制权。通过C语言可以实现单片机对温度的采集的频率的控制、实现温度的显示和控制等不同的功能。控制系统程序包括主程序和子程序。主程序主要用于实现单片机的初始化,将温度传感器的初始化设置(读取温度,加工温度,存储温度)被初始化,并且进行键盘与液晶显示器的初始化。使用该方法的主程序循环查询来实现对温度的采集和对温度显示的控制。主程序的主要作用是实时采集温度的,并且所述传感器的二进制代码读入到单片机内,并随后经单片机的处理转化成十进制显示在液晶显示器的上方。 6结束语 在目前的工业生产中基于单片机的温度控制系统是非常有用的,它不仅能有效的对坏境温度进行精确的测量,而且能够通过提前设定的温度数值来调节温度的变化。并且系统开发成本低,精度高,可靠性强,操作灵活的特点,大大提高了生产效率。因此,我们应大力推广使用单片机的温度控制系统。 作者:王雪丽单位:长春职业技术学院 控制系统论文:S7-200柴油喷油测试台控制系统论文 1喷油测试台控制系统整体设计 S7-200是测试台的优秀,主要有四个控制任务:测试台主轴电机的测速和调速;各个泵的喷油量的计算;测试台喷油次数的统计;触摸屏和PLC的通讯。启停控制都是通过触摸屏来实现的,通过串行通讯送给PLC。按下触摸屏上的启动按钮,试验台的主轴启动并且稳定在设定转速,此时,按下集油按钮,PLC控制电磁铁动作,档板缩回,开始计时喷油次数,当喷油的次数达到设定值后,档板伸出,喷油结束。触摸屏上显示各泵的喷油量。在整个计数过程中,试验台的主轴电机转速稳定。 2喷油测试台硬件设计 2.1主轴转速控制完成调速和测速两部分功能,PLC通过光电编码器的脉冲计算出电机实际速度,并与设定值比较;如果有偏差,通过调整PLC的模拟量输出电压改变变频器的频率,从而改变电机转速,直接到设定转速。 2.2喷油量计量在测试台的每个计量喷油量的量筒立放置了测量高度的电容传感器,喷油结束后,把电容传感器的油面高度信号送入PLC的模拟量输入端子AIW0、AIW2、AIW4、AIW6、AIW8、AIW10。 2.3喷油计数喷油开始,档油板缩回。喷油泵每转一圈,光电传感器发出一脉冲信号,PLC计数,当计数与设定值相等,档油板伸出。 2.4硬件单元设计硬件设计如图2所示,按下屏上的集油按钮,PLC的Q0.0输出信号,通过电磁铁驱动档油板,油开始进入量筒,当主轴转动一圈,喷一次油,光电传感器输出一个脉冲有I0.3进入PLC,当脉冲次数与设定值相等时,Q0.0无输出,电磁铁断电,档油板伸出,油不能进入量筒。触摸屏上显示实际喷油次数。光电编码器是增量编码器,输出三相信号从PLC的I0.0、I0.1、I0.2输入,利用PLC的高速计数器HSC0对脉冲计数,运算出电机转速,并显示到屏上,实际转速和设定值经过PID算法调节,通过PLC的模拟量输出模块输出标准的电压信号驱动变频器,调节输出交流电频率,从而调节转速。喷油筒内油的高度有电容传感器测出,经过换算得出个喷油泵的喷油量,也就是说,仅仅测量喷油高度就可以,6个电容液面传感器测量值送入PLC的模拟量输入扩展模块EM231。 3喷油测试台软件设计 3.1软件总体设计软件系统包括PLC控制部分和触摸屏部分,PLC是系统的优秀,屏幕控制是指挥中心,完成主轴转速,喷油计数的设置和显示,测试台的启停控制,记录数据。PLC控制部分主要完成工作过程的控制,包括喷油次数计数、主轴测定、信号的输入输出、数据的处理。 3.2PLC软件设计PLC包括主程序、喷油计数程序、测速程序、调速程序和喷油计量程序。主要完成系统初始化、接受设定值、调节主轴转速程序、喷油量计量和喷油计数程序。 作者:房亚民王爱玲 控制系统论文:数控机床电气控制系统论文 1数控机床电气控制系统概论 通常情况下,数控机床的系统一般由三种系统构成,分别为反馈检测系统、NC控制系统和伺服驱动系统。数控机床的电气控制系统对于数控机床的加工方面会产生不同程度和不同方面的影响。从数控机床的加工精度方面来看,其中位置伺服控制系统能够对于机床加工的精度方面产生很大程度上的影响。所以,位置精度属于比较重要的指标之一。要想保持位置精度的准确性,不仅需要在系统使用的时候选择正确的开环放大的倍数,还需要对于位置检测中的元件能够有一定的精度上的要求。另外,由于数控机床属于精度高且效率也很高的一种自动化的设备,它能够为数控机床的生产提供更高的生产效率,但是如果这个系统出现问题和重大故障,那么其所带来的损失也是不可估量的。因此,数控机床电气控制系统的可靠性和安全性也是值得关注的一方面。 2数控机床电气控制系统出现的问题 数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种,具体如下所述。 2.1弱电故障弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下,内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题,一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。 2.2强电故障强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单,但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下,所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障,因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。 3解决方法 3.1调节法在解决数控机床电气控制系统的众多办法中,调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整,以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整,并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单,可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整,促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征,但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外,在现场如果没有示波器的情况下,相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验,调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节,一直调节到消除振荡状态为止。 3.2复位法如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况,那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压,而造成系统出现混乱的现象,那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除,但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝,以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除,那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。 3.3更正法所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改,程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据,如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下,系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查,来对于用户的程序中出现的错误进行搜索,在搜索完成之后依次改正,这样才能在发现错误之后进行改正,系统才能恢复运行。数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式,由于其可靠性和低成本等一系列的优点,将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中,数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路,精度方面也会得到一定的发展。另外,数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度,其在计算机领域的发展也在不断深入,数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流,走向智能化的发展道路。 4结语 电气行业在我国国民经济发展中十分重要,电气行业涉及到的众多科技水平也是关系到电气行业发展的重要方面。我国在数控机床的生产和管理方面都已经达到了一定的水平,随着国家经济和技术的发展,数控机床已经走向了数字化和自动化的领域。数控机床电气控制系统对于整个数控机床的生产是至关重要的。笔者在文中主要讨论了数控机床电器控制系统的概论并提出了解决数控机床电气系统故障的方法,希望为促进数控机床的发展提供建议。 作者:张昊单位:纽威数控装备有限公司 控制系统论文:煤矿提升机PLC技术控制系统论文 1PLC操作保护系统的硬件配置 PLC是西门子公司的产品,现在在提升机操作保护系统中,应用得到最广泛的就是西门子公司的产品PLC,由于它的很多方面的性能都明显的优于传统的操作保护系统。下面是各个硬件模块的功能介绍: (1)电源模块:将220V的交流输入电压转换成24V的直流输出电压,以供其它模块使用。 (2)CPU模块:控制总线上模块与模块之间的数据传递,并执行用户输入的程序。 (3)32路输入模块:该输入模块一共有3块,它的作用是将PLC外部的信号转换成PLC内部的可进行处理的信号。 (4)16路输出模块:该输出模块一共有2块,它的作用是将PLC内部可处理的信号转换成能够控制提升机系统的外部信号,来控制提升机系统进行工作。 (5)转换模块:此模块分为两类模块:一类是是A/D模数,它的作用是将连续信号转换成数字信号,便于PLC系统进行识别和处理;另一类是D/A模块,它的作用与A/D模块的作用恰恰相反,它是将PLC内部可处理的数字信号转换成连续信号。 (6)通信模块:它的作用是:确保各模块与各模块之间的通道流畅,再就是确保模块与上位机之间的通道流畅,保证信号从各模块传送给上位机时,可以使上位机做出相应的响应。 (7)计数模块:该模块主要有2块,这两块计数模块的作用都是计数,两块模块分别是对主滚动筒上的和导向轮上的编码器进行计数。 2PLC操作保护系统的软件设计 PLC是西门子公司的产品,它不需要用户自主进行编程,能够好好地满足用户的需要,下面是它的软件模块,软件模块的主要作用就是存放程序,它的软件模块有下列几种: (1)组织模块(OB):它的作用是保证接口通道流畅,保证CPU操作系统和用户程序之间的通道流畅。对用户程序的循环处理工作主要是由OB1模块来完成的,剩余的OB模块用来对特定事件做出响应和中断。 (2)功能模块(FB):它是可多次调用的逻辑功能模块,它在执行时必须带有即时数据模块,并且每次用户程序对FB进行调用时可提供新的参数。 (3)功能模块(FC):它也是可多次调用的逻辑功能模块,但是它在执行时不需要带有即时数据模块,这也是它与FB模块的最大区别,并且每次用户程序对FC进行调用时可提供新的参数。 (4)数据模块(DB):数据模块用来存放各种不同类型的数据,它在PLC存储器开辟另一个存储区。 根据用户的要求和本身系统的结构要求,用户程序可以自行选择软件模块的构成形式,其中软件模块有以下几种,各个软件模块的功能和作用如下。FC0、FC1两个软件模块的作用是用来进行计数,主要是用来计算计数模块中的脉冲个数;DB1和DB2两个软件模块的作用是存放FC0、FC1两个软件模块计算出的计数模块的脉冲个数,以此来实现计数模块将数据和信号流畅而准确的传送到CPU模块之中;FC91软件模块的作用是用来处理输入到PLC中的模拟量,模拟量有:电机电压和电流、电机转速、轴承压力、提升速度和载荷等;FC93软件模块的作用是制动,主要是对电气施闸类故障进行制动处理;FC114软件模块的作用是用来处理PLC内部信号,并产生控制信号,像回路的安全和保障、故障的报警和液压器件的制动等等;FC5软件模块的作用是进行逻辑运算和闭锁,主要是对输入到PLC内部的信号进行运算并产生控制指令来控制提升系统的各个部分;FC92软件模块的作用是处理施闸类故障,这类故障主要是立即施闸类故障;FC94软件模块的作用也是对施闸类故障进行处理,这类施闸类故障主要是提升终了施闸类故障;FC95软件模块的作用是处理报警类故障,当报警系统出现故障时,主要是由该模块进行处理;PLC的启动组织模块是OB100软件模块,在系统启动后该组织模块只可运行一次,以后的循环程序就不会再运行了,在该组织模块中有关参数和程序可随着用户的需要进行更改;OB1软件模块是用户程序主要组成部分,用来存放用户主程序,它也是组织模块中唯一可以循环运行的软件模块,在FC功能模块中编制成的可以实现特定功能和作用的程序可以在OB1软件模块中进行循环调用,采用这样的程序设计可以使我们的程序设计更加简单,调试更加方便;OB35软件模块是组织模块中唯一可以实现定时中断的组织模块,采用M/T法可以计算出提升机的提升速度。n=(60M1f)(/ZM2)式中:n为电机的转速;Z是旋转编码器每转一圈时所输出的脉冲的个数;M1为计数器M1所记的脉冲个数;M2为计数器M2所记的脉冲个数;f为脉冲频率(高频时钟脉冲)。 3结束语 煤矿提升机作为矿山设备中的重要一员,近些年来煤矿提升机操作保护系统主要是由PLC组成,而且具有以下优点。用同一台PLC就可以控制不同的机器进行工作,用户只需改变软件模块中的程序就能满足用同一台PLC进行控制不同机器的要求,大大节省了人力和物力,所以,它具有较好的通用性和经济性。PLC具有较强的逻辑运算能力和数字运算能力;所以它的功能还是比较强大的,此外,PLC能够实现自我诊断功能,当出现错误时,它会自行检出错误和故障,并作出相应的行为。由于PLC的开关动作主要是通过半导体电路来完成的,它的技术中还采用了微电子技术;因此,它的可靠性很高。PLC中采取了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施,能适应恶劣的工作环境;所以,它的抗干扰能力比较强。 作者:杨勇单位:吉林电子信息职业技术学院 控制系统论文:食品行业培养箱控制系统论文 1半导体培养箱的控制系统基本原理 培养箱温度、湿度的调节是通过控制系统实现的。培养箱温度调节是由箱体内置的温度传感器,采集数据,传至温度控制器调节,通过调节通过半导体制冷器电流量或者接通空气加热单元即半导体制冷器的热端面来实现增加箱体内温度或降低温度,来达到所需要的控制温度;湿度的调节是由箱体内置的湿度传感器,采集数据,传至湿度控制器调节,从而通过调节半导体制冷器的电流量,使其与空气接触面的温度降低,即半导体制冷表面(冷端面)的温度低于空气露点温度的来实现对箱体内空气的去湿作用,或者接通超声波加湿器来实现加湿作用,以达到控制所需要的湿度。 2培养箱的控制系统设计与分析 要保证培养箱功能的实现,及设备的节能运行,必须精确协调热湿处理系统、空气循环系统的运行工作,需要设计完善的自动控制系统和准确的控制策略。 2.1控制方案 2.1.1热湿处理设备控制要求制冷系统:采用半导体制冷装置,可以制冷降温,且改变箱内的的相对湿度。如果冷端表面温度过低,低于露点温度时会除湿,不需要除湿时可通过调整循环风量和启停周期等措施避免。加热系统:采用半导体制热装置,可以加热升温,可以使箱内的相对湿度降低,但不改变空气的绝对湿度d。除湿系统:采用半导体制冷装置,与制冷系统联合工作使冷端表面温度低于露点温度进行除湿。加湿系统:采用超声波加湿器,增加绝对湿度d,使箱内的含湿量d和相对湿度φ都增加。 2.1.2控制策略温湿度控制即将空气的状态控制在一定的范围之t±t、φ±φ或d±d,控制精度即范围的大小,根据测得的干球温度和湿球温度,确定初始状态。换算出空气的含湿量d,含湿量d能反映空气湿空气的绝对湿度。将启动时箱内的温度、绝对湿度与要求的设定状态进行计算比较,确定进行制冷,加热、加湿、除湿等设备的运行,将空气的状态参数调控到所需的范围之内。 (1)温度控制根据加热、制冷系统工作特性,并充分发挥计算机处理数字量的优势,采用占空比的信号输出,根据当前实测值tc与设定值ts之差tc-ts进行如下方案调节:a.当tc-ts>2、全负荷制冷运行-2≤tc-ts≤2时:PI调节运行,并根据进入该区间前的运行方式进行制冷运行或加热运行:如是在tc-ts>1区间进入的,则保持制冷运行,采取PI调节制冷负荷大小。如是在-1≤tc-ts区间进入的,则保持加热运行,采取PI调节制加热荷大小。b.当tc-ts -2时、全负荷加热运行由于恒温恒湿箱的外扰较小,且被控参数不会突变,为保证参数的稳定性采用PI调节算法,控制器采用时间比例的占空比信号输出,控制固态继电器的通断,精确控制加热制冷系统运行,实现温度的准确控制。 (2)湿度控制度量空气中含水蒸汽量的参数有含湿量d、相对湿度准、湿球温度ts、露点温度tL,几个参数中只有含湿量d表示水蒸汽含量的绝对值,其余都是相对量。因此将含湿量d作为湿度的控制参数,更为合理。在湿空气的诸多参数中,压力和温度是易测的,而含湿量不易直接测量,只能通过相对湿度或湿球温度的测量间接得到含湿量。由于测量相对湿度的传感器不确定性较大,稳定性差,不适合用于对温、湿度要求很高的恒温恒湿箱,且价格高。而干、湿球温度测量相对湿度,是传统的的方法,简单可靠。因此,我们采用湿球温度作为测量参数,即湿度的控制参数。 3整机自动控制系统实验 将制冷、加热、除湿、加湿系统都接到自动控制系统中,自动控制制冷、加热、加湿、除湿系统的运行,进行温度和湿度参数的控制实验。 4结束语 结果表明,本培养箱具有较宽的温湿度调控适应性,温湿度参数达到了设计要求。验证了整机的工作性能及控制系统控制效果可行。本实验提出的用绝对湿度代替相对湿度,将温度、绝对湿度与要求的设定状态进行计算比较,确定热湿处理设备的运行,将空气的状态参数调控到所需的范围之内是可行的。 作者:田茹单位:包头轻工职业技术学院
煤矿自动化通信技术研究:煤矿安全生产监控与通信技术的应用 摘要:在煤炭企业发展中,安全问题一直都是关注重点,因此,就需要重视煤矿安全生产监控与通信技术。但在实际工作中却发现,很多煤矿企业在应用安全生产监控与通信技术中存在不少问题。所以应联系实际情况提出有效解决措施,促进煤矿企业发展。 关键词:煤矿安全生产;监控;通信技术 1煤矿安全生产监控与通信技术的目的 尽管经过多年发展,煤炭行业发展十分迅速,也为国家带来了巨大经济效益,然而,煤炭开发安全问题却成为人们关注重点,为减少安全事故发生,促进煤炭行业发展,避免人为参与造成管理不善等不良事故的出现,就需要在事故出现以前,通过预警机制减轻安全事故所带来的不利影响,这就需要重视煤矿安全生产,加强对煤炭安全生产的监督,强化通信技术,只有这样才能保证煤矿始终处于安全生产,更可以促进煤炭企业发展。 2煤矿安全生产监控与通信技术应用 2.1煤矿安全监控技术与标准 为防止煤矿生产中会发生爆炸的情况,缩短电线传输距离,优化井下工作环境,就需要构建树形结构安全生产监控设施,增强煤矿企业在市场中的竞争能力。针对井下工作环境较差,电网电压容易受幅度范围等因素的影响,在实际安全生产监控系统中就要应用合适的传感器,同远程供电的方式实现供电目标,同时,采用这样的方式还可以去到中继器在煤矿生产中的应用,这也是提高煤炭安全生产的有效措施[1]。 2.2全矿井移动通信技术与系统 要实时了解煤矿井下实际工作情况,相关工作人员经常需要运用调查的方式实现这一目标,为更好地掌握井下工作情况与煤矿井下的无线传输规律与特点,就需要做好矿井工作分析,满足移动通信需求等各种需求。由于煤炭矿井工作中对无线运输损耗的影响较大,发射功率也会受到很多限制,不仅要求所使用的设备体积要小,还要具有良好的抗干扰能力,减少故障发生概率,同时,可以接受多种电源,所以就需要做好基站分析工作,保证矿井始终处于移动通信中。为实现这一目标就需要将现代科技应用进来,研制出与WIFI技术相类似的产品,增强矿井移动通信系统,这样就可以保证煤矿始终处于安全运行状态,不仅可以防止安全事故发生,还可以将危险转移出去,即便发生安全事故,也能够做好救援工作,将安全事故所带来的损害降到最低[2]。 2.3确定煤矿工人位置的监测系统 虽然煤矿企业为防止安全事故发生所带来的不良影响,让下井的工作人员都佩戴了GPS系统,但受多种因素影响,井下并不能完全被GPS信号所覆盖,这就需要联系实际情况,做好定位检测系统的研究。在实际设计中至少要满足以下几点要求:首先,保证识别卡与安全监控系统分站间的无线传播距离在10m以上。其次,对于安全生产监控系统中所使用的识别卡,在位移中的速度至少要在5m/s以上。再者,针对识别卡的并发数量最低应为80个。最后,将安全生产监控系统的出错率降到0.01%以下,在安装识别卡的过程中,要保证最少为8000个。由于安全监控系统的主要作用是为监控部门提供井下工作人员精准位置,所以,如果当井下工作人员出现超标或有人进入危险区域以后,位置检测系统就要及时确定人员具体位置,帮助相关工作人员最好营救工作。此外,还要通过了解工作人员的位置,掌握工人的出勤情况与工作情况,以便做好管理人员安排,减少不良事件的出现。 2.4提高煤炭产量的监控技术 为保证煤炭资源可以长久使用,相关技术人员要重点研究提高煤炭产量的监控系统。这样不仅可以促进煤炭生产,还可以为煤炭企业提供实时信息,做到每隔一小时汇报一次产量数据,并根据国家与地区的政策做好数据核对与分析。如果发生煤炭企业所开采出现的资源与国家或地区设定标准违背,相关部门就可以立即受到报警信息,然后通过严惩防止此类情况再次发生。此外,煤炭企业还要做好技术监控,帮助相关部门做好审查工作中,保证所提供的监测数据真实有效,与企业实际生产相一致。同时,在企业发展中还要做好规范工作,避免随意开采煤炭资源情况的发生,只有这样才能促进我国煤炭资源能够被后世使用,这也是促进我国经济发展的重要力量。 2.5远程监控技术 首先,为减少煤炭资源开发中所带来的不利影响,就要将各种事故降到最低,参与井下工作的人员也要尽量少,因此,国家相关部门就要明确指出参与井下工作的具体人员,避免因参与人员过多而造成不必要的损失。做好实行远程无人监控,通过这样的技术不仅可以实时了解井下工作人员的实际情况,还可以随时获得井下具体人数,如果人员过多,就会发出预警信息,相关工作人员也可以及时将多余人员调上来,防止意外情况的出现。其次,为避免井下施工人员过多,通过无人值守远程监控技术也可以为相关工作人员提供必要的供电系统、运输系统等,且这些系统都是在无人的情况下开展的这样就有效防止了因人数过多而造成不必要的损失,同时还可以节省大量人力、物力与财力,不仅可以降低煤炭资源成本,还可以提高企业经济效益。这些都是应用无人远程监控系统所带来的好处。 3煤矿安全生产监控与通信技术未来发展 为提高煤矿安全生产监控与通信技术的应用,还需要重视未来技术的发展与研究。首先,煤矿安全生产监控与通信技术应朝着物联网技术发展,以此降低成本,同时也可以使煤矿安全生产监控更加完善,增强企业在的竞争能力。其次,构建煤矿一体化通信技术,为提高煤矿安全生产能力,还需要重视煤矿生产调度,增强应急通信能力,最好将语音通信、视频通信等联系在一起,只有这样才能促进企业发展,尤其是在救援上应实现通过视频了解井下人员的实际情况。最后,在井下还要应用生命探测技术,特别是在灾难发生以后,可以利用该技术在地上就了解人员生存情况,做到及时探究井下幸存人员的生命迹象,确定其准确位置,然后根据实际情况开展营救,将损失降到最低,只有这样才能真正发挥煤矿安全生产监控与通信技术的作用。此外,还要做好探寻无盲点,在搜救过程中应尽量使用救灾机器人,以防人工搜救发生危险等情况的出现,利用机器人就可以将人类损失降到最低,真正起到安全生产的作用。 4结论 监控技术与通信技术的不断提高,可以促进企业发展,同时还可以规避安全事故。尤其是在开发煤炭资源的过程中,要加强煤矿安全探究,只有这样才能保证井下人员的生命安全,真正促进煤炭企业发展,并实现可持续发展,这与国家政策也是一致的。因此,一定要做好煤炭安全生产监控与通信技术的研究。 作者:程亮 单位:贵州工程应用技术学院 煤矿自动化通信技术研究:煤矿安全生产监控与通信技术研究 摘要:基于煤矿安全生产监控的基本概述,分析目前中国煤矿安全生产监控与通信技术的现状,提出其发展趋势,旨在加强行业交流,提高煤矿生产的安全系数,确保员工生命健康,以利于煤矿企业长远发展。 关键词:煤矿安全生产;监控;通信技术 0引言 煤炭是中国经济建设发展的重要资源,其占中国一次能源消费的比重约70%。然而煤矿井下地质构造十分复杂,并且开发条件十分恶劣,接近一半的矿井都是瓦斯矿井,进而增加安全生产煤矿工作的难度,而且近年来煤矿事故死亡人数居高不下[1]。此外,随着煤矿采掘深度不断加深,高效率、高产量矿井不断涌现,煤矿企业需要更新安全技术。由于煤矿安全事故频频发生,加上煤矿企业长远发展的需要,很多煤矿企业都采用安全监控系统,该系统是指企业采用机电设备监控煤矿生产中排水、提升、运输等环节及温度、烟雾、风速、瓦斯等参数,并且通过计算机技术处理信息数据的一种应用系统[2]。该系统的应用可有效提高煤矿生产的安全系统,并且大幅度提高煤矿生产效率。 1基本概述 目前,很多煤矿企业已经采用安全生产监控系统,该系统将数据信息通信、控制与监测、采集信号等功能集中在同一系统中,充分利用板块化的构思来对软件程序、硬件思路进行设计[3]。监测人员通过该系统可实时观察矿井员工的作业环境有无危险因素,并且分析监测数据信息预测是否会发生煤矿安全事故,有利于管理人员及时发现危险因素,并且及时采取有效的预防措施来确保作业员工的生命健康,降低煤矿事故的发生率。该系统采用特定的芯片作为实时传输数据的工具,并且根据用户需要将历史数据以不同的电路及数据状态显示出来。系统设计人员采用非常简单的方式连接硬件,不管在多么恶劣的工作环境中,该系统都可正常工作,且确保通信数据的质量,正是由于这些优势,该系统得到广大煤矿企业的认可而广泛应用。通过分析监控与通信系统,可发现其具有四方面特征:a)可监测与控制相同时间内整个煤矿井下的状况,真实记录模拟量,通过可调取历史报警记录来获取完整的资料信息[4];b)可在电脑操作状态下采用编码技术,且通过通信技术来判定数据,以声光的形式提醒矿井作业人员,确保井下作业环境的安全;c)可对断电进行恢复操作,无需到现场执行,采用异步控制及远程控制就可达到预期效果;d)在实时监控过程中,能全面、真实了解矿井下员工的工作环境,为正确判断其安全性提供依据。 2煤矿监控系统的现状 2.1井下作业员工定位技术 因为多数矿井下的GPS相关信号难以覆盖所有通道,所以国家对此提出一系列要求:企业在井下设置的识别卡必须超过8000个,监控系统产生的漏读率必须低于0.01%,识别卡的数量必须超过80个,识别卡发生位移的速度必须超过5m/s,监控系统分站、识别卡间的传播距离必须超过10m。大部分煤矿事故都是发生在矿井下,要想确保井下作业员工的生命安全,煤矿企业必须在井下设置定位系统,该系统可实时收集井下的数据信息,及时发现存在的安全隐患,为调整开采计划提供依据[5]。倘若矿井下已发生特大煤矿安全事故,该系统可利于缩短抢救人员搜出井下员工的时间,赢得抢救时间。过去的GPS信号难以覆盖矿井下的每个地方,相当一部分的巷道属于信号盲区。随着信息技术迅猛发展,目前很多企业逐渐采用漏泄电缆、RFID系统,为定位井下员工提供向导。 2.2全井下移动通信 有关专家发现很多煤矿井下具有特定的无线传输规律,研究发现井下无线传输具有电气防爆能力强、防护性能良好、抵抗故障较强、设备体积不大、衰减速度较大等特征,为此,认为可采用多基站类型的网络结构[6]。有的研究通过高科技术,顺利研发构建在WIFI基础上的通信系统,实践证明,该系统对于应急救援、安全避险等过程中具有至关重要的作用。 2.3监控系统技术 一些研究发现,对于作业环境非常恶劣的矿井,并且电压波动较大,为此技术人员应当采用远程供电;对于电线可传输较远距离、电气极易出现爆炸情况的煤矿井,技术人员应当采用树形结构安装。 2.4产量监控系统及其技术 近几年,中国煤炭生产难以满足经济建设的需要,进而很多煤炭企业只追求短期利益,对煤炭进行无节制、无计划地开采,严重威胁子孙后代的利益。为了提高中国煤炭资源的开发及使用年限,一些专家着手研究产量监控系统,该系统通过远程传输手段,实时监控煤矿产量,按照相关规定来评价、核对收集的数据。倘若煤炭企业产量已经超出相关规定,则管理部门系统会出现警告信息,给予企业一定的处罚。通过产量监控系统,管理部门可清楚掌握企业生产情况,便于审查,同时有效提高监测数据的精确性及准确性,规范企业的生产工作,有效制止企业无节制开采的行为,确保国家煤炭资源的使用年限,有利于中国经济建设长远发展。 2.5无人值守的远程监控系统 为降低特大煤矿事故的发生率,在进行井下煤矿开采过程中,通常应尽量减少井下作业员工。为此,管理部门应针对井下作业员工的人数提出相关要求,为有效避免井下作业员工人数超出标准,要实时监控井下人数。有些专家研发无人值守的远程监控系统,管理人员通过该系统能实时掌握井下作业员工的数量,倘若发现井下员工数量超过标准的情况,则该系统自动显示预警,进而有利于调整井下工作员工的数量。为防止井下作业员工数量超出标准的情况,该系统设置无人轨道、无人胶带、无人供电等系统,可有效降低由于井下作业员工数量超标而导致煤矿安全事故的发生率,并且大幅度节约煤矿生产的财力、物力及人力资源,可有效降低生产成本。 3煤矿监控与通信技术发展趋势 3.1一体化的通信系统及技术 为提高应急通信的要求,煤矿企业应当研发一体化的通信系统。该系统应当具备以下功能:固定与移动通信,短信、视频、语言等形式的通信,监测位置、紧急呼叫、应急扩音、报警联动等功能。 3.2矿用物联网 为减少煤矿企业的库存煤炭量,并且降低企业生产成本,企业应当采用矿用物联网技术,全程监管地测、通风、电气、提升、运输等装备的使用、仓储、运输、采购等各个环节,可从以下几点着手:研发水泵操作人员、采煤机器的司机、绞车的司机、放炮员工、电钳员工、安全检查人员等员工工作环境员工、机器环闭锁的相关系统,研发员工、掘进机器、采煤机、胶轮车等静、动目标的管控系统,制定联网技术处理、传输、编码等相关标准。 3.3特大事故预警技术 研发特大事故预警技术是降低事故发生率的有效措施。目前,监控系统具有断电和预警功能,少数企业监控系统具有特大事故预警的作用,但准确度不高,无法满足安全工作要求。为此,煤矿企业应当强化这方面的研究。 4结语 煤矿监控与通信技术对于作业人员、企业长远发展、国家经济建设都具有至关重要的作用。为此,探究煤矿监控与通信技术具有现实的意义。在简要分析监控与通信系统的基础上,从井下作业员工定位技术、全井下移动通信、监控系统与技术、产量监控系统及其技术、无人值守的远程监控系统等方面阐述目前中国煤矿企业监控与通信技术的应用现状,从一体化的通信系统及技术、矿用物联网技术、特大事故预警技术等方面提出未来发展趋势,以期提高煤矿生产的安全性,确保作业员工的生命安全,促进企业长远发展。 作者:李大鹏 单位:潞安集团潞宁煤业有限责任公司 煤矿自动化通信技术研究:煤矿自动化通信技术现状与发展 1煤矿自动化和通信技术的发展历程 1.1煤矿自动化技术 煤矿自动化技术在我国的发展起始于20世纪60年代,继电器是当时主要的煤矿自动化器件,当时的煤矿自动化也只是简单的开停与闭锁控制,而且控制器不但体积庞大,安全性与可行性也很差。20世纪70年代和80年代中期,晶体管与逻辑电路开始的大量出现,它们的出现取代了继电器成为主要的煤矿自动化控制器件,它们的应用使控制器的体积得到了大幅度的缩小,并且把控制器的功能改进了。80年代末90年代初,开始出现了单片机,由于单片机的运算与控制能力都比较强,晶体管与逻辑集成电路控制系统很快被其取代,单片机成为了自动化控制系统的优秀控制单元,这使得煤矿自动化控制系统的安全性与可靠性都得到了大幅度的提升,煤矿自动化控制与检测系统才真正具有了实用功能。但这个时期形成的煤矿自动化系统还属于独立系统,各系统之间不能进行信息交换。简单的调制方式是其内部信息传输的主要方式。直到21世纪初,随着太网信息网络技术的发展,实现了煤矿各专用监控系统之间的信息传输可以用高速信息网络来传输,总线传输技术也逐步成为各专用监控系统内部之间信息传输的主要方式,高速信息通道的建立,使煤矿各专用监控子系统的集成与实时监控得到了实现,使煤矿自动化系统的自动化水平跃上了一个新的台阶。 1.2矿井通信 煤矿的生产指挥工作要想顺利进行,必须要做好矿井通信工作。由于煤矿企业的生产工序较多且作业地点分散,要想用一种通信系统和方式来把全矿覆盖很难。按使用方式可把矿井通信大致分为固定通信与移动通信,按通信覆盖区域可把煤矿通信系统分为全矿井通信与局部矿井通信。防爆磁电电话是我国早期主要采用的矿井调度通信方式,随着时代的发展矿用模拟程控调度通信系统在20世纪80年代开发出来了,90年代时数字程控调度通信系统也开发出来了,这时已经几乎能满足矿井调度通信的需求。矿用透地通信系统、矿用泄露通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统以及矿用CD-MA通信系统是矿用移动通信系统的主要形式。其中应急救灾时主要用到的通信系统是矿用透地通信系统,局部通信主要用到的通信系统是漏泄通信系统,感应通信系统,矿用载波通信系统,全矿井无线通信主要用到的通信系统是矿用小灵通系统与CDMA通信系统。 2煤矿自动化技术 2.1高速监控网络 工业以太网、专用工业控制网、CEPON网以及MCIP系统是我国目前主要使用的高速监控网络。其中冗余工业以太网是我国煤矿自动化系统的主要传输平台,很多矿井都在使用。由于专用工业控制网的开放性比较差,在我国只有几个别的矿井在装备使用,而矿用CEPON网络系统是一种新系统,视频、数据、语音等信息都可以传输,其应用前景十分广阔。 2.2自动化平台软件 管控软件和Web服务软件是自动化平台软件的两种主要形式。管控软件在控制层的管控服务器内安装,Web服务软件在管理层的Web服务器中安装,它们是煤矿自动化控制的重要实现手段。 2.3局部生产环节自动化 矿井局部生产环节自动化大致可以分为:安全监控系统、电力监控系统、水泵自动化系统、调度控制矿井机车系统、矿井数字化工业电视系统、工作面巷道监控中心。 3煤矿通信技术 矿井有线通信主要使用的是矿井程控数字调度通信系统与工作面局部扩音通信系统。随着矿井大规模应用网络技术以及IP语音通信技术的逐渐完善,矿井有线通信一个重要的发展方向便是矿井IP调度通信系统。人们还在不断的探索和研究矿井移动通信技术,矿用透地通信系统、矿用泄漏通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统、矿用CDMA通信系统等等。 4若干技术问题 4.1完善与提高局部生产环节自动化技术 已有多种高速监控网络方案供煤矿自动化控制选择,影响煤矿自动化正常运行能否实现的一个重要因素已经成为局部生产环节自动化,这主要是由于监控量大、面广、并且种类繁多是局部生产环节监控系统的主要特点,要想使矿井自动化系统更完善,这就需要各生产厂家不断完善与提高自身的技术。 4.2开发高强度快速安装式矿用光缆 我国的矿井已经开始广泛应用光缆,但大巷是其主要应用的地方,而在工作面上的应用技术还不完善,这主要是由于工作面的生产条件更恶劣,易断是普通矿用光缆的主要特点,一旦这种普通矿用光缆断裂后很难修复。而工作面液压支架电液控制系统,顶板监测系统监控的信息量都非常大,要求的信息传输速度高,更适合采用光缆传输,为了适应矿井未来的发展需求,我们必须开发开发高强度快速安装式矿用光缆。 4.3煤矿供电安全技术 电参数测量以及各种保护功能是目前防爆开关设备等供电设备主 5总结 实现煤矿高效安全开采的关键技术之一便是煤矿自动化技术,而矿井通信技术又是煤矿生产指挥必须具备的手段之一,历经几代人的努力钻研,开发出了一系列这方面的产品,并已经被广泛应用于煤矿企业的安全生产中,但就目前煤矿企业的发展现状而言,它们还远远不能满足煤矿企业安全高效生产的需求,为了真正满足这一需求,我们要不断利用新技术,新手段完善与提高煤矿自动化技术与通信技术,只有这样才能保证我们煤矿企业的安全、高效生产。 作者:王博翰 单位:陕西陕煤黄陵矿业一号煤矿 煤矿自动化通信技术研究:煤矿自动化和通信技术的发展 1煤矿自动化和通信技术的发展历程 1.1煤矿自动化技术煤矿自动化技术在我国的发展起始于20世纪60年代,继电器是当时主要的煤矿自动化器件,当时的煤矿自动化也只是简单的开停与闭锁控制,而且控制器不但体积庞大,安全性与可行性也很差。20世纪70年代和80年代中期,晶体管与逻辑电路开始的大量出现,它们的出现取代了继电器成为主要的煤矿自动化控制器件,它们的应用使控制器的体积得到了大幅度的缩小,并且把控制器的功能改进了。80年代末90年代初,开始出现了单片机,由于单片机的运算与控制能力都比较强,晶体管与逻辑集成电路控制系统很快被其取代,单片机成为了自动化控制系统的优秀控制单元,这使得煤矿自动化控制系统的安全性与可靠性都得到了大幅度的提升,煤矿自动化控制与检测系统才真正具有了实用功能。但这个时期形成的煤矿自动化系统还属于独立系统,各系统之间不能进行信息交换。简单的调制方式是其内部信息传输的主要方式。直到21世纪初,随着太网信息网络技术的发展,实现了煤矿各专用监控系统之间的信息传输可以用高速信息网络来传输,总线传输技术也逐步成为各专用监控系统内部之间信息传输的主要方式,高速信息通道的建立,使煤矿各专用监控子系统的集成与实时监控得到了实现,使煤矿自动化系统的自动化水平跃上了一个新的台阶。 1.2矿井通信煤矿的生产指挥工作要想顺利进行,必须要做好矿井通信工作。由于煤矿企业的生产工序较多且作业地点分散,要想用一种通信系统和方式来把全矿覆盖很难。按使用方式可把矿井通信大致分为固定通信与移动通信,按通信覆盖区域可把煤矿通信系统分为全矿井通信与局部矿井通信。防爆磁电电话是我国早期主要采用的矿井调度通信方式,随着时代的发展矿用模拟程控调度通信系统在20世纪80年代开发出来了,90年代时数字程控调度通信系统也开发出来了,这时已经几乎能满足矿井调度通信的需求。矿用透地通信系统、矿用泄露通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统以及矿用CD-MA通信系统是矿用移动通信系统的主要形式。其中应急救灾时主要用到的通信系统是矿用透地通信系统,局部通信主要用到的通信系统是漏泄通信系统,感应通信系统,矿用载波通信系统,全矿井无线通信主要用到的通信系统是矿用小灵通系统与CDMA通信系统。 2煤矿自动化技术 2.1高速监控网络工业以太网、专用工业控制网、CEPON网以及MCIP系统是我国目前主要使用的高速监控网络。其中冗余工业以太网是我国煤矿自动化系统的主要传输平台,很多矿井都在使用。由于专用工业控制网的开放性比较差,在我国只有几个别的矿井在装备使用,而矿用CEPON网络系统是一种新系统,视频、数据、语音等信息都可以传输,其应用前景十分广阔。 2.2自动化平台软件管控软件和Web服务软件是自动化平台软件的两种主要形式。管控软件在控制层的管控服务器内安装,Web服务软件在管理层的Web服务器中安装,它们是煤矿自动化控制的重要实现手段。 2.3局部生产环节自动化矿井局部生产环节自动化大致可以分为:安全监控系统、电力监控系统、水泵自动化系统、调度控制矿井机车系统、矿井数字化工业电视系统、工作面巷道监控中心。 3煤矿通信技术 矿井有线通信主要使用的是矿井程控数字调度通信系统与工作面局部扩音通信系统。随着矿井大规模应用网络技术以及IP语音通信技术的逐渐完善,矿井有线通信一个重要的发展方向便是矿井IP调度通信系统。人们还在不断的探索和研究矿井移动通信技术,矿用透地通信系统、矿用泄漏通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统、矿用CDMA通信系统等等。 4若干技术问题 4.1完善与提高局部生产环节自动化技术已有多种高速监控网络方案供煤矿自动化控制选择,影响煤矿自动化正常运行能否实现的一个重要因素已经成为局部生产环节自动化,这主要是由于监控量大、面广、并且种类繁多是局部生产环节监控系统的主要特点,要想使矿井自动化系统更完善,这就需要各生产厂家不断完善与提高自身的技术。 4.2开发高强度快速安装式矿用光缆我国的矿井已经开始广泛应用光缆,但大巷是其主要应用的地方,而在工作面上的应用技术还不完善,这主要是由于工作面的生产条件更恶劣,易断是普通矿用光缆的主要特点,一旦这种普通矿用光缆断裂后很难修复。而工作面液压支架电液控制系统,顶板监测系统监控的信息量都非常大,要求的信息传输速度高,更适合采用光缆传输,为了适应矿井未来的发展需求,我们必须开发开发高强度快速安装式矿用光缆。 4.3煤矿供电安全技术电参数测量以及各种保护功能是目前防爆开关设备等供电设备主要具有的功能,他们一般都缺乏主动分析故障与报警的功能,这就需要我们继续在这方面加大研究力度,把井下变电所无人值守的整套设备争取能够开发出来。 5总结 实现煤矿高效安全开采的关键技术之一便是煤矿自动化技术,而矿井通信技术又是煤矿生产指挥必须具备的手段之一,历经几代人的努力钻研,开发出了一系列这方面的产品,并已经被广泛应用于煤矿企业的安全生产中,但就目前煤矿企业的发展现状而言,它们还远远不能满足煤矿企业安全高效生产的需求,为了真正满足这一需求,我们要不断利用新技术,新手段完善与提高煤矿自动化技术与通信技术,只有这样才能保证我们煤矿企业的安全、高效生产。 作者:王博翰 单位:陕西陕煤黄陵矿业一号煤矿 煤矿自动化通信技术研究:煤矿自动化和通信技术探讨 摘要:现如今,我国煤矿的发展已经越来越好,很多大型煤矿已经充分意识到自动化技术和通信技术的重要性。在实际的煤矿开采中,人们应用非常先进的技术手段,将煤矿开采工作推向了更高的层次。从目前的情况来看,我国煤矿开采融合了自动化技术和通信技术,这些都是现代化煤矿发展中的优秀内容。为了能够更好地提升煤矿产业的高效发展,有关工作人员应该充分认识到煤矿自动化和通信技术的重要性。本文将会针对煤矿自动化和通信技术的发展历程进行简单的分析,并对煤矿自动化技术和煤矿通信技术等内容进行具体的阐述。 关键词:煤矿;自动化技术;通信技术;现代化发展 1煤矿自动化和通信技术的发展历程 1.1煤矿自动化技术。煤矿自动化技术最早出现于20世纪60年代,当时继电器是一项主要的自动化器件,但是由于受到技术方面的限制,继电器的体积非常庞大,不仅操作起来十分困难,其安全性也较差,并不能够实现长期稳定的发展目标。到了20世纪70年代,我国自动化继电器的发展出现了一定的进步,主要是晶体管与逻辑电路的发展开始出现,这为继电器的使用给予了有力的保障。后来,单片机的出现开始替代了传统的自动化设备,这些都将会影响到煤矿自动化通信的安全性。随着社会的不断发展和进步,越来越多的高效设备已经融入到煤矿自动化设备的发展当中,并且为提升煤矿开采的高效性奠定了坚实的基础。1.2矿井通信。在煤矿开采的过程中,会涉及很多的内容,为了确保矿井通信设备的快速发展,不仅要保证矿井设备的先进性,还需要保证通信系统的分散性。由于在实际的矿井通信中,经常会遇到各种各样的问题,要想从根本上保证矿井内部工作人员的安全性,就应该充分认识到矿井通信的重要性,要求矿井覆盖面积达到一定的程度,然后按照区域覆盖面积将煤矿通信系统分为全矿井通信与局部矿井通信。这些都是矿井通信技术所包含的主要内容。在矿井通信技术的发展中,还有一些矿用通信系统是为了更好地提升矿用透地通信系统的工作效率,常见的有CDMA通信系统、小灵通系统与矿用载波通信系统,这些都是矿井通信系统中能够经常运用的系统。 2煤矿自动化技术 2.1高速监控网络。随着社会的发展和信息化技术的进步,高速监控网络已经实现了快速的发展,这为提升我国煤矿自动化技术的发展奠定了坚实的基础。工业以太网、专用工业控制网、CEPON网以及MCIP系统都是我国煤矿产业中常见的高速监控网络系统,其中,冗余工业以太网是我国煤矿自动化系统的主要传输平台。但是,从宏观的角度来看,由于我国工业控制网的开放性比较差,在我国只有少数煤矿企业应用该技术。然而,在矿井装备当中,常用的矿井网络系统会将视频、数据、语音等多种信息结合到一起,这样的通信效率会更高,也会更加准确地掌握煤矿自动化技术的发展情况,所以,综合来看,煤矿自动化系统将会有着更好的发展前景和发展空间。2.2自动化平台软件。煤矿自动化控制不仅需要专业的人力资源,更需要先进的信息化网络技术,管控软件和Web服务软件是自动化平台软件的主要形式。自动化平台软件之所以能够更好地推动煤矿通信技术的发展,就是因为自动化平台软件可以结合很多现代化的信息技术,让先进的科学技术与实际的网络化发展完美地融合到一起。其中,Web服务软件在管理层的Web服务器中比较安全,也可以起到很好的自动化控制作用,让自动化平台服务的发展实现全面的发展。不仅如此,煤矿自动化发展在现代化的社会发展中必将会具有非常广阔的发展前景和发展空间。与传统的煤矿产业相比,现代化的煤矿产业中,自动化平台软件的发展将会更受欢迎,因为现代化的自动化平台软件不仅大大地节省了人力资源,还会很好地提升煤矿开采效率,为提升自动化平台的快速发展奠定了坚实的基础。2.3局部生产环节自动化。在煤矿自动化和通信设备发展的过程中,经常会涉及一些安全监控系统、电力监控系统、水泵自动化系统以及调度控制矿井机车系统等,这些系统在实际的矿井自动化运行中有着十分重要的意义和作用。矿井数字化工业电视系统在实际的矿井生产中也起着至关重要的作用。局部生产环境自动化是煤矿发展过程中的主要内容。为了更好地提升煤矿自动化的发展和建设,就应该充分认识到现代化技术的科学性,不要一味地运用传统式的技术对煤矿进行开采,这样不仅会浪费人力、物力,还会严重影响到矿井的未来发展。为了更好地提升矿井自动化发展,就应该从根本上落实煤矿生产环境自动化体系。让矿井实现数字化、工业化的发展。 3煤矿通信技术 在现代化的矿井通信技术发展过程中,矿井有线通信技术占据着十分重要的地位,无论是网络技术还是IP语音通信技术都应该不断地发展,为推动矿井有线通信技术的快速发展奠定坚实的基础。现如今,为了推动煤矿产业的高效发展,还应该学会不断地探索和研究矿井移动通信技术,矿井移动通信技术与传统的矿井通信技术相比具有很多的优势,首先,矿井通信技术能够更加全面地掌握矿井的内部情况。现如今还有很多较为科学的通信技术在实际的通信系统运行中都应用非常广泛。 4若干技术问题 4.1完善与提高局部生产环节自动化技术。随着信息化技术的不断发展和进步,越来越多的人已经认识到自动化技术对矿井生产的重要性。很多高速监控网络方案能够为煤矿自动化控制选择给予保证。影响煤矿自动化正常运行是提高煤矿生产效率的先决条件,为了更好地让煤矿实现长期稳定的发展,就应该不断地提高局部生产环节自动化技术,让自动化技术充分融入到实际的煤矿生产当中,为加强通信技术的发展给予更有力的保障。在未来的发展中,煤矿自动化和通信技术必将迎来更加广阔的发展前景。随着人们生活水平的不断提高,越来越多的人已经认识到先进技术的力量。无论是在实际的煤矿开采中,还是在自动化技术的研究中,高科技技术都是推动煤矿产业前行的有力保障。4.2开发高强度快速安装式矿用光缆。煤矿生产力越来越大,传统的矿用电缆已经不能满足现代化煤矿产业的发展。只有将光缆融入实际的煤矿自动化中,才能加快自动化设备的运转效率。因为一旦这种普通矿用光缆断裂后就很难修复,不仅会对煤矿内部的正常运行造成一定的影响,还会对煤矿工作人员的安全带来一定的隐患。为了更好地确保矿用电缆的安全,就应该将原有的旧式电缆替换成光缆,这样不仅可以提高电缆的利用效率,还可以大大提高煤矿的生产效率。4.3煤矿供电安全技术。现如今,煤矿供电安全技术发展十分迅猛,很多时候煤矿供电设备会出现一些故障,如果处理不当很容易对工作人员和煤矿自身带来严重的影响。为了能够进一步加强煤矿的生产安全,就应该充分认识到煤矿供电安全技术的重要性,加强供电过程中的安全问题,避免出现一些不必要的安全隐患。为了大大减少人力资源的损失,还应该加大设备研究力度,争取研制出无人监管设备。这样的设备管理模式不仅可以降低人力资源成本,还会大大提升监管效率,为煤矿供电安全给予更有力的保障。 作者:司志良 单位:安徽恒泰电气科技股份有限公司 煤矿自动化通信技术研究:煤矿自动化和通信技术的现状与发展趋势 1煤矿自动化和通信技术的发展历程 1.1煤矿自动化技术 煤矿自动化技术在我国的发展起始于20世纪60年代,继电器是当时主要的煤矿自动化器件,当时的煤矿自动化也只是简单的开停与闭锁控制,而且控制器不但体积庞大,安全性与可行性也很差。20世纪70年代和80年代中期,晶体管与逻辑电路开始的大量出现,它们的出现取代了继电器成为主要的煤矿自动化控制器件,它们的应用使控制器的体积得到了大幅度的缩小,并且把控制器的功能改进了。80年代末90年代初,开始出现了单片机,由于单片机的运算与控制能力都比较强,晶体管与逻辑集成电路控制系统很快被其取代,单片机成为了自动化控制系统的优秀控制单元,这使得煤矿自动化控制系统的安全性与可靠性都得到了大幅度的提升,煤矿自动化控制与检测系统才真正具有了实用功能。但这个时期形成的煤矿自动化系统还属于独立系统,各系统之间不能进行信息交换。简单的调制方式是其内部信息传输的主要方式。直到21世纪初,随着太网信息网络技术的发展,实现了煤矿各专用监控系统之间的信息传输可以用高速信息网络来传输,总线传输技术也逐步成为各专用监控系统内部之间信息传输的主要方式,高速信息通道的建立,使煤矿各专用监控子系统的集成与实时监控得到了实现,使煤矿自动化系统的自动化水平跃上了一个新的台阶。 1.2矿井通信 煤矿的生产指挥工作要想顺利进行,必须要做好矿井通信工作。由于煤矿企业的生产工序较多且作业地点分散,要想用一种通信系统和方式来把全矿覆盖很难。按使用方式可把矿井通信大致分为固定通信与移动通信,按通信覆盖区域可把煤矿通信系统分为全矿井通信与局部矿井通信。防爆磁电电话是我国早期主要采用的矿井调度通信方式,随着时代的发展矿用模拟程控调度通信系统在20世纪80年代开发出来了,90年代时数字程控调度通信系统也开发出来了,这时已经几乎能满足矿井调度通信的需求。矿用透地通信系统、矿用泄露通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统以及矿用CD-MA通信系统是矿用移动通信系统的主要形式。其中应急救灾时主要用到的通信系统是矿用透地通信系统,局部通信主要用到的通信系统是漏泄通信系统,感应通信系统,矿用载波通信系统,全矿井无线通信主要用到的通信系统是矿用小灵通系统与CDMA通信系统。 2煤矿自动化技术 2.1高速监控网络 工业以太网、专用工业控制网、CEPON网以及MCIP系统是我国目前主要使用的高速监控网络。其中冗余工业以太网是我国煤矿自动化系统的主要传输平台,很多矿井都在使用。由于专用工业控制网的开放性比较差,在我国只有几个别的矿井在装备使用,而矿用CEPON网络系统是一种新系统,视频、数据、语音等信息都可以传输,其应用前景十分广阔。 2.2自动化平台软件 管控软件和Web服务软件是自动化平台软件的两种主要形式。管控软件在控制层的管控服务器内安装,Web服务软件在管理层的Web服务器中安装,它们是煤矿自动化控制的重要实现手段。 2.3局部生产环节自动化 矿井局部生产环节自动化大致可以分为:安全监控系统、电力监控系统、水泵自动化系统、调度控制矿井机车系统、矿井数字化工业电视系统、工作面巷道监控中心。 3煤矿通信技术 矿井有线通信主要使用的是矿井程控数字调度通信系统与工作面局部扩音通信系统。随着矿井大规模应用网络技术以及IP语音通信技术的逐渐完善,矿井有线通信一个重要的发展方向便是矿井IP调度通信系统。人们还在不断的探索和研究矿井移动通信技术,矿用透地通信系统、矿用泄漏通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统、矿用CDMA通信系统等等。 4若干技术问题 4.1完善与提高局部生产环节自动化技术 已有多种高速监控网络方案供煤矿自动化控制选择,影响煤矿自动化正常运行能否实现的一个重要因素已经成为局部生产环节自动化,这主要是由于监控量大、面广、并且种类繁多是局部生产环节监控系统的主要特点,要想使矿井自动化系统更完善,这就需要各生产厂家不断完善与提高自身的技术。 4.2开发高强度快速安装式矿用光缆 我国的矿井已经开始广泛应用光缆,但大巷是其主要应用的地方,而在工作面上的应用技术还不完善,这主要是由于工作面的生产条件更恶劣,易断是普通矿用光缆的主要特点,一旦这种普通矿用光缆断裂后很难修复。而工作面液压支架电液控制系统,顶板监测系统监控的信息量都非常大,要求的信息传输速度高,更适合采用光缆传输,为了适应矿井未来的发展需求,我们必须开发开发高强度快速安装式矿用光缆。 4.3煤矿供电安全技术 电参数测量以及各种保护功能是目前防爆开关设备等供电设备主要具有的功能,他们一般都缺乏主动分析故障与报警的功能,这就需要我们继续在这方面加大研究力度,把井下变电所无人值守的整套设备争取能够开发出来。 5总结 实现煤矿高效安全开采的关键技术之一便是煤矿自动化技术,而矿井通信技术又是煤矿生产指挥必须具备的手段之一,历经几代人的努力钻研,开发出了一系列这方面的产品,并已经被广泛应用于煤矿企业的安全生产中,但就目前煤矿企业的发展现状而言,它们还远远不能满足煤矿企业安全高效生产的需求,为了真正满足这一需求,我们要不断利用新技术,新手段完善与提高煤矿自动化技术与通信技术,只有这样才能保证我们煤矿企业的安全、高效生产。 作者:王博翰 单位:陕西陕煤黄陵矿业一号煤矿 煤矿自动化通信技术研究:煤矿自动化通信技术论文 1煤矿自动化 煤矿自动化,是指在煤矿生产和管理的过程中对各项工作都实现自动化的管理行为,包括对煤矿生产过程中生产环节的自动化、生产过程中煤矿安全保护自动化、监控进程自动化、管理行为自动化等一系列自动化的行为,最终将煤矿自动化的工作内容综合组成一个煤矿自动化运行平台,实现煤矿的生产和管理内容自动化的目标。具体来讲,煤矿自动化的功能特点和关键技术可以根据煤矿在生产管理过程中的不同任务内容来具体划分为以下内容: 1.1煤矿机械设备的运行和管理自动化随着现代计算机技术的不断发展,现代科技早已经实现了通过传感器和计算机技术对机械设备进行智能监控与管理的过程。将这一新型计算机技术应用在煤矿生产过程中和机械设备的运行当中,对煤矿机械设备的运行自动化进程有着质的帮助和提升。在煤矿的生产以及管理过程中,已经实现运行自动化的机械设备包括采煤机、工作面运输机等多项设备,其中采煤机自动化主要是通过计算机对采煤机各电机及液压系统的控制,实现采煤机在运行和管理过程中的自动化;运输机则是通过对其和计算机技术相结合来实现运输机的智能控制和管理,使其能够自动负担更加大容量、高强度、重型化的工作内容和具有更长使用期限的寿命优点。 1.2煤矿运输系统的自动化 煤矿运输系统的自动化是指在矿产资源运输的过程中对有关运输的机械设备进行自动化管控的过程。当前我国对于煤矿运输系统已经开始逐渐引进国外先进的胶带运输方法,随之而来的是胶带大载荷长距离运输对动力系统的高要求,对保护投入的严标准,目前利用计算机技术,将主电机和皮带运行中的各种数据利用传感器采集并汇集到PLC自动控制系统上,通过上位程序对胶带运输设备进行集中的控制和保护,对相关设备在运行过程中出现的故障能够及时地作出预防和处理,保护矿产资源在运输过程中的安全性,提高煤矿运输的效率和质量。 1.3煤矿洗选系统自动化 煤矿洗选系统自动化是指针对提高煤质去除矸石的洗选设备进行集中控制,对设备运行中的各种参数进行在线监控,使各种保护能够有效的联锁,确保洗选系统安全高效运行的控制系统。当前各洗煤厂使用的控制系统不尽相同,常见的系统有美国AB,德国西门子,相比使用人力去就地控制各种水泵、皮带、破碎机、分级筛等设备,使用自动控制系统可以大量缩减人员的投入,减少因噪音、粉尘等对人体的伤害,同时各种保护的联锁投入也可以消除因个别设备的故障造成洗选系统的崩溃,避免机电生产事故的发生,对煤矿来说洗选自动控制系统的参与即减少了企业的运营成本,又大大提高了安全生产效率。 2煤矿通信技术 煤矿通信技术是指将现代通信技术应用在煤矿生产和管理的过程中而形成的煤矿系统特有的通信技术类型。煤矿通信技术根据煤矿生产任务以及应用环境的不同,具体可以总结为以下内容。 2.1全矿井生产调度通信技术 全矿井生产调度通信技术是指在煤矿井下的生产过程中对矿井的生产过程施行通信管理的一种技术,其通信设备一般包括调度主机、安全隔离器以及本安自动电话机等,煤矿管理人员可以通过对以上设备的利用来实现对煤矿井下生产和运输过程的即时管理和控制,保证煤矿井下生产过程的安全和效率。全矿井生产调度通信技术也有不同的技术类型,例如煤矿井下建立专用的调度主机和行政交换机相互结合使用的通信技术方法,通过煤矿井下生产调度员的管理来对调度主机和行政交换机综合使用,实现对煤矿井下生产过程的管理和控制,比较适用于大型煤矿企业。其他例如不建立专用的调度主机,只使用行政交换机的通信技术类型或者只建立专用的调度主机不使用行政交换机的通信技术类型则比较适用于较小的煤矿企业。 2.2井下光纤通信技术 井下光纤通信技术则是指将光纤通信技术应用在煤矿井下生产过程的管理和控制过程中,井下光纤通信技术相较于其他通信技术来说具有通信速度更快、通信质量更高、通信容量更大等一系列的优点,具有优秀的防爆阻燃性能和通信抗干扰的能力。目前井下工业环网的普及应用,为煤矿信息化建设搭建了基础接入平台,使通信系统、人员定位系统、综采设备运行监控、电力系统监控、视频监控等多种系统进行融合成为了可能,成为煤矿数字化建设的重要推动力。 3结语 煤矿的自动化技术和通信技术是保证煤矿生产与管理过程中工作质量和工作效率的重要方法之一,也是煤矿工作未来发展的必然趋势,加强煤矿自动化技术和通信技术的进程,实现对煤矿生产与管理过程的有效保护和支撑。 作者:高小川单位:陕西清水川能源股份有限公司冯家塔矿业分公司
煤矿综合自动化论文:综合自动化技术的煤矿管理系统论文 1综合自动化技术在煤矿行业管理中的应用 1.1综合自动化技术在煤矿管理中的应用由于我国在煤矿综合自动化技术的起步较晚,研发的方法较少,自动化疾控技术的水平较为薄弱,没有市场竞争优势,因此,大多数煤矿企业在选择综合自动化的设备时都是引用国外的设备,现如今煤矿企业广泛运用最多的是矿井安全检测系统,它主要采用的是煤矿综合自动化的集控技术。随着近几年我国信息化技术的发展步伐加快,国家的经济增长速度加快,煤矿企业在引进大量进口设备的同时也开始自主研发和吸收新的理念,结合我国煤矿企业的实际情况来看,通过引导和开发创新科技、实现自动化管理的应用及推广,可让煤矿行业的综合自动化地位走出国门,达到研究及探讨该项应用的优秀价值的目的。 1.2综合自动化技术在管理煤井提升机中的应用要做好煤矿的开采工作,其在设备的运用上也非常重要。煤矿开采的主要设备是煤矿矿井提升机,它具备重量大、体积大、控制难度大等特点。在煤矿开采的过程中,为实现有效管理提升机驱动和提升滚筒部分整合的效果,有效的改造和创新可以达到提升机内部结构的升级,使其用起来方便简单。为保证该项设备在管理上的安全稳定、实用可靠的特性,在设备的构建时要进行数字化、智能化的识别和监测。如在煤矿开采中寻找矿井地质时可以有效地运用设备本身的优秀微处理器进行,它可以监控和检测到出现故障的地址,做到诊断设备的能力,达到信息网络与设备的通信结合,极大地便利了设备的安装和升级。 1.3综合自动化技术在管理传送带矿井中的应用为保证煤矿生产环节中将煤炭完整地送到目的地,其在向矿井运输的过程中必须要做到传送带传送的连续性。我国在煤矿行业中对于传送带已经被广泛使用,它是通过带式的传送方式,将设备中的产物在确保运输量和安全性的前提下实现管理综合自动化的产物。它的结构中使用了3GST启动设置,通过有效的、智能化的解决操作来进行原煤的不间断运输,其结构中存在的优势是可以提高设备的工作效率,减少设备故障、避免设备出错。但当它进行管理长距离的运输时,尽管达到了设备的标准化要求,但仍然还有一些不够完善的地方需要改进,如传送带的中间驱动点管理上容易出现不稳定的现象,不能完整地除去设备故障,对其整个设备的可靠性以及设备的寿命造成了一定的影响。因此,煤矿企业在通过传送带矿井的使用部分还需加强,只有对此进行不断的研究和分析,才能确保设备系统运输的长久性和稳定性。 1.4电牵引采煤机在煤矿管理系统中的应用电采煤机作为煤矿综合自动化集控技术中一项很典型的应用,它主要是运用采煤机与电牵引技术相结合,利用电来牵引采煤机,从而实现下滑制发电,达到电能在采煤机中的应用。电牵引采煤机具有少故障、稳定性高、维护时间少的特点,它在合理选取和使用设备的启动控电系统中,可以高效稳定地提高其转动能力。随着电子信息技术的不断涌进和应用,电牵引采煤机综合自动化技术是实现企业长久而稳定发展的源动力。 1.5煤矿综合自动化技术在其他设备的应用煤矿综合自动化技术随着经济技术的发展推动,也在主流设备上不断开发和创新,它所采用的液压控制与信息技术相结合的理念已经成为电液控制矿井开采的中坚力量。它能使采矿设备的功能实现智能化模式,有效减少在煤矿开采作业中出现相互冲击的现象,给煤矿开采业提供了比较稳定的电力系统保障,满足了采矿过程中大功率电器的使用需求。 2煤矿管理系统在综合自动化技术中的发展趋势 2.1煤矿管理系统的实用性发展目前我国对于煤矿管理系统在综合自动化系统有三大特征:信息化、智能化和程序化。以这三个特征为出发点,可以体现出来的优势也较多,如设备自动化使用便捷,在设备维修上较少,具备安全可靠等特点。因此,在煤矿管理系统综合自动化设备上人们更注重其实用性。当前的煤矿综合自动化形式,站在煤矿工人的角度来讲,其大大减少了工作压力,降低了作业难度;站在企业发展的角度来讲,煤矿管理系统利用综合自动化技术在生产过程中提高了生产效率,加强了安全稳定性。尽管我国目前的煤矿综合自动化的使用无法与其他发达国家相比,而且相应的技术上还有较大的差距,因此我国煤矿企业在综合自动化的发展中要加大时间和资金的投入,加快生产和发展的速度。 2.2煤矿管理系统的自动化发展煤矿管理系统的自动化发展是目前煤矿行业发展的一个重要方向,其作为企业生产和发展的优秀,在未来发展中有一定的优势作用。我国现在很重视煤矿行业的开发技术和配套设施的设计,并要求煤矿行业开发要有自己的知识产权,从传统的经验分析不难看出,我国如想提高高产出和高旷工作业的安全性就必须建立自主产权的优秀设备和装置。在设备通信上实现智能化、自动化、可靠性,要加强设备实时信息的收集与整理,并且对其进行分类和存档,将部分有价值的信息进行回收整合,为创新煤矿管理系统中生产设备和工艺水平提供有效的资料帮助。 2.3煤矿管理系统的安全性发展煤矿管理系统综合自动化技术主要体现在智能化和自动化上,其在煤矿开采行业发展中起着不小的推进作用。如现阶段人们所广泛运用的远程控制系统,它可以在无人帮助和工作的情况下实现对煤矿矿井作业的开采和控制,还能通过运输传递的方式,记录并统计工作时产生的数据以及矿井中的温度及湿度状态等。由于矿井工作的风险性比较大,且属于事故多发场地,如瓦斯爆炸、地压冲击、火灾等都是造成事故危险的因素。因此,对于煤矿的生产安全环节要引起足够的重视。在煤矿的开采过程中或者完工后,要对所有的电路设备进行安全检查工作,并且要及时了解矿井下工作人员的情况,以免引起不必要的事故发生。 3结语 综上所述,我国煤矿管理系统在综合自动化技术的发展中还处于起步阶段,为实现信息化技术的发展历程,必须要在综合自动化技术上构建自主的知识产权,将自动化、智能化和高效化引入到技术目标中,结合集控技术的发展,将综合自动化技术日渐完善和创新。总之,要加大对采矿工作中人力物力的投入,改进各个生产环节中出现的不足,提高生产效率,减少成本支出是实现煤矿管理系统在综合自动化技术稳步发展的关键。 作者:景明伟单位:宁夏王洼煤业有限公司银洞沟煤矿 煤矿综合自动化论文:浅谈煤矿综合自动化系统控制策略 摘要:现阶段国内煤矿已利用综合自动化技术(计算机技术、网络技术、信息技术、控制技术),来实现煤矿的设备监控、安全、生产和经营管理等信息的有机集成。本文针对综合自动化系统要实现安全、可靠、高效生产的必要前提条件,结合国内煤矿综合自动化技术发展情况、系统的构成、煤矿机械装备、电气设备与工作人员的现场实践经验,采用全方位多层次的技术和自动化方案优化,分析煤矿综合自动化系统的重点控制策略。 关键词:综合自动化 现场层设备 控制策略 1 煤矿综合自动系统构成 (1)系统一般分为应用层、网络层、现场设备层。应用层又称集控层,采用统一的数据平台,用户可以进行各子系统间互访,用于数据接收、过滤、处理。网络层又称过程层,自动化控制网络结构:主干网络采用千兆冗余工业以太环网保证网络通讯的高带宽和可靠性,现场采用工业以太环网和多种现场总线,确保用户可兼容接入各子系统和设备。现场设备层由各种总线通讯分站、监控装置、智能仪表、传感器、电机等组成。(2)煤矿的各子系统一般有安全监控系统、瓦斯抽放监控系统、通风机监控系统、人员定位管理系统、供电监控系统、主通风机在线监控系统、提升系统、胶带输送机监控系统、井下排水控制系统、压风机监控系统、选煤厂监控系统、调度大屏幕显示、矿井移动通讯系统、煤矿产量调运系统、工业电视系统、束管监测系统、防尘喷雾系统等。 2 国内煤矿综合自动化技术发展情况及存在问题: 国家“十二五规划”明确指出:“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化”。综合自动化建设已成为我国的一项重要的战略国策,近年来,随着我国煤矿综合自动化的发展,煤炭企业也在综合自动化建设上进行了较大的投入,但过于关注综合自动化平台所能实现的功能,主要存在以下问题: (1)煤矿综合自动化基础设施涉及面广,对质量、性能参数等没有统一规划和定位。(2)现场总线层中所有自动化所需的机械设备进出口数据以及后续处理所需的测量值,缺少统一整合。(3)综合自动化基础设施容易产生重复建设且系统可靠性低。(4)难满足生产发展和软硬件技术升级的需求。 3 综合自动化系统的控制策略 近年来,随着OPC技术及现场总线(Fieldbus)技术的迅速发展,虽然解决了煤矿生产具有现场环境复杂,覆盖面大,生产系统多,存在各监控子系统异构且相互独立又互相制约等问题。但在先进的自动化技术的基础上,更应保证系统的实用性、安全可靠性、开放性、可维护性、经济性。笔者认为:煤矿综合自动化系统的重点控制策略应放在现场层设备标准化上,进行可靠的规划和统一整合,形成统一标准,解决自动化系统故障和工艺流程错误难识别,软件难编程、难扩展、基础设施重复建设等问题。 (1)从现场层设备的互换性、稳定性、安全性分析,使设备标准化、功能模块化、硬件智能化、数据数字化。对于长期连续运行的系统,必须考虑各种总线通讯分站、监控装置、智能仪表、传感器、网络、硬件的性能,这就要充分考虑设备的品牌、成熟性、经验和合理性;也能优化各子系统的标准模块,以使其结合生产工艺所需控制器、开关、电机等设备提供质量可靠的设计和优选。(2)使设备层支持多种符合国际标准的现场总线。因为系统最下面一层是现场总线层,是保证整个矿实现高效整体自控化的前提条件。它主要解决现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。借助于数据接口,所有自动化所需的机械设备进出口数据以及后续处理所需的测量值都将在现场总线层对其进行统一整合。所以在选择现场层设备时,必须使其能支持多种国际标准的现场总线。(3)优化基础网络与工业网络系统结构。网络基础设施是矿井信息化建设的关键环节,关系到整个矿井综合自动化系统的安全与可靠性。它们由星型(或环型)地面光纤系统、环型井下光纤系统和独立组网的安全网络系统、工业网络系统组成。基础网络必须采用先进的、开放的体系结构,以便于在应用平台级方便地集成现有、未来的应用系统,并最大限度的优化路由方式,使系统的结构简化, 减少设备与连线。另外,系统所采用的网络、软件和设备技术应符合相关国际标准的、完全开放的,具备成熟的第三方连接能力。并在国内有良好的接受程度,符合未来发展方向的主流技术,提供技术规格、开发支持等工作。 4 结语 综上所述,国内煤矿综合自动化系统除了高度集中控制系统的研发外,更要其控制策略的重点更放在了设备基础设施上。采取有效措施及目标定位,规划并引进自动化基础设施技术标准,以此来实现采矿技术、工艺过程和产品运输等标准化、高效自动化,提高经济性、生产设备灵活性和整个煤矿的竞争性。 煤矿综合自动化论文:数字化煤矿综合自动化系统创建分析 摘 要:随着网络技术的不断发展,数字化煤矿综合自动化系统在我国已得到广泛应用,但是由于各方面因素,其创建及发展过程还存在许多问题。本文详细介绍了数字化煤矿系统的概念、功能及其创建的必要性,并分析指出了其创建过程中存在的问题与相应解决方法,希望能对这一系统的进一步发展作出贡献。 关键词:数字化;煤矿;综合自动化 随着第三次科技革命的深入发展,煤矿领域也不断进行着革新,数字化煤矿综合自动化系统的创建便是其中一例。自20世纪80年代起,数字化煤矿系统在我国便得到了逐步的发展与应用,并在应用过程中发挥其特有功能,为煤矿事业的发展创造了显著效益,但截止目前,其发展、创建过程中依然存在不少问题亟待解决。 一、数字化煤矿综合自动化系统简介 (一)数字化煤矿综合自动化系统的概念 数字化煤矿综合自动化系统是基于CIMS原理提出的一项由应用、网络、现场设备三层结构组成的,矿井检测、报警、生产操作一体化的系统。为提高煤矿安全管理能力,实现生产、管理的一体化,该系统集合了网络、通信、数据库、自动化、信息化及工业电视等技术设备,实现了生产与管理的集成,即生产控制、监测系统与生产管理系统的集成。 (二)数字化煤矿综合自动化系统创建的必要性 煤炭行业是一个相当危险的行业,但同时又是一个国民经济发展必不可少的行业。为此,国家对这一行业的监管力度不断扩大,对于发展煤矿高科技的要求也不断加强。在这一背景下,数字化煤矿综合自动化系统的创建与完善正是大势所趋。 此外,煤矿综合自动化系统的创建有利于改变当下煤矿众多子系统:1 相互独立、各自为政,软件重复投资且不能实现信息共享,无法实现统一监控和调度;2 重复投资造成资金浪费,从而导致维护资金缺乏、安全性降低;3 由于以上原因而导致自动化集成系统无法发挥其最大效益等等一系列问题,从而实现安全生产,统一监管。从这个角度来讲,实施数字化煤矿综合自动化系统是很有必要的。 二、数字化煤矿综合自动化系统的功能 (一)提高煤矿作业的安全性 数字化煤矿综合自动化系统拥有调度集中监控平台、千兆工业网传输平台及子系统接入平台,其创建与应用在很大程度上改善了煤矿工作人员的工作环境,提高了其工作地点及相关设施设备的安全系数,有利于保障工人的人身安全。 此外,数字化煤矿综合自动化系统在煤矿事业中的应用,实施了人员定位系统,以国投新集口孜东矿为例,其人员定位系统的构成主要包括:地面信息采集基站1个,井下大分站5个,小分站20多个,无限收发器共30多个,共配置标识卡10000张,实现了一人一卡入井,这有利于对井下作业人员进行定位,有利于保障工人的人身安全。 同时,由于该系统的实施实现了网络共享,矿难事故发生时能够及时联动报警,这不仅有利于减少人员伤亡人数,同时也能减少事故带来的经济损失。 (二)减少作业工人数量,节约投资成本 数字化煤矿综合系统的创建与应用,在一定程度上实现了设备的自动控制,可无需工作人员进行值班坚守与定期巡逻检查,降低了煤矿工人的劳动强度,同时可减少各岗位对工作人员数量的要求,减少工人数量,具体到每一位在职工人都有各自的职责范围,提高了煤矿事业对工人劳动力的利用率,同时由于人员减少,也在一定程度上节约了成本。 此外,这一系统的创建与应用,在生产设备方面,也有效降低了成本,比如该系统之下,形成了传输、数据、监控平台,网络数据实现了共享,减少了不必要的重复投资等。 (三)提高管理水平,提高生产效率 数字化煤矿综合自动化系统为煤矿企业提供了一个统一的管理平台,尤其是通讯联络系统的运用,实现了对井下作业人员的全方位监控,能够及时依据作业情况调整各部门的工作。同样以国投新集口孜东矿为例,其通讯联络主系统采用的是江西联创DDK-6型数字程控交换系统,总容量为400门,冗余100门;包含IP广播和无线通讯两个辅助系统。其中,无线通讯系统的井下安装基站有26个,共配置配套无线手机700部,同时,井下的信号覆盖率达到90%以上;IP广播系统的井下终端也安装了20多个,从而实现了通信全覆盖,这一方面有利于提高煤矿事业的集成水平,实现系统内部的综合管理;另一方面也有利于实现煤矿作业过程中的管理与监控的一体化,提高管理水平。 三、数字化煤矿综合自动化系统创建中存在的问题及解决方法 (一)煤矿自动化产品方面 煤矿综合自动化系统在我国早已起步,就目前而言,其自动化产品种类繁多,但是没有统一标准,而且质量上也频出问题。这就阻碍了煤矿自动化系统的进一步发展。为此,相关部门应积极制定相关政策、法规,致力于提高我国自动化产品的标准化、规范化、通行化等,并对其质量标准按市场要求做出规范,不断适应数字化煤矿自动化系统的创建。 (二)煤矿综合自动化系统建设方面 笔者调查发现,目前我国数字化煤矿综合自动化系统建设方面,存在自动化设备及子系统独立运行、各自为政的状况,这就导致网络信息不能实现共享,从而出现“信息孤岛”现象,限制了信息利用率的提高。为此,数字化煤矿综合自动化系统的创建首先要建立起一个统一的网络平台,这不仅有利于实现资源的全方位互动,提高资源的利用率,减少为维护各子系统资源所付出的人力、物力等资源的浪费;还有利于实现煤矿企业内部的监测、管理与控制的一体化,提高工作效率,实现生产目标。 结语 随着数字化煤矿综合自动化系统在我国煤矿事业中的逐步普及,对于该系统的创建更要严谨、认真,始终遵循面向应用、人机协同工作、信息资源综合管理、兼容并蓄、统一规划与分步骤实施、不断适应时代变化同时稳步推进及广义网络等原则,不断改善其创建过程中出现的瑕疵、问题,力争实现其效益最大化。 煤矿综合自动化论文:浅谈煤矿综合自动化控制系统构成与实现 【摘 要】同美国、澳大利亚等国家相比,我国煤矿行业生产效率偏低,吨煤死亡率偏高,为了有效提高煤炭生产率,改善劳动生产条件,相继引用了煤矿综合自动化控制系统,它能够通过工业以太网实现全矿井生产系统、通风系统、排水系统、提升系统、供电系统与地面管理系统的集中控制,因而能从技术与管理上显著改善煤矿企业运行效率并取得较好的综合效应。作为煤矿行业研究的重要课题之一,煤矿综合自动化控制系统也是本文讨论的重点,笔者从系统特点、系统构成与了系统实现三方面进行了阐述,对实现煤矿的自动化生产具有重要意义。 【关键词】综合自动化控制系统;煤矿企业;系统构成 前言 煤炭在我国能源结构中所占的主体地位将仍然持续于未来大半个世纪,但我国90%的煤炭都以井工开采为主,生产隐患多,生产效率低,生产成本高,各种矿井事故(如瓦斯突出与爆炸事故、矿井突水事故、机电事故、顶板事故等)层出不穷,因此,有必要研究新型技术逐渐代替部分人力的作用。随着计算机技术的快速发展,自动化控制技术逐渐被运用到各个行业与领域中,基于现代化管理与安全监测系统的需要,在煤矿行业中安装采用综合自动化控制系统已成必然趋势。自该项技术在煤矿应用一二年以来,显著提高了矿井生产效率与安全系数,因此,大力发展自动化控制技术是新型现代化矿山企业建设与实现安全高产高效的必然途径。以下笔者将从煤矿综合自动化控制系统特点、构成与实现三方面进行详细阐述。 1 煤矿综合自动化控制系统的特点 煤矿综合自动化控制系统作为煤矿自动化总平台,实现了在地面对煤矿井上下诸多设备的可靠控制。 (1)采用光纤组建了煤矿井下工业以太网并形成环网,全矿井下胶带、轨道、供电、排水、通风、矿井提升、选煤等自动控制子系统均以现场总线等形式就近接入工业以太环网,同时,采用OPC及组态软件等技术接入软件平台,形成全矿井自动控制信息传输及处理的总集成平台,基于该平台实现了在地面集控中心对井下胶带、供电、排水、轨道、通风、压风、提升、选煤等设备的远程开停控制和在线监测,井下诸多环节和岗位实现了无人值守,大大减少了井下现场人员,提高了矿井安全水平。 (2)煤矿安全监控、人员定位等监测监控系统在地面接入煤矿自动化平台,实现了矿井自动化信息、安全生产监测信息的集成、共享和Web等功能,实现了对井下所有掘进头、工作面的瓦斯自动检测和超限自动断电、告警,实现了对井下所有重要地点的风速、温度、风门、局扇开停的自动监测,实现了对井下人员分布情况的在线监测和统计。 (3)建立了矿井自动化监控中心,具有大屏幕显示功能,控制功能,数据统计汇总功能,网络功能等,操作员站之间具备相互冗余功能。 (4)建立了矿井工业电视监视系统,将井下和地面各主要地点摄像机的信号传输到地面视频服务器,在集控中心显示和切换图像,为地面远程控制提供了必备的监视手段。 (5)建立了矿井移动通信系统,实现了井下现场与集控中心的清晰通话,为地面远程控制提供了畅通的联络手段。 (6)完成了煤矿综合自动化控制系统与煤矿管理网络安全对接,将煤矿井下现场的自动化信息、安全监测信息、井下视频与管理信息系统联通,通过Web等方式实现了各类信息在全公司的资源共享。 2 煤矿综合自动化控制系统构成与网络架构 2.1 煤矿综合自动化控制系统构成 矿山综合自动化系统以矿用千兆冗余工业以太环网为通讯平台,采用3层网络结构,将数据、视频、音频、通讯一条线路同网传输,基于VLAN、IGMP等工业以太网技术,通过优化资源配置,合理分配各系统的资源和带宽,确保重要数据的实时性和可靠性及各种情况下通信的畅通。通过光纤通信为骨干通信平台,将主井提升子系统、选煤厂控制系统、井下人员定位系统、带式输送机监控系统、井下供电无人值守系统、电力调度子系统等统一集成在一个骨干光纤软件平台上,构成一个统一的煤矿综合自动化信息管理平台。 2.2 煤矿综合自动化控制系统网络架构 煤矿综合自动化控制系统的主干通信网络使用千兆环型工业以太网,使用优秀交换机将井上信息管理平台与井下各类自动控制系统互连,骨干网提供工业以太网接口,保证整个系统具有良好的可扩展性,骨干网一旦出现故障,可以迅速自适应恢复通信,保证整个系统的稳定性与可靠性。煤矿综合自动化控制系统的网络系统由井下网络和井上网络2部分构成,网络均为环型拓扑结构,2部分网络使用优秀交换机完成互联。全矿骨干网络使用1000M工业以太网构建,为全矿各子系统提供方便灵活的工业以太网接口,地面、井下子系统均可以方便接入。 图1 煤矿综合自动化控制系统结构 煤矿综合自动化控制系统井上部分由优秀交换机和以太环网组成,以太网使用千兆带宽,保证系统通信的稳定性与安全性,其他子系统接入附近的交换机,主网络通过地面网关交换机接入调度指挥控制中心网络。井下控制网络通过环形工业千兆太环网,构成井下生产过程控制自动化的统一软件平台。煤矿综合自动化控制系统结构图如1所示。 3 煤矿综合自动化子系统软件功能的实现 煤矿综合自动化控制系统使用统一的平台集成了电力调度子系统、压风机子系统、锅炉房子系统、中央回风井通风机子系统、副井提升子系统、井下带式输送机集中控制系统、考勤、人员定位和无线通讯系统等不同功能子系统。不同的子系统软件的实现主要采用组态软件完成,组态软件根据现场情况进行快速二次开发,真实模拟现场动画效果,有效处理数据。例如煤矿综合自动化控制系统中的井下主排水系统的监控软件需要实现水泵的在线监测和自动化控制。能对水泵的各项运行工况参数在线实时监测、统计和显示,通过智能专家系统使水泵始终处于高效的运行状态,通过故障参数进行分析预警,防止事故,控制操作程序,防止误操作,同时可根据操作员指令或预定控制程序,按要求自动完成水泵的定时启动、定水位启动、自动切换启动、智能经济运行等操作,自动控制分时运行、削峰填谷,即可现场操作控制,也可远程操作控制,实现水泵的高效经济运行和现场无人值守运行。通过组态软件可以快速高效的实现上述功能,利用组态软件设计的井下主排水系统监控界面形象直观,具体界面如图2所示。 图2 井下主排水系统监控界面 4 结语 煤矿综合自动化控制系统在地面远程控制井下设备,实现现场无人值守,不仅减人提效,也是煤矿“无人为安”思想的体现,对煤矿安全生产的发展具有重大意义。通过在煤矿建立综合自动化控制系统,可以实现在煤矿地面控制中心对井下胶带运输、轨道运输、供电、排水、压风、地面选煤设备的开停控制,并减少井下现场作业人员数量,从而可取得较好的经济效益和社会效益。 煤矿综合自动化论文:全矿井综合自动化系统在煤矿中的应用 【摘 要】全矿井综合自动化系统是随计算机技术、信息处理技术以及通信技术等技术的发展而出现的为矿山数字化建设服务的先进新型系统,全矿井综合自动化系统在煤矿中的应用一方面能提高煤矿工作效率,改善工作作业环境,另一方面也能提高矿井作业安全系数,增加企业优秀竞争力。因此研究全矿井综合自动化系统的发展与应用意义深远。本文以江苏某矿为研究对象,介绍了全矿井综合自动化系统在该矿的应用情况,并详细分析自动化系统的结构、工作原理、系统特点与主要功能。实践证明,自该矿引进全矿井综合自动化系统以来,实现了加强煤矿运输、通风、瓦斯抽采等生产环节的远程监控的目的,大大减少了矿井生产安全事故。 【关键词】煤矿;全矿井综合自动化系统;工作原理;系统特点;远程监控 引言 某煤矿位于江苏省境内,是一座具有先进管理经验的大型矿井。该矿采用全矿井综合自动化系统,由天地(常州)自动化股份有限公司设计并协助完成。全矿井综合自动化系统集检测、监控、管理于一体,能通过监测数据的采集、处理及分析对全矿的安全生产状况进行综合性动态分析,从而为领导制定决策提供依据,以实现矿井安全、高效、集中运行生产,达到提高工作效率、改善工作作业环境、提高矿井作业安全系数的目的。 1 全矿井综合自动化系统介绍 1.1 系统结构 该矿井是一个高产高效的现代化矿井,为提高矿井安全生产的效率,通过全矿井综合自动化系统,对矿井提升系统、运输系统、通风机、110kV变电所、井下水泵、瓦斯抽排系统、选煤系统、安全监控系统、压风机、锅炉系统等工业生产环节实行统一操作、集中监控、统一调度。此系统根据管控一体化思想,以3层的系统结构――管理层(以太网)、控制层(冗余工业以太环网)、设备层(现场总线)为基础,将上述系统统一在一个网络平台上,便于对矿井生产状况进行实时监控,并为管理决策提供依据。全矿井综合自动化系统网络拓扑结构如图1所示。 1.2 系统工作原理 各自动化系统的现场设备如PLC或专业控制器就近接入工业以太网,工程师站和管控服务器通过地面交换机接入网络,建立数据传输的高速通道,并采取以下作业步骤,实现信息的有机集成。 (1)在管控服务器中安装矿井综合自动化软件平台,通过控制层和设备层将各自动化系统的数据通过工程师站或现场PLC集成到矿井综合自动化软件平台上。集成方式采用简单、易行的应用层协议,即运用统一的通信协议、统一的接口、统一的编码方式将各自动化系统的监控数据进行采集、分析、处理、汇总,除了安全监控系统采用文件方式进行数据交换外,其它自动化系统全部采用OPC方式接入矿井综合自动化软件平台。 (2)将矿井综合自动化软件平台与设备管理信息系统、安全管理系统、综合消息平台进行联机。其中,各自动化系统、设备管理信息系统、安全管理系统提供基础信息,而预警信息通过消息平台发送到相关管理人员的手机上或通过计算机桌面消息方式提醒管理人员, 使他们能及时了解矿井的安全生产状况,在必要时采取解决措施。 (3)当所有的数据经过分析处理后,在调度室大屏幕和调度台工作站上显示。监控数据和矢量图形采用在线组态方法, 可创建形象、直观的生产动态监视画面, 实时显示矿井生产工况和环境监测数据,从而使调度管理人员在紧急情况下及时远程遥控井下设备。 (4)系统对集成后的各类数据进行深加工、分析,以产生比较有价值的信息和实现多系统之间的互联动。例如可以直观地在大屏幕上显示矿井各区域的安全状况,可以在危险时及时提供该区域的人员分布情况、视频图象、主要设备运行情况、救灾物资储备情况、人员撤离路线等信息。 (5)由于矿井综合自动化软件平台支持Web方式浏览数据,公司领导和各生产职能部门可通过网络随时掌握矿井生产动态和安全状况。 1.3 系统特点 该系统采用3层体系结构,且控制层采用工业以太环网,设备层采用现场总线,保证了现场子系统的实时性;环网冗余,可快速建立连接及连接恢复,恢复时间 1.4 系统主要功能 (1)实现了不同自动化系统的数据集成。通过简单易行的应用层协议,全矿井综合自动化系统实现了各自动化系统监控数据的采集、分析、处理、汇总,这些监控数据包括环境监控系统、电力监控系统、调度通信系统、数字工业视频系统、人员监测系统、胶带运输系统、洗煤厂集中控制系统数据等,为进一步提供数据打下了应用基础。 (2)实现了数据传输故障诊断功能。全矿井综合自动化系统利用本地丰富的软、硬件资源,采用一定的技术策略实时监控不同自动化系统的运行情况及工业控制网络,准确判断影响数据传输的故障,为系统的正常运行及日常维护提供了保障。 (3)实现了不同自动化系统间的互联动,即环境监控系统、电力监控系统、数字工业视频系统、安全管理系统、调度通信系统、短信报警平台间的互联动功能。 (4)实现了系统分级控制功能。全矿井综合自动化系统可通过矿井综合自动化软件平台控制多个自动化系统中设备的开停,以保证当井下发生紧急情况时,根据需要通过该软件平台手动或自动控制井下设备,以减少不必要的损失。 (5)建立了应急预案指挥体系。全矿井综合自动化系统建立了一个针对各种危险源和事故的预案库及完整的预案库管理工具,并可不断地修正和完善预案库。当系统产生危险提示或井下发生事故时,系统自动启动预库案,并调出相应的避灾路线图,指导调度指挥人员正确及时地处理危险或事故。当具备外部相关条件时,系统可启动预案库的自动执行工具,并可记录结果。 (6)建立了区域生产作业环境评估机制。全矿井综合自动化系统通过综合分析不同作业地点影响安全的各类数据,给出该工作地点正常、异常、较危险、很危险的评价结果。评价结果通过不同的颜色区分显示,从而将矿井各作业地点的安全状况直观展示给调度人员,提高了调度人员的管理效率。 3 结语 全矿井综合自动化系统自在江苏某矿运行以来,有效解决了现场管理分散、工人安全得到保障等问题,实现了检测、监控、管理一体的矿山作业模式。实践证明,全矿井综合自动化系统应用于期间运行稳定可靠,通过现场检测数据与监控图像分析,并运用先进管理模式,有效降低了矿井安全事故率,节约了企业生产成本,因此具有较好的社会效益与经济效益。 煤矿综合自动化论文:矿井综合自动化系统在榆树井煤矿的应用 【摘 要】基于工业千兆以太环网的全矿井综合自动化系统的网络结构及其在榆树井煤矿的应用情况。实际应用表明, 综合自动化系统的建成极大地提高了榆树井煤矿的矿井生产自动化和管理现代化水平, 实现了全矿井系统实时数据和运行状态的远程实时监测、统一管理与数据共享。实现生产及辅助生产的各种运行参数上传至调度室, 可使煤矿生产和管理更加科学高效。 【关键词】矿井综合自动化系统;网络平台;工业以太环网 1 前言 内蒙古上海庙矿业公司焦煤公司榆树井煤矿位于陕甘宁交界处, 2010年7月投产, 是一个新型现代化矿井。我矿坚持把信息化建设作为重点工程,本着“总体规划、分步实施、重点突破、务求实效”的工作方针,我们不断更新观念,坚持科技兴煤战略,开发建设了KJ90安全监测监控系统、KJ251入井人员考勤系统、调度大屏显示系统、调度通信系统、全矿井综合自动化系统、工业电视系统、办公自动化系统、视频会议系统、CDMA无线通信系统,数字化矿山安全管理系统、材料管理系统、设备管理系统、调度日报系统、地理地测信息系统、采掘设计系统、智能化通防系统、井下巷道三维模拟系统等,并成功实现了集“视频、数据、通讯”为一体的“三网合一”的信息工程,实现了计算机信息资源的综合利用和共享, 使矿井的安全管理更加科学化、规范化、系统化,信息化建设取得了实质性的进展和成就,综合实力得到了显著增强。 目前,我矿信息化技术已经全面应用于生产、安全等领域,随着计算机技术、网络技术、数据库技术、自动化技术、传感器技术、数字视频技术和现代管理技术在矿井中的全面应用,我矿信息化正向信息扩展、高度集成、综合应用、自动控制、预测预报、智能决策的方向深入发展。 榆树井煤矿本着“增加人不如增加设备, 增加人不如培训人!”的理念, 通过对人才的培养和对新设备、新技术的应用,来达到减员增效的目的, 对于新设备和新系统的管理问题,榆树井煤矿推广应用了矿井综合自动化系统, 通过综合自动化系统平台运行, 实现了对各个子系统的管控一体化。 2 主要研究内容 各自动化系统的现场设备如PLC 或专业控制器就近接入工业以太网, 工程师站和管控服务器通过地面交换机接入网络, 建立数据传输的高速通道,并采取以下作业步骤, 实现信息的有机集成。 (1)在管控服务器中安装矿井综合自动化软件平台, 通过控制层和设备层将各自动化系统的数据通过工程师站或现场PLC 集成到矿井综合自动化软件平台上。集成方式采用简单、易行的应用层协议, 即运用统一的通信协议、统一的接口、统一的编码方式将各自动化系统的监控数据进行采集、分析、处理、汇总, 除了安全监控系统采用文件方式进行数据交换外, 其它自动化系统全部采用OPC 方式接入矿井综合自动化软件平台。 (2)将矿井综合自动化软件平台与设备管理信息系统、安全管理系统、综合消息平台进行联机。其中, 各自动化系统、设备管理信息系统、安全管理系统提供基础信息, 而预警信息通过消息平台发送到相关管理人员的手机上或通过计算机桌面消息方式提醒管理人员, 使他们能及时了解矿井的安全生产状况, 在必要时采取解决措施。 (3) 当所有的数据经过分析处理后, 在调度室大屏幕和调度台工作站上显示。监控数据和矢量图形采用在线组态方法, 可创建形象、直观的生产动态监视画面, 实时显示矿井生产工况和环境监测数据,从而使调度管理人员在紧急情况下及时远程遥控井下设备。 (4)系统对集成后的各类数据进行深加工、分析, 以产生比较有价值的信息和实现多系统之间的互联动。例如可以直观地在大屏幕上显示矿井各区域的安全状况, 可以在危险时及时提供该区域的人员分布情况、视频图象、主要设备运行情况、救灾物资储备情况、人员撤离路线等信息。 (5)由于矿井综合自动化软件平台支持Web方式浏览数据, 公司领导和各生产职能部门可通过网络随时掌握矿井生产动态和安全状况。 3 技术应用与特点 目前, 国内部分厂家采用组态软件开发矿井综合自动化软件平台。由于组态软件具有通用性, 在数据整合和处理上采用脚本来处理信息, 运行效率较低, 难以对现有各自动化系统的信息进行高效、有机的整合。为了最大限度地保护在原有自动化系统上的投资,矿井综合自动化软件平台采用基于微软DCOM 组件技术、Web Ser vice 技术等先进、成熟的技术, 可以为各种专家系统提供基础数据, 也可以方便地进行升级、扩展, 具有运行效率高、稳定、可靠等特点。 通过矿井综合自动化软件平台实时采集现场数据信息, 对数据进行加工处理、分析预测, 形成决策意见, 同时依据相关的规章制度和专家经验, 综合评价多种参数, 并用评价结果指导和调节各生产系统或环节的运行, 有效地预防和控制灾害。 4 使用效果 矿井自动化控制系统本身, 并不直接创造效益,但它对企业生产过程起着明显的提升作用。搭建传输平台、数据平台、监控平台, 一次投资、长期受益,能为煤矿节省传输线路铺设和维护费用, 减少矿井生产过程的原材料、能源的损耗。能提高对设备的故障分析和判断能力, 减少人工操作失误和停机事故, 增强操作系统的可靠性, 延长设备使用寿命, 提高矿井生产过程的安全性; 在地面集中监测监控, 井下减员增效, 减少井下人员伤亡的可能性, 实现无人值守、定期巡检, 有效降低生产成本, 提高矿井生产效率; 可加强对辅助运输的调度与管理, 提高运输能力, 发挥自动化系统的综合效益, 实现煤矿管控一体化, 提高煤矿的安全生产调度水平。 我矿一直坚持“科技兴煤、人才强企”战略思想,重视科技,以先进的科学技术武装生产经营的各环节,在诸多领域已达到国家乃至国际领先水平。在信息化建设中总体规划、注重实效,推进科技创新,推行小改小革,一切从本矿实际出发,以现代化信息技术改造传统产业,以科技力量引领企业加快发展。推进信息化,关键在于应用、在于务实,在实施过程中尊重生产实际,把信息化和生产调度紧密结合,抓调度、抓管理,突出重点、分步实施、务求实效。 通过全面实施信息化建设、管理,特别是数字化矿山系统的深入建设,为我矿的安全生产再上一个新高度奠定了扎实基础,与此同时,也将在实现矿井安全生产及可持续发展战略中发挥其重要作用。 5 结语 矿井综合自动化系统的建成极大地提高了榆树井煤矿系统管控一体化程度, 有效地提高了矿井生产自动化和管理现代化水平, 实现了全矿井系统的统一管理与数据共享。当系统出现故障和报警时能够快速反映出故障部位和报警位置, 方便了系统的维护, 缩短了系统故障的排除时间, 减少了设备故障带来的经济损失, 达到了减员增效的目的。该系统目前功能完善, 使用方便。在后期, 榆树井煤矿将会陆续加大子系统的接入量, 争取早日实现全矿各子系统的集中管控, 为提高矿井综合自动化程度、信息化管理水平和强化煤矿安全生产能力奠定坚实基础。 煤矿综合自动化论文:计算机综合煤矿自动化系统的通信网络与现场总线 [摘 要] 随着国家越来越重视煤矿企业的安全生产以及信息网络技术的崛起,计算机综合自动化系统的通信网络与现场总线的应用,更好的服务于煤矿企业,有效的提升了煤矿企业的经济效益和社会效益。本文将对计算机综合煤矿自动化系统的通信网络与现场总线进行简要的分析和探讨。 [关键词] 煤矿; 自动化系统; 通信网络; 现场总线 进入了21世纪,以工业以太网为代表的信息网络技术进入了快速的发展阶段,使得集计算机综合自动化系统的通信网络来传输煤矿各系统之间信息得到了实现,并且各系统之间的信息传输也逐渐的采用了总线传输方式,如CAN、Rs232总线传输方式就广泛的应用在传输煤矿各个系统内部的数据信息上,使得煤矿自动化系统水平进入了一个新的台阶。 一 煤矿自动化系统的通信网络 工业以太网是一种符合IEEE802.3(以太网)和802.11(无线局域网)标准的高性能的局域网络。通过工业以太网用户可以建立高性能、宽范围的通信网络。目前随着互联网技术的广泛应用,Ethernet传输速率和Ethernet交换技术都将得到了有效的提高和发展,使Ethernet全面应用于工业控制领域,煤矿自动化系统得到了广泛的实施, 在煤矿企业,矿井传统的通信网络是以链型或者以星型网络拓补为主,其各个子系统自成网络,导致了系统的带宽低、可靠性差、不具备冗灾性能。目前以太网技术在煤矿自动化系统中的应用,提高了矿井通信系统的可靠性。并且通过无线以太网技术,可以实现无线组环的功能,比如在煤矿的开采工作面的主运顺槽和辅顺槽与主副大巷连接,这样就能够实现两个顺槽的无线组网,而大巷与有线以太网相连接就实现了开采工作面、主副顺槽、大巷之间形成了一个环路,以便对设备进行回撤,也就简化了施工与运维的难度,提高了系统的可靠性和冗灾性。无线以太网和有线网络采用标准以太网802.3协议与工业以太网进行无缝连接,这样无线以太网设备就可作为工业以太网的接入点来对已经建成的工业以太网的数据进行传输,充分的利用了原有资源,同时以太网通过无线延伸到移动的采掘和掘进工作面,有利于提高网络的灵活性和便利性。 随着科技的进步,计算机综合自动化技术在煤矿企业内广泛的应用,目前煤矿各个生产和监控的子系统的自动化程度越来越高,同时也越来越复杂,其子系统的数量和种类也在不断的增加,但是现有的子系统的传输方式则是采用“星型”或“链型”网络拓扑结构用有线的传输方式接入,将受到现场环境和位置的限制,则需要架设线缆,并且其移动不灵活还缺少链路冗余,可能会出现一碰就断的现象。而基于无线以太网技术的无线自动化适配设备的接入将面向网络侧采用无线以太网技术来接入井下的工业以太网,面向被控设备和子系统侧提供了以太网、总线通信、串行通信等多种接口,便于利用原有资源,并且采用无线以太网技术的自动化接入适配设备将不受线缆的限制,从而实现了便捷的无线接入,提高了系统的可靠性。 二 煤矿现场总线 CAN-bus(Controller Area Network)总线最早由德国Bosch 公司提出的当时主要用于汽车内部单元与控制中心之间的数据通信。因为其具有良好的性能,所以目前被广泛应用于其他领域中,如工业自动化、电力通信、楼宇建筑、汽车电子、电梯网络以及安防消防等诸多领域,并且逐渐成为这些行业的主要通信手段。现场总线CAN-bus 具有以下诸多特点: 1)国际标准的工业级现场总线,传输可靠,实时性高。 2)传输距离远(无中继时最远10Km),传输速率快(最高1Mbps)。 3)单条总线最多可接110 个节点,并可方便的扩充节点数。 4)总线上各节点的地位平等,不分主从,突发数据可实时传输; 5)非破坏的总线仲裁技术,可多节点同时向总线发数据,总线利用率高。 6)出错的CAN 节点会自动关闭并切断和总线的联系,不影响总线的通信。 7)报文为短帧结构并有硬件CRC 校验,受干扰概率小,数据出错率极低。 8)对未成功发送的报文,硬件有自动发功能,传输可靠性很高。 9)具有硬件地址滤波功能,可简化软件的协议编制。 10)通信介质可用普通的双绞线、同轴电缆或光纤等。 11)CAN-bus 总线系统结构简单,性价比极高。 CAN-bus总线在网络开放性、网络通信距离、通信可靠性、数据传输实时性、网络节点数目以及系统设计成本等各个方面都将具有强大的优势,所以当CAN-bus总线在煤矿通信系统中开始应用时就得到了广大用户的认可,目前已经成为煤矿行业首选的通信网络设备。由CAN-bus所构建的现场煤矿设备网络,将能够使得管理者和主控设备及时的了解和处理当前的矿井情况,能够第一时间的发现事故隐患,及时的对其进行处理从而避免危机的发生。而且目前基于CAN-bus现场总线技术已经完全成熟,用其来构建煤矿行业的通信网络或者开发某一特定的通信设备从技术上来说已经不存在任何的门槛,其CAN-bus现场总线本身也符合安全要求,所以其与通常煤矿行业所应用的RS-485标准相比较,CAN-bus现场总线具有更大优势,目前完全可以取代RS-485网络。采用CAN-bus现场总线技术可以组建出一个具有高可靠性、远距离、多主方式和多节点的通信网络设备,并且CAN-bus现场总线技术还可以直接使用RS-485的标准传输光缆和拓扑结构方便快捷的在原有设计资源上进行系统升级。 三 煤矿通信网络中的CAN-bus的发展趋势 CAN-bus现场总线是一个开放的标准,几乎所有的国际半导体公司都为其提供了开发CAN-bus 产品的支持。只需简单地约定网络应用层的通信协议,就能够将设备阶段进行互连互通,从而形成多种设备相互通信的数据网络。利用CAN-bus现场总线可以方便地构建煤矿行业的井下通信主干网络。而作为现场总线CAN-bus 网络的一个设备节点,CANET-E 网关可以与以太网Ethernet 实现互连互通这样就可以将现场总线CAN-bus 接入无处不在的Internet 网络,实现数十公里以外或者整个地区的运行数据采集、管理,来满足煤矿行业现场数据的现代化管理要求。所以对于井下的CAN-bus 设备节点也可以与Wireless 网络实现互连互通来构成小范围的无线数据采集网络。所以由此看来,煤矿行业的CAN-bus 网络正朝着三层网络的方向发展。 采用光纤通信的CAN-bus 网络也是煤矿行业通信网络的一个发展趋势,它与传统的双绞线传输方式相比,光纤的低传输损耗使传输距离大为增加,更适应煤矿行业中远距离传输的需求。在未来发展中光纤通信方式、双绞线通信方式的两种CAN-bus 网络将并存于煤矿行业中。 四 结束语 计算机综合煤矿自动化系统的通信网络与现场总线的应用,使得煤矿自动化技术有了很大的提高,提升了煤矿企业的管理水平。随着科技的进步,社会的发展还应不断的对计算机综合煤矿自动化系统的通信网络与现场总线进行改进,使其能够更好的服务于煤矿企业。 煤矿综合自动化论文:CE智能平台在煤矿综合自动化中的应用措施 [摘 要] 煤炭资源是我国最主要的石化资源以及能源之一,对经济建设起到极为重要作用,但随着经济的快速发展和人民生产生活水平的不断提高,煤矿企业中煤炭的开采效率成为煤矿生产的重要研究课题,因而怎样合理利用CE智能平台在煤矿综合自动化所产生的经济效益,对煤炭企业以及我国经济建设发展都有比较重要意义。本文将对CE智能平台、煤矿综合自动化进行介绍。 [关键词] 煤矿; CE智能平台; 煤矿综合自动化 随着我国国民经济的不断发展,对煤炭行业也要求越来越高, 建设以煤矿综合自动化、信息化为标志的新型现代化煤矿已成为煤炭企业提高矿井安全程度、 实现高产高效、增强优秀竞争力的有效途径。但是,井下开采条件的特殊性、复杂性以及多变性制约了煤矿企业有效、实时及可靠的监管。 1 CE智能平台 1.1 CE智能平台简介 CE 操作系统是Windows旗下的一款产品,为专门设计给掌上电脑和嵌入式设备所使用的系统。这个操作系统可使完整的可移动技术与现有的Windows 技术整合工作。 它是将条码扫描装置与数据终端一体化,带有电池可离线操作的终端电脑设备。具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输等功能。为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。其具有一体性、机动性、体积小、重量轻、高性能,并适于手持等特点。它主要应用于工业数据采集中。 1.2 WinCE组成 WinCE主要由两大部分组成,一是WinCE硬件设备,另一个是WinCE中运行的采集端软件。 1.2.1 硬件部分 在生产现场,由于空间的限制,一般情况下不方便放置常规的工控主机,同时也基于成本的考虑,所以采用工业级的嵌入式主机是一个比较好的解决方案,如广州太友科技的数据采集仪,此数据采集仪上配备有两个串口,仪器或设备可直接通过串口线与之相连,同时用户可在数据采集仪中设置产品相关的信息。 1.2.2 软件部分 采集软件安装在数据采集仪中,用户通过采集软件进行数据的自动采集,并进行相关的处理, 对于生产线的实时数据,由于一般只是输出数据,没有输出相应的参数值,规格值等,所以此时可在软件中设置相应的产品信息参数,然后由用户选择相应的产品信息,班次信息,批次信息等。 2 综合自动化概述 2.1 煤矿综合自动化系统概述 为保证煤矿安全和正常生产进行的有关煤矿的各种参数或是状态的集中检测称为煤矿综合自动化,还能对对有关环节加以监控,是保证采掘、运输、通风、排水等主要检测的重要设备。该系统包括矿井环境安全监测和矿井生产监控,矿井环境监测的目的是为了监测影响安全生产以及矿工人身安全的井下环境因素,监控煤炭生产的主要设备的工况是由矿井生产监控系统起到的作用。工业以太网的组成包括传感器、数据采集站、控制站、信号传输以及地面中心站组成。 2.2 系统组成 系统主要由地面调度中心大屏幕、控制器、各类监控主机、数据服务器、优秀交换机、防火墙、接入网关、自动化平台软件、防爆工业以太网交换机、工业以太网交换机、井下各种监控分站、井下光缆配线器、光缆接线分线器、传输光缆及通讯线等组成。 2.3 综合自动化功能 2.3.1 高效可靠的计算机网络平台 用于传输和管理矿山安全生产的多源异质的海量信息系统,能实时采集存储生产过程的重要信息,以实现设备的数据管理和分析,提供毫秒级的数据采集检测速度,采用高效的数据压缩算法可以大大节约存储空间。 2.3.2 综合自动化控制 可靠的工业自动化控制系统,可对相应控制系统发送控制命令,主要包括采掘、运输、提升、供排水、压风、注浆、通风防尘等自动化系统。集中控制煤矿生产设备,实现对采煤机、破碎机、刮板输送机、转载机、可伸缩式皮带机的顺序启停控制,能实现手动、就地集控的切换。能实现对各电机包括电流、电压、温度、绝缘等的监测(根据实际情况安装)。能实现采煤机运行、停止状态的监测。在具备条件的情况下可完全实现无人值守。 2.3.3 供电系统可视化实时监控 能实现变电所主变运行方式及各参数的监测,能实现变电所各高压开关柜运行、停止状态的监测,能实现各种矿井用电量、电气参数及故障情况的报表生成、存储、打印及显示。能实现变电所视频监视,系统模拟现场设备实际情况,实时、动态显示现场设备的真实运行状态。 2.3.4 集中显示功能 从全矿整体的角度浏览矿井运输,提升,通风,人员分布,供电情况的总体展示,能建 立矿井的三维模型,将井下人员的定位实时信息以三维动态可视的方式进行显示和记录,便于总调度人员使用。 2.3.5 事件记录 系统对所有涉及系统配置的操作,对子系统实施控制的操作及一些重要的操作,系统可自动进行完整的记录,为系统的事故调查及重演提供重要的信息。 2.3.6 灾害预防及管理功能 通过对矿井瓦斯监测的历史数据及实时数据值进行分析处理,根据相关理论及数学模型,实时判断采掘工作面的突出危险性,瓦斯爆炸危险性和瓦斯灾变动态演变。根据煤矿井下水源分布位置及采空区分布状况,通过监测环境变化及指标气体的变化,动态分析井下水灾及采空区自燃发火的可能性。实现实时预警,预测灾害动态波及范围,灾害发展趋势及范围,规划避灾路线等。 2.3.7 实时报警显示 系统自动按时间或者时间段统计查询报警个数,并按类别,等级等条件查询打印,还可以定制短信报警,将可能出现的原因发送给责任人并提示报警信息,给出可能出现问题的原因。 2.3.8 产能管理功能 通过煤流系统实现从综采到最后装车计量的所有涉及的系统的控制,并利用在煤流系统中各节点煤仓作为控制依据,实现产量、库存及售出情况的实时监测,为生产管理决策提供依据。 3 CE智能平台在煤矿监控系统中的应用 随着嵌入式技术迅速发展,小型化、网络化、以及实时化的嵌入式软硬件随之增多,开发数字化采煤监控系统已经成为必然趋势。 3.1 总体系统设计 3.1.1 现场数据采集与控制系统 主要采集煤矿监测点数据,并以串行通信的方式将数据发送给中央监控系统,同时可接收中央控制系统发送的控制命令,启动相关安防设备。 3.1.2 通信系统 通信系统分为两部分:串行通信和网络通信。通信系统对整个系统而言至关重要,只有当通信系统运行正常时,用户才能及时了解井下监测点的实时数据。 3.1.3 中央监控系统 中央监控系统的硬件平台为基于ARM9的嵌入式系统,是整个煤矿监控系统的优秀,实现监测数据的接收,数据帧的发送,测点实时数据曲线的显示以及向安防设备发送控制命令等功能。监控软件采用EVc++编程并在windows cE环境下运行。数据库服务系统:存储系统实时数据、历史数据、行政数据以及用户权限与密码等。 3.2 通信系统 通信系统主要包括数据采集系统与中央控制系统间的串行通信和中央控制系统与数据库服务器间的socket通信。井下监测数据通过Rs一232接口传送到中央控制系统,经过扣’包处理,然后以socket通信方式通过网络发送到数据库服务器,并存人sQL sener2000数据库,随后方便用户浏览。 4 结语 煤矿综合自动化系统在地面远程控制井下设备,实现现场无人值守,不仅减人提效,安全生产体现,对煤矿安全生产的发展具有重大意义。和传统的生产相比,煤矿综合自动化技术使得原有设备故障人工修复转为系统自动修复,不及缩短了恢复时间而且节省了人力。通过分析得出,煤矿综合自动化技术将成为煤矿企业必备技术。 煤矿综合自动化论文:浅谈我国煤矿综合自动化的进程 摘要:煤矿综合自动化是指利用先进的网络技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术、视频技术,将煤矿生产全过程建设成一个以工业以太网+现场总线为网络平台的矿井综合自动化系统,实现信息、数据的连通与共享,将功能集成为不同的应用系统联系起来协调有序运行,从而避免信息孤岛的出现,使得信息资源和设备资源得以充分发挥,提高矿井安全生产管理水平,实现矿井高效运行。 关键词:煤矿 综合自动化 技术 1、引言 煤矿监控系统的应用,在国外始于70年代中期,最具代表性的系统是英国的MINOS系统。最初它被应用于胶带运输线的集中控制,进一步发展到井下环境监测。我国的煤矿监控系统是在1973年开始立项研究。上世纪80年代初,煤炭部决定引进国外的煤矿监控系统。并成立了煤炭部监控技术专家引进设备工作组,负责收集分析国外技术资料并向煤炭部领导汇报,与国外厂商进行技术谈判、考察并写出技术总结报告,参加引进系统的贸易谈判。这是我国改革开放后的首次煤矿监控引进工作,分别从英国、德国、美国引进三种共五套煤矿监控系统。这次引进国外煤矿监控系统的工作,不仅仅是用国外先进设备装备了我国部分重点矿井,更重要的是开阔了我们的眼界,有力地推动了我国煤矿监控技术的发展。在开始引进先进装备的同时,煤炭部启动了自主开发煤矿监控系统的项目。进入上世纪90年代后期,研发出KJ12A型煤矿监控,在PC机的DOS系统上实现了实时控制。同时,随着煤矿监控系统的不断推广应用,迫切需要统一的技术标准。1987年煤炭部委托常州自动化研究所,负责起草并于1990年正式了《煤矿监控系统总体设计规范》,该规范统一了煤矿监控系统的信号制式、系统结构、基本功能要求和性能考核项目,是我国煤矿监控系统发展进程中具有里程碑意义的技术文件。进入21世纪以来,随着我国经济的不断发展,各行各业都取得了长足的进步,在关键技术领域内取得了令世人瞩目的好成绩。煤矿产业是我国能源产业的重要组成部分,将当下最先进的技术应用到煤矿工业具有重大的现实意义,也是当前我国煤矿工业迅速发展的必然要求。另外一方面,随着我国计算机技术、自动化技术的不断发展,我国煤炭产业中自动化设备越来越多,当下最先进的自动化技术也被不断应用到煤矿产业中。本文中,将结合实际,就我国煤矿综合自动化发展现状这一重要议题展开讨论,重点分析煤矿综合自动化进程。 2、煤矿综合自动化应用实践 (1)国外率先研制出分布式微处理机为基础的煤矿综合监控系统,其中最有代表性的产品是美国MSA公司的DSA~30系统。国内最早实施煤矿综合自动化系统是基于Con2trolNet工业总线的平台,神华集团大柳塔没矿和兖矿集团三号井分别是平硐和井工开采的例子。系统能较好地实现各种监测监控系统的接入,但由于速率和传输机制的原因,不能实现三网合一。我国从70年代开始引进安全生产监控系统,同时也引进了其制造技术,经过几十年的发展目前已有几十个单位生产煤矿监控系统。其中绝大多数采用多级分布式系统,就其系统结构与计算机管理方面而言已达到了80年代中期世界先进水平。目前,全国绝大多数煤矿装备了监测监控系统。此外瓦斯遥测、断电仪、风电闭锁装置及瓦斯报警矿灯得到迅速推广,安全监控得到了很好的普及。进入21世纪初,以神东公司大柳塔为代表的矿井综合子自动化装备开始投入运营。矿井分别于2000年11月,2001年6月完成大柳塔井和活鸡兔井综合自动化改造,通过采用网络化的现场工业总线,在全矿建立起工业控制系统和和管理信息系统,将高科技、信息技术首次引入煤炭生产系统。实现收据采集离散化、设备控制分布式智能化、生产管理信息化、办公管理自动化。具体的说,通过自动化改造,大柳塔煤矿生产系统当中的主运输、供水、排水、通风、供电均实现无人值守,生产数据以及各系统的设备运行状态、工况参数实现数字化传送,在调度集控室以及矿领导和部门的计算机上可以直观的了解到所有数据。调度集控室只有一名操作员便可对全矿进行生产协调指挥,对供电、主运输等系统进行操作控制。随着矿井综合自动化装备在特大型矿井投入运营使用,2004年,以龙口矿业集团北皂矿为代表的基于防爆工业以太网的煤矿综合自动化与信息化系统开始在煤矿应用。龙口矿业700万元建立煤矿综合自动化系统,该系统在国内煤矿井下首次采用了环形的光纤工业以太网技术,故障后系统能自动复位,恢复时间小于300ms,而以前采用的非环形工业以太网技术或现场总线技术,系统故障后需人工维修,回复时间一般在半小时以上,因此,该系统可靠性提高了100倍以上;首次在国内煤矿井下应用防爆工业以太环网+现场总线的集成模式,可扩展性及灵活性强;首次在国内防爆工业以太网中采用了QOS传输机制,确保了重要等级数据的实时通信和宽带保证。这些新技术、新工艺、新设备在煤炭行业的应用,带来煤矿全新管理模式,为煤炭工业跨越式发展奠定了坚实的基础。 (2)矿山固定设备时较好实现综合自动化的矿山大型固定设备,国外从60年代起开始发展SCR-D直流提升机。瑞典、德国等先进国家90%上的提升机采用SCR-D系统。80年代以来,交-交变频同步拖动调速系统得到迅速发展。专家认为他是提升机拖动的方向。先进采煤国提升机电控系统已普遍采用(PLC),有PLC实现工艺控制、安全回路、监视回路、行程控制、刹车控制和井筒信号系统等等,实现了数字控制,并已形成标准产品在提升机安全保护方面已实现微机控制的保护系统,所有安全部件都采用双线线路,安全监视回路采用冗余技术,确保提升机的安全运行全数字化控制调节和监视系统的提升机已成为发展的必然趋势。风机、水泵、压风机的自动控制在我国起步较晚,但进入21世纪,随着科学技术的巨大发展,煤炭工业出现前所未有的发展潜力,矿山大型固定设备综合自动化开始尝试推广与应用;特别井下供电系统及主排水泵自动化在国有大型煤炭企业得到较好地实施与运用,也印证了矿井综合自动化成为今后一个发展的方向。 (3)机电一体化目前世界发达国家已综合利用先进的机电一体化技术使产品实现自动化、数字化、智能化、实现产品更新换代,在性能和功能方面达到质的飞跃,对提高企业的经济,社会效益产生巨大影响。在这方面的典型产品有:高产高效自动化综合采煤设备、内装式交―交变频同步绞车、煤矿机器人等等。煤矿机电一体化的发展战略应贯彻科技先导、优化组合、以用重点的方针、以检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、系统总体技术为先导,进行技术优化和组织优化,当前应抓好煤矿急需解决的安全及提高产量为出发点和归宿;例如抓好综采设备、矿井提升机、矿用机器人等机电一体化产品的研究和开发。 3、结语 随着科学技术的进步,煤炭工业的快速发展,建设现代化矿区,构建数字化矿山,已成为煤矿综合自动化系统在煤矿应用又一制高点。构建数字矿山需要在企业高速网络环境下建立一套集矿井基础数据(空间、属性)实时有效采集、准确传输、存储管理、科学分析、可视化表现、自动化控制、智能化预警和信息反馈的矿井综合自动化安全生产系统。需要建立以矿山监控数据、空间数据为基础,以矿用对象库为优秀的统一的数字矿山基础信息平台,构建煤矿按生产系统划分主题的具有完整内涵的煤矿数据仓库。 我国的煤矿综合自动化和信息化建设起步虽然较晚,但近几年来,得到了国家行业主管部门、相关高校院所和煤炭企业的高度重视,在研究和应用方面取得了一定成效,与世界先进采煤国家的差距正在缩小。但总体上来看,目前在矿井综合自动化建设方面,任然存在以下问题:(1)缺乏成熟、规范化矿井综合自动化及信息化建设实施理论、模式及标准,缺乏科学、规范的指导意见,存在着统筹规划不到位、程序不够规范、重复投资等问题;(2)国产的自动化监控系统和国外先进技术相比,最大的差距在于缺少故障诊断功能和技术,综合预警功能弱;(3)现有的煤矿井下信息传输基本以有线为主,存在监控盲区,无线网络应用还存在一些问题,不能实现矿井全覆盖监控;为全面推动、指导和规范煤矿矿井综合自动化建设,实现科学定位,合理确定需求,建设规范有序,确保矿井综合自动化建设质量和水平,制定煤矿综合自动化系统指导意见,建设煤矿综合自动化系统示范工程,对于煤矿综合自动化、信息化的发展具有重要意义。 煤矿综合自动化论文:煤矿综合自动化信息化的建设 在我国国民经济中,煤炭工业作为基础性能源工业起着支撑性的作用。煤炭产业由于其产业特性,具有着一些明显的特点,煤炭工业是一个劳动密集型的产业,具有复杂的生产环节,从业人员的素质不高,工作强度大等特征。而在当今的社会环境下,煤矿工业面临着新的挑战,计算机信息网络技术在煤矿企业中已经实现了普遍的应用。因此,煤矿企业必将进入到综合自动化信息化建设中,从而使煤矿企业能够实现进一步的发展。 【关键词】煤矿企业 自动化 信息化 建设 最近几年中,计算机信息网络技术已经得到了很大程度提升,在煤矿工业中也已经有了较高的应用,这就为煤矿工业实现质变具备了必要的可能性。在计算机网络信息管理平台的帮助下,煤矿有了综合自动化信息化变革的可能,最大程度地实现煤矿工业安全、高产、高效的生产。 1 综合自动化信息化的含义 对于煤矿工业的综合自动化信息化建设来说,主要可以分为两部分,一部分指的是煤矿工业的各个管控子系统,另一个则是起着统帅作用的综合自动化信息平台。在这两部分之中,各个管控子系统主要包括各类电气管理子系统以及机械设备管理监控子系统等,各个子系统之间是分散的,自行进行运转以及管控,从而达到数据的采集以及传输的目的。而对于综合自动化信息化平台来说,主要功能在于系统高效的将各个子系统所传输上来的信息进行处理,两者之间的关系属于大脑与肢体的关系,两者谁也离不开谁,只有两者结合在一起才能发挥出完美的作用。信息管理平台需要子系统为其提供信息,而各个子系统需要利用平台所处理的数据实现各个子系统之间的联动。 目前来说,对于综合自动化信息化建设的应用在认识上存在着一些明显的不足,没有深刻的认识到它所起到的作用,是对传统粗放型管理模式的一种颠覆,实现了根本性的变革。从表面来看,综合自动化信息化管理系统只是一种先进的管理手段,但是要从根本上对其进行把握,就像小农经济与机械化生产的不同一样,它是一种全新的管理模式,代表着先进的生产力。只有进行综合自动化信息化建设,才能真正的实现煤矿企业管理的现代化。所以说,进行综合自动化信息化系统建设的本质就是要建立起现代化的管理体系,这样才能更好的发挥出综合自动化信息化系统的作用。计算机网络技术总体来说只是实行综合自动化信息化系统的一种手段,只有真正的变革管理模式,才能充分的发挥出该系统的作用。 2 全民参与综合自动化信息化建设 在综合自动化信息化建设的过程中,一定要实现全民的参与,这样才能更好的进行建设工作。许多的煤矿企业对此的认识不够深刻,没有认识到人民群众在综合自动化信息化建设中发挥的作用,因此一定要改变煤矿企业领导人的这种错误观念,重视人民群众的力量。除此之外,还应该搞好基础设施的建设工作,没有良好地基础设施建设就无法进行综合自动化信息化的建设工作。虽然这方面的工作很简单,只需要安装并调试各种设施设备就可以,然而正是由于它的简单,造成了有些煤矿企业对此不够重视的现象。因此,一定要促使煤矿企业加强基础设施的建设工作,为综合自动化信息化建设铺平道路。 此外,还应该变革管理的模式,许多的煤矿企业仍然停留在老的旧的管理理念上,跟不上时代的步伐,这就造成了一些煤矿企业管理模式落后的现象,这就给综合自动化信息化建设造成了一些阻碍。因此,就一定要改变旧的指挥模式,实行现代化的现场型、实时型智能化的调度指挥模式。企业的决策层一定要下决心改变落后的指挥管理模式的弊端,积极的引进新的管理模式,实现管理模式与管理系统的有机结合。还应该对指挥中心的人员进行必要的专业技能的培训,如果指挥中心的工作人员对于综合自动化信息化的管理系统没有深刻的认识,就无法熟练的指挥工作。因此,对于指挥人员对系统缺乏必要认识的问题,必须尽快的解决。除此之外,还应该实行新的调度指挥系统,编制新的工作流程,制定新的管理制度,从而达到综合自动化信息化系统与调度管理系统的完美结合。 3 综合自动化信息化的创新管理工作 新事物的出现,总是要遵循一个循序渐进的步骤,这就会造成在发展的过程中出现各种各样的问题。而这些问题必须通过实践来进行检验,并且在实践中找出解决问题的办法。这就要求企业必须进行管理工作的创新,从而实现各个系统在相应的方面切实落实的目的。而在实施综合自动化信息化的系统时,对于综合自动化信息化的平台的含义,一定要有一个深刻而科学的认识。同时还应该加强管理决策的意识,及时的调整相关系统领导以及人员的位置,培养员工对于系统的掌握能力,这样才能充分的发挥出综合自动化信息化系统的作用,为企业创造出更多的经济效益。 在管理的过程中,一定要充分发挥信息平台以及各个子系统的作用,将两者结合起来,才能发挥出更大的作用。如果仅仅使用管控子系统,不根据综合自动化信息化平台反馈上来的信息进行调整,就无法发挥出综合自动化信息化平台的作用。这在一定程度上发映出了企业对于系统的主要作用认识不深刻的问题,依然用旧的管理方法进行新系统的运行,造成了舍本逐末的现象。这就要求企业必须进行管理工作的创新,从而适应新系统的运行,使其发挥出最大的作用。 4 结语 煤矿综合信息化自动化技术的广泛应用,使得煤矿企业的管理工作发生了巨大的变化,彻底地改变了企业的管理模式,推翻了传统的管理理念,综合自动化信息化系统建设得到了大范围的开展。传统的煤矿产业所存在的工作效率低下、生产环境恶劣以及管理水平低下的现象,在综合自动化信息化系统应用以后,得到了大幅度的改善。因此,想要突破旧的煤矿产业的生产瓶颈,就必须要有所改变,积极的应用综合自动化信息化系统,为煤矿工业注入新的活力。 作者单位 开滦(集团)有限公司唐山矿业分公司 河北省唐山市 063000 煤矿综合自动化论文:煤矿综合信息自动化系统集成解决方案探讨 【摘 要】随着信息化在全球的发展,煤矿安全领域在信息化建设中也越来越受到重视。如今我国煤矿事业正朝着高产、高效的方向发展,因此对于煤矿生产过程中进行综合生产信息的利用、矿内环境的监测、矿井开采的安全监控等方面的智能化系统、网络化系统和自动化系统就提出了更高的要求水平,在这样的情形下渐渐出现了煤矿综合信息自动化系统。随之而来的就是如何实现综合信息自动化系统的集成和如何完善综合信息自动化系统的集成,这篇论文正是对这两方面进行探讨。 【关键词】信息化;自动化;煤矿 1 综合信息自动化系统集成的定义 所谓的煤矿企业信息化是指利用现代企业先进的计算机网络技术、管理理论及微电子技术来对企业的管理水平和生产水平进行改造和提升的过程;煤矿企业自动化是指将自动控、电力电子接口、微电子、信号变换、信息处理、制机械、传感测试、和软件编程等技术进行综合运用的过程;系统集成是指生产管理系统和生产控制监测系统的集合。而煤矿信息自动化系统集合就是建立在以上三个系统之上的新型系统集合。煤矿综合信息自动化系统是由系统软硬件、子系统和其他各种信息设备组合而成,是属于生产过程自动化的范畴。它借用了现代网络技术、电子技术、计算机技术、以及自动化技术来对矿井生产过程实现全面监控。该系统一共分为三个层次:业务应用层、数据处理层、基础自动化层。煤矿信息自动化主要目的是为了实现生产自动化、管理自动化以及在各种分散的控制系统和管理信息系统之间充当桥梁。 2 综合信息自动化系统集成存在的必要性 2.1 解决“信息孤岛”现象 目前我国的煤矿企业的自动化监测监控系统均处在相互独立的状态,这些相对独立的状态造成了信息之间无法进行信息沟通交流或是信息传达转换不及时,造成在进行开矿操作时无法达成统一。由于监测监控系统相对独立,如果在这种情况下煤矿工人或是矿井中发生了什么紧急事件,那么将无法及时传达到每位相关人员的地方,也就无法对紧急事件拿出及时的解决方案,从而造成人力物力的损失。为了减少这类现象出现的频率,就应该采用集成的方式,使信息之间的传达能够及时有效。 2.2 重复投资现象的存在 由于原先采用的是分散式,因此造成了许多不必要的重复投资,列如,每个子系统都需要有传输通道、服务器等,但是因为这些子系统之间都是相互独立的,因而每个子系统都需要配备自己的传输通道和服务器,这不仅造成了资源的浪费,时间的浪费,也带了金钱上的浪费与此同时,由于太过分散引起管理不力,存在贪污腐败等现象,而这些现象不仅会打击员工的积极性,同时也使矿井建设工作存在极大的风险。由此观之集成的出现是必要的。 2.3 维修维护困难 矿井建设工程是繁琐的,其各子系统也是复杂多样,在这种情况下如果说其中有系统出现了故障,那么对于系统的维修维护也是很困难的,因为多数系统之间都是相互独立的,而这些相互独立的系统错综复杂,很难理清问题到底是出在那一块区域的哪一个系统之上。如果对系统进行集成那么这类现象就会得到改善,今后的维修维护工作也会变得更加简便。 2.4 综合信息自动化系统集成是煤矿工作顺利进行的保障 这是对于以上几点的一个综合,从以上的几点中不难看出综合信息自动化系统集成在煤矿企业中的不可缺少性,毫无疑问它是煤矿企业得以顺利运行的重要保障。 2 解决方案 2.1 对系统功能进行测定 在对综合信息自动化系统集成,我们不需要对各个系统的功能进行测定。对于子系统,要采用并联的方式,这样当其中一个子系统出现故障时它不会影响到整个系统的通讯和传输性能;井下的系统装置必须具有防爆、防尘、抗高温和抗潮湿的功能,这样才能进行正常而持久的工作;系统需要具备高可靠性、高稳定性和简单操作性的特征,当集成系统开始工作时,必须确保它能够及时、准确地采集到子系统的工作情况,并对整个操作系统进行统筹。 2.2 建立集成监控平台与系统接入平台 集成监控平台包括:系统容量、高可用性、显示功能、打印功能、实时数据管理界面功能、报表曲线功能、历史事件记录功能、控制功能、故障自诊断功能以及系统维护和可拓展性功能,这些功能的存在使监控平台更加的完善,同时也加深了监控的力度及效果。系统接入平台主要就是指的软硬件接入,通过这些接入才能实现信息自动化系统的集成。 2.3 具体实施 2.3.1 大型煤矿企业 一般在大型煤矿企业中都拥有属于自己的一个特定的数据中心,该数据中心往往具备规模较大、业务模块较多、资料信息复杂等特点,这些特点决定了网络必须具备拥有大型的数据储存库、含有一定的视频、音频承载能力等特性,与此同时还必须确保优秀数据在储存和备份过程中的安全,因此对于网络的整体要求相对较高。针对这种情况,我们可以采用层次化的结构,通过网络链接,建立一个包含了多种业务的网络系统,该系统将上诉所提及的业务都融入在了其中,与此同时安全问题也渗透在整个网络系统中。 2.3.2 煤业集团(矿务局) 该类煤矿集团往往拥有许多小型的煤矿,这些小型的煤矿可能分散在世界的不同区域,要实现对其的集成化管理,难度相对于前类企业来说更大,针对这种情况我们要进行分类讨论。 (1)如果说公司遍布全国各地,那么可以采用RPR园区网方案,该方案光纤资源丰富,可以覆盖到每个地区的矿区企业,将10G的PRP弹性分组环技术,与SDH光纤技术相结合,针对不同业务对时延和宽带的要求不同,来保证煤矿各监测监控系统数据的快速和准确。视频、语言等业务的高质量的传输。 (2)当矿井距离局机关或煤业集团公司较远时,为了防止RPR单板和光传输设备被同时采用,这时候比较明智的做法就是,借助MSTP技术互联,直接将千兆以太网通过光传输设备接口传输进入,使各与集团总部优秀与矿区优秀设备之间能够享用到千兆互联网。 (3)当矿井距离局机关或是煤矿集团公司比较近的时候,可以采用少局点裸光纤方案,将裸光纤直接互联,裸光纤的传输距离最远可达到80千米,当然在此过程中还要采取双星型拓扑结构,这种结构具有高可靠性,能够避免者链路故障、单优秀设备故障或多设备故障而导致的整个网络的瘫痪,不过有利也有弊,由于网速快,采用该方案的企业需要为其优秀交换机配置一个万兆接口,这就加大了生产成本与此同时将这种组网模式与RPR组网进行对比,这种组网模式需要的光纤资源更多。 4 总结 响应国家的号召,越来越多的企业单位实行了自动化、集中化的运营模式,这其中当然也包括煤矿企业,煤矿企业将信息自动化技术与计算机及网络系统相结合,这不仅使矿井生产的效率提高,增产加了产量还降低了矿开采的风险和使企业单位得经济效益得到提高,给企业带来了一笔可观的利润,煤矿综合信息自动化系统集成的出现还将使我国的煤矿事业变得更加机械化、规模化、信息化,让煤矿事业走上了节约、清洁、安全、高效的发展道路,由此可见综合信息自动化系统集成的出现是必然的,这种方案应该在全国上下进行推行,让更多的煤矿开采单位采用该方法,将我国的煤矿事业推向综合信息自动化系统集成的新征程 煤矿综合自动化论文:综合自动化系统在煤矿中的应用 【摘要】针对国内煤矿自动化系统建设现状,讨论综合自动化技术在煤矿中的应用,并提出利用工业以太网加现场总现方式构建煤矿综合自动化系统的实施方案。 【关键词】煤矿;工业以太网;综合自动化 引言 众所周知,各行各业的信息化已成为发展趋势,尽管较其它行业滞后,但近几年煤矿信息化、自动化技术在一些煤炭企业已得到了很好的应用,行业信息化水平正在不断提高。甚至在煤炭行业近年来也不时提出了“数字矿山”、“数字化矿井”等概念。许多煤炭企业根据实际需要也不同程度建设了各种信息化应用项目,但整体信息化水平不高。当前将煤矿安全、生产、管理所涉及的采、掘、运、供电、给排水、洗选、通风、环境安全、抽采、提升、业务管理、调度指挥、日常办公等环节,全面实现信息化、自动化,已成为必然趋势。本文主要讨论利用工业以太网和现场总线技术将不同系统的数据信息在传输链路层和管理层信息统一起来,实现全矿井的综合自动化。 1煤矿综合自动化建设目标 系统建设按照“统一规划、分步实施、横纵兼顾、共享使用”,重要系统数据按集团要求进行上传为指导,做到国内领先,稳定可靠。 系统建成后,能把各个子系统有机整合在一起,能使生产矿井各生产环节工况信息和环境信息在统一集中显示,自动控制,能实现各业务管理系统信息共享及关联数据的深入挖掘、分析,从而达到“管控一体化”和减员增效的目标。 2全矿井综合自动化建设技术方案 全矿井综合自动化系统是对整个矿井各生产环节监测监控及自动控制系统信息的综合集成,它需要一个快速、安全、可靠的综合信息传输硬件平台及功能全面强大的应用系统软件平台作支撑,各类子系统为基础。采用工业以太环网+现场总线技术构建综合自动化系统平台,将煤矿生产过程所涉及的采、掘、运、供电、给排水、洗选、通风、环境安全、抽采、提升、安全生产管理、设备管理等各环节信息进行集成监视和集中控制,提升煤矿安全生产现代化水平,实现减员提效是煤炭行业信息化与自动化发展的必然趋势。目前国内许多矿井已基本实现了生产自动化、管理信息化的水平。 2.1硬件平台 根据煤矿建设和生产的特点,此网络系统满足: (1)硬件设备选型符合有关国家标准和行业标准,并通过国家技术监督局认定的检测机构的型式检验。用于爆炸环境的设备,还通过国家技术监督局认定的检测机构的防爆检验,并取得“防爆合格证”。下井设备取得国家煤矿安全局的“煤矿安全标志”,充分考虑满足防爆、防尘、抗高温潮湿和电磁干扰的要求。地面系统充分考虑防雷和抗电磁干扰的设置。 (2)在物理上和逻辑上考虑到网络信道的冗余,确保网络通路的安全。当系统某一子系统的通讯或元器件出现故障时,不能影响其他子系统的通讯和整个网络的传输性能。 (3)系统随着矿井建设进程做到整体规划分步实施,并能随着技术的发展方便升级。 (4)系统应可靠性高、稳定性强、人机界面友好、操作简单、维护方便。 (5)充分考虑系统平台和数据的安全性。具有可靠的身份认证机制、数据备份和病毒防护功能,应具有防止黑客侵扰的有效措施。 2.2软件平台 目前国内煤炭行业在综合自动化建设项目中,有多种技术途径,但主要采用大型成熟组态软件、定制集成软件和组态加定制集成软件三种方式做煤矿综合自动化系统平台软件。 综合自动化系统集成软件可采用C/S和B/S相结合的模式,利用先进的组件化技术,在统一的框架下以大型组态软件结合自主开发的功能模块组成信息集成平台软件。 平台软件主要功能:实时数据采集与存储、平台集中自动化控制、实时监控功能、事件记录、趋势显示、报警显示、系统的联动控制功能、数据综合分析功能、生产效能评估功能、设备检修管理功能等。 2.3网络平台构架 网络平台是企业信息化的基础设施,并根据企业信息化模型的分层架构呈现出相应的层次结构。对于煤矿系统整个信息化网络模型可分为三层,即:现场设备层、生产监控层、信息管理层。 现场设备层:通过现场实施的现场总线、工业以太环网等形式连接现场监控设备实现的局部、独立的监控子系统,如本工程中涉及的采煤工作面系统、井下胶带运输机系统、主井提升系统、副井提升系统、选煤厂集控系统、电力调度系统等。 生产监控层:监控层在现场设备层的基础上采集现场设备监测监控信息(包括视频信息),实现调度指挥中心对全矿井安全生产全过程的集中监控。在生产监控层,除了实现对生产过程和设备系统的监控功能外,还可以基于翔实、准确、全面的生产实时数据和历史信息,通过有效衔接上层管理信息系统,实现MES(生产执行系统)层面的各项功能。最终,在纵向上贯通了从经营管理到生产管理直到生产过程的信息通道,在横向上通过信息的整合、处理、分析、挖掘和利用消除了信息孤岛、自动化孤岛,并提升了生产监控水平和生产管理能力。生产监控层是矿井管控一体化的优秀环节,是矿井综合自动化的具体体现。 信息管理层:通过信息反馈和信息共享,实现目标管理和考核。 煤矿综合自动化论文:浅析综合自动化系统在双马煤矿中的规划 摘 要:结合双马煤矿的现状,对综合自动化系统建设提出了一些设计和规划以及所实现的目标和管理理念 关键词:企业管理网;综合信息;控制平台 中图分类号:TD67 双马煤矿为设计生产能力为6.0Mt/a的矿井,在目前煤炭行业大力发展的历史机遇期,对于双马煤矿而言,面临着严峻的考验和来自同行业的强大的挑战,随着煤炭生产技术的逐步升级,煤矿也迎来了从矿井自动化向信息化、智能化矿山过渡的新局面。通过运用各种感知技术,全面、准确、实时的了解人、物和环境的信息;运用网络、通信、交互、集成等技术,实现人与人、人与物、物与物的信息交互,系统间的横向集成和纵向互通。双马煤矿通过吸收成熟的、先进的信息技术,实现矿山生产管控一体化,建设“安全、高效、绿色、智能”的数字化矿山。 1 自动化系统的构架 1.1 传输网络系统的建设 管理网络系统由优秀交换机、接入交换机、防火墙、服务器组。本矿计算机管理网分为两层,优秀交换机是矿井办公局域网中的一级交换机,它连接局域网络的二级交换机,通过防火墙与宁煤集团的局域网络连通,并实现与INTERNET公网的连接。在控制层工业网与信息层办公网之间设置一个防火墙,确保控制网的安全。 工业以太环网采用环间耦合冗余两级网络结构,在地面、井下分别建立1个环网平台,地面、井下环网分别由各自的环网交换机与主机房优秀交换机连接,形成一个冗余工业千兆主干环形网、百兆接入的技术策略。 图1-1 管理网网络拓扑图 1.2 生产综合监控系统的建设 1.2.1 生产综合系统平台的主要功能及架构 生产综合监控平台做为生产综合监控系统的优秀,平台选用国际知名品牌,主要完成对现场监控系统与监测系统的数据和控制的集成,对采集的有关安全、生产等数据进行综合的分析、提取,生成相应的图表、趋势分析曲线等,为领导的决策分析提供依据。 系统采用基于.NET等主流通用技术作为支撑平台,实现安全生产控制信息的有效集成。采用标准、开放的接口协议,实现基于以太网的系统互联。系统采用B/S模式,实现生产综合监控系统的远程实时浏览,将实时监测状态与统计分析相结合,为企业安全生产和防灾救灾、调度指挥提供决策依据。实现安全、生产各环节参数的自动接入与汇总处理。系统具有强大的容错功能,应用服务器和数据库服务器按照冗余设计,当系统出现故障时能自动切换,保证系统安全可靠运行。 平台一方面实现各子系统在统一界面下的监测监控,另一方面将归档数据完整的传递到矿井综合信息平台,为安全生产智能分析平台提供设备动态信息。通过对现场监控系统与监测系统的数据和控制的集成,对采集的有关安全、生产等数据进行综合的分析、提取,生成相应的图表、趋势分析曲线等,为领导层的决策分析提供依据。 生产综合监控平台共接入22个子系统,其中8个子系统实现远程控制功能,14个子系统实现远程监测功能。依据各子系统的控制特点,建立分级别报警机制、实现相关系统之间的联锁功能。各子系统之间实现数据共享,消除“信息孤岛”现象,将矿井生产调度指挥中心建设成为一个集生产组织、调度指挥、应急救援功能于一体的3D可视化、管控一体化调度指挥中心。 生产综合监控平台的内容涵盖矿井的主要生产流程,以及供电、供排水、通信、安全保障等方面内容,在更高层次实现信息的综合利用。 1.2.2 平台控制功能 针对采集的各监控子系统的生产工况参数进行综合分析,在权限允许时,自动完成过程控制,由生产综合监控平台操作员实现对现场设备的远程遥控,并可对设备参数进行远程调整。 各监控子系统具有集中联锁/解锁、就地解锁的控制方式,且可实现无扰动转换。 依据各子系统的生产工艺流程、控制逻辑,进行程序的开发。 主运输集控程序设计按逆煤流起车和顺煤流停车的原则,保证最短的启、停车时间,并具有跳转功能。 1.2.3 生产综合监控平台联动功能 1.2.3.1 建立预警、报警机制 建立各系统之间的预警、报警机制,统一数据库(实时数据库、历史数据库),把各个系统所采集到的数据进行统一管理。各种预警信息应提供死区、延时、报警抑制选项,防止在一定时间内的重复报警,并可在通信中断、维护和测试时抑制不必要的报警。对设备的启停和各项参数提供常规的文字和语音报警外,对系统由低到高采取分级预警方式实现生产调度辅助决策。 1.2.3.2 实现系统联动功能 在环境数据超限或机电设备异常报警时,可触发报警地点或就近范围内的视频图像及时弹出并报警,便于操作员对事故现场情况的了解;也可实现报警来源相关系统的联动,操作员可依据系统数据所反映的情况,进行人为的控制干预(即手动控制)等。 2 自动化系统实现的目标 在生产调度指挥中心设置调度和监控两个指挥区,按岗位职责设置相应的集控员,对风、水、电、采、掘、运、环境等要素进行分类管理。通过集控员、调度员、巡检员间的无障碍沟通,确保在正确的时间将正确的信息以正确的方式传给正确的人,以便及时作出正确的决策,实现安全生产保持了原有自动化子系统工艺流程,将单一的就地控制转变为就地、集中、自动三合一控制,最终实现机电设备管理的少人或无人值守通过子系统自身的闭锁联动,建立跨系统的互联,实现集自动化控制数据、语音、视频于一体的生产综合监控平台,实现对井下机电设备的视频检测、故障报警、行为管理,及机电设备所处区域内的其他设备数据的联动、事件检测与跟踪 利用本安型LED、应急广播、安全监测监控、工业电视监控、通信联络、人员定位系统,对井下设备状态、环境、人的行为等进行监测、监控通过3G网络技术传输故障信息,开展跨地域的专家“会诊”,在最短时间内解决疑难故障通过高性能、高可靠性设备、优秀设备及网络冗余、光环网传输、设备双电源及不间断UPS接入、系统自动备份等保障生产综合监控系统的运转。 3 结语 双马煤矿由机电设备构成的各自动化子系统信息通过矿井网络、软硬件接口上传到生产综合监控平台,供集控员、调度员实时掌握子系统运行状态,因而生产综合监控平台不仅成为远程控制子系统的优秀平台,而且成为集控员、调度员日常工作的信息平台。 软硬件平台搭建完成后,将以生产调度指挥中心为“龙头”,突出生产综合监控和协同安全生产管理的应用,从而实现建设现代化集中监控的生产调度指挥中心的目标。 作者简介:陈超(1986.11.08-),男,江苏人,大学本科,助理工程师,研究方向:矿井综合自动化。 作者单位:神华宁夏煤业集团信息技术中心,银川 750000 煤矿综合自动化论文:煤矿中综合机械自动化的应用探析 摘要:随着我国科学技术的快速发展,机械自动化技术也达到了很大的发展。在煤矿中,利用机械自动化技术,大大提高了煤矿工作的效率,为煤矿企业的经济利益提升做出了巨大的贡献。文章先对机械自动化在煤矿中应用的意义进行分析,再简要说明煤矿中机械自动化技术的应用,并提出优化煤矿中机械自动化技术的建议。 关键词:煤矿机械;综合机械;机械自动化 我国是煤炭资源储备大国,其中煤矿产业对我国经济的发展有着重要的作用,提高煤矿的经济效益是煤矿需要解决的一大问题。机械自动化的出现,促使煤矿工作的效率大大提高,从而提升了煤矿的经济效益,目前机械自动化已经成为衡量一个煤矿现代化综合实力的标准。相对于石油企业、电力以及钢铁等行业来说,煤矿的机械自动化技术相对落后,这对煤矿的进一步发展有很大的阻碍,所以通过分析机械自动化在煤矿中的应用,力求寻找出一个改进煤矿中机械自动化的方案。 1 机械自动化在煤矿中应用的意义 煤矿中的机械自动化技术应用,大大减少了对人力的使用,提高了煤矿工作的效率,保证了煤矿工作的可连续性,这也是煤矿应用技术上的一大进步;另外,煤矿中对于机械自动化技术的应用,不仅仅促进了煤矿企业的发展,也对我国国民经济以及社会的发展有巨大的推动作用。但是目前我国的煤矿中,机械自动化的技术还相对落后,这也导致了我国煤炭生产处在一个较低的水平上。这也让我国煤矿企业对机械自动化技术的改进显得尤为迫切。 2 煤矿中综合机械自动化的应用 煤矿中对于机械自动化的应用,主要体现在煤矿进行掘进、煤矿采煤、对矿井的提升一级煤炭的运输方面上,其具体的应用如下: 2.1 机械自动化技术在煤矿掘进过程中的应用 煤矿中进行煤炭的开采,其中重要的部分就是煤矿掘进,进行煤矿掘进中利用机械自动化技术,可以获得更好的收益。保证煤矿掘进的质量,对以后煤矿工作的进行都有重要的影响,这是由于煤矿掘进工作是整个煤矿工作中的基础性工作,如果煤矿掘进工作没有落实到位,那么会对煤炭的开采以及煤矿矿井的提升等产生较大的负面影响。 在煤矿掘进工作中,应用机械自动化技术主要体现在掘进机的利用上面,通过掘进机上面的自动化系统,促进了掘进机进行作业的效率,掘进机上面的自动化系统包括操作箱系统、照明系统、开关系统、压扣控制按钮系统等。另外,这些自动化系统与液压系统相互协调使用,更加发挥了掘进机的作用,提高掘进机的工作效率,也能为后面煤炭的采集以及煤矿矿井提升奠定良好的基础。总的来说,在煤矿掘进作业中应用机械自动化技术,大大节省了掘进的时间,增加了掘进效率,为企业获取了更大的经济效益,对整个煤矿企业发展都有很大的影响。 2.2 机械自动化技术在煤矿采煤中的应用 采煤是煤矿企业工作的优秀。进行采煤作业中,应用机械自动化技术,可以大大缩短工作的时间,提高工作效率,更能起到减少煤矿采煤事故发生的作用,保证了采煤人员的安全。在煤矿采煤中对机械自动化技术的应用,最为典型的是对电力牵引采煤机的使用,其中,用到的自动化系统有电力变频器系统、计算机系统、遥控器系统以及传感器系统等,通过提前设置相应的采煤程序,可以实现无人驾驶的情况下进行自动采煤。 电牵引采煤机的操作非常简单,工作性能好,结构上也较为合理,所以在煤矿企业中得到了广泛的应用。利用自动化系统,进行事先的程序设定,就能让电牵引采煤机按照系统发出的指令进行相应的工作。另外,这种自动化机械对工作环境的适应能力较强,能够在各类煤层中进行采煤操作。 2.3 机械自动化技术在煤矿矿井提升中的应用 在矿井中进行采煤后,要将采集到的煤炭从地下运到地面上,这个过程就叫做矿井的提升。传统的矿井提升操作,主要是靠人工进行,这样工作量多,难度大,耗费时间长。另一方面,利用人力进行矿井提升作业,很难保证操作过程中的安全,很容易发生安全事故。 在煤矿矿井提升操作中利用机械自动化技术,可以解决上述两种隐患。利用机械自动化技术,可以减少对人力的使用,减小了工作的难度,不但提高矿井提升的工作效率,而且还可以保证矿井提升中的人员及操作安全,所以在矿井提升操作中,机械自动化技术得到了很大的推广。 2.4 机械自动化技术在煤炭运输中的应用 对于煤矿煤炭的运输方面,机械自动化技术也得到了很大的应,这主要体现在皮带式传送带的应用。我们知道煤炭的采集点与储存点之间都会有一定的距离,以往进行煤炭的运输都是通过人力将煤炭装入矿车中,由矿车将煤炭运送到煤炭的储存点,这种工作方式对人力要求很高,工作强度高,所以工作效率低下,且不能保证运输过程中的安全。 利用皮带式传送带进行煤炭的运输,大大节约了运输的时间,提升了运输工作的效率,降低了煤矿企业进行煤炭运输的成本,并且这种自动化机械可以昼夜施工,效率极高,目前已经在煤矿煤炭运输中广泛应用。 3 对煤矿中机械自动化技术上的优化措施 随着机械自动化的发展和在各行各业的普及,特别是在煤矿行业中的应用,加剧了煤矿行业的竞争力度。相对电力、石油、钢铁、金属加工等行业的机械自动化来说,煤矿中机械自动化技术较为薄弱,所以必须对其技术进行相应的改进,以增强其工作的效率,保证煤矿在激烈的竞争中生存发展。 3.1 加大机械自动化技术的创新 为了提高煤矿工作中机械自动化的技术,除了引进国外先进的技术外,还要加强煤矿自动化技术的研发,重视各个煤矿企业之间的技术交流,引用专业技术的创新型人才,加大对技术创新的投资力度。目前我国对于机械自动化也开始了自主研发项目,但是遇到了许多的难题,所以就要求企业加大技术革新力度,坚决攻克电液控制以及密封件等控制中关键技术难题,推动煤矿自动化的快速发展,为煤矿的发展提供更好的基础。 3.2 提高机械设备的利用率 目前,机械自动化技术在煤矿工作中得到了广泛的应用,但是在一些环节上,对于自动化机械的利用效率并不是很高,这样使得煤矿机械自动化发展受到限制。利用自动化机械,就会面临机械的安装、拆卸以及维修。在提高煤矿对机械设备利用率的措施中,我们可以加强设备的更新、加大机械作业的空间、做好机械设备的保养以及检修工作等。 4 结语 机械自动化在煤矿中得到了广泛的应用,主要是由于在煤矿中利用机械自动化技术,大大提高了煤矿工作的效率,节约了大量的煤矿生产成本,为煤矿企业的经济效益做出了较大的贡献。在煤矿中的掘进、采煤、矿井提升以及运输中,机械自动化得到了很大的应用空间,但是由于现在煤矿竞争力过于激烈,所以必须加强煤矿自动化技术创新,提升煤矿机械设备的利用率,提升煤矿的经济利益。 作者简介:周杰,男,湖南浏阳人,神华神东煤炭集团乌兰木伦煤矿综采二队书记,企业内部培训师。 煤矿综合自动化论文:浅谈煤矿安全综合自动化系统 [摘 要]本文主要介绍了目前煤矿安全综合自动化系统的发展趋势、项目背景,着重阐述了利用工业以太网环网技术形成的煤矿安全综合自动化系统的技术原则、系统结构、系统性能、系统要求等。 [关键词]煤矿;工业以太网;自动化; 一、项目背景 煤炭是国民经济和社会发展的基础。当前,快速增长的经济,对煤炭工业提出了更高的要求,为此,必须确保煤炭工业持续、稳定、健康的发展。 我国的煤矿安全形势十分严峻,安全生产是目前制约煤矿综合效益进一步提升的瓶颈,为扭转这一局面,按照国务院关于加强煤矿安全生产的要求,以煤矿安全生产作为总体规划原则,从技术装备、管理模式、信息技术等角度,加大对矿井生产安全的投入,是对煤矿职工人格尊严的维护,是煤炭工业健康发展的必然要求。 此外,煤炭企业要想在激烈的市场竞争中取胜,实现企业现代化以及管理体制和运行机制的创新,提高企业综合竞争能力,就必须运用信息技术增强企业的技术创新和管理创新能力,实现信息系统现代化,实现企业信息化,使“以信息化带动工业化”的战略得以有效实施,发挥后发优势,实现跨越式发展。 近年,大型煤炭企业“矿井信息系统”发展水平突飞猛进,成为提高煤矿安全和生产管理水平的重要工具。矿井信息系统通过一体化的数字传输网络,集成生产安全综合自动化系统、工业电视系统及语音通讯系统,在信息处理软件的平台上,实现企业生产和管理数据、视频、音频等信息的自动化、智能化处理。 生产安全综合自动化系统综合运用了自动化技术、通信技术、计算机及软件技术、以及电气与电子技术等。采用先进的工业以太网技术替代传统的现场总线技术连接矿井井上、井下各控制系统,形成环型冗余百兆(或千兆)拓扑结构,已成为自动化控制传输系统发展的趋势。 二、技术原则 1、系统所有设备符合煤矿安全规程。 2、遵循“五高”建设方针,即高起点、高技术、高质量、高效率、高效益,突出效益优先; 3、技术先进,可靠性高,扩展与升级容易,具有故障自诊断功能,做到适用、好用、够用、易扩展; 4、充分利用现有资源,在技术先进的基础上,做到经济实用; 5、坚持控制与管理一体化,实现设备、监控与管理之间无缝隙的数据共享与一体化集成; 6、网络通讯功能强大,易于与其它系统集成。 三、系统结构 1、系统概述 矿井信息系统设计总体上可分为三层:信息管理层、综合自动化层、设备控制层,本文论述主要针对综合自动化层。 矿井生产安全综合自动化系统是通过工业以太网和信息化管理软件对生产和安全数据信息的集成。系统主要由控制中心、控制分站及综合自动化网络平台构成。 综合自动化平台采用工业以太网方式,将井下各个子系统进行系统集成。各子系统采集的数据通过网络方式与现有的企业内部局域网相接,达到数据共享,统一集中调度管理和控制为目的。传输介质采用光纤。 各子系统自成体系,但其功能集成于信息化管理软件平台,纳入整个矿井的监控网络。 2、综合自动化网络平台 随着工业以太网技术的不断发展,可靠性不断的提高,在能源的很多行业已采用工业以太网技术进行控制系统的连接。工业以太网技术优点非常突出,与企业网具有相同的灵活的组网结构,倾向于环网连接,网络结构保护性很好,设备抗强干扰、高温、高电磁能力非常强,设备端口密度高,传输实时性是企业网的100倍。满足工业环境传输数据包流量小、传输实时、可靠、传输不间断的特点和要求。 综合自动化网络系统把矿井的设备控制层各子系统连接到此系统平台上,通过此系统向下能对矿井内各控制子系统控制命令,并能监视各子系统内设备的运行状态,收集所需的生产和安全参数;向上能够联接信息网,实现生产与管理信息交换。 综合自动化系统采用实时监控网络结构,具备有完善的生产监控管理功能,对全矿生产主要环节及相关的辅助环节的生产过程进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录、打印。 综合自动化网络系统满足以下性能: 1)硬件设备符合有关国家标准和行业标准,满足防爆、防尘、抗高温潮湿和电磁干扰的要求。用于爆炸环境的设备,通过国家指定的检测机构的防爆检验。 2)在物理上和逻辑上考虑网络信道的冗余,确保网络通路的安全。当某一子系统的通讯或元器件出现故障时,不能影响其他子系统的通讯和整个网络的传输性能。 3)系统应随着矿井建设和发展进程做到整体规划分步实施,留有充分的扩展余地,并能随着技术的发展方便升级。 4)系统可靠性高、稳定性强、人机界面友好、操作简单、维护方便。 5)充分考虑系统平台和数据的安全性。应具有可靠的身份认证机制、数据备份和病毒防护功能。 通过三层网络对全矿的各个子系统进行实时监控,实现整个矿井监控的自动化。同时,将必要的生产管理数据传至数据服务器,上传管理信息系统进行综合管理,在第一时间内让调度人员及各层领导获得需要的信息。为适应控制与管理一体化的技术发展趋势,系统实现设备、监控和管理的无缝隙数据共享和一体化集成。 3、控制中心 控制中心设立调度工作站、工程师站和数据服务器。 调度工作站的功能: 1) 根据操作人员不同,设定不同的使用权限,各司其职; 2) 提供交互式全中文界面的操作平台,各子系统设备运行状态及参数直观动态显示; 3) 根据工艺流程及联锁关系实现各子系统的自动/手动控制; 4) 实时设定各种运行、生产工艺参数; 5) 实时监视各子系统设备的运行参数及状态,同时将各参数数据贮存在硬盘上,将必要的数据上传至数据服务器; 调度监控网络实施后,调度员可在调度室终端上监视控制矿井生产过程,完成对全矿生产相关环节的“遥测、遥信和遥控”,实现矿井的综合自动化。 1) 实时运行参数监测。各监控系统实时采集生产工况参数,可以采用图形、报表的形式显示系统的实时工况及目前产量、仓储等。 2) 实时过程控制。分析采集的参数,系统自动完成过程控制,或由调度员集中操作控制。 3) 历史数据查询。以上生产实时监测数据均可存贮于生产实时数据历史数据库中,可实现历史回显、历史趋势分析,及运用直方图、饼图等进行综合分析。 4) 设备故障及模拟量超限报警。当设备故障或模拟量超限时,生产监测及管理网络同步显示故障设备名称,并可实现语音报警、实时打印故障功能。服务器将该故障信息存入故障信息数据库,供以后统计分析。 4、控制分站 综合考虑监控点的分布及工艺要求,设置若干控制分站,各分站通过工业以太网与控制中心联接,实现资源共享,进行全矿信息的统一管理。 这些分站分别与以太网节点(交换机)联接。 新增站点可以与综合自动化系统建立统一的自动化采集和控制系统,采用统一的硬件和软件协议,以降低投资。系统网络图: 四、系统达到总体要求如下: 1、充分考虑企业的行业特点,即生产过程兼有离散和连续的特点,而且安全要求高,生产过程综合自动化主要表现为生产环境的安全监测、大型设备监控、生产过程监测、井下人员管理以及重要环节的自动化,并在此基础上实现系统的集成。 2、系统全面考虑生产过程中的任一环节的监测、自动化,要将矿井的安全生产过程作为一个整体来考虑,以达到各环节间的“无缝连接”。 3、提前考虑,充分利用先进的自动化技术、网络技术、信息技术、视频技术为矿井的生产管理提供语音、数据、图像三种类型的信息,使生产过程自动化与生产调度管理的信息化走向一体化,实现管控一体化。 4、系统能够实现对远程监控、远程诊断以及优化调度,有关人员可在任何时间和地点通过网络用标准化的、统一的图形界面了解企业的安全生产情况。
自动化技术论文:建筑物自动化技术管理论文 摘要:中国行业标准JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第26章《建筑物自动化系统(BAS)》所规定的模拟和数字混合的集散型系统(TDS),已面临更新为全数字系统的挑战。就像工业自动化一样,建筑物自动化市场在技术接受期曲线上,通常落后于商业领域技术应用会有几年之久…… 关键词:建筑物自动化总线技术 中国行业标准JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第26章《建筑物自动化系统(BAS)》所规定的模拟和数字混合的集散型系统(TDS),已面临更新为全数字系统的挑战。就像工业自动化一样,建筑物自动化市场在技术接受期曲线上,通常落后于商业领域技术应用会有几年之久,因此,在商业领域已经成功运用多年的个人计算机和以太网通信,现在却成为BAS更新途径的热门话题。PC-BasedControl和以太网技术,已经开始全面进入BAS领域。2000年3月,Honewell公司推出的全数字化闭路电视监视系统DVM,就用PC-BasedVideoServer,类似于商业领域应用的个人计算机式视频服务器,取代了传统的模拟和数字混合的CCTV闭路电视矩阵切换器和磁带录象设备;DVM系统中,经过信号转换接口把所有摄像机的视频信号直接连入以太网通信,每20台摄像机使用1台VideoServer。这种第三代保安监控电视的全数字化CCTV以太网系统,已经在澳大利亚悉尼机场使用。 PC机技术日新月异的进步,使BAS的中央站功能不断增强;PC机的商业软件,如ODBC、API等等,已成为BAS的标准软件;基于PC机技术的分站不断发展。信息领域的以太网技术对工业自动化和建筑物自动化各个层面的影响,从上到下。BAS管理层的以太网正在下植到自动化层和更低的现场层。BAS三层结构将会成为以太网"一网到底"的三层网络。完成这项"通体透明网络"革新的主要技术,就是以太网现场总线。以太网现场总线,也可称为以太网I/O(Input/Output),是控制技术和信息技术的完美结合,性能发挥到极致,它或许能够解决工业自动化长期争论不休的现场总线标准化问题,是商业技术影响工控技术的一个范例。 以总线为脉络,分析计算机总线、测控总线和网络总线在BAS技术发展中分别担纲的角色,可以加深对BAS未来发展的了解。 1、总线BUS 总线一词,源于计算机技术。总线是各种信号线的集合(包括地址、数据、控制、电源等),是各种信息传输的通路,有汇总的涵义。微软百科词典定义总线为:计算机系统中各部件之间用于数据传输的一组硬件连线(导线)。IBM公司将其简称为用于传输信号或功率的一根或多根导体。在建筑物自动化中,BAS总线可解释为用来连接中央站分站、现场设备或者各种系统的那些具有导电性的通路,以完成数据或信号的传输。 以应用范围来分,BAS总线可划分为计算机总线、测控总线和网络总线、。计算机总线用于上位管理计算机和中央站内部部件的连接。测控总线用于中央站与分站的连接,分站与现场设备的连接,现场设备之间的连接。网络总线则是将上位管理计算机和中央站、浏览器等视为节点而共同连接在一起的一条多分支线路,将数据置于网络总线中,数据将会经所有的节点检测后,由其指定地址的节点接收。BAS管理层的以太网就是网络总线。当以太网下植到自动化层和现场层以后,以太网又扮演着测控总线的角色,在这种背景下,我们借用"网络就是计算机"的概念,不免也可以说"网络就是控制器",因为所有传感器、执行器、分站、中央站已经遍布以太网中,以太网被赋予完成分布式控制兼有普通信息存取的能力,人们可以随心所欲使用以太网,无论是进行实时控制还是传递管理信息。 2、标准化Standardization 作为信息传输通路的总线,追求标准化,是各种总线的共同目标;只有标准总线,才能够支持更多的性能不同的产品的连接,完成更多更好的系统的集成,实现更完善的控制和管理,因此,总经以其有汇集性能的特点,尤其需要标准化。标准总线的形成,主要有两种方法,一种是由非商业的或政府组织所产生的标准,目的在于使某一种类型总线开发和使用规范化,例如RS232C;这种正规的合法的技术标准,是在对已有方法、途径及技术开发进行仔细研究的基础上起草,并经正式批准后产生,这种标准通常包括着一些国际标准。另外一种方法,是有某一家公司先行开发出一种总线技术,由于成功,得到其它公司模仿和广泛使用,以至一偏离该总线就会产生不兼容问题,导致产品在市场中受到限制,例如现场总线LonTalkBus;这类事实上的总线技术标准,是基于市场需求产生而形成的,无需正式批准,这种标准通常包括大量流行的工业标准。 3、计算机总线ComputerBus 中国行业标准JGJ/T16-92第26章BAS,对中央站硬件、组态、系统软件的规定(26.4.26.5)非常简单,仅是基于采用计算机作为监控中心的一般原则,如应设置CPU、CIU、CRT、打印机等规定,对上位管理计算机则仅限于优化控制与管理某些功能要求。但是,近年来计算机技术发展很快,系统软件、应用软件、存储系统、处理器技术、输入输出系统和计算机结构,都是如此,其中,计算机总线技术与工业自动化、建筑物自动化关系密切,计算机总线是计算机系统信息总通道,性能优劣,对BAS上位管理计算机和工作站的影响是至关重要的。因为采用先进的计算机总线,可以提高工作站的带宽,改变工作站的兼容性和开放性,并能提高工作站的可靠性,这对控制系统无疑是最重要的性能。例如,使用PCI总线技术的PC机,每年停机时间可以小于315秒中,可靠性高达99.99%,因此,BAS用户已经开始关心工作站的计算机总线,2000年9月山西省太原市某国际贸易中心大厦BAS招标文件中,明确提出中央站应该使用计算机33MHz三总线结构PCI(外部设备互联总线),说明用户不仅关心各种功能模块设置,还要求提供工控级别的总线来保证工作站性能。随着基于PC机控制的技术进展,计算机总线对BAS的影响会更加重要。因为BAS将逐渐最终成为由一台PC机控制几条现场总线的系统。 3.1计算机总线的发展历史 1970年,DEC公司首先推出了称为Unibus的总线,把PDP11小型计算机上所有的部件、设备都连接在一起。它是一种单总线结构。 1981年,IBM公司在第1台个人计算机IBMPC/XT上推出了XT总线,也是单总线,1984年,采用16位CPU的IBMPC/AT出台,AT总线在XT总线结构上,增加了一组输入/输出总线,形成双总线结构。AT总线就是著名的工业标准总线ISA,全称是IndustrialArchitecture工业标准结构,它是通过将板卡出入IBMPC及其兼容机的标准扩展槽来添加计算机部件的总线设计规范。1989年康柏、惠普等9家公司在ISA基础上,推出EISA,扩展工业标准结构,这是一种把附加卡(例如视频卡、内置卡MODEM卡及支持其它设备的卡)联接到PC机主板的一种总线标准。EISA总线操作频率比ISA高很多,能提供很多的数据吞吐率。 为了提高PC机性能,使某些扩展板可以直接与微处理器通信,而不必经过通常使用的系统总线,Intel公司提供了PCI总线规范。这种局部总线允许在计算机上安装多至10个PCI兼容的扩展卡,PCI局部总线系统需要在某个PCI兼容插槽中安装一块PCI控制卡,每次可以以32位或64位的速度与CPU进行数据交换。PCI规范还考虑了多路复用Multiplexing。因此,PCI总线已成为今天计算机事实上的局部总线标准。由于PCI独立于处理器,不仅Intel系列可用,DEC的Alpha、Motorola的PowerPC等系列也可以用,它的向前向后兼容性,能使现有的多种计算机都能平滑过度到新标准,所以尤其受工业控制机行业的欢迎,建立了PCI工业计算机协会PCIIndustrialComputerManufacturersGroup(PCIMG),致力于在工控机行业推广PCI总线。1995年,出版了CompactPCI规范。 PCI总线在计算机中配置了3组总线,时钟33MHz,与CPU时钟频率无关,宽度32位,可扩展至64位,带宽达132Mbps至246Mbps,可以和ISA、EISA、VL-BUS等总线兼容,支持5V和3.3V两种电压,可以在芯片、软件和开发工具方面广泛利用PC机丰富资源,它具有良好的网络性能、图形视窗介面和数据存贮性能,是工业自动化和建筑物自动化中央站理想的计算机总线。 4、网络总线NetworkBus 中国标准JGJ/T16-92第26章BAS,规定"优先采用共享总线型"局域网结构作为BAS管理层、自动化层、现场层的网络拓扑,即用一条总线,把上位管理计算机、中央站、分站、现场设备各自连接在一起,形成三层局域网。因为所有节点共享一条传输通路,一次只能允许一个节点发送信息,所以需要建立信息发送的控制方式,JGJ/T96-在26.6.6条文说明中,没有明确规定是用IEEE802.3以太网的CSMA/CD波及监听多路访问/冲突检测争抢发送,还是用IEEE802.4令牌总线排队访问控制,只有指出这两种方法都是"目前流行的",但是"并无一致的看法"。在26.6《信号传输与数据通信》中,则把现场层至自动化层之间的信息传递成为"信号传输",把自动化层和管理层之间的信息传递,称为"数据通信",以示区别,前者为现场设备与计算机通信,包括模拟信号,后者为计算机之间通信,全部为数字信号。 20多年来,发展极为成功的以太网技术,已经得到公认。人类进入英特网时代,以太网也迅速进入工业自动化的各层网络。电气电子工程师协会IEEE基于802.3以太网国际标准,正在积极制定现场与以太网通信的新标准,使以太网能够直接为现场层所使用,可以预见,正象个人计算机PC迅速进入工业自动化领域一样,以太网以及TCP/IP、UDP/IP协议将十分迅速进入工业自动化各个领域,包括BAS。 网络总线是网络通信总线的简称,在BAS中,网络总线是上位管理计算机、中央站、分站、现场设备之间的连接总线,从计算机系统结构的角度上看,它是计算机的外部总线,计算机总线则可视为内部总线。网络总线属于网络技术,计算机总线属于计算机技术,网络是多个计算机的集合系统,数据通信和资源共享是其特点。今天,已经进?quot;网络就是计算机"的时代,通信和计算机技术紧密结合、同步发展,计算机总线和网络总线是计算机一种技术的两个方面。新一代的计算机已经把网络接口集成到计算机母板上,网络功能已经嵌入到操作系统中,使得网络总线可以视为计算机总线的外部延伸,密不可分。不进入网络的工作站,是不完整的工作站。在建筑物领域,BAS是建筑物整体计算机网络的重要子网,形成建筑物管理和建筑物设备控制一体化是从网络开始的。计算机总站维系着BAS的通信子网,资源子网和通信子网的组合,就是建筑物自动化网络,就是建筑物自动化系统。 4.1以太网的发展历史 1968-1972Aloha无线电系统夏威夷大学开创争用型通信 1972-1977首台以太网2.94MMetcalf和Boggs先生建立CAMA/CD 1979-1983粗同轴以太网10MCom(DEC、Intel、Xerox)10BASE5 1980-1982细同轴以太网商品化10M3ComISA总线与10BASE2相连 1984-1987双绞线以太网1MUTPHP、AT T1BASE5 1986-1990综合布线+双线绞线以太网10MSynOptics、HP10BASET 1990-1994交换式和全双工以太网10MKalpanaEtherSwitch 1992-1995快速以太网100MUTPGrandJunction100BASET 1996-?千兆位以太网1000MIEEE802.3z1000BASEF 4.2以太网与局域网国际标准IEEE802.3 以太网是商业市场上发展的,而802.3标准是独立的标准组织《电气与电子工程师学会》开发的802.3是基于以太网第1个版本制定,但在一定程度上改进了设计,1983年公布以后,以太网以此又作了修改,原来互不兼容的局域网,变为互相兼容(但不完全兼容)。二者主要区别是结构不同,例如,最大数据单元,802.3是1460字节,以太网是1500字节。但是,通常可以把802.3视同以太网。 以太网速率有10M和100M两种,最大1518字节,最大段长度500米(粗同轴)、185米(细同轴)、100米(UTP),中断段综合长度2500米(粗同轴)、925米(细同轴)、2500米(UTP)。 在BAS中用以太网作为网络总线时,现在BAS供应商所提供的以太网接口卡NIC(安装在中央站中),应该是10M/100M自适应型,以满足用户部署100M快速以太网的要求,例如Intel公司的PRO/100+管理适配器,适用于有PCI总线的台式机,能自动监听集线器速度,从而自动选择10M或100M,能支持最新的连接管理规范wfw2.0,支持所有的主要操作系统和网络操作系统,WinNT、95、98、2000,Nerware、UNIX,支持10BAS-TX,5类UTP,RJ-45连接器,数据路径宽度32位,可在0-55℃环境中工作。 4.3以太网介质访问控制(MAC)CSMA/CD 载波监听多址访问/冲突检测是以太网抢先式信息发送的主要技术,它包括有先听再讲、无声则讲、有空就讲、边讲边听、一人独讲、退避三舍等信息发送规则,保证所有站点都能以公平方式通过竞争来访问大家共享的以太网,虽然难免有"后到先服务"的现象,但是,由于CSMA/CD有一套完整的处理冲突的方法,大体上实现了对网络总线的公平访问。它是退避三舍的自调整功能,保证所有信息的发送都是成功的,例如常用的一种冲突退避延迟算法,称为"截断的二进制指数回退(EBE)",它使发送信息的站点,每冲突一次,自动延迟一个以2的幂函数计算的退避时间,用这种不断扩大回退时间来适应网络流量的变化,这是一种很巧妙的方法。它规定了退避也是有限度的,即最大退避时间以210倍为限,忍让次数也是有限的,以216次为限,否则就会丢掉这个屡发屡败以太冈帧,这种情况是绝少发生的,除非以太网已经瘫痪。 以太网每帧发送之间有一个固定的间隙64字节、512位,称为时间片,用来识别由于冲突而失败的发送信息帧碎片(最小帧规定为64字节,包括48字节数据),在512位时间内,网络冈所有站点检测到载波(有信息发送)和合法的冲突、信息帧碎片,从而保证以太网能正常工作,不受非有效帧(碎片)的影响。 一般谈到以太网,主要是指802.3的CSMA/CD协议,它是以太网的主经软件(其它还帧结构软件等)此外,以太网还包括以太网接口卡NIC、收发器、中继器硬件。总之,以太网是一种局域网,是共享总线型局域网(包括集线器Hub网络),是国际标准局域网之一,应用最广泛。 4.4以太网与TCP/IP 传输控制协议/网际协议(TCP/IP)是实践中产生的解决网络互连和异构计算机之间提供可行的透明通信服务的一组协议,它是世界上最大网络因特网的基础。以其公用性和有效性,成为公认的开放系统。TCP/IP是网络数据传输事实上的标准,或者简称其为因特网通信协议。 BAS结构图中,标明以太网,是说网络采用共享总线拓扑,标明TCP/IP,是说数据传输采用因特网通信协议。 TCP/IP独立于特定的计算机软硬件、独立于特定的网络系统,即使你不接入Internet,用它也是最好的组网方案,所以,我们在本文开始,对JGJ/T16-92BAS的网络结构就标明采用TCP/IP,更何况,BAS进入Internet也是势在必行的事情。 TCP/IP协议有三个特点,首先它的开放性,可以把现行的各种局域网互联起来,其次,它统一了地址规则,这种IP地址与域名系统的唯一性,保证了因特网走向全球,最后,高层协议基本标准化,使各种用户可靠而且便利,这一特点,在工业自动化中,有很好的应用,可以把标准化的控制总线协议,包装在高层协议中,使TCP/IP成为工业控制通信协议。 TCP/IP分成4个层次: 应用层--常用的应用程序有SMTP(邮件传送)、NFS(网络文件)、NIS(网络信息)、SNMNP(网络管理)、FTP(文件传输)、DNS(域名系统)等,以及工业自动化通信协议,也可在本层打包,如Moddbus、HoneywellC-Bus等。 传输层--提供端到端(即应用程序之间)的通信,主要功能是信息格式化、数据确认和丢失重传等,主要有(TCP传输控制协议)和UDP(用户数据报协议UserDataprogramProtocol,它在工业自动化应用中看好,它把数据先打包,后经IP发送,效率高于TCP) 网络接口层--不同网或同网中计算机之间的通信,处理数据报和路由,主要是IP(网际互连协议) 网络接口层--提供与物理网络的连接,它包括所有现行的网络访问标准,最重要的是以太网(802.3系列)。 5、测控总线MeasureandControlBus BAS现场层和自动层的总线,可视为测控总线。JGJ/T16-92第26章BAS26.6.l节规定"从现场到计算机系统的信号传输,需综合考虑""(1)简化传输控制的硬件结构;(2)减少传输导线的根数;(3)弱化维修的技术难度",还进一步指出了采用的方法"可选用一对一的传输方式、矩阵选码一公用线传输方式或多路复用技术的一路通道多方使用的传输方式(阵列式传输方式)""首先考虑时分制"等等。反映中国行业标准对测控信号传输的重视以及要求采用最新技术的愿望。在当时的历史条件下,已经把测控总线阐述得淋漓尽致。 自从HGH/TI6颁布近十年来,测控信号传输领域发生了重大的变化,这就是现场总线技术所带来的深刻变革,对BAS的影响当然也是非常深远的。只有现场总线技术才能符合JGJ/T1-92第26.6.1节规定的三项要求:最简单的传输控制,最少的导线根数,最方便的维修技术;而且,最重要的是,现场总线带来了工业自动化开放系统的新局面,减少了自控系统寿命周期成本LifeCycleCost。 因此,测控总线的讨论,可以归纳为现场总线的讨论。 国际电工委员会IEC定义现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。 安装在控制室内的BAS中央站与现场的分站,分站与现场的传感器,它们之间的信号传输均适用现场总线技术。换言之,自动化层和现场层,采用现场总线技术是历史发展的必然。当有人提?quot;现场总线是管理控制一体化方案的催化剂"时(美国Fisher公司Martin先生),我们深刻体会这一隽语的丰富内涵。 5.1现场总线发展历史 1983年,Honeywell公司推出的差分信号驱动器,成功地在4-20mA直流信号上叠加了数字信号,随即投入市场的智能化仪表Smart变送器,是现场总线产品的前驱,这些带有微处理器芯片的仪表,除了在原由模拟信号仪表的基础上增加了复杂的计算功能外,还在4-20mA直流信号上迭加了数字信号,使现场与控制室之间的连接,从模拟信号过渡到了数字信号。这种工作机制,成为美国fisher-Rosemount公司著名的现场总线HART通信协议的基础。 1984年,美国仪表协会ISA/SO50工作组,开始制定现场总线标准。IEC也成立现场总线工作组IEC/TC65/SC65C/WG6,开始研究现场总线标准。 1985年,国际电工委员会决定由ProwayWorkingGroup负责研究现场总线体系结构和制定标准。 1986年,德国推出Profibus过程现场总线标准。 1990年,美国Echelon公司推出LonWorks现场总线产品。 1992年,Siemens、Rosemount、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司联合,成立ISP协会,着手在Profibus基础上制定标准。 1993年,Honewell、Bailey等公司成立WorldFIP协会,有120家公司参加,准备以法国标准FIP(FactorInsrtumentationProtocol)为基础制定标准。 1994年,ISP和WorldFIP北美部份合并,成立FF现场总线基金会(FieldbusFoundation)。推动现场总线国际标准的开发。 1996年,FF公布了低速总线H1标准。 2000年1月4日,IEC宣布现场总线国际标准以86%赞成、12%反对通过,IEC-61158面世。 5.2现场总线国际标准IEC-61158 8种现有的现场总线纳入国际标准,如果考虑到世界上已有30多种现场总线,这也还是在统一的路程上,前进了一大步。 从上表可以看出,8种现场,有8种通信协议,互不兼容,距离统一标准的现场总线,还有很大距离,虽然这些现场总线在功能上可以互补。 为了解决现场总线统一问题,借鉴IT行业的统一网络通信标准,就是第5种类型,即以太网现场总线。1998年,在美国休斯敦召开的ISA展览会期间,成正了工业自动化开放式网络联盟IAONA,建议把FF的H2高速现场总线,改成高速以太网HSE,有Honeywell参加的18个公司31位工程师正在Foxboro公司积极进行开发,希望HSE能成为众望所归的现场总线。 HSE的特点是速度高(100Mbps),数据通过量大,与计算机联接容易,价格低。有两类用途,一类是完成由于计算量过大而不适合在现场仪表中进行的运算,另一类是作为多条低速H1总线或其他网络的网关设备。 HSE是否适用干BAS,是有待研究的事情。 在IEC61158国际标准中,有欧洲标准建筑物自动化系统MBS-TC247推荐的ProfibusFMS总线和WorldFIP总线,但是没有欧洲推荐的LonWorks总线和欧洲设备总线EIB。 5.3现场总线的三层结构 从IEC61158标准中的8类总线,可以看出现场总线并不需要保持与ISO/OS17层结构一致,只需物理层、数据链路层、应用层等三层就可以了。因为面向控制的信息比较简单,但需要快速而可靠地到达目的地,七层模式使数据转换变慢,会滞后实时控制的时间要求,七层有关的网络接口成本也较高,同时,现场设备也不需要OSI地址。 IEC61158还规定,所有2至8类现场总线,均需对类型1的FF总线提供接口,但2至8类总线之间,不要求提供接口。 5.4以太网作为现场总线的主要问题及其解决方法 由于以太网802.3采用随机式的CSMA/CD信息发送方式,对事实控制来说,就带来一?quot;不确定性"问题,不能事先预言测控信息传送的时间,存在着"后到先服务"现象。而令牌式"排队发言"信息传送是可以预言的。要克服这个缺点,就要提高以太网的传输能力。由于10/100BASE-T全双工交换式以太网技术发展,基本上解决了CSMA/CD随即发送带来的"不确定性"问题。1990年,智能交换机的出现,基本上淘汰了信息发送时的冲突,而且,智能交换机的成本不断下降,为工业控制实际应用提供了可能。智能交换机(网络开关EtherSwitch),能同时提供多条数据传输途径,功能和电话交换机相似,使整体吞吐量显著提高,同时智能交换机还使用一种名为"切入法"(CutThrough)的新桥接技术(常规桥接是使用存储转发技术),是延迟时间又降低了一个数量级。1993全双工技术是以太网可以同时发送和接收数据,理论上又可以使传输速度翻上一番,再加上快速以太网的出现,以太网在处理事实控制方面,已经可以做到测控信息的传输不再是"不确定"的,而是有着"良好概率GoodProbability"的表现,能够适应事实控制的需要。 以太网传送测控信息的另一个问题是线路"利用率",线路效率。利用率是指线路用来成功地传输帧的时间部分。每个以太网数据包中那些不代表实际数据部分(同步、地址、字段长度、错误检验)较大,共26个字节,这种"开销"使线路利用率下降。在测控领域,实际数据很短,例如,DI20个字节、DO16个字凇IAO200个字节、通信接口500字节、PID运算500字节、计数器4个字节等,这样,当使用以太网信息包包装时,大量信号还需要加上填充符才能满足最小48个字节数据段的长度要求,如DI、DO、计数器,因此,效率较低。 但是,实际上,由于争先式发送,会改变效率,计算指出,如果连续发送两个64字节的以太网信息包,效率可以提高到54%。尽管如此,在工业自动化领域,仍然重视如何减少"开销",提高通信效率,例如,在通信协议中,想已用户数据报协议UDP来取代最常用的传输控制协议TCP,因为UDP信息包的包装比TCP简单,只有4个字节,而TCP,则是26个字节。IEC61158国际标准现场总线HSE高速以太网就考虑采用UDP/IP来代替TCP/IP。 不过,以太网的高速度,已经把这些问题全部覆盖了,就算是以最低速3Mbps有效速率运行,一个100个字节的实时控制信息,在以太网的传输时间,只有0.336毫秒([100+26]×8/3M),对BAS,已是很理想的数据了。 5.5TCP/IP作为现场总线的通信协议的讨论 TCP/IP协议是一组协议,采用四层结构,与现场总路线三层结构很相似,因此,适用于现场总线。 采用TCP/IP的以太网现场总线,由于数据链路层的CSMA/CD,使得数据传输时间是建立?quot;概率"基础上,但由于以太网线路的改进,情况大为改善。 TCP/IP是非常流行的技术,移植到现场总线是顺理成章的事,问题之一是TCP/IP是为因特网设计的,TCP是要处理面对成千上万的网站,它要处理好这么多路由的连接,只能采取在TCP层,设置发送机和接收机,提供端到端的可靠的进程间的通信,使数据报在传输过程中始终保持连接状态,只有双向通信。TCP才去发送数据报(双向通信不是指两机器独占式通过网络对话,而是说两台机器间有一交互信息流),TCP发出信号后,必须等待对方应答信号,否则会重发,这种定向连接协议,使两个端机经常以适当的速度相互通话,TCP传输控制在两个机器问来回发送状态信息。而UDP用户数据表协议却比TCP简单得多。对于自动控制的应用程序来说,并不需要时时保持个连接,以节约开销和网络通信量,而UDP是一个无连接系统,从TCP到UDP放弃了许多功能,简单了许多,只是作为一个数据报的发端机和收端机操作,而不理会二者之间的连接。帧的结构简化为源端口2字节,目的端口2字节,长度2字节,校验2字节。UDP传递服务不建立通信双方的连接,发完数据就完事大吉,所以,比较灵活,效率高,非常适合测控数据的发送,因为这类数据非常短,还有,在控制网络中,通行的站点比起因特网来,少之又少,非常强调二者之间的连接管理,就显得多余,比起TCP的大文件来,测控程度只是"发出一个请求"或者"等待一个响应",三言两语,传递本身就会很可靠。此外,在实时控制中,有时强调一种完全控制,即使在信号传输过程中发生错误,控制器业能够自行处理作出决策,而不需要让TCP一遍又一遍重复发送数据,因为自控系统控制器的自制能力都极强。 无论TCP还是UDP,应用程序都是驻留在通信协议顶层的应用中,包括控制和人机接口等一系列应用程序以及用于系统集成的OPC,都藉信息传输,获取其中的数据。 5.6以太网在工业自动化中的应用 美国Foxboro公司在1995年就推出了采用以太网10BASE-5粗同轴电缆I/AnodeBus用于现场总线控制系统,近年来,新I/A现场总线系统已经改为双绞线BASE-T,室内及机柜内,都使用RJ-45接插件,对室外及振动严重的场所,则按防护等级IP-67生产了密封式RJ-45的连接器,Hirschman公司也能提供现场总线中作为以太网连接的接插件,抗震密封,适用于工业环境。 1997年,Schneider公司为其著名现场总线ModbusTCP通信协议产品,它的PLC产品中的I/O模块,Momentum系列,均可以设置以太网端口。这些I/O模块通过这些端口直接连入以太网中。Schneider公司把Modbus通信协议变址为TCP/IP通信协议,这是世界上较早的以太网I/O产品。TCP/IP和UDP/IP的一个重要的优点是在同一个以太网中,可以运行许多不同的通信协议,它们都变址在TCP/IP或UDP/IP中。 Honeywell公司几年前就已经开始着手把以太网用于建筑物自动化系统自动化层总线通信的应用工作,目前,第一步已经实现,即,把所有测控总线通过TCP/IP接口连入以太网中,通过以太网得数据通信,进行实时控制。以太网成为BA、FA、SA集成的通信平台,进而与管理系统在此平台上完成管理控制一体化集成。 随着以太网应用技术的进一步发展,把以太网芯片内嵌与现场设备的一天,也许会很快来临,意味着因特网内置与现场设备的时代终会来到,其意义在于因特网与控制网融为一体,因特网无处不在,会进一步改变工业自动化和建筑物自动化的面貌。 5.7建筑物自动化的现场总线 现场总线这个技术热点,长期争论不休,虽然出台了IEC61158所推荐的8种国际标准总线,但是仍然没有一种统一的标准现场总线能够满足各种行业有要求。在这纷争的局面中,以太网的确受到了许多厂商的重视,在管理层(工厂级)采用以太网已经成了共识,而在低层次上的应用,还要假以时日,许多厂商正在积极研究和开发。 目前,LonWorks现场总线在BAS行业中的地位,是很重要的,尤其LonMark产品给用户带来产品互换互操的巨大利益(大幅度下降系统的寿命周期成本),所以受到用户的重视。Honeywell公司在2000年6月推出了全LonWorks现场总线系统,原来的C-BUS已经可以换用LonTalk现场总线,所有其它生产厂商的LonWorks现场总线,可以直接联入Honeywell中央站。 此外,BACnet通信协议在BAS中的地位也举足轻重,Honeywell公司在BAS系统中,设置有BACnet服务器和BACnet客户机两组软件,以适应BACnet总线产品的连接和系统的集成。 总之,随着个人计算机PC和以太网技术在工业控制领域中应用的不断发展,尽管LonWorks、BACnet、Modbus等传统明星会继续发挥作用,但是,新动向确实值得关注,LonWorks技术也正在使用以太网技术,就说明了这点。 自动化技术论文:自动化控制网络技术发展论文 摘要:简要介绍了楼宇自动化系统,分析了传统集散控制系统和新兴的现场总线控制系统优缺点以及应用,并介绍了楼宇自控领域中流行的4种现场总线。说明了以太网技术的发展以及在楼宇自控领域中的最新应用情况,对现场总线控制系统和以太网进行了比较 关键词:楼宇自动化控制网络现场总线控制系统以太网楼宇自动化系统 目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会的需要,也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(buidingautomationsystem,缩写为bas)、通信自动化系统(cas)和办公自动化系统(oas)三大系统组成。其中,楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统,将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上,通过网络对其进行综合的控制,这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境,同时实现高效节能的要求。 2现场控制系统fcs的出现以及在楼宇自控中的应用 上个世纪七八十年代,伴随着计算机可靠性提高,价格大幅下降,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(distributedcontrolsystem,简称dcs)。dcs是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表,因此它属于一种模拟数字混合控制系统,这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。dcs在工业自动化控制领域获得了广泛的应用,也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是dcs存在如下一些缺点: (1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式,导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难; (2)可靠性差。模拟信号传输精度低,而且抗干扰性差; (3)系统封闭。各厂家的产品自成系统,系统封闭、不开放,难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。 上个世纪90年代以来,随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展,出现了基于现场总线的控制系统(fcs),fcs克服了dcs的缺点,它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。fcs极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的dcs(分布式控制系统)相比,fcs具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现,为工业自动化带来了一场深层次的革命,从而开创了工业自动控制的新纪元,被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于fcs的许多优点,控制专家们纷纷预言“fcs将取代dcs成为2l世纪控制系统的主流。”现在,fcs已经被应用到楼宇自动化控制领域。 2.1应用于楼字自动化领域的几种现场总线 由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在,世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计,目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(iso)的计算机网络开放式互连系统的osi参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线,如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中lonworks、bacnet、can、eib等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的fcs克服了dcs的许多缺点,但还是有一些不如人意的地方,最明显的缺点:多种现场总线并存而互不兼容,导致fcs的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对fcs的缺点做进一步说明。 (1)lonworks 美国echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技术,又称lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持,已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说lonworks具有以下优点: ①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式,包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等,这样可适应复杂的现场环境,方便现场布线; ②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等;两种传输速率:78bps和1.25mbps,最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定,一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个; ③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境,采用开放的neuronc语言,它是ansic语言的扩展; ④无主的网络系统。lonworks网络中各节点的地位相同,网络管理可设在任一节点处,并可安装多个网络管理器; ⑤开发lonworks网络节点的时间较短,也易于维护。lonworks采用的lontalk协议固化在echelon公司的neuron芯片中,这样可以节省开发lonworks网络节点的时间,也方便维护。 同其它现场总线一样,lonworks也有自身的缺点。首先,lonworks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺;其次,由于lonworks依赖于echelon公司的neuron芯片,所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管lonworks存在一些不足,但是lonworks的fcs还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家oem厂商生产lonworks相关产品,其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个lonworks节点,lont~k协议也被接纳为欧洲centc247、centc205的一部分。自1996年以来,lonworks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下,国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于lonworks的楼宇自动化控制系统,并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。 (2)bacnet bacnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。bacnet不是软件或硬件,也不是固件,严格地说,bacnet并不是现场总线,而是一种网络协议,即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。bacnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。bacnet采用了etherent、arcnet、ms/tp、ptp、lontalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线,bacnet标准最大的优点是可以与etherent、lonworks等网络进行无缝集成。不过bacnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计,并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。bacnet标准已在全球得到了广泛的应用,全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持bacnet标准。bacnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的iso标准。虽然我国是wto和iso成员国,但是bacnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小,而且在工程中采用的bacnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的,还没有真正意义上的国产化bacnet相关产品。 (3)can can总线最初是德国bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的,现在它已经成为一种国际标准,在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。can具有以下优点: ①采用8字节的短帧传送,故传输时间短、抗干扰性强: ②具有多种错误校验方式,形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下,节点会自动离线,避免影响总线上其它节点; ③采用无损坏的仲裁技术; 4can芯片不但价格低而且供应商多。 can缺点是:can总线上最多可挂接110个节点,这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展,相对其它一些现场总线,can总线技术比较简单,can相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此,很早国内就有一些企业推出了基于can总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。 (4)eib eib是欧洲安装总线(europeaninstallationbus)的缩写。它在1990年被提出,经过十多年的发展,成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准,在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年eib被引进中国的智能化建筑领域,并在上海同济大学建立了eib认证技术培训中心。在短短的几年里,国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用,如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的eib项目基本上被abb公司和simens公司所垄断。 3以太网开始进入楼宇自控领域 以太网发展至今已有20年历程,作为局域网组网的主要技术,以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来,以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现,克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点,实现了站点独占传输媒体并同时收发数据,也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展,目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体),并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步,以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展,同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的ieee802.3af标准开始对以太网供电作出了规定,它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前,3com、华为、dlink等公司开始提供符合ieee802.3af标准的交换机产品。另外,一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准,即工业以太网标准,如odva(开放devicenet供货商协会)和ci(contolnet国际组织)的ethernet/ip标准、ff(现场总线基金会)的hse(hig}lspeedethemet,高速以太网)、profibus国际组织的profinet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现,如moxa公司的eds-508系列工业以太网交换机(支持ethernet/ip)、北京航天华辉自动化技术有限公司的anybus-sio/100m(支持ethemet/ip和modbus/tcp)等。美国vdc(venturedevelopmentcorp.)调查报告指出,ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛,市场占有率将从2000年的ll%增加到2005年的23%。 伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用,以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前,以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示),在一些新开发的楼宇自控系统中,以太网直接进入了控制层,如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的enc-2001ip智能建筑测控系统。enc-200lip控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过enc参量控制模块集成到以太网上;带有rs232或rs485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上;ip电话以及ip摄像机直接连接到以太网上。 在楼宇自控网络中采用基于现场总线的fcs的优点是: ①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计 图1楼宇自控网络集成到信息网的,有屏蔽、接地与防爆等措施,同时其实时性也比采用csma/cd的以太网的时实性好; ②用户的投资成本低。现在,开放的现场总线技术已经比较成熟,有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是:实现现场总线无缝接人以太网复杂,当多种现场总线共存在一个系统中时,集成起来更复杂,系统的扩展性差。 在楼宇自控网络中采用以太网的优点是:实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”,即实现人们期望的通信协议的兼容和统一;这样系统扩展起来也比较方便;与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是:首先,目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大,开发费用和成本相对还是较高,用户可以选择的厂商也很有限,垄断利润较高,研发成本还没有被消化,这些都导致产品价格过高。其次,以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。 4结束语 就目前而言,不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的fcs还是以太网,都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步,它们也必将会被进一步完善。据统计,我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上,产品供应商约3000家。另外,随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高,建筑和社区的数字化建设正在兴起,fcs和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用,在今后相当长的时间内,两者在竞争的同时也将继续并存。 自动化技术论文:机械自动化技术论文 论文关键词:机械自动化;现状;发展 论文摘要:本文对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述,在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。 引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 一、机械自动化的产生 机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,上世纪60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力,开始建立可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下,机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程,并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明,这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 二、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用了计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业,发展很不平衡,有大量落后于现代水准的产业,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重,我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有;我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程,不可能一蹴而就。需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。当前,我国还处在社会主义初级阶段,经济、财力、生产力水准、国民素质等,与世界主要国家的差距是很大的;我国有丰富的劳动力资源,每年城镇新增就业人口达两千多万,且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率,劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。 三、我国机械自动化发展之路探索 (一)结合生产实际发展机械自动化技术 先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法,全年生产任务只需1~2个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正,对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益,而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差,开工率一般仅在50%~60%。而能在生产中长期服役的主力生产线很少,像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的BMD线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部,而是带有普遍性。据调查,我国引进的弧焊机器人,完全正常运转、充分发挥效益的只占1/3;另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态;还有1/3不能正常使用,直接影响了用户使用更多机器人的信心。(二)发展投资少、见效快的低成本自动化技术 发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节生产LP模式,就是以最小的投入,取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产JIT、全面质量管理TQC和成组技术GT、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式,使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线,它并不完全由自动化设备组成,中间穿插着借助计算机指导的人工参与,将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起,从而使这种生产线的造价较低,同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发,借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入CAD/CAM技术,就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。 (三)注重配套发展机械自动化技术 现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等,这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。 自动化技术论文:机械自动化技术研究论文 论文关键词:机械自动化;现状;发展 论文摘要:本文对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述,在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。 引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 一、机械自动化的产生 机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,上世纪60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力,开始建立可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下,机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程,并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明,这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 二、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用了计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业,发展很不平衡,有大量落后于现代水准的产业,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重,我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有;我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程,不可能一蹴而就。需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。当前,我国还处在社会主义初级阶段,经济、财力、生产力水准、国民素质等,与世界主要国家的差距是很大的;我国有丰富的劳动力资源,每年城镇新增就业人口达两千多万,且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率,劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。 三、我国机械自动化发展之路探索 (一)结合生产实际发展机械自动化技术 先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法,全年生产任务只需1~2个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正,对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益,而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差,开工率一般仅在50%~60%。而能在生产中长期服役的主力生产线很少,像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的BMD线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部,而是带有普遍性。据调查,我国引进的弧焊机器人,完全正常运转、充分发挥效益的只占1/3;另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态;还有1/3不能正常使用,直接影响了用户使用更多机器人的信心。(二)发展投资少、见效快的低成本自动化技术 发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节生产LP模式,就是以最小的投入,取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产JIT、全面质量管理TQC和成组技术GT、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式,使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线,它并不完全由自动化设备组成,中间穿插着借助计算机指导的人工参与,将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起,从而使这种生产线的造价较低,同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发,借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入CAD/CAM技术,就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。 (三)注重配套发展机械自动化技术 现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等,这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。 自动化技术论文:自动化机床的故障排除技术探究论文 论文关键词:数控机床故障排除分析 论文摘要:数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程,一旦查明了原因,故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法十分重要。 一、故障的调查与分析 这是排故的第一阶段,是非常关键的阶段,主要应作好下列工作: 1、询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时,首先应要求操作者尽量保持现场故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。 2、现场检查到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平,对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例,因此到现场后仍然不要急于动手处理,重新仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排故增加难度。 3、故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型,从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书,可以列出产生该故障的多种可能的原因。 4、确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因,这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。 5、排故准备有的故障的排除方法可能很简单,有些故障则往往较复杂,需要做一系列的准备工作,例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。 下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。 (1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。 ①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果,并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。 ②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等),各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示,局部查看有无保险烧煅,元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落,各操作元件位置正确与否等等。 (2)仪器检查法使用常规电工仪表,对各组交、直流电源电压,对相关直流及脉冲信号等进行测量,从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况,及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量,用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无,用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。 (3)信号与报警指示分析法 ①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。 ②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。 (4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的,这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示,而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。 (5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配,而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此,任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的;而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障,需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。 (6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时,由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的,为了缩短停机时间,在有相同备件的条件下可以先将备件换上,然后再去检查修复故障板。 鉴于以上条件,在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料,弄懂要求和操作步骤之后再动手,以免造成更大的故障。 (7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维的混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。 (8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段,其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题,会使得有些故障状态无从分析,例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理,比如整机断电,稍作停顿后再开机,有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。 二、电气维修与故障的排除 电气故障的分析过程也就是故障的排除过程,因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了,本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍,供维修者参考。 1、电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源,它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足,电网质量高,因此其电气系统的电源设计考虑较少,这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足,再加上某些人为的因素,难免出现由电源而引起的故障。 2、数控系统位置环故障 ①位置环报警。可能是位置测量回路开路;测量元件损坏;位置控制建立的接口信号不存在等。 ②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大;位置环或速度环接成正反馈;反馈接线开路;测量元件损坏。 3、机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接线开路;光栅零点标记移位;回零减速开关失灵。 4、机床动态特性变差,工件加工质量下降,甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的;对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态,应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。 5、偶发性停机故障。这里有两种可能的情况:一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障,一般情况下机床断电后重新通电便会消失;另一种情况是由环境条件引起的,如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视,例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门附近,电柜长时间开门运行,附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障,严重的还会损坏系统与机床,务必注意改善。 自动化技术论文:配电网自动化故障区段定位技术分析论文 一、当前配电自动化系统中故障区段定位的主要模式 在配电自动化系统中,故障区段定位是优秀内容。其主要作用是:当线路发生故障时,在最短时间内自动判断并切除故障所在的区段,恢复对非故障区段的供电,从而尽量减少故障影响的停电范围和停电时间。选择科学合理的故障区段定位模式,大大提高配电自动化系统的性能价格比及对供电可靠性的改善程度。当前的配电自动化故障区段定位手段主要是有信道模式、无信道模式以及两者相结合的混合模式三种。 (一)有信道的故障区段定位模式 有信道的故障区段定位模式是指在故障发生后,依靠各分段开关处具有通信功能的柱上开关控制器FTU(FeederTerminalUnit,馈线终端单元)之间或FTU同配电主/子站之间通过通信设备交换故障信息,判断故障区段位置。这种模式包括基于主/子站监控的集中(远方)判断方式和基于馈线差动保护原理的分散(就地)判断模式。基于主/子站的集中判断方式是以配电自动化监控主站/子站为优秀,依靠通信实现整个监控区域内的数据采集与控制。基于馈线差动保护原理的分散判断方式是当故障发生时,各保护开关上的FTU利用高速通信网络同相邻开关上的FTU交换是否过流的信息,从而实现故障的自动判断与隔离。 (二)无信道的故障区段定位模式 无信道的故障区段定位模式是通过线路始端的重合器同线路上的分段开关的配合,就地自主完成故障定位和隔离功能,它包括重合器同过流脉冲计数型分段开关配合、重合器同电压时间型分段开关配合以及重合器间配合等实现方式。重合器同过流脉冲计数型分段开关配合的方式:过流脉冲计数型分段器不能开断短路电流,但能够在一定时间内记忆重合器备开断故障电流动作次数。重合器同电压时间型分段开关配合的方式:故障时线路出口处的重合器跳闸,随后沿线分段器因失压分闸,经延时后重合器第一次重合,沿线分段器依次顺序自动加压合闸,当合闸到故障点所在区段时,引起重合器和分段器第二轮跳闸,并将与故障区段相连的分段器闭锁在分闸位置,再经延时后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢复健全区段供电的目的。重合器配合的方式:重合器方式延续了配电网电流保护的原理,自线路末端至线路始端逐级增加启动电流和延时的整定值,实现逐级保护的功能。 (三)有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式 有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式是结合前面两种模式的特点,对于以环网为主的城市配电网,当系统通信正常时,以集中判断方式为主,当通信异常时,可以在配电终端就地控制;对于农电县级配电网,一次网络既有环网供电,更多的是辐射型供电方式,因此放射形网络的故障定位选用无信道的就地判断方式,环路网络采用集中判断方式。 二、目前配电自动化中故障区段定位手段的特征比较 基于有信道故障区段定位模式的配电自动化系统由于采用先进的计算机技术和通信技术,正常情况下可以实时监控馈线运行情况,实现遥信、遥测、遥控功能及平衡负荷;故障情况下可以综合全局信息,快速完成故障的志别、隔离、负荷转移和网络重构,避免了出线开关多次重合对系统的影响,适用于配电网络结构复杂、负荷密集地区的配电管理系统。但它的缺点是故障的判断和隔离完全依赖通信手段,对通信速率和可靠性要求高,需投入资金较多;通信设备或主站任何一个环节出现问题都有可能导致故障紧急处理的全面瘫痪。 无信道的故障区段定位模式将故障处理下放到设备层自动完成,根本上消除了通信设备可靠性环节对定位功能的影响,具有原理简单,功能独立,封装性好的特点,并且投资比有信道的方式少。重合器同分段开关配合方式的缺陷在于判断故障所需的重合闸次数较多,故障产生的位置距离电源越远,重合闸次数和故障判断时间很长,难以达到馈线保护功能对故障处理快速性的要求;重合器配合的方式通过各开关动作参数整定配合判断并切除故障,无需出线重合器的多次重合闸,但由于配电网存在线路短,故障电流差别不大的特点,容易引起故障时的越级跳闸;并且越靠近出线侧的重合器故障后延时分闸时间很长,不符合故障处理快速性的要求。 有信道和无信道混合模式结合了两者的优点,可以根据地区配电网的时间情况进行有效组合;但它的缺点是存在着控制实现困难、结构复杂的问题,并且不经济。配电自动化系统中,无信道的故障区段定位模式由于减少了通信环节,在故障处理的可靠性和经济性方面都要优于有信道的模式;但故障区段定位过程需要多次投切开关的缺点限制了它进一步提高供电可靠性的能力。 三、基于暂态保护的配电网故障区段定位方法研究进展 目前配电自动化系统所采用的故障区段定位方法延续了电力系统继电保护中电流保护的优秀理念,其构成原理建立在检测故障前后工频或接近工频的稳态电压、电流、功率方向、阻抗等电气量的基础上,此领域的研究工作也是围绕着如何提高这种原理的性能展开的。实际上,由于输电线路具有分布参数的特性,当电网发生短路故障时,线路在故障的初始时刻一般都伴随着大量的暂态信号,故障后的初始电弧以及在电弧最终熄灭前的反复短暂熄灭和重燃会在线路上产生较宽频带的高频暂态信号;行波由色散产生的频率较集中的高频信号发生偏移和频率分散,会产生频带较宽的高频信号。这些在故障过程中产生的暂态高频电流电压信号含有比工频信号更丰富的故障信息,如故障发生的时刻、地点、方向、类型、程度等。但由于故障暂态信号具有频带宽,信号幅度较工频微弱,且持续时间短的特点,受信号提取和分析手段的限制,在传统的保护方法里被当做高频噪声滤除掉。但是,随着信号提取及分析技术的快速发展,基于暂态保护原理的故障处理技术越来越受到人们的重视。 自动化技术论文:机械自动化技术应用策略论文 摘要:随着社会的不断发展,制造技术是发展制造业的关键技术,是创造财富和为科学技术发展提供现金手段的基础。本文分析我国先进制造技术及其自动化的现状,并阐述我国先进机械自动化的发展趋势。 关键词:机械自动化技术现状应用与发展 一、引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。如何发展我国的机械自动化技术,应实事求是,一切从我国的具体国情出发,做好各项基础工作,走中国的机械自动化技术发展之路。 二、机械自动化在我国的特点及作用 机械自动化的特点很多:第一,机械自动化是面向21世纪的技术,是具有明确的范畴的新的技术领域;第二,机械自动化技术是面向工业应用的技术,可以提高制造业的综合经济效益和社会效益;第三,机械自动化技术是面向全球竞争的技术,同时是驾驭生产过程的系统工程,是市场竞争优秀时间、质量和成本三要素的统一。 在工业生产中,机械自动化的作用很大:第一,机械自动化的应用,可以提高生产过程的安全性;第二,机械自动化可以提高生产效率;第三,机械自动化可以提高产品的质量;第四,机械自动化可以减少,生产过程的原材料和能源损耗。 很多方面机械自动化的特点与作用相辅相成,在工业中起到很大的作用,并且我国处于机械自动化的初期,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 三、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上世纪20年代开始发展应用以来,在各行各业都得到了迅速发展和广泛的应用,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国让处于初级操作阶段的自动化。 近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。 1.管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业拒不采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。 2.设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD技术的比例比较低。 3.制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米、纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。 4.自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、只是智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业可见。 四、我国机械自动化的发展之路 1.结合中国生产实际进行发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。所以我国应结合具体生产实际,逐步实现我国机械自动化发展的全球化,一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争汇总纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术是制造的全球化得以实现。 2.发展投资少、见效快的低成本自动化技术。发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的而发展需要和国情。这需要我国机械自动化技术向网络化和虚拟化方向发展。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品小勺都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的额交流、加强产品开发的合作何经营管理的学习,优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间跳读、供应链及物流设计的建模和仿真,推动企业向着既竞争又合作的方向发展。 3.我国在发展机械自动化的同时还应结合我国的具体国情进行分析。在发展机械自动化的同时注意到发展的环境,实现发展机械自动化的绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿的设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产绿色产品,产品使用网以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制作哦啊能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时是原材料和能源的利用率达到最高。 综上所述,我国要搞好机械自动化,不但要起点高,瞄准世界先进水准,而且必须包括各种灵活的提成本、见效快的技术,坚持提高与普及相结合的方针,同时从我国具体的基本国情出发,使我国的机械自动化技术发挥应有的才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。
机械工程自动化论文:机械工程自动化技术论文 1工艺粗糙,效率低下 我国对机械工程中自动化技术的投资相对较少,缺乏创新因素,专业技术较为落后。这使得机械工程中自动化技术的工艺较为粗糙,缺乏精密的技术设计,自动化的运用挑战颇大。由于自动化技术工艺粗糙,使得机械工程效率低下。原本短时间内可完成的工程操作,由于技术原因,并不能在较短的时间内顺利结束,若工程需反复操作,则用时越长,效率越低。 2机械工程中自动化技术的有效应用 自动化技术在机械工程中的应用主要包括集成自动化技术、柔性自动化技术和智能自动化技术三种,根据笔者经验,现主要分析这三种技术在机械工程中的运用: 2.1集成自动化技术的运用 集成自动化是指根据当前经济的发展和科学的改进,而做出的结构和标准的优化,以使机械制造更为精密,缩小误差。它的前提条件是要将机械制造系统的信息高度共享,根据各个信息的比较分析,寻得最为精密的生产技术,在机械工程中广泛应用,以达到提高总体机械效率的目的,避免在工程中出现的可防范的各种技术问题。该技术已在机械工程中得到了广泛的应用,集成自动化技术优势明显,可以说是通过资源共享来达到提高生产效率的效果。该技术普遍应用于系统设计,并且随着科学技术的发展,可达到充分发挥集成目的的作用。 2.2柔性自动化技术的运用 柔性自动化技术是指通过计算机应用,将数据输入到生产设备中,从而进行自动的技术生产。简言之,就是数控与生产的结合。其应用范围涵盖加工制造、产品设计等,是一种以计算机为优秀的信息与管理系统。在机械工程中,通过柔性自动化技术,生产者将生产过程通过计算机输入到生产设备中,生产设备可通过输入的信息,按照要求进行自动操作,依次完成复杂的生产过程。柔性自动化技术的显著特征就是足够精确,一定程度上可减少人力参与,节省人力资源,从而扩大生产利益。但柔性自动化技术对操作人员要求更为严格,若不甚操作有误导致输入信息与原信息存在差异,机械在自动生产的过程中则会按错误信息进行生产,造成更大的损失。因此,操作人员的高度集中也尤其重要。 2.3智能自动化技术的运用 智能自动化是三类技术中最为高端的自动化技术,它巧妙的结合了集成自动化技术和柔性自动化技术二者的优势,将集成自动化技术中的信息收集与柔性自动化技术中的计算机参与结合起来,使计算机进行自动的信息采集,同时分析采集得来的数据,形成了系统自动化,达到了人工智能的效果。智能自动化的主要优势将之前人力的信息采集和数据分析转变为计算机智能的信息采集和数据分析,大大提高了信息的精确性,缩短了数据分析过程的时间。当面临突发事件时,智能自动化技术就能凭借自身的适应能力准确做出判断并解决问题。该技术成功避免了集成自动化技术和柔性自动化技术的弊端,因此,是最为广泛适用的自动化技术。 3结束语 自动化技术在机械工程中的有效应用是科技发展的客观要求,自动化技术能够有效的提高机械效率,减少人力资源的浪费,扩大生产收益,因此,是当今社会广泛应用且前景光明的生产技术。 作者:马金山 单位:湖北省十堰市中铁十一局二公司 机械工程自动化论文:自动化技术下机械工程论文 1机械工程自动化技术现状分析 1.1机械自动化管理应用现状。依靠机械的方法实现自动控制的技术被称为机械自动化技术。就目前而言,我国机械自动化技术的管理应用模式上与国外相比还存在着滞后性,但由于机械自动化技术在国内应用非常广泛,而且行业前景也很好,使得一些机械工程企业在应用技术的过程中重视程度不够,管理方面也不成熟,缺乏系统性和科学性,而且缺乏创新意识,导致机械自动化技术整体更新过慢。 1.2机械工程自动化人才培养现状。对于机械工程自动化人才的管理,既缺乏技术人才的培养,也缺乏对技术人才的管理。机械工程自动化技术发展还处于初级阶段,因此专注于此方面的技术人才培养不足,造成人才匮乏现象。另外是对技术人才的管理,在人才培养上我国更加侧重于理论知识教育,使人才缺乏技术实践经验,直接造成了对人才全面发展的制约,对开展自动化技术应用也有着制约影响。我国的机械设计水平没有大幅度的提升,使得设计人员的技术水平也出现了停滞现象,这种现象直接使我国机械工程自动化呈封闭状态发展,造成发展状态不平衡。 2机械化工程自动技术的创新措施 针对目前我国机械化工程自动技术的现状,加强机械工程创新研究至关重要。在加强机械工程自动化技术措施的过程中,主要可以从三个方面进行加强: 2.1制定明确的战略方向。实现机械工程自动化是一个长期的工程,不能盲目进行操作。自动化主要是机械工程自动控制取代传统人工操作,这个过程要保证方向和目标的明确,要针对我国具体情况制定针对性的措施对策。在加强自动化过程中,要积极引进国外先进技术,学习创新理念,从理论上不断丰富机械技术。要在教育过程中加大对自动化知识的普及,使市场和机械行业发展以此为重要导向。国家相关部门要通过大力度的资金政策支持,促进科学技术研究,实现机械自动化产业链的形成。在明确发展方向的同时,要始终以实际情况为基本参照标准,以保证符合多元化市场发展规律。另外机械化自动技术的发展是以信息技术为一定基础的,因此要注重信息技术的应用和发展,以加快机械工程经营管理效率的提高,促进产业结构的完善。 2.2积极引进自动化设备及应用技术。从目前我国机械工程自动化技术应用情况来看,存在着一定的滞后现象,且发展态势落后于国外发达国家。没有实现高度自动化,计算机集成制造系统没有得到广泛应用,基础技术储备不足。在实践探索中要以自身发展特点为基础,积极借鉴国外经验,完善自身技术,实现技术突破和创新。现阶段的机械生产中,针对大批量零件加工仍采取流水作业模式,即以半自动化为主。针对这个环节我们要积极引进先进设备,提高机械自动化,既节省人力资源,同时也提升生产加工效率,对提升企业整体经济效益有着重要作用。在进行非大规模生产加工过程中,可以通过成熟技术人员进行数控机床加工,实现自动化技术应用。在自动化应用中不是进行单一复制,而是有针对性的进行侧重,对不同特性的产品进行优化。在信息化和新材料不断研究发展的新时期,给自动化技术应用带来更大发展空间。目前自动化技术正向开放式结构发展,驱动装置也向数字化方向发展。在系统上和通讯方式实现数字化和智能化是新一代自动化技术的新方向。在我国工业发展不断加快的新时期,机械工程自动化技术要大力推广,实现工业全面自动化、智能化。 2.3实现高质量技术人才培养。为真正实现机械工程自动化,要注重专业技术人才的培养。在人才培养中要加大教育体系建设,从教育着手,加大对自动化专业人才的教育投入。同时改变传统应试教育模式,积极鼓励学生理论与实践相结合,坚持“工学结合”理念,使专业人才在接受理论教育阶段接触机械自动化实践。通过教育机构与校外企业的联合合作,可以保证机械工程自动化人才是理论知识与实践技能兼备的复合型人才。针对目前专业自动化人才空缺现状,要结合科学理念进行培养和管理,在吸纳人才和应用人才的过程中,也要注重人才潜能挖掘,实现机械功能自动化技术创新,人才发展推动我国技术革新。 3机械工程自动化技术未来发展形势 我国科技的不断发展和创新推进机械工程行业发展迅猛,自动化技术将越来越广泛的应用于各行业领域中,实现自动化普及。机械工程自动化将真正实现创新、发展、科学,进一步向机械智能化迈进。同时在“中国梦”理念的指导下,自动化技术的应用形势将走向低碳、环保,实现设备环保、应用材料环保,使得机械工程自动化技术实现可持续发展。网络信息技术的高速发展,使机械自动化技术逐渐趋向网络化。实现网络化能够使自动化技术不受传统应用管理下的地域空间限制,使发展前景和空间更加广阔。因此,在未来的机械工程自动化技术应用中,要充分利用网络信息技术,同时结合管理技术、制造技术以及其他系统工程技术,促进完整的、系统的自动化技术体系形成。 结束语 综上所述,我们已经能清楚的了解到机械工程自动化技术对机械工程行业发展所带来的积极推动作用,但由于在技术方面还存在的一定的欠缺,所以的我国的机械工程自动化技术的水平还有待提高,除却技术方面的问题,应用和管理方面也存在着问题,其问题主要集中在人才空缺方面,所以注重专业技术人才的培养也成为促进我国机械工程自动化技术发展的一大前提。自动化措施目标与方向的明确性是机械工程领域中对自动化技术应用和发展长远性和实效性的保证。而机械工程自动化技术的发展也对我国经济发展起到了一定的促进作用。 作者:王普 机械工程自动化论文:自动化技术及机械工程论文 1机械工程自动化技术概述 机械工程自动化技术主要是指机械装置在没有外力干涉的情况下,按照事先预定的程序方法,通过机械力进行自动操作或控制的过程。在机械工程行业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动化生产,实现优化、有效的自动生产过程,加快生产投入物的变换和流动速度,进而促进整体机械工程行业的发展。 2机械工程自动化技术的现状及制约因素 从我国机械工程自动化技术应用的现状来看,其还处于刚性自动化、单自动化的阶段,但国外一些工业发达国家已经实现了机械自动化技术的集成化、智能化、柔性化发展。在机械自动化生产的管理方面,我国一些企业仍旧是采用传统的管理模式,而发达国家已实现了计算机全程控制管理,而且在机械生产模式、工业组织与管理方面也在不断升级与创新。由此可见,我国机械自动化的发展仍然存在诸多的不足之处,而制约我国机械工程自动化技术进一步发展的因素,主要为:缺乏相关技术人才、自动化技术应用范围不够宽广、自动化技术相对落后、缺乏自动化技术的科研投入、机械自动化技术的管理不够完善等。 3加强机械工程自动化技术的建议 3.1加强配套机械自动化技术的发展 所谓配套机械自动化技术,是指机械自动化技术既要发展主要机械设备的自动化,又要发展配套元件及控制系统的自动化。充分应用电子学、零件检查与机床装料自动化技术、电子计算机技术,大力推广程序数控机床,研究发展可靠、高效的自动化生产线、自动化控制系统、生产信息系统等。通过配套机械自动化技术的大力发展,使机械工程行业从生产制造开始到结束均能实现自动化生产,从而大力提高生产效率,促进生产效益 3.2重视低成本机械自动化技术的发展 根据形势分析来看,我国暂时还无法投入大量资金发展太多高科技、高成本的机械自动化技术,这种形势下,便应该先从投资少、见效快、成本低、前景广、潜力大、适合我国发展需要和国情的自动化技术着手,打好基础,慢慢向上发展。例如芬兰NOKOAData机工厂组装车间内拥有的一条可制造286/386/486微机的灵活生产线,该生产线在自动化设备应用的同时融入人工参与,将自动化技术与传统工艺完美结合,使其在保证造价较低的同时,具有柔性制造系统的性能。国外这种低成本、见效快的自动化技术我们均可借鉴参考,并结合我国基本国情,研发出适合国内机械工程发展的低成本自动化技术。 3.3重视机械工程自动化人才的培养 我国机械自动化技术之所以发展缓慢,与这方面人才的缺失有很大关系,因此,为促进机械工程及自动化技术的进一步发展,便要重视对机械工程自动化人才的培养。第一,需大力引进国外先进的机械自动化技术,同时加强对机械工程自动化教育活动的开展,使我国的科研实力逐渐增强。第二,机械工程自动化专业人才必须具备机械工程的研究、设计、制造以及自动化技术基础知识、基础理论、基本技术与应用的能力,能够在机械工程生产第一线从事材料加工机械、机械制造及自动化等方面工作。 4机械工程及自动化技术的发展前景 在科技的快速发展下,我国的机械工程及自动化技术也在不断朝前发展,但其在发展的同时,也突显出资源浪费、环境污染、产品开发及利用率低等问题。为促进机械工程及自动化技术的可持续发展,机械工程自动化技术朝着绿色环保、经济性、实用性等方面发展也是必然趋势。 (1)绿色环保的发展前景。机械工程行业在自动化技术的广泛应用下,虽然大幅度地提高了生产效率,但给生态环境也带来了严重破坏,因此,自动化技术的应用与发展应该以减少环境污染和资源浪费,倡导绿色生产战略为原则。 (2)经济性发展前景。我国很多企业在自动化技术的应用与发展中还较为落后,由此也导致了企业经济发展的缓慢,因此,为保证自动化技术能创造出更为可观的经济效益,各企业对现有技术设施不断改进与优化,在提高生产效率的同时使经济的发展得以满足,才能真正发挥机械工程自动化生产的作用。 (3)实用性发展趋势前景。机械工程自动化技术的发展,应该将企业的技术需要与生产需求作为最基础的条件,根本目的是生产出更高科技含量的产品,以此来满足消费者的需求,因此,重视机械工程及自动化技术的实用性发展,也是必然趋势。 综上所述,机械自动化技术是当代先进机械制造业技术的重要组成部分,也是当前机械工程领域涉及面比较广、研究比较活跃的技术,还是机械工程行业获取优势市场竞争力的关键手段。但我国机械工程及其自动化技术目前还不是很成熟,鉴于这种情况,更应该结合我国具体国情,充分参考国外先进经验,做好各项基础工作,循序渐进地进行优化与改善,不断提高机械自动化技术能力,才能使我国的机械工程及自动化技术与国际接轨,最终促进我国的机械工程行业向自动化的更高阶段迈进。 作者:刁荣飞 单位:西南石油大学机电工程学院 机械工程自动化论文:机械工程自动化技术论文 1机械工程简介 机械自动化是指在无人干预的状态下,设备装置根据预先制定的指令或者工序自动完成操作或者控制的全过程,机械自动化即通过控制设备或装置来实现对过程的制动化控制。机械工程是指通过提升设备来进行机械工程的建设,而在生产中,机械设备是必需的工具,包括粉碎设备、搬运机械及交通运输机械等。当前,在机械工程工作中,机械设备根据不同的制造方法与原理,包括不同的机械工程内容,也就是节能工程及其相互衔接的分支系统,比如机械应用与维护系统、机械制造系统和设计系统等。工程系统间的交叉重叠,可大幅提高技术融合的效果,也能够保证生产作业逐步迈向高层次。而在机械工程建设中,自动化技术是指在生产过程中,根据预设指令及程序,完成机械操作及控制的技术。机械工程自动化技术可提高运行效益,并提高工程系统间的控制水平。在未来的机械工程发展中,自动化技术将贯穿于工程中,这是必然的发展趋势和方向。 2机械工程中的自动化技术发展 从整体上看,机械工程自动化技术的发展,是由简单到复杂、从低级到高级,在这一发展历程中,自动化技术水平得以显著提升。在自动化技术发展过程中,其理念逐步渗透到机械工程中,并产生和完善了自动化控制中的程控技术框架、数控机床框架,建立了一套完整的控制单元标准。同时,在建设机械过程中,结构层次中的自动化组合安装完全实现,且构建了微型化控制装置,实现了机械自动化和一体化的建设目标。在电子计算机技术不断发展的背景下,自动化技术向多元化方向发展,且精细度明显提升。但是,当前的机械工程自动化技术,处于单子自动化阶段,在智能效果和整体集成化方面还比较欠缺。同时,机械工程自动化建设规模也比较小,技术含量不高,主要是缺乏自主知识产权和创新能力,束缚了自动化技术的发展。而国外的这一技术已比较成熟,实现了操作阶段即内容的自动化控制,效果显著。不过在发展中尚缺乏具有特色的高端产品,竞争实力比较弱。 3机械工程建设中的自动化技术 3.1机械工程建设中自动化技术的形式 当前,自动化技术水平不断提升,促进了机械工程建设的快速发展。在机械工程建设中,自动化技术主要表现在信息流的自动化控制、加工生产过程的自动控制、物流运输系统的自动化控制以及监测操作的自动化控制、系统设备的自动化控制。其中,信息流的自动化控制,是根据产品数据管理的需求,完成各项计算机辅助制造或者控制。数据产品中包含着大量的信息,自动化技术综合集成上述信息流,进而实现对产品的处理和控制,这也是实现信息处理与操作的关键所在。完成信息处理与控制后,在计算机设计的辅助下,自动化系统可不断优化设计理念和内容,经绘图及设计来构件机械工程自动化系统,最终大幅提升信息控制的可靠性和有效性。而对物流运输系统的自动化控制,主要包括系统设计和控制物料运输两个方面;系统设备的自动化控制是在生产过程中,合理调整参数以实现设备与零件的组建与成套生产;加工过程的自动化控制是通过加工循环设计与辅助设备的控制,实现加工件操作或设备的加工操作。最后,监测操作的自动化控制是经自动化控监测,提高系统运行的安全性与可控性,提高监测工作的整体效益。 3.2机械工程建设的主要内容 1)基于柔性自动化技术的机械工程建设内容。在机械工程建设过程中,柔性自动化技术的应用,是指建设人员将自动化技术看做构建机械功臣公共点基础,进而提升系统操作的有效性。其中,设计人员需对机械设备加工的目的加以明确,而在一般的机械工程操作上,实现设计的自动化,同时借助自动化操作设备和计算机技术,实现柔性自动化设计。在机械工程建设过程中,将提高生产效益作为建设主体,采取有效的措施,提高生产的数量和效益,同时也大幅降低工作强度,通过建立和完善高端计算机自动控制体系,将各项产品的效益提高到新水平。综上所述,数控技术为柔性自动化机械工程的优秀,在明确高端计算机内容的基础上,通过合理设置设备与布线,最大程度上提高柔性控制的效益。 2)基于集成自动化技术的机械工程建设内容。在机械工程建设中,集成自动化技术的应用是指设计人员先行确定设计目标,并根据操作与内容,设计出完整的框架。这要求设计人员了解和掌握生产流程,并明确生产中所需的各种信息,拓宽收集信息的途径,进而提高自动化控制的有效性。同时,将工程集成化效果视作设计主体,并综合运用高精度、集成性的设备,根据收集与监控原理,合理设置设备。在集成自动化建设中,明确工业系统设计内容,按照机械工程环境的变化,持续改进完善,最大程度上发挥集成控制的效益。 3)基于智能自动化技术的机械工程建设内容。在机械工程建设中,智能自动化控制技术是借助人工智能网络与神经网络原理,建设自动化控制体系。在构建自动化体系的过程中,设计人员需强化数据收集与分析的内容,有效提升智能化效果。同时,选取智能化设备,交叉应用智能技术与智能机械,并明确两者之间的交叉关系,进而形成一个统一的、集成化的机械优秀。此外,在构建自动化系统过程中,还必须强化和提高神经网络的识别能力及机械制造的适应能力,注重控制的质量与效益,并及时分析与处理突发事件以及问题。 4结语 在机械工程建设过程中,主要的目标是提升其集成化、标准化,通过集成化与标准化建设,提高生产的效益和质量。在机械工程建设中,自动化技术中的数据分析、处理效果和性能监测,可减少工程生产中的变形,这是机械工程的优秀和关键。在本文中,笔者从技术发展和技术应用两个方面探讨了该命题。 作者:罗旭单位:邵阳学院 机械工程自动化论文:对机械工程自动化技术存在的问题探讨 机械自动化指的就是在机械制造的过程中广泛的进行自动化技术的推广和应用,以此达到使加工,加快原材料的加工和流动速度。机械自动化技术的发展与广泛的应用,是机械制造业一个巨大的飞跃,也是机械制造业发展的主象实现连续自动生产的目标,进而实现生产过程和生产效率的优化流趋势。但我国机械自动化的水平依然处在初级阶段。因此,我国的机械自动化技术还需更加快速的发展,更加广泛、科学的应用。 一、机械工程自动化技术的现状及问题 1.机械工程自动化技术的现状 我国的机械自动化在自动化技术方面,还处于单子自动化、刚性自动化阶段。而工业发达国家自动化技术方面普遍实现了智能化、柔性化和集成化;在机械自动化的生产管理方面,我国的大多数企业依然采用传统的管理模式,而工业发达国家已经实现了计算机管理,并且在工业组织与管理 生产模式方面不断进行着创新和升级;在人才管理方面,没有好的、适宜的人才管理机制,理论人才过多,不够全面性;在机械设计方面,我国还没有做到及时更新,设计水平也没有很大的提升;在工艺水平方面,我国的数控加工技术还多停留在精细加工等初级阶段,在复合加工手段的采用上尚未真正掌握,仍处于追赶阶段。 2.机械工程自动化技术存在的问题 自动化技术在我国的机械工程中存在着一些问题,例如缺乏相关技术人才,自动化技术相对落后,自动化技术的应用范围不够宽广等等。人才是发展进步的关键,我国大多数人只有知识理论而没有实践经验技术,对人才的管理培养不够合理、全面。要结合理论和实践经验,不断研究创新,才能提高实际自动化技术。自动化技术的进步将会大大推动我国现代机械制造产业的发展和进步,但是我国的自动化技术尤其是数控系统是传统的封闭式体系结构,必须提高水平,改变落后的状况 我国的自动化技术应用的领域还不够广泛,缺乏自动化技术的科研投入和制定自动化技术的管理策略。 二、改善机械工程自动化技术的措施 1.充分认识机械自动化的发展方向 通过对机械制造工业发展的整体情况来看,机械自动化的发展是一个由浅入深、由简单到复杂的工程,在这个过程中,人工操作逐渐被自动化的控制器进行控制,生产方式也逐渐由传统的人工方式转变为素质化和自动化,这是人类社会的巨大进步,也是科技发展的重要成果。建国后,国家虽然在机械制造业方面投入了很大的精力,因为缺乏先进的科学技术,原有工业基础也相对薄弱,期间,我国的机械制造行业的发展劲头也大幅度减弱,我国的机械制造业在改革开放前一段时期内始终处于低水平状态。目前我国机械制造行业虽然有了突飞猛进的发展,与发达国家的机械制造业水平相比,我国的机械制造业技术水平还处于较低阶段。针对我国的具体国情,发展机械自动化技术,应该以企业的生产和发展的实际需要以及市场需求为基本导向,以“科技是第一生产力”为指导,大力发展科技创新,加大技术投资,优化产业链为首要任务。 2.加强机械自动化技术的发展力度 机械制造业作是我国基础工业,对国家经济基础命脉,机械制造业自动化技术的先进程度也决定了国家经济的强弱。我国经济发展很快,问题也相对较多,首先是能源的巨大消耗,和环境的破坏。虽然说我国的能源相对来说比较丰富,用我们13亿人口这个庞大的数字平均一下,就显得非常匮乏。党和国家在新的历史时期提出了经济发展要遵循 “节能减排”的目标,这样就要求我们在产业方面要加大科研创新力度,大力发展节能型产业和经济性产业,利用最少的能源创造最大的利润的同时要注重环境的保护和能源的可持续利用。发展机械自动化技术应该立足于自我研发,然后配套国外先进技术的引进,共同来完成技术的升级和改造,要重视降低能源消耗,并减少污染物的排放,走一条低成本的机械自动化发展之路。 3.合理地使用机械自动化技术 目前在我国,在数量较大的同类产品连续流水作业的切削加工生产中,自动化设备被仍然是以半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零部件加工自动线等为主。在大批量的铸造、锻造、焊接、冲压、热处理以及装配等生产过程中,采用自动单机和自动线则是符合现实的,也是可行的。针对品种较多的成品生产,应该采用可快速重新调整的设备组成成组工段或者流水线 可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元从而实现成组自动化。针对单件小批量生产,应该从推广成组技术人手,适当发展采用数控机应用或加工中心。 4.注重自动化技术的发展趋势及前景 坚持走自动化技术的发展道路,对于机械自动化技术的发展至关重要。目前,机械制造自动化技术的发展向朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。数字化是先进制造技术发展的优秀,是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果,这将是机械自动化技术发展的必由之路。随着人们对人类与环境之间的关系这一问题认识的逐渐加深,实现人类与环境之间的协调、可持续发展是当代经济发展必须遵循的原则。机械自动化技术的发展也同样要遵循这一原则,实现绿色化发展之路。近20年来,制造系统正在由原来的能量驱动型转变为信息驱动型,这就需要制造系统不但要具备一定的柔性,同时还要表现出一定的智能,实现在对大量复杂信息处理的同时,能够自主进行选择与处理这既是现代科学技术发展的必然结果,也是人类社会进步的重要标志。 总之,机械制造工程的自动化技术是企业不断追求的目标,通过利用自动化技术,企业产品实现集成化、智能化、虚拟化,需要管理、经营、技术进行不断地优化整合,从而达到提高产品的质量、降低产品的成本、提升服务质量等目的。面对全球市场上的激烈竞争和快速进步,机械制造自动化是我国机械制造行业的发展目标 我国的机械自动化必须不断进行借鉴和创新研究,提高我国机械制造的自动化技术能力,促使我国机械制造自动化水平与国际接轨,提高我国机械制造行业的国际竞争力。 机械工程自动化论文:自动化技术发展上的机械工程建设 1.机械工程概述 机械工程主要是通过提升机械设备,完成机械建设的内容。机械设备是生产事业中的必备工具,可以分为动力机械、搬运机械、交通运输机械、粉碎机械等。当前机械设备在工作的过程中需要依照不同原理及方法制造,可以产生不同机械工程内容,系节能工程相互配合及相互衔接的分支系统,如机械设计系统、机械制造系统、机械运用及维修系统等。机械工程系统之间的相互交叉及重叠提升了技术融合效果,提升了我国国民经济发展效益,是确保生产逐渐迈向高层次的关键。机械工程中的自动化技术主要指在实施机械生产的过程中依照程序和预设指令完成机械操作和控制的操作技术。通过机械工程自动化控制可以明显提升设备生产、运行效益,提升系统之间的管理控制质量。将自动化技术贯彻于机械工程,在今后的机械发展过程中势在必行。 2.机械工程中自动化技术发展现状 我国机械工程中的自动化技术发展经历了由简单到复杂,由低级到高级的过程,自动化技术已经得到了非常明显的提升。在上述发展的过程中自动化技术理念已经渗透到了西宫工程中,自动化生产控制中的数控、程控技术框架结构较为完善,已经形成了科学的控制单元标准。除此之外,在机械工程建设的过程中,我国还实现了结构层次中的自动化组合安装,完成了微型化控制装置构建、模板控制构建,实现了自动化及机械的一体化。随着电子计算机的不断发展,机械工程中的自动化技术呈现多样化,控制精度明显提升。 机械工程中自动化技术主要处于单子自动化阶段,整体集成性、智能性效果还存在一定欠缺。我国当前机械制造中的自动化建设规模较小,技术含量较低,在实施知识自主创新的过程中各项技术创新效果较差,这直接限制了自动化技术的发展。 当前国外在机械工程自动化技术发展的过程中已经形成了完善的发展系统,达到了操作阶段及操作内容的自动化控制,自动化控制效果较为显着。而国内虽然加大了自动化技术研究,提升了机械工程中的自动化经费投入,但是在发展的过程中没有形成具有自身特色的高端产品,缺乏典型自动化控制技术,整体竞争能力较为薄弱。 3.自动化技术中的机械工程建设 3.1自动化技术在机械工程中的表现形式 随着自动化技术的逐渐提升,机械工程建设得到了飞速发展。自动化技术在机械工程中的表现主要体现在对信息流的自动化控制、对物流供输系统的自动化控制、对加工中的自动化控制、对系统设备的自动化控制、对监测操作的自动化控制几方面。 信息流自动化可控制是依照产品数据管理需求实施的各项计算机辅助控制或计算机辅助制造。自动化技术通过对数据产品过程中的各项信息进行综合、集成,实现产品过程中的处理及控制,已经成为信息处理及控制的关键操作。上述信息处理完成后,自动化系统通过计算机设计,优化各项内容及设计理念,通过计算机辅助绘图及设计,完成机械工程自动化构建,有效提升了信息控制的有效性和可靠性。 对物流供输系统的自动化控制主要是通过物流运输系统设计及控制完成物料运输;对加工中的自动化控制主要是通过加工循环设计及辅助设备控制完成工件加工操作或设备加工操作;对系统设备的自动化控制主要是在系统生产过程中对参数调节,实现设备及零件控制,完成套件、组建;对监测操作的自动化控制主要是通过自动化监测提升监测的可控性,提升监测工作效益。 3.2基于自动化技术上的机械工程建设内容 3.2.1柔性自动化技术上的机械工程建设 在柔性化自动化技术上的机械工程建设过程中,相关人员要将提升自动化技术性操作作为构建基础,提升操作的有效性。设计人员要明确机械设备加工目的,在常规机械工程操作基础上设计自动化过程,依托计算机技术及自动化操作设备,完成柔性自动化设计。构建的过程中,人员要将提升机械工程生产效益作为建设的主体,提升生产数量和生产效益,降低人工强度,要通过建设高端计算机自动控制体系,提升产品的各项效益。柔性自动化机械工程要将数控技术为优秀,对高端计算机内容进行明确,合理布线和设置设备,最大限度发挥柔性控制效益。 3.2.2集成自动化技术上的机械工程建设 在集成自动化技术上的机械工程建设过程中,设计人员要首先定位设计方向,依托机械工程制造操作及内容,形成准确的设计框架。设计人员要对机械工程生产中的流程进行全面了解和认识,明确生产过程中的信息需求,合理设置信息收集途径,确保在集成自动化系统控制的过程中能够全方面收集有效信息,提升自动化控制的有效性。设计人员要将强化机械工程集成化效果作为设计的主体,对高精度、高集成性设备及操作进行运用,提升集成控制应用效果。例如在机械工程质量控制、数据库信息集成建设的过程中,设计人员可以合理选取自动化监测仪器、数据收集仪器,严格依照监控及收集原理,完成设备设置。除此之外,在集成自动化建设的过程中,人员还需对工业系统设计内容进行明确,依托机械工程环境变化,不断改进及完善,最大限度发挥集成控制效益。 3.2.3智能自动化技术上的机械工程建设 智能自动化技术上的机械工程建设主要是依托人工智能网络及神经网络原理实现自动化控制的体系。在上述体系构建的过程中,设计人员要对数据收集及分析内容进行强化,提升智能化效果。人员要选取智能化设备,对智能机械及智能技术进行交叉应用,确保两者之间紧密结合在一起,形成统一的、集成化的机械优秀。除此之外,在上述体系构建的过程中,设计人员还要对神经网络识别能力、机械制造中的适应能力进行强化,观察自动化控制效益及质量,对无法及时处理突发事件的系统要重新检查及分析,及时处理存在的问题。 4.总结 机械工程在发展的过程中要不断提升其标准化、集成化,最大限度改善生产、工作效益。自动化技术不仅提升了机械工程中的数据分析、处理效果,还加强了性能监测,降低了在机械生产过程中可能出现的问题,已经成为机械工程中的重中之重。在今后的机械工程建设中,设计人员要合理分析自动化技术,把握自动化发展进程,从根本上提升机械发展的经济效益及社会效益。 机械工程自动化论文:谈机械工程及自动化 随着中国经济的不断发展,机械自动化技术对中国工业的发展有着极大的影响和推动作用,随着中国加入WTO,重工业产业因为技术与生产力落后的原因,始终没有跟上世界同步水平,导致近年来,中国工业生产水平止步不前,而机械自动技术的产生,可以改变这尴尬的情况,帮助中国工业生产重振雄风,机械工程自动化技术是指在机械制造工业中应用计算机智能自动化生产技术,实现对加工对象的连续自动生产,不断优化自动生产的过程,提高工业生产的效益,加快生产投入物的加工变换,能有效提升生产的流动速度。 一、机械工程自动化的技术 中国作为一个发展中的国家,全部的技术都必须建立在一个基本前提上,那就是是否与我国的基本国情相匹配,是否能够带动我国经济、工业的发展,而不会造成严重的后遗症,所以,针对这些问题,我们看到,我国的当前的国情是,我国是通过不断消化吸收国外的柔性制造系统完成自身工业发展的不断成熟壮大,这是一个最基本的国情,而需要解决的方法就是,根据国外的先进技术,结合当前的实际情况,研制、开发和推广适合我国国情的技术。 我们国家目前应该在消化吸收、融汇贯通国际上的自动化技术理论的基础上,努力做到从我们国家机械制造业的实际情况出发,发展创新,形成有国情特征的发展自动化技术理论和学说,进行围绕计算机技术的柔性自动化技术开发研究。 针对我国目前的发展的整体情况,相关人士认为应当先发展低成本自动化技术,因为该项技术发展的潜力巨大,前景非常广阔,投资小而且见效迅速,对于目前中国的工业情况而言,是非常实用的技术,有利于提高生产的自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果。 二、机械工程自动化的发展 以微电子技术、软件技术、计算机技术以及通信技术为优秀而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅能深刻地影响着全球的军事、社会、经济和科技的发展,而且也深刻影响着机械自动化的发展趋势。 光机电化方向 机械工程自动化的发展有一个极为重要的发展发展就是光机电化发展方向,因为在这一方向上,我们可以把整个进行有效的组合,在光机电化系统中,整个系统是由传感系统、信息处理系统、动力系统、能源、机械结构等部件组成,最重要系统则是光学感应系统,在机械自动化的发展中,通过引进光学技术,利用光学技术的先天优势,就能有效地改进机械自动化的传感系统、能源系统和信息处理系统。光机电化技术可省过去靠机械传动链连接的各个相关动作部分,改用几台电机分别驱动,或用电力电子器件,或用电子电控装置进行相关动作控制来实现。光机电化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节拍频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式,能以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序。 智能化方向 智能制造是20世纪80年展起来的一门新兴学科,具有很重要的前景,智能制造的涵义,有众多说法,可以认为智能制造是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络和遗传基因等人工智能技术应用到控制中,解决多种复杂的决策问题,提高制造系统的水平和实用性,人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺,具有学习工程技术人员实践经验和知识的能力,并能在生产实际中长期发挥作用。 全球信息化方向 随着全球信息化的程度不断加深,机械自动化也在往全球信息化方向发展着,据我们所知,在跨国的并购和国际产业转移的过程当中,全球化的另外两个特征:全球采购与配套、全球设计与制造,相应形成。众所周知,经济全球化的快速发展,拉动了信息化和信息技术的全面发展,信息化、信息技术的发展又推动了全球化的进程,如果没有全球的信息网络做为运行环境的支撑,我们根本无法想象,全球的工业、生产制造业是否还能继续维持下去。全世界的制造与设计,由于有了更广阔的信息与网络,不仅得到实现,并且能在24小时不间断地工作,全球采购与配套,只有借助了信息技术才能有效地进行。 三、机械工程自动化的进步 精密机械 精密机械是高科技制造业的基础,两者互动密切,相辅相成。机密机械工业的推动,可加速高科技产业升级,全面调整经济结构;高科技产业的发展,又可相对扩大对精密机械的市场需求,带动机械成长茁壮。精密机械技术包含了NG工具机,超精密加工技术,纳米加工技术,新精密机械技术等领域。 工具机技术 未来工具机产业将以发展高速切削、硬切削技术为主,而高速切削加工机之主要发展项目应以高速主轴及高速进给技术为主。在进给系统高速化方面,未来线性马达之应用应会普及化,故硬加速协助业者进行高速切削工具机相关技术之研发。 半导体制程设备技术 我国半导体工业在过去十年来蓬勃发展,已为半导体工业相关技术扎根,也带来信息相关产业的进步与发展。而今由于全球通信息产业日正当中,已有多家国内业者投入所需之Ⅲ-Ⅴ族半导体关键高速及高频元件生制造。目前Ⅲ-Ⅴ族半导体晶园厂量产技术尚在萌芽阶段,生产制程与设备尚有很大的改善空间。我国湾砷化镓产业已成型,且为全球唯一投入砷化镓晶园代工的地区,依各业者规划的产能计算,不仅可拿下近五成的晶圆制造市场,并有机会延续硅晶圆发展模式,再创另一个半导体产业高峰。 四、总结 当今科技的进步与市场的需求对于机械工程的建设提出了前所未有的挑战,同时又提供了更广阔的发展空间。正是这种挑战与机遇共存成为了机械工程发展的动力,在自身不断完善发展的同时又从各个学科领域中获得新的启示与技术支持提高改进和创新的能力。在广阔的市场需求与人才不断扩充的前提下,我们不仅要加强自身的建设与发展更要积极的向国际最尖端的领域学习借鉴,相信我国的机械工程会引领世界. 机械工程自动化论文:机械工程及自动化创新实践开发 引言:工程的本质在于创造,工程创造的内涵就是科学知识和技术的开发与应用。工程正是通过对辩学知识技术的开发与应用,创造世界上原先没有人工产品或系统来满足社会现实可能的需要。工程是一种创造力的专业,与社会生活中的其他专业有着不同的分工,以创造为自己的使命,这正是工程教育的本质特征和光荣任务。现代工程的定义具有鲜明的时代特征。2l世纪,世界将进入知识经济的时代,一切创新都依赖于高素质创造型人才,承担培养高素质创造型人才和发展科学文化双重任务的高等教育,必将成为国家创新体系的支柱和基础,寓有创造本质特征的工程教育应当更加突出创新意识和创造能力的培养等。 一、机械工程及其自动化专业创新实验开发研究的意义 随着世界经济一体化趋势不断增强,我国市场经济不断发展与完善,对现代工程的概念也产生了一种新的理论,即“工程是关于科学知识和技术的开发与应用,以使在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制内满足社会需要的一种创造性专业”。从中我们可以看出,工程的本质在于创造,而创造的本质就是对科学知识和技术的开发与运用。从这个意义上理解,工程就可以理解为通过科学知识和技术的开发与应用,通过创造出当前没有的产品或者是系统,以此来满足经济和社会发展的需要。从某种意义上说,工程与其他的专业有着很大的区别,最为主要的就是工程专业可以理解为创造力专业,这也是工程教育的本质特征。当前,知识经济时代的到来,使得知识成为了人类社会进步的源动力,一切的经济活动和社会活动也都要依赖于知识的开发与运用,而高素质的创造型人才正是对知识的开发与运用的实施者,培养创造型人才也成为了当前我国教育事业的根本任务,对工程教育进行创新与改革也是当前高等教学改革的一个必然方向。 二、机械工程及其自动化专业综合创新实验的开发研究 通过对高校理工科专业教学体系的分析可以看出,实验教学被安排的位置是在理论教学之后,其实验的目的就在于为学生提供应用理论知识进行实践和应用的机会。工程能力也可以称之为创造能力,这是对于理工科学生基本的素质要求之一,因此可以说,创新实验教学的开发和研究,是为学生提供应用理论进行创造的平台,也是培养学生工程素质和创新能力的主要途径。综合创新实验的开发与研究是一项复杂的、系统的工程,需要以现代教育思想作为根本的指导思想,科学的处理实验教学与理论教学的关系。笔者认为,综合创新实验应当根据专业特点,同时结合学校教学的实际情况,在现有的实验设备的基础上,进行改进和研发,而不需要投入大量的资金进行新设备的购置,通过对现有的实验设备进行优化和整合,引入计算机技术和智能化技术,则能够实现对综合创新实验的整体优化,达到培养学生创新能力和实践能力的目标。综合创新实验的教学目的很明确,就是为了给学生提供一个工程应用教学环境,使学生通过实验来加强对理论知识的理解和掌握,并且学会用知识分析问题和解决问题,进而培养学生的综合能力。实施综合创新实验通常是在理论课教学结束之后,综合创新实验打破了学科之间的界限,其实验内容的设计以培养学生的创新能力作为指导思想。学生在完成一项创新实验的过程中,要对各种实验的设备进行熟练的掌握,也需要借助多个学科知识的综合运用,才能够完成实验。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ι 1、实验设备:细纱机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘细纱机钢领板运动机构;(2)应用测试系统检测钢领板运动规律;(3)根据检测的钢领板运动规律,反求设计控制凸轮机构;(4)对细纱机钢领板运动机构进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅱ 1、实验设备:机器动力学实验台,计算机,测试系统。 2、实验内容:(1)应用测试系统检测机器动力学实验台,当载荷一定时,在安装飞轮和不安装轮飞两种状态下主轴转速的变化情况;(2)建立实验台等效主轴的运动方程,分析飞轮的调速作用;(3)按新给定的主轴运转不均匀系数反求设计飞轮;(4)在计算机上实现不同主轴运转不均匀系数条件下飞轮的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅲ 1、实验设备:1511织布机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘1511织布机打纬机构和棕框机构的机构运动简图;(2)应用测试系统检测检验棕框机构运动规律;(3)根据检测的棕框机构运动规律,反求设计棕框共轭凸轮机构;(4)对1511织布机打纬机构和棕框机构的运动进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 三、“机械工程及其自动化专业综合创新实验"的实施 系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”一般安排与课程设计同步进行。学生在指导教师的指导下完成基本实验内容,然后独立完成计算分析、创新设计以及在计算机上实现创新设计方案的仿真设计或虚拟设计等项内容,最后写出实验报告。系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”不仅重视学生动手能力的培养,更重要的是加强了学生综合应用所学知识分析问题、解决问题和创新思维能力的培养。系列“机械工程及自动化专业综合创新实验”是按照学生掌握知识由浅人深,认识问题由感性认识到理性认识过程设计的,它重视了学生综合创新能力的培养,形成了鲜明的特色。 明确培养目标制定具有工程特色的教学计划。随着科技进步,以计算机信息技术为标志的高新技术在机械制造领域的渗透、融合、应用,使得机械工程学科本身的内涵、外延同传统的观念相比有了质的变化, 企业要求该专业的毕业生不仅具备机械设计制造及其自动化方面的基础理论知识和应用能力,还应具备在工业生产第一线从事机械制造领域内的科技开发、设计制造、应用研究、运行管理和经营销售的能力,为了适应社会需求,就应在现代教育思想、教育理念的指导下,以培养具有工程素质的应用人才为目标,构建起新时期对该专业人才要求相适应的、与现代高新技术相融合的、与经济发展环境和资源条件相协调的教学计划体系,按照公共教育、专业教育、实践训练的培养策略,突出工程特色,既要有共性要求,又兼顾个性培养。公共教育部分要培养学生良好的人文素质, 人文与社会科学与自然科学从来就不是分割的, 很多科学技术中的突破来自于人文知识的灵感, 创新思维和创新精神的培养,也绝不是单纯的专业知识教育问题,通过对学生宽广的通识基础和深厚的自然科学理论基础的塑造,辅以工程哲学的教育,可以为工程素质培养奠定良好的基础。专业教育部分要系统学习专业基础课程和优秀课程,重视坚实的专业技能的培养,培养工程师的基本素质。在条件允许的情况下,可以为学生提供专业技能认证课程。实践训练部分则着重进行上手快、后劲足的实践能力与创新能力的训练,任何一个学年均有不同的实践教学环节,保证工程实践训练4年不断线,倡导以科研项目、工程现场、实验室研究为背景,进行系统的动手实践能力和创新能力培养。除了上述共性教育,还要对学生进行个性培养,如鼓励学生参加辅修专业的学习,选修感兴趣的其他专业,通过学习,扩大学生的知识面,以此加强跨专业、跨学科的复合型工程人才的培养。 机械工程自动化论文:对机械工程自动化设备安装技术探讨 机械设备安装是基本建设中的一个组成部分, 其安装质量的好坏和工期的长短, 对于项目投产的经济效益是息息相关的。而机械设备安装技术先进与否, 在其安装工程中又是起着重大作用的。从新中国建立至今, 我国机械设备安装技术不断发展。特别是改革开放以来, 在学习国外先进的安装技术的基础上不断创新, 已形成了一套完整的安装技术, 在世界同行中名列前茅。 一、 传统的机械设备安装技术 从5 0年代到80 年代, 我国机械设备安装采用传统工艺, 其安装工艺如图1所示。 从图1 中可看出, 各工序之间都有先后承接关系, 且工序内容也是必不可少的, 这是因为受到当时的技术、材料、装备、管理水平等的限制。下面对图中各工序的作用加以说明。 1.1 编制施工组织设计 机械设备安装能否做到质量优、工期短、消耗省、安全好, 施工组织设计的水平将起到重大作用。施工组织设计以各工序的先后次序排列的流线图表示施工进步, 井以此来计划工程施工所需的人员、机具、材料、运输等各方面工作。 1.2 基础验收 基础验收的项目包括: 基础的外形尺寸、混凝土的质量、地脚螺栓的埋设尺寸等。若检查不合格, 则用铲除、重新埋设、重新固定的方法进行修补处理, 处理完后再验收。 1.3 开箱清点 按设备清单清点箱内所装设备的零部件是否齐全、完好, 以查清箱内所装物品在运输过程中的遗失、损坏情况。 1.4 清洗检查、预装预调整 设备出厂是以零部件形式装箱, 运到现场开箱后要逐一清洗. 除去防锈剂和脏物,然后按现场的起重设备的能力进行整件组装或部件组装, 并调整确定有关参数, 如调定预紧力、调定间隙、调定位置等。 1.5 研磨法放置垫板 垫板的作用是: 承受设备的动、静载荷并将其传递至基础; 调整设备的标高与水平; 对于大尺寸或条形设备, 还可以通过垫板来校正底座的变形。 由于土建工程的施工精度低于机械设备的安装精度, 为了使垫板与基础混凝土贴合, 采用研磨法, 即用垫板在基础表面进行研磨。按安装标准要求, 垫板与基础表面的接触面积需大于70 % , 而且应保证垫板的水平度达到0.l mm/m。这是非常费时且乏味的操作, 且质量不易得到保证。 1. 6 设备吊装 设备从工地沿水平或垂直方向运到基础上就位的整个过程称为吊装。我国在这方面有丰富的经验, 并有不少书刊予以专门介绍。 1. 7 找平, 找正, 找标高 依照安装技术标准, 借助工具、量具, 利用中心标板及基础点, 将设备安装到设计所要求的空间的作业称为找平、找正、找标高(简称找正), 它是机械设备安装中的优秀工序。 1.8 传动件安装 工作机械部分安装完毕后, 再根据安装技术标准安装传动件—联接轴及联轴器。 1.9 二次灌浆 因采用垫板找正设备, 故在设备底座与基础之间形成了空腔。二次灌浆作业就是用混凝土借助模板将此空腔填满的操作。二次灌浆层起着保护垫板的作用, 也能起到承受部分载荷的作用(普通混凝土浇灌完毕后在养护中会收缩, 故不可能使其与设备底面全部接触, 因而不能指望二次灌浆层起到全部承载作用)。 1.10 试运转 试运转的目的在于检验设备的质量, 并在设备试运转中做最后的调整与修正。试运转的步骤是:先空载,后负荷;先单机,后联动。必须上一步骤检查合格后,才能进行下一步骤。 二、 当今的机械设备安装技术 从70 年代末期, 我国在武汉钢铁公司引进1 7 0 轧机工程中, 也引进了外国先进的机械设备安装技术。经过消化与发展, 现在我国的机械设备安装工艺演变为如图2 所示。 对比图2 与图1 可看出, 当今的机械设备安装工艺与传统的工艺有以下不同之处。 2.1 施工组织设计的方法有较大改变 由于计算机的应用, 因而编制施工进度已由网络法取代了条形法(即流线图), 施工次序按平行立体交叉的思维, 运用优化设计方法使机械设备安装总工期为最短, 各工序施工力量得到均衡发挥。 2.2 应用基础处理新技术 在基础处理方面, 由于新技术的推广应用, 在基础验收时常常发现预埋地脚螺栓不符合标准要求的情况. 过去是铲除混凝土重埋地脚螺栓, 现在可用环氧砂浆粘接的方法进行处理, 既方便又省工期。 2.3 用座浆法代替研磨法放置垫板 所谓座浆法, 就是在即将放置垫板的基础上凿出一个形如锅底的坑, 用微膨胀水泥砂浆打成馒头形的堆, 在堆上再放置垫板, 用手锤敲打垫板, 直至达到规定的标高及水平度, 养护三天后便可安装设备. 它取消了垫板在设备基础上进行研磨的作业, 既省工又能保证具有良好的接触面积, 其接触面积均能超过90 %. 2.4 采用大部件吊装 采用大部吊装乃至整台机器吊装, 节省了清洗检查、预装预调整工序, 节省了该工序所需的人工、材料与作业场地, 更为主要的是缩短了工期, 其经济效益是很明显的。实行大部件吊装, 开箱之后就可以将机器直接吊运到位进行校正作业。但是, 实行大部件吊装,必须具备如下条件: 机器要包装好, 不致因运输、存放而受损, 润滑材料应具有防锈作用, 即采用润滑、防锈两用油或脂; 要有足够的大吨位的起重运输设备, 否则无法将整机运到工地, 也无法将机器安放到指定的基础上; 制造厂必须具备机器能进行试运转的条件, 以便在厂内检验机器的装配质量, 因此制造厂应建立大功率的试验台, 为机器作单机试运转提供动力源; 凡作为大部件吊装的机器, 除注明起重吊钩位置外, 还应加工有专门供找正的平台。 2.5 试运转 因生产过程已采用计算机控制, 因此在联合试运转这一工序中可先在计算机上进行模拟操作, 顺行无误后再供给机械设备动力源, 进行联合试运转。 三、 机械设备安装技术的发展 事物总是按照简单—复杂—简单的过程呈螺旋形发展的, 机械设备安装技术亦是如此。特别是采用大部件吊装法之后, 在施工工地安装设备的场面已不是过去那种遍地堆放。采用这种方法, 既省工序, 又简化了操作, 加上运用计算机进行管理, 从而使施工工地呈现出有条不紊的局面。最近又推出了无垫板安装的新技术, 且已在工程实践中得到应用, 正在不断推广之中, 故今后机械设备安装工艺将如图3 框图所示。 无垫板安装设备, 是一种不用垫板的新技术。过去安装设备必须用垫板, 而垫板埋于二次灌浆层里, 不能回收,且耗量不少。以1 7 0 热连轧机安装为例, 1 台轧机的底座安装就用了6.4t 经机械加工的垫板。粗略估计在正常建设年度, 我国一年用于垫板的钢材近万吨。无垫??安装技术的关键是采用了新开发的早强高标号微膨胀且能自流灌浆的浇筑料,将这种浇筑料填充到二次灌浆层后, 由于浇筑料的微膨胀, 使二次灌浆层与设备底座底面贴实, 从而起到承载作用。采用无垫板安装的另一作用是找正改用斜铁器或小行程千斤顶。图4 为斜铁器的传动示意图。将斜铁器或小行程千斤顶放在原工艺该放垫板之处, 用来调整机器的空间位置, 即找正。调整完毕, 紧固地脚螺栓。为了回收斜铁器或小行程千斤顶, 在斜铁器或小行程千斤顶处留下空穴, 二次灌浆前用木模板沿空穴周围搭设, 二次灌 浆三天之后, 脱去木模板, 取出斜铁器或小千斤顶,再以普通混凝土填充空穴, 然后将二次灌浆层周边抹平。 我国对无垫安装技术的试验研究工作已完成, 已在宝山钢铁总厂热轧安装工程中大面积采用, 并取得明显的经济效益。 工程实践表明, 在我国推广无垫板安装技术的条件已经成熟。特别是具有早强高标号且能自流灌的浇筑料已由上海宝钢冶金建设公司研制成功, 其产品B Y一40 浇筑料已进入市场,并且为了满足用户的不同要求, 该公司可提供不同份量的包装料, 这为推广应用无垫板安装技术准备了主要的、关键的安装物质条件。 另外, 对于大型机械设备地脚螺栓的紧固, 也开始摒弃用吊车通过定滑轮起吊套在螺母上特别固定扳手的方法, 而改用液压螺母紧固器来紧固, 这可以精确地施加紧固力, 而且操作安全。 四、结语 在编制施工组织设计方面, 目前正在开发安装工程专家系统技术, 这必将给安装工程带来巨大的经济效益。 机械工程自动化论文:论机械工程与自动化中PLC技术的重要性 1 引言 PLC技术是一种将数字运算与机械操作综合起来使用的控制装置,起源于传统的继电器技术,后来发展成综合计算机技术、网络通信技术以及自动控制技术的自动化控制系统工程。目前,在机械工程及自动化领域中,PLC技术已经得到了广泛的应用,国内各行各业的自动化水平都得到了一定的提高,为国家的发展和人们生活水平的提高提供了技术支撑。本文对PLC技术在机械工程与自动化领域的重要性进行了分析,以供参考。 2 PLC技术及特点 PLC是目前工业领域单台设备自动化控制的典型设备,具有体积小、安装方便、编程容易、可靠性高以及不易受干扰的特点。近年来,PLC技术发展越来越快,软件、硬件以及技术开发也有了较大的进步,功能越来越强大,系统的兼容性和开发性越来越好,使PLC的性价比也越来越高。现在,PLC已经开始广泛应用在机械、化工、电力以及冶金等领域,成为自动化控制的重要支柱之一,大大推动了机械工程与自动化的发展进程。 PLC技术主要包括过程控制、位置控制、生产监控、顺序控制以及生产管理等,而完成这些复杂控制必须解决控制设备与PLC处理器优秀之间的通信问题,而通信技术最重要的是保证通信的正确性和稳定性。PLC技术的通信功能是最稳定的,下面对PLC技术进行数据传递或共享的特点进行具体的分析: 2.1 采用国际标准通信协议。PLC的生产厂家为了便于PLC的推广和用户使用的方便,规定使用统一的国际标准通信协议,这样不仅使不同的生产厂家的PLC系列产品的生产互换性大大提高,还极大的方便了用户进行维修,提高了PLC产品的通信开放程度。 2.2 现场总线的接口契合度。大多数PLC生产厂家都生产现场总线,并且在通信领域广泛使用,如目前在PLC中广泛使用并且已经进入国家标准的DeviceNet、Profibus、AS-I总线。这些现场总线与PLC接口的契合度极高,大大保证了通信的稳定性。 2.3 简单化的程序编辑。大多数PLC生产厂家为PLC用户设计了专门的计算机与PLC进行通信的软件,进行程序翻译,减轻了用户的编程工作量,使PLC编程不在受限于专业人员,大大降低了PLC编程的准入门槛。 3 PLC的应用及重要性分析 3.1 PLC技术在生产系统自动化控制中的应用 在自动化生产中,PLC一般通过模拟参数控制模块、位置控制模块、计数模块、主机模块、通信模块和I/O接口模块六个模块进行工业自动化生产控制。在实际工业生产时,PLC技术通过对生产过程的具体了解,根据生产过程中所需要控制的动作以及监控的对象,对PLC系统的控制模块进行合理调整和优化组合,最终以最少的模块和最合理的方式组建出一个功能全面而完善的自动化控制系统,可以保证生产过程的正确运行和对生产中的灵活控制调整。在PLC控制系统运行过程中,模拟参数模块主要功能是对整个生产过程进行监控,并向监控仪表传输控制语句,从而达到改善控制精度的目的,如控制锅炉温度的升降或保温工作,维护热处理的正常进行。 3.2 PLC技术在控制逻辑运算中的应用 对于自动化控制系统来说,PLC的另一个巨大作用是进行逻辑运算和数据处理,如开关量的控制、数据位处理、数据转换与传输、数据筛查与运算等功能。通过PLC的运算功能,来完成生产数据的处理,如数据采集、数据分析和工作总结,目前大多数食品、冶金以及造纸工业都利用PLC进行数据信息控制;通过PLC进行开关量的控制,可以有效的增加软接触点,提高工业自动化系统的质量,为企业节省大量的人力和物力成本,与传统的继电器相比,具有操作简单,可靠性好,控制迅速和维修方便的特点,目前已经基本代替了大部分继电器的工作。 3.3 PLC在系统控制和远程通信控制中的应用 在现代自动化控制系统中,PLC技术不仅用于控制其他的继续结构,还用于对自动化系统自身进行控制,也就是说,PLC技术能够对自身系统进行故障排查和逻辑错误纠正,这样的自动化控制系统才能够稳定运行。在实际工业自动化生产中,设备的每一个动作都会有自动化系统控制,同时应用系统的检测装置对执行过程中产生的累积误差进行调整,如果设备的运行状态异常,整个PLC系统的逻辑关系就会穿行混乱,PLC控制系统的就会通过这些混乱的逻辑关系进行故障诊断并报警。在PLC进行不同系统间远程通信控制时,只要保持联网通信模块和信息传输接口的正确性,PLC技术就能进行稳定的远程通信。 3.4 PLC技术在各个生产领域的重要性 目前,PLC已经成为世界上大多数国家实现机械工程自动化的标准设备,它的应用范围已经覆盖了冶金、化工、交通、娱乐和食品等所有的轻重工业领域,是自动化领域用途最广,也最为重要的控制设备。在2009年,全国的PLC生产件数高达一千五百万件,而2010年的产量达一千八百万件,2011年的最终产品达到了二千三百万件。经统计,这些PLC产品的最终使用的领域如表1所示。 表1 PLC的使用领域分布表 4 结束语 在工业化、信息化发展迅速的今天,机械工程及自动化的水平已经成为一个国家工业水平的代表,而PLC技术的发展是提高工业生产自动化水平的重要方面。本文通过对PLC在各个领域自动化设备中的应用,论述了PLC在机械工程与自动化方面的重要作用,为PLC在自动化控制领域的推广提供了支持。 机械工程自动化论文:机械工程自动化技术探讨 随着社会不断的发展,人们的生活水平和质量也不断地提高,对于日常生活和环境等各种需求也越来越高。不论是生活还是工作,人们对于各种方便和快捷服务的要求也越来越高。例如日常生活用具的自动化、通讯工具的自动化和机械设备自动化等等。有许多工作如果采用人工控制则较难完成,既花费很大的人力、物力和财力,又达不到预期的效果。通过自动化控制技术,可以合理利用各种设备,既节省能源又方便快捷。因此,机械自动化控制技术在现代建筑中是不可或缺的,对我国工程建设行业的发展有着非常重要的意义。 1 机械自控技术的发展现状 简单来讲,机械自动控制技术就是指通过使用机械控制设备,使被控对象自动地在无人控制的情况下按照预先设定的程序进行自行运作的一种方式。它是以数学的系统理论为基础,利用反馈原理自动地影响动态系统,使其输出值接近或达到人们的预定值。在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程。近年来,很多发达国家的机械自动控制业已经达到较高的技术水平,绝大多数都是采用的都是机械自动化制造技术。目前,多数发达国家向机械制造自动化技术仍然得到不断地发展,并提出了许多新的机械制造系统,例如:智能制造系统、敏捷制造系统等等。自改革开放以来,我国的机械自动化制造技术已经有了翻天覆地的变化,在机械制造技术水平以及产品总量都在逐年提高。在我国,由于机械自动化技术水平不高,很多制造工艺都是借鉴国外先进的机械自动化制造技术,自主知识产权的品牌较少。 在激烈的市场竞争环境中,我国正处在经济发展的重要时期,必须对机械制造产业给予充分的重视,必须提高产品的质量,提高产品的竞争力,才能促进我国的机械制造技术更好地发展,在激烈的市场竞争中不被淘汰。随着科学技术的发展,机械自动化控制技术也不断地发展,第一代机械控制技术源于150多年前。由于计算机科学技术的诞生和发展,智能控制这种自动控制技术产生了,它是一种由定性方法和定量方法相结合之后进行控制的方式。要求由机器用类似于人的思维和经验来引导解决问题的过程。智能控制的优秀在于高层控制,高 文秘站: 2 工程建设中影响机械自动化技术的几点因素 2.1工程建设中的智能化系统的发展趋势 随着计算机、控制和通信等科学技术的不断发展,工程建设系统也越来越智能化。简单地说各种智能化系统在工程建设中是一种各种服务的传输、处理和信息采集的工具。在互联网技术和通信技术以及作为信息载体的智能卡技术,已成为人们日常生活和工作不可或缺的一部分,工程建设智能化也应该顺应信息技术的发展,利用这些技术来解决智能化工程建设中出现的各种问题,把这些技术作为智能建筑的技术基础。目前,可以将这些先进的技术整合成为一个统一的平台,并以此为工程建设和参与建设的人们提供过去需要多个系统提供的服务,经过整合后的新一代信息平台及其相应的服务可以从一栋建筑扩展到整个社区乃至整个城市。按照这种科学技术的发展路线来看,这种社会化信息平台的一个重要组成部分就是工程建设智能化系统,而建筑智能化系统所提供的各种服务也将成为这个信息平台的一种服务功能。因此,在科学技术不断进步的今天,以往根据不同服务功能构成的不同系统体系结构将会发生根本改变,如此一来,既可以避免投资重复造成的浪费,还可以充分发挥系统的功能。 2.2国家管理制度的变革对消除工程建设智能化系统发展的影响 原有的管理制度不适应工程建设智能化系统成为一个整体统一的系统,工程建设智能化工程涉及到建设、消防、公安和广电等行政主管部门。多部门管理、层层审批的管理模式已严重制约着工程建设的发展。随着中国改革开放,并加入世界贸易组织,这种阻碍已经得到了明显地改变。根据国家相关文件的规定,一个部门只能负责管理一件事,例如:产品质量管理按照《产品质量法》和国家质监总局的相关文件规定,由国家质监总局管理、工程设计和施工安装资质管理按照《建筑法》和《建筑法实施细则》的规定由建设部负责而与建筑智能化系统相关的业务如通信、消防、安防等则分别由信息产业部、公安部消防局、公安部技防办等管理。这种新的管理方式有利于把工程建设智能化系统作为一个整体统一的系统来实施,更值得一提的是,这将促进工程建设智能化系统各项业务的发展。 2.3对工程建设智能化系统的的认识 从智能化系统在工程建设中的发展来看,工程建设智能化系统的功能已经发生很大变化,最初工程建设和机电设备的一个主要部分是建筑智能化系统,它可以满足工程建设及其各种设备的管理需要。随着时间的变化,工程建设智能化系统不仅可以用来提高工程建设的服务和形象,还可以提高其管理和安全功能现在,工程建设智能化系统已经成为一个营运系统,为人们提供各种方便快捷的服务。随着科学技术的进步和制度的变革,在不久的将来,工程建设智能化系统会成为一种基础设施,为生活和工作在工程建设中的人们提供各种服务,例如电子商务、网上娱乐、物业管理、信息查询、通讯交流等增值 业务,成为一个具有投资价值的服务系统。为了这个目标的实现,我们应该对工程建设智能化系统重新理解和认识。 机械工程自动化论文:基于机械工程中自动化技术的研究 基于机械工程中自动化技术的研究 随着我国机械工程制造的步伐不断加快,自动化技术在机械工程中的应用也有了全新的发展。以前的自动化技术仅仅是单机的、局部形式的自动化,而现如今的自动化技术则是采用了集成科技和智能设备,在生产效率上有了大大的提高,从而使机械工程的产业发生了翻天覆地的变化。下面就简要分析一下自动化技术在机械工程中的应用,并且给出了相应的探讨。 1.自动化技术在机械工程中的应用 1.1柔性自动化技术的应用 所谓柔性自动化技术是伴随着计算机技术产生的,这种新兴的自动化技术不仅能够自动进行技术性的操作,而且在加工目标已经明确的情况下还能够知道该怎样去完成。然而在机械工程制造的过程中,恰恰需要这样的技术来提高生产效率,进而加快工业化的发展。目前,柔性自动化已经成为了机械工业制造中不可或缺的技术,它主要是采用以数控技术为优秀,通过把高端的计算机设备、信息科技手段以及机械生产技术三者有机的结合来发展机械工业制造。 将自动化技术应用到机械工程中对工业发展来说有着深远的意义。一方面,能够加快生产数量、提高生产效率,从而减轻工人的劳动强度。另一方面,能够提高生产质量、降低生产成本,进而扩大了产品的效益。可见,柔性自动化技术是各国乃至全世界机械工业制造行业发展的重要趋势。 1.2集成自动化技术的应用 所谓集成自动化技术就是对现有的信息技术加以改进,让整个机械工程制造过程更加具体,同时将生产流程中所涉及到的多种技术与相关的生产信息进行有效的集成,以扩大机械生产,强化集成功能的目的。鉴于以上优势,目前集成自动化技术在我国的机械工程制造业中已经受到普遍的认可,并且随着计算机集成系统的不断改进和不断的完善,使得集成自动化技术涵盖了许多方面,比如质量系统工程、数据库信息集成,还有一些比较复杂的工业系统设计。就目前的市场发展来看,该项技术的应用无论在产品的研发方面,还是产品的生产与控制方面都能够取得最佳的效益。 1.3 智能自动化技术的应用 所谓智能自动化技术就是采用人工智能、神经网络等知识来对一些事物进行模拟,使得系统能够发挥出人类的作用,比如分析数据或者是信息采集等,进而实现类似人脑工作的自动化技术。智能自动化技术不仅使用了智能化的机械,而且还运用了集成化的手段来实现自动控制,因此,我们可以将其称之为一门集智能、集成为一体的综合性的自动化技术。该项技术在机械工程技术应用的过程中,是将人工智能技术与产品制造过程进行有效的融合,一方面,不仅有利于自动化生产的整个流程的监控,减少人力资源的浪费的同时还能够大大提高机械生产效率;另一方面,该项技术利用了神经网络对信息进行识别的能力,使机械制造系统在运行过程中拥有较强的自组织学习和适应能力,以便对于机械生产过程中产生的突发事件能够快速的响应,并给予及时的解决。 2.自动化技术在机械工程中的未来发展 2.1自动化技术在机械工程中的实用性的发展 自动化技术在机械工程中的发展是要以企业的生产需要和技术需求为根本条件的,因为机械产品的制造其根本目的就是为了产品日后的应用,以便能够创造出更大的经济效益。而自动化技术恰恰能够为机械制造行业的发展创造出巨大的财富。然而,机械生产只在效益而非速度,如果机械工程中的自动化技术不能够满足一个国家的国民经济的发展和进步,那么制造行业就应该放慢自动化进程,避免过于追求速度而忽视了产品的质量。就目前我国的机械工程中自动化技术的应用现状来说,虽然形成了很大的规模,并且也产生了巨大的效益,但是仍有一大部分的生产企业还是处于发展的初级阶段,其自动化技术的应用并不成熟,而且在基础的扎实上还有所欠缺。因此,为了加快我国自动化技术子啊机械工程制造业中的应用,各大企业要对原有的技术设施不断的改进,不断的完善,为日后的企业发展创造更为有利的条件。 2.2 自动化技术在机械工程中的优秀发展 自动化技术的机械生产中的应用是由简单到复杂、由低级到高级、由缺陷到完善的一个系统性的、科技性的过程,并且该过程是要由原有的机械化向自动化进行的过渡,在生产上实现计算机、机械的自动控制。可见,自动化技术在机械生产中的应用要不断的适应市场的需求,可以建立一套灵活的自动化生产技术,在优秀技术之上加以改进就能够适应多种产品的生产需求,从而实现整个生产过程的自动化信息处理以及自动化检测和分析,进而能够自动的完成产品各个部分的自动生产。因此,我国在吸收国外先进的自动化技术和实践经验的同时要从本国基本国情出发,以现有的机械工程生产项目为前提,以满足经济发展的需要为导向,绝对不能够像“盲人摸象”一样,自动化技术的运功要有自己的创新,并且能够发挥出本国的优势。 3. 自动化技术在机械制造中的绿色发展 现如今,各大企业为了顺应先进科技的发展纷纷加快了产品的生产速度,这就对人们赖以生存的环境造成了严重的破坏。而机械工程制造行业恰恰为主要的发展行业,其在生产过程中必不可少的会带来环境的污染,威胁到人类的健康。而自动化技术的应用加重了环境的负担。这就迫不及待的需要机械制造产业的可持续发展过程中,人们能够尽早提倡绿色生产战略,以减少环境污染和资源的浪费,以便促进产品的生产开发和回收利用。 4.结语 总而言之,自动化技术在机械工程制造过程中的应用与发展已经成为我国机械制造行业的重要组成部分,它是降低原料成本、提高生产效率、避免人力资源的浪费的最为有利的途径,但是在产品的生产过程中要尽量减少对环境的污染,为人类的健康创造出更为和谐的条件。 机械工程自动化论文:机械工程自动化技术探讨 机械工程自动化技术探讨 随着社会不断的发展,人们的生活水平和质量也不断地提高,对于日常生活和环境等各种需求也越来越高。不论是生活还是工作,人们对于各种方便和快捷服务的要求也越来越高。例如日常生活用具的自动化、通讯工具的自动化和机械设备自动化等等。有许多工作如果采用人工控制则较难完成,既花费很大的人力、物力和财力,又达不到预期的效果。通过自动化控制技术,可以合理利用各种设备,既节省能源又方便快捷。因此,机械自动化控制技术在现代建筑中是不可或缺的,对我国工程建设行业的发展有着非常重要的意义。 1 机械自控技术的发展现状 简单来讲,机械自动控制技术就是指通过使用机械控制设备,使被控对象自动地在无人控制的情况下按照预先设定的程序进行自行运作的一种方式。它是以数学的系统理论为基础,利用反馈原理自动地影响动态系统,使其输出值接近或达到人们的预定值。在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程。近年来,很多发达国家的机械自动控制业已经达到较高的技术水平,绝大多数都是采用的都是机械自动化制造技术。目前,多数发达国家向机械制造自动化技术仍然得到不断地发展,并提出了许多新的机械制造系统,例如:智能制造系统、敏捷制造系统等等。自改革开放以来,我国的机械自动化制造技术已经有了翻天覆地的变化,在机械制造技术水平以及产品总量都在逐年提高。在我国,由于机械自动化技术水平不高,很多制造工艺都是借鉴国外先进的机械自动化制造技术,自主知识产权的品牌较少。 在激烈的市场竞争环境中,我国正处在经济发展的重要时期,必须对机械制造产业给予充分的重视,必须提高产品的质量,提高产品的竞争力,才能促进我国的机械制造技术更好地发展,在激烈的市场竞争中不被淘汰。随着科学技术的发展,机械自动化控制技术也不断地发展,第一代机械控制技术源于150多年前。由于计算机科学技术的诞生和发展,智能控制这种自动控制技术产生了,它是一种由定性方法和定量方法相结合之后进行控制的方式。要求由机器用类似于人的思维和经验来引导解决问题的过程。智能控制的优秀在于高层控制,高层控制是通过对实际情境或过程进行操作而实现的。智能控制的主要技术方法有专家系统、模糊逻辑、遗传算法、神经网络等。随着科学的发展,智能技术正逐步应用于人们的日常生活中。 2 工程建设中影响机械自动化技术的几点因素 2.1工程建设中的智能化系统的发展趋势 随着计算机、控制和通信等科学技术的不断发展,工程建设系统也越来越智能化。简单地说各种智能化系统在工程建设中是一种各种服务的传输、处理和信息采集的工具。在互联网技术和通信技术以及作为信息载体的智能卡技术,已成为人们日常生活和工作不可或缺的一部分,工程建设智能化也应该顺应信息技术的发展,利用这些技术来解决智能化工程建设中出现的各种问题,把这些技术作为智能建筑的技术基础。目前,可以将这些先进的技术整合成为一个统一的平台,并以此为工程建设和参与建设的人们提供过去需要多个系统提供的服务,经过整合后的新一代信息平台及其相应的服务可以从一栋建筑扩展到整个社区乃至整个城市。按照这种科学技术的发展路线来看,这种社会化信息平台的一个重要组成部分就是工程建设智能化系统,而建筑智能化系统所提供的各种服务也将成为这个信息平台的一种服务功能。因此,在科学技术不断进步的今天,以往根据不同服务功能构成的不同系统体系结构将会发生根本改变,如此一来,既可以避免投资重复造成的浪费,还可以充分发挥系统的功能。 2.2国家管理制度的变革对消除工程建设智能化系统发展的影响 原有的管理制度不适应工程建设智能化系统成为一个整体统一的系统,工程建设智能化工程涉及到建设、消防、公安和广电等行政主管部门。多部门管理、层层审批的管理模式已严重制约着工程建设的发展。随着中国改革开放,并加入世界贸易组织,这种阻碍已经得到了明显地改变。根据国家相关文件的规定,一个部门只能负责管理一件事,例如:产品质量管理按照《产品质量法》和国家质监总局的相关文件规定,由国家质监总局管理、工程设计和施工安装资质管理按照《建筑法》和《建筑法实施细则》的规定由建设部负责?而与建筑智能化系统相关的业务如通信、消防、安防等则分别由信息产业部、公安部消防局、公安部技防办等管理。这种新的管理方式有利于把工程建设智能化系统作为一个整体统一的系统来实施,更值得一提的是,这将促进工程建设智能化系统各项业务的发展。 2.3对工程建设智能化系统的的认识 从智能化系统在工程建设中的发展来看,工程建设智能化系统的功能已经发生很大变化,最初工程建设和机电设备的一个主要部分是建筑智能化系统,它可以满足工程建设及其各种设备的管理需要。随着时间的变化,工程建设智能化系统不仅可以用来提高工程建设的服务和形象,还可以提高其管理和安全功能?现在,工程建设智能化系统已经成为一个营运系统,为人们提供各种方便快捷的服务。随着科学技术的进步和制度的变革,在不久的将来,工程建设智能化系统会成为一种基础设施,为生活和工作在工程建设中的人们提供各种服务,例如电子商务、网上娱乐、物业管理、信息查询、通讯交流等增值业务,成为一个具有投资价值的服务系统。为了这个目标的实现,我们应该对工程建设智能化系统重新理解和认识。 机械工程自动化论文:对机械工程自动化技术有关问题的探讨 对机械工程自动化技术有关问题的探讨 机械自动化技术的发展与广泛的应用,是机械制造业一个巨大的飞跃,也是机械制造业发展的主象实现连续自动生产的目标,进而实现生产过程和生产效率的优化流趋势。但我国机械自动化的水平依然处在初级阶段。因此,我国的机械自动化技术还需更加快速的发展,更加广泛、科学的应用。 1.机械工程自动化技术的现状及问题 1.1 机械工程自动化技术的现状 我国的机械自动化在自动化技术方面,还处于单子自动化、刚性自动化阶段。而工业发达国家自动化技术方面普遍实现了智能化、柔性化和集成化;在机械自动化的生产管理方面,我国的大多数企业依然采用传统的管理模式,而工业发达国家已经实现了计算机管理,并且在工业组织与管理 生产模式方面不断进行着创新和升级;在人才管理方面,没有好的、适宜的人才管理机制,理论人才过多,不够全面性;在机械设计方面,我国还没有做到及时更新,设计水平也没有很大的提升;在工艺水平方面,我国的数控加工技术还多停留在精细加工等初级阶段,在复合加工手段的采用上尚未真正掌握,仍处于追赶阶段。 1.2 机械工程自动化技术存在的问题 自动化技术在我国的机械工程中存在着一些问题,例如缺乏相关技术人才,自动化技术相对落后,自动化技术的应用范围不够宽广等等。人才是发展进步的关键,我国大多数人只有知识理论而没有实践经验技术,对人才的管理培养不够合理、全面。要结合理论和实践经验,不断研究创新,才能提高实际自动化技术。自动化技术的进步将会大大推动我国现代机械制造产业的发展和进步,但是我国的自动化技术尤其是数控系统是传统的封闭式体系结构,必须提高水平,改变落后的状况 我国的自动化技术应用的领域还不够广泛,缺乏自动化技术的科研投入和制定自动化技术的管理策略。 2.改善机械工程自动化技术的措施 综上所述,机械自动化水平的发展程度,不仅影响本国机械制造业的整体发展,同时也能直接显示出一个国家的工业发展水平和国民经的提高程度。从近年来我国机械自动化的发展趋势来看,应当采取以下几方面的改善措施: 2.1 充分认识机械自动化的发展方向 通过对机械制造工业发展的整体情况来看,机械自动化的发展是一个由浅入深、由简单到复杂的工程,在这个过程中,人工操作逐渐被自动化的控制器进行控制,生产方式也逐渐由传统的人工方式转变为素质化和自动化,这是人类社会的巨大进步,也是科技发展的重要成果。建国后,国家虽然在机械制造业方面投入了很大的精力,因为缺乏先进的科学技术,原有工业基础也相对薄弱,期间,我国的机械制造行业的发展劲头也大幅度减弱,我国的机械制造业在改革开放前一段时期内始终处于低水平状态。 改革开放以来,我国大力引进国外机械制造技术的引进和学习,国家重视教育行业,科研实力逐步增强,我国的机械制造业逐渐发展起来了。目前我国机械制造行业虽然有了突飞猛进的发展,与发达国家的机械制造业水平相比,我国的机械制造业技术水平还处于较低阶段。针对我国的具体国情,发展机械自动化技术,应该以企业的生产和发展的实际需要以及市场需求为基本导向,以“科技是第一生产力”为指导,大力发展科技创新,加大技术投资,优化产业链为首要任务。 2.2加强机械自动化技术的发展力度 机械制造业作是我国基础工业,对国家经济基础命脉,机械制造业自动化技术的先进程度也决定了国家经济的强弱。我国机械制造业各企业具有大量的通用设备,在发展机械自动化技术时,应将原有设备作为基础,合理调整机床布局,通过添置少量的数控设备,充分发挥电子计算机自动化管理的优势,充分发挥人的创造性,共同创造一个以人为中心、以信息自动化为先导,建立自主的单元化生产系统。我国经济发展很快,问题也相对较多,首先是能源的巨大消耗,和环境的破坏。虽然说我国的能源相对来说比较丰富,用我们13亿人口这个庞大的数字平均一下,就显得非常匮乏。党和国家在新的历史时期提出了经济发展要遵循 “节能减排”的目标,这样就要求我们在产业方面要加大科研创新力度,大力发展节能型产业和经济性产业,利用最少的能源创造最大的利润的同时要注重环境的保护和能源的可持续利用。发展机械自动化技术应该立足于自我研发,然后配套国外先进技术的引进,共同来完成技术的升级和改造,要重视降低能源消耗,并减少污染物的排放,走一条低成本的机械自动化发展之路。 2.3合理地使用机械自动化技术 目前,中国机械制造业同世界先进水准之间存在着阶段性的差距。在这种情况下,普遍应用电子计算机集成制造系统的高度自动化,并不具备相应的基础技术、发展经验和所需资金。因此,应该发展生产工艺成熟的大批量生产的自动化技术。目前在我国,在数量较大的同类产品连续流水作业的切削加工生产中,自动化设备被仍然是以半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零部件加工自动线等为主。在大批量的铸造、锻造、焊接、冲压、热处理以及装配等生产过程中,采用自动单机和自动线则是符合现实的,也是可行的。针对品种较多的成品生产,应该采用可快速重新调整的设备组成成组工段或者流水线 可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元从而实现成组自动化。针对单件小批量生产,应该从推广成组技术人手,适当发展采用数控机应用或加工中心。 2.4 注重自动化技术的发展趋势及前景 走自动化技术的发展道路,对于机械自动化技术的发展至关重要。目前,机械制造自动化技术的发展向朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。数字化是先进制造技术发展的优秀,是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果,这将是机械自动化技术发展的必由之路。随着人们对人类与环境之间的关系这一问题认识的逐渐加深,实现人类与环境之间的协调、可持续发展是当代经济发展必须遵循的原则。机械自动化技术的发展也同样要遵循这一原则,实现绿色化发展之路。 3.结语 总之,机械制造工程的自动化技术是企业不断追求的目标,通过利用自动化技术,企业产品实现集成化、智能化、虚拟化,需要管理、经营、技术进行不断地优化整合,从而达到提高产品的质量、降低产品的成本、提升服务质量等目的。面对全球市场上的激烈竞争和快速进步,机械制造自动化是我国机械制造行业的发展目标 我国的机械自动化必须不断进行借鉴和创新研究,提高我国机械制造的自动化技术能力,促使我国机械制造自动化水平与国际接轨,提高我国机械制造行业的国际竞争力。 机械工程自动化论文:自动化技术在机械工程中的运用 自动化技术在机械工程中的运用 广泛应用于机械工程中的自动化技术,随着国家机械工程制造的快速发展也得到了全新进展。相对于原来单机的、局部形式的自动化技术来说,现在采用了智能化设备与高科技的自动化技术在生产率上得到了大幅度的提高。所以说,机械工程的产业因为自动化技术的发展而得到了全新的变化。为此,笔者对自动化技术在机械工程中的应用进行了分析和探讨。 1机械工程中自动化技术的应用 1.1柔性自动化技术 柔性自动化技术是一种伴着计算机技术产生的新型的自动化技术,这种技术既能够自动的进行技术性的操作,也能够完成已经明确了的加工目标。在当今的机械工程制造产业中,就是需要这种能大大提高生产率的技术,从而推动工业化的发展[1]。目前,在机械工程制造中柔性自动化技术已经成为了不可缺少的一部分,它主要将数控技术作为优秀,通过有机的结合先进的信息科学技术、机械生产技术以及高端的计算机设备来发展机械工业制造。对于工业发展来说把自动化技术应用到机械工程中也有着重要意义:①可以大大的提高生产效率、增加生产数量,进而大大降低工人的劳动强度。②既能够降低生产成本,又能保证产品的质量,从而大大的增加了产品的效益。通过以上两点可以看出,现代机械工业制造行业的发展趋势是柔性自动化技术。 1.2集成自动化技术 集成自动化技术是指在现有的信息技术基础上加以改进,使整个机械工程中的制造过程更加的具体,与此同时把生产流程中所有相关的生产信息与技术有效地集成在一起的技术,这项技术的目的是加强集成功能、开拓机械生产[2]。目前为止,集成自动化技术凭借着上述优势得到了国家机械工程制造中的广泛认可。与此同时,集成自动化技术随着目前计算机集成系统的日益改善,也逐渐的包含了许多方面。从当今的市场发展上来看,这项技术从研发产品开始,到生产与控制产品,都能够获取最高的效益。 1.3智能自动化技术 这项技术不光采用了智能化的机械,并且还使用了集成化手段来达到自动控制。所以,可以把它看作是一项将集成与智能集为一体的自动化技术。这项技术把产品的制造过程和人工的智能技术在机械工程技术的应用过程中有效的融合在了一起,这样做具有以下两点好处:①有利于监控自动化生产的全部流程,在大幅度提高生产效率的同时,还能够节省人力资源;②由于此项技术借助了神经网络识别信息的功能,使机械的制造系统在工作的过程中获得相对较强的适应能力与自主组织学习能力[3],以便在机械生产的过程中遇到紧急的突发状况时快速的反应,并予以适当的解决。 2机械工程中自动化技术的发展趋势 2.1机械工程中自动化技术实用性的发展 在机械工程中自动化技术的发展要把企业的技术需要和生产需求作为最基本的条件,由于在机械工程中产品制造的根本目的是为了产品以后的应用,进而便于能够创造出更可观的经济效益[4]。而自动化技术正好可以为机械制造行业创造出相当可观的财富。但在机械生产中速度并不是最重要的,最重要的是效益,假如自动化技术不可以使国民经济的发展得到满足,那么为了避免因过分追求速度而影响了产品质量,这时候就应该放慢制造行业中的自动化进程。虽然自动化技术在我国的机械工程中已经形成了很大的规模,并且创造出了非常可观的效益,可是仍然有多数生产企业依然处在发展的初级阶段,它们在基础的扎实上还有一定的欠缺,在自动化技术的应用上根本不成熟。所以,为了加快我国机械工程制造业中自动化技术的应用,各大企业必须不断的对现有的技术设施进行改善,以便为今后企业的发展制造出更加有利的条件。 2.2机械工程中自动化技术的优秀发展 在机械生产中自动化技术的应用是从低级到高级、从简单到复杂、从缺陷到完善的一个科技性和系统性的过程,而且这个过程是需要从原来的机械化往自动化方向进行的过渡,达到计算机、机械在生产上的自动控制[5]。由此可以看出,机械生产中的自动化技术必须要不断地迎合市场的需要,可以在优秀技术的基础上加以改进和完善,创建一项灵活的、能够适应各种产品生产需求的自动化技术,从而使自动化信息处理、自动化检测和分析在整个生产过程中得以实现,进而可以自动的完成产品各部分的自动生产。所以,我国的机械工程不仅要吸纳国外先进的自动化技术与经验,更要从我国的基本国情出发,把现有的机械工程生产项目作为前提,将满足经济发展的需求作为导向。 3机械制造中自动化技术的绿色发展 目前,随着科学技术的飞速发展,各大企业也纷纷提高了产品的生产速度,这却严重破坏了人们赖以生存的环境。而机械制造行业在生产过程中,必然会给环境带来相当严重的污染,从而危害到人类的身体健康。而自动化技术的应用和发展则为环境的污染带来了更大的压力。因此,为了减少环境的污染、资源的浪费以及促进产品的生产开发和利用,在机械制造产业的可持续发展过程中,提倡绿色生产战略迫在眉睫。 4结束语 综上所述,在我国机械制造行业中自动化技术在机械工程制造过程中的应用、发展已成为了不可缺少的一部分,它是节约原料成本、提高生产效率及节省人力资源的最有效的途径,可在产品的生产过程中一定要尽量减少对环境造成的伤害,为人类拥有一个健康绿色的生活环境做出一份贡献。 机械工程自动化论文:关于自动化技术在机械工程中的应用研究 关于自动化技术在机械工程中的应用研究 随着机械制造步伐的逐步加快,机械工程中自动化技术的应用也得到了全面的发展。在过去,自动化技术的应用通常是局部、单机形式的自动化,而如今,自动化技术不仅综合了集成技术,还囊括了一系列先进的智能设备,因而大大提高了生产效率,使得机械工程领域产生了巨大的变化。随着自动化技术在机械工程中应用范围的不断扩大,自动化技术在机械工程中的应用现状、应用策略以及发展趋势等问题也就成为当前热议的话题。 1、我国自动化技术在机械工程中的应用现状分析 我国自动化技术在机械工程方面的应用情况仍处于单子及刚性自动化阶段,同国外发达国家相比差距仍相对较大,因为国外发达国家自动化技术的应用已经实现了普遍的柔性化、集成化及其智能化。 对于我国的多数企业而言,在机械工程的生产管理的自动化方面采用的仍是传统落后的管理模式,发达国家早已实现了信息化管理,且对于工业管理、组织以及生产模式等方面仍在逐步升级和创新。对于人才管理来说,我国缺乏一个科学有效的管理机制,且所谓的人才多为理论型人才,真正的理论实践型的全面人才远远不够。此外,对于机械设计方面而言,我国无法做到及时地更新,在设计能力方面也并无大幅度的提升。对于工艺水平而言,数控加工等相关技术仍停留于初级的精细加工阶段,还未真正掌握复合加工等先进手段。 对我国机械工程中自动化技术的应用情况进行分析可知,我国在此方面存在着不少问题,较为突出的问题是机械自动化技术全面人才的缺乏、自动化技术较为落后,且应用范围较为狭窄等。作为机械自动化技术发展的基础,相关技术人才的培养相当关键,由于我国在此方面的技术人员多数仅仅空有理论知识,而缺乏实践经验,因此,进行人才的培养过程中必须注意理论同实践的联系,这样方可真正实现自动化技术能力的不断提高,进而推动现代机械工程领域的不断进步。此外,我国还应改变数控系统中传统的封闭体系结构,不断提高自动化技术的管理策略及其科研投入,拓宽自动化技术在机械工程领域的应用范围。 2、机械工程中自动化技术的应用分析 2.1柔性自动化技术在机械工程中的应用分析 对于柔性自动化技术而言,其主要是随着计算机信息技术的发展而产生的,因而是一种新兴技术,此技术不仅可以实现技术性操作的自动化进行,还可以在明确加工目标的情况下进行智能操作。因此,将柔性自动化技术应用于机械工程中可以实现生产效率的提高,从而实现机械领域的工业化发展目标。如今,柔性技术已经成为机械工程中不可缺少的一部分,其将数控技术为优秀,同时结合先进的计算机信息化设备、信息科技技术及现代机械生产技术三个方面,推动了机械制造工业的不断发展和进步。由此可知,柔性自动化技术在机械工程中的应用,对于整个工业发展而言具有相当深远的意义,不仅能够实现生产数量及其生产效率的大幅提高,减轻劳动人员的工作强度,还大大提高了生产的质量,实现了生产成本的大幅降低以及产品效益的不断扩大。由此可见,柔性技术在机械制造行业的应用具有全球化趋势。 2.2集成自动化技术在机械工程中的应用分析 集成自动化技术主要指的是对目前现有信息技术不断进行改进,以确保机械制造过程更为具体化,此外,还负责将机械制造生产过程中相关的各种技术及其生产信息进行高效集成,以实现机械生产的不断扩大,最终实现集成能力的不断增强。正是由于具有如此多的优势,因此,如今集成技术在机械工程中的应用已受到了十分普遍的认可,且在信息集成系统不断发展和完善的过程中,集成自动化技术也得到了不断的发展。集成技术涵盖了众多方面,如数据库集成、质量系统工程以及一些复杂程度较高的工业系统设计。就如今的发展情况而言,集成自动化技术在机械工程领域的应用,无论对于产品研发,还是生产和控制都可以取得相当好的效益。 2.3智能自动化技术在机械工程中的应用分析 智能自动化技术指的是通过人工智能技术、神经网络等技术对某过程进行模拟,促使系统能够像人脑一样进行数据的分析或信息的采集,进而实现系统的自动化。此技术在实现机械智能化的同时,还通过集成化技术实现了控制的自动化,因而可以说是一门集智能技术和集成技术于一体的自动化综合技术。此技术在机械工程中的应用有效实现了人工智能技术以及机械制造过程的高效融合,不仅对生产过程的监控十分有利,有效降低了人力资源成本的投入,还实现了生产效率的大幅提高。此外,此技术通过神经网络实现信息的识别,因而使得机械系统运行时具有相对较强的自主适应能力,这对于生产过程中突发事件的快速响应及其解决十分有利。 3、自动化技术在机械工程中的未来发展情况分析 3.1自动化技术在机械工程中发展方向 机械工程中自动化技术应用的发展过程中必须以我国国情为 依据,从简单技术入手,逐步朝着复杂技术进行发展,进而建立起一套我国特色的机械自动化系统。如今,虽然我国在机械工程领域已经得到了一定程度的发展,但同国外先进国家相比差距仍相当大,在自动化技术在机械工程的应用过程中先进技术及其相关经验仍相对缺乏,这就要求我国实现机械领域自动化的过程仍有相当长的一段路要走。因此,就我国而言,为了实现机械工程自动化技术的更好发展,必须以我国具体国情为依据,不断进行自动化技术应用经验的积累,同时注重吸收外国在这一方面的先进技术水平,逐步推动机械工程中自动化应用技术的不断发展。 3.2机械自动化技术在企业中的应用和发展 对于自动化技术在机械工程中的应用而言,其主要目的还是为了投入生产,因此必然要在相关企业中进行应用和发展,此时必须以实际情况为依据,确保机械自动化技术的应用能够有效推动企业的发展。对于机械相关企业而言,在进行自动化技术的引入过程中必须先要对企业的实际情况进行考虑,无论是企业的经济能力还是未来发展都要进行认真考虑,以确保机械自动化技术能够产生长远的效益。 3.3自动化技术在机械工程中的应用过程中应注意的问题 进行机械工程自动化技术的应用过程中,必须注意稳固的抓好此项技术的应用过程,对此项技术的基础应用工作进行大力地推广。一面进行主机的发展,同时还要进行配套控制系统及机械自动化元件等的发展。此外,还要确保各种传感器、编程控制器、控制系统、系统及计算机软件和微处理机等方面技术的不断发展,以便为将来的进一步发展打下基础。除此以外,还应不断进行性能优良且应用水平高的自动化机电产品的研究。自动化技术在生产中进行应用的过程中很容易受到系统质量、结构、刚性等方面要求的影响,因此必须不断对其进行更新,以满足机械自动化技术应用方面的需求。 结语 综上所述,自动化技术在机械工程中的应用已逐步成为机械制造领域相当重要的组成部分,机械工程中自动化技术的应用不仅可以实现原料成本的大幅降低及生产效率的大幅提高,还是避免人力资源浪费的最为有效的途径,因此必须对其给予足够的重视。
电气自动化技术分析篇1 技术的过程中,应当首先开展优化设计。在电气工程中应用智能化技术的工作任务是比较复杂的,因而工作人员在开展设计的过程中一定要具备专业的专业知识和优秀的核心设计理念。除此之外,设计工作人员还需要有充足的社会经验,以此确保在开展设计的过程中可以设计出最佳的计划方案[1]。此外,在电气工程中应用智能化技术,依据机器设备的不一样,在开展设计的过程中也需要采用不一样的设计计划方案。不仅如此,在电气工程以及自动化技术中开展智能化技术的高效应用,其实际上便是期待电气工程以及自动化技术可以愈发的智能,因而在开展人工智能技术的运用过程中,一定要注重智能化设计。智能化设计也就是说机器设备可以愈发的智能,更为智能也就是可以摆脱人的监管,在没有工作人员开展操纵的过程中或是极少数工作人员的控制过程中也可以有效地开展工作[2]。 1研究背景 人工智能技术的优点可以分为三个方面,(1)人工智能技术可以对电气自动化系统进行有效的调节,使得电气设备可以更高效的开展作业。其主要原理是其能够将电气设备调试到最合适的数值,使的工作效率得到最大化的提升。(2)人工智能技术可以进行电气设备运行的相关数据处理,收集与分析电气设备的运行状态,以便工作人员可以及时发现电气设备的是否存在运行或安全隐患。(3)人工智能技术可以直接对系统进行控制,将复杂的作业流程进行自动化操作,保证工作效率。电气自动化控制与人工智能技术的融合可以将难度系数较大、危险性较高的作业内容交由人工智能技术进行实现,借助人工智能的逻辑程序控制电气系统进行安全作业。 2人工智能技术在电气自动化控制中的应用 2.1优化设计在电气工程中应用智能化技术,企业若想充分发挥出最佳的实际效果的前提就是要开展合理有效的设计,所以在电气自动化控制中应用智能化理与解决,以此确保电气系统的正常运行,保证生产效率[3]。在开展故障确诊工作时,电气自动化控制中的电力变压器和发动机十分关键,由于相比于别的机器设备系统软件而言,电气自动化控制系统机器设备的内部构造更为繁杂,因此一旦发生故障,其故障原因难以快速检验出,由于涉及的层面比较广泛,因此传统式的人工确诊故障方法不能够在第一时间立即找到故障形成的原因,会消耗特别多的时间且不可以合理达到机器设备的常规运作规定。所以,人工智能技术的充分应用,可以避免常规性故障问题的出现,并立即确诊出故障发生点以及原因,以此及时对故障与问题展开修补与解决,进而更快的推动电气自动化控制工作的顺利开展与进行。此外,人工智能技术可以立即确定出故障造成的原因,降低了人工诊断消耗的时间,而且还能对故障种类开展深入分析,协助工作人员可以精确寻找解决困难的方式,让机器设备修复到常规的运作之中去。假如说机器设备故障造成的原因是系统内部结构的原因,在解决这一故障问题时就可以借助人工智能技术进行故障诊断,快速定位故障点,并分析出故障解决方案。又例如某公司生产系统运作环节中系统软件忽然提醒发生故障,人工智能技术的应用便会对故障事件的相关数据进行收集与整理,并向工作员传达故障形成原因的数据信号,例如,人工智能技术确诊出是因为机油箱泄露变电器无法正常的工作,就可以对于此问题开展有针对性的处理解决计划方案,工作人员必须留意的是,若产生这一故障问题工作人员必须在第一时间断开开关电源,进而保证故障影响范围不会进一步扩大,在处理与修补完故障时某公司只耗费十五分钟,就促使机器设备系统恢复到常规的运转工作之中,这对公司而言人工智能技术运用在故障诊断工作之中,不仅可以将工作效率进行大幅度的提升,还可以确保生产作业的稳定进行。 2.2故障诊断故障诊断是电气设备维护与养护工作中主要的工作内容,传统的故障诊断主要以人工诊断为主,故障诊断所需要的时间较长,而其故障诊断的准确性往往得不到有效的保证。将人工智能技术融合到故障诊断工作中,主要是依托于其的专家技术以及神经网络技术,进而实现实时监测电气设备运行的目的,便于工作人员收集、整理与分析电气设备是否存在故障情况,进而对发现的问题进行及时的处0引言人工智能技术虽然依旧无法与人脑智力相比,但其通过相应的自动学习方式也是具有一定智能性的,其在电气自动化控制种的应用可以依照人们已经设定好的程序进行运作。 2.3电气设备系统综合控制客观的分析人工智能技术在电气设备系统综合控制中的应用,此项关键技术运用到电气自动化控制之中,还有着一定的瞬时性,所以为了更好地充分体现出人工智能技术的优点功效,有关管理人员要对人工智能技术借助权威专家管理决策的方法来作为关键管理方案模式,例如根据专家对电气控制系统开展分类与归纳,以此更快的开发出与其相对应的程序软件,进而来提升人工智能技术在电气自动化控制中的多功能性。例如,我国某一电力企业的电气自动化控制系统软件有八个服务器机柜,其关键以方向型安全保护模式为主,以此更好地加强电力企业的综合性控制,可是如果任一阶段发生了常见故障,在清查问题时就十分不便,必须人力来对八个服务器机柜开展逐一清查寻找问题点,太过度耗费人力与时间,并且工作效能不高,因而该电力企业将人工智能技术运用到在其中,立即就可以填补耗费人力与工作效率低的问题现状,利用人工智能技术运用到在其中,完成了电气自动化控制的系统软件综合性控制欲管理方法,而且还合理解决了电气设备中经常会出现的一些缺点与问题,如短路故障、走电等一些也许会引起安全生产事故的常见故障与问题。 2.4实现智能化的自动控制伴随着现代社会的发展,我国对工业生产的智能化水平要求不断提高,致使电气设备担负的运作压力也逐步提升。因此,相关企业如果想要保持高效率、安全可靠的电气设备智能化生产,就应该积极引进先进的人工智能技术,持续不断的优化电气系统,使其能够紧跟时代的发展。不仅如此,企业还要加大对相应人员的操作培训力度,确保工作人员的操作能够一直保持规范化与正确性,以此进一步实现电气系统的精准控制,促使人工智能技术全面服务于电气自动化控制生产[4]。所以,工作人员一定要灵活运用人工智能技术中的模糊控制和神经元网络控制两项技术,根据企业的生产运作的需求合理将两项技术应用到电气系统中,使其能够在生产过程中表现出精确性和合理性[5]。总之,依托于人工智能技术的各个功能优势,可以有效推动电气企业的智能化发展,提升对电气设备的控制精准度,帮助电气企业获取更高的经济效益。 3结语 随着我国各项智能技术的深入研究,其有效推动了我国各行各业的智能化发展。人工智能技术在电气自动化控制中的应用,不仅符合电气企业的发展需求,还提升电气生产的效率与质量,给电气企业带来了更多可观的经济收益。人工智能技术还能实现电气系统的故障诊断,以便工程人员可以及时定位故障发生点,制定合理的解决方案,为电气自动化设备的稳定运行提供有力的保障。 参考文献 [1]张鑫,冯清.人工智能在电气自动化控制中的应用[J].集成电路应用,2021,38(10):142-143. [2]王晋.人工智能技术在电气自动化控制中的应用[J].工程技术研究,2020,5(23):250-251. [3]张坤平.试论人工智能技术在电气自动化控制中的应用[J].信息系统工程,2020(08):84-85. [4]徐亮.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J]. 作者:刘勇波 单位:国家电投集团江西电力有限公司高新清洁能源分公司 电气自动化技术分析篇2 当今科学技术整体向自动化、智能化的大方向发展前进,农业领域的各方面发展须与时代同行。在农业机械的电气控制中引入自动化技术,对农业发展具有重要作用。且PLC(可编程逻辑控制器)技术的应用,加快了农业现代化,提高了农业生产率,在整个发展中起到了标志性作用。同时,农业市场竞争也愈发激烈,在农业机械生产过程中,通过电气自动化能够有效加强各生产环节的控制,提高农业生产整体效率。目前,农业生产过程中,所使用的播种机、拖拉机、分拣机等设备,整体使用流程复杂繁琐,将电气自动化设备引入其中有助于农业机械生产化繁为简,精准把控整个生产流程,为农业的稳定、持续发展提供有力保障。 1电气自动化控制系统概述 1.1电气自动化控制系统优点电气自动化控制系统的优点主要体现在生产过程的直观化、保障效益、安全性能三方面。①使控制内容清晰且直观。在农业生产中,电气自动化控制系统能够将农业生产各环节内容清晰地展示出来,使相关工作人员能够实现对农业生产各环节更为精准的把控。通过监控屏幕,工作人员同时能够更加直观地观察到相应内容,为达成预期效益提供了可靠帮助。②提高整体效益。据统计在应用电气自动化控制系统的各产业中,其产业经济效益均得到了一定程度上的提高。与传统模式的控制器相比,电气自动化控制系统所产生的效益更高且生产质量更好。设计的高精准控制器及其对信息强有力的管理应用于农业生产的各环节,农业生产各环节的效率得以显著提高。③保障整体安全,有效控制成本。电气自动化控制系统主要是通过计算机系统的自动化管理,并应用少量的人员进行整体的控制运作,能够有效帮助农业产业降低人力成本。同时电气自动化控制系统的应用,可以有效监管农业机械设备并降低故障发生率,其具有优良的安全性能,能够为整个农业生产提供一定的安全保障。 1.2电气自动化控制系统整体特点电气自动化控制系统具有应用范围广泛、整体技术发展速度较快、控制工作效率高等特点。首先,电气自动化控制系统是一种很方便的系统,它结合了电子技术和网络技术,具有自动化的效果[1]。电气自动化控制系统可以从根本上减少人们的工作量,给人们带来极大的便利,人们在生产生活中更愿意使用电气自动化控制系统,使得电气自动化控制系统的应用十分广泛。其次,电气自动化控制系统在很大程度上需要通过计算机实现管理,电气自动化控制系统随着计算机技术的发展而逐渐发展。随着计算机技术的快速发展,电气自动化控制系统在生产中对被控量的管理更加全面,监测力度更大,信息的处理速度更快。最后,电气自动化控制系统主要应用在日常生活和工业化生产两方面,其中,在工业生产中的应用更广泛。随着科技的进步,人们已经适应了更快的生活节奏,生产需求也越来越多,这在给企业带来巨大经济效益的同时,也给工业化生产带来了巨大的压力。电气自动化控制系统的推广和运用在一定程度上缓解了这种压力,它不仅大大提高了工业生产效率,让工业生产的各个环节可以高效、紧密地联系在一起,提高了生产过程的顺畅性,还提升了生产线的故障反应能力。在生产线发生故障时,可以及时作出反应。通过系统的紧密联系,可以及时反馈生产中的故障问题,减少故障查找和修复的时间,从根本上帮助企业提高生产效率和安全性能。 1.3电气自动化控制系统的运作原理电气自动化技术的工作原理主要分为两方面。一方面,电气自动化技术能够充分利用先进科学技术手段。随着科学技术的不断创新发展,其应用于农业生产领域的必要性也愈发显现[2]。电气自动化技术作为目前科技界的前沿技术之一,此项技术主要包含了电气工程、自动化、计算机等领域的科学技术,通过应用该技术来实现农业机械设备的自动化。另一方面,电气自动化技术与计算机网络技术密不可分。电气自动化技术通过与计算机技术、设备相协调、合作,运用计算机模拟计算的方式实现农业机械的自动化生产,通过互联网的信息技术来实现后续指令的连续化传递,进而达到对农业机械生产的控制与辅助。 1.4电气自动化在农业机械化生产中的应用现状近年来我国农业生产水平虽较过去有了显著提升,但农业生产的自动化整体水平还是较世界发达国家有着不小差距。在科技发达的农业一线地区,电气自动化技术应用较为普及,但仍缺乏对电气自动化农业机械产品的研发创新意识[3]。在较为偏远的农业区域,自动化技术普及率极低,导致区域农产品品牌较少,农产品无法进入高水平、高质量的农业市场,不利于当地农业的健康持续发展。同时,从宏观上来讲,农业领域始终对农业机械自动化方面缺乏创新及科研能力,对农业科技的革新始终不够敏感、积极,大部分农业企业满足于传统的农业技术,导致农业机械整体的使用效率低下,无法满足农业生产需求。 2电气自动化技术在农业机械的具体应用 2.1农业机械中自动化与柔性技术的应用随着社会各方面不断前进发展,我国作为农业大国,农业生产在整个国内外市场中均占比较大,且农业市场竞争愈发激烈,农业企业开始全方面对农业现代化发展不断进行深入探索。柔性技术在农业机械中应用不成熟是农业向现代化方向发展的主要制约因素。对于农业机械设计制造而言,其整体缺乏面对实际情况的应变能力,且农业机械设计制造技术水平未能达到农业发展所需的基础标准,无法达到如今农业向现代化方向发展的设备要求。农业机械设计制造可通过柔性技术的应用,结合现代电气自动化技术,提升整个农业生产过程中所需的应变能力,提高农业机械设计制造的质量水平[4]。在农业机械设计制造过程中,柔性技术的应用主要体现在引入自动化、智能化等技术上,并将其与农业生产实际情况与需求进行有机结合,使整个设计生产更富有灵活性、适用性。当柔性技术被合理应用在农业机械设计制造中时,设计制造各环节的协调关系将得到进一步加强,能够使农业机械最后设计成果的质量得到关键性提升。针对农业机械设计制造中柔性技术应用如何系统性展开这一问题,研究人员利用计算机技术设计出柔性制造系统,能够设置柔性制造单元进行制造。同时,在实际设计制造过程中充分发挥柔性技术的作用并保证其科学性,通过与实际需求进行有机结合,促使设计制造具备高效性与高质性。 2.2农业机械中自动化与智能化的应用随着智能化时代的到来,在农业机械设计制造与自动化技术实际应用中引进智能化技术是时下科技发展总体方向[5]。智能化技术作为当前时代中的新兴技术,位于科技发展前沿,可以利用电气自动化技术将智能化技术与计算机网络技术结合进行应用,综合三者优秀性能,拓宽三者技术手段的应用范围,投入到农业机械生产过程,满足农业机械生产的高标准要求,促进电气自动化水平、机械控制能力的不断提高,提升农业机械使用效率。智能化技术应用于农业机械设计制造,相关科研人员可着眼于智能化机器人与电气一体化等方面。既保证设计的产品在实际生产中能够有效应用,又要保证技术的创新性与可持续性[6]。机械制造中可应用智能化技术手段,对机械整体参数进行有效分析、调整,提高制造整体质量。关于智能化机器人在农业机械制造中的具体应用,实际上可提前设置好相关程序,进行部分重复性、机械性工作,如电焊、喷漆等。智能机械的应用,可以最大限度为农业企业避免日常中出现的人为失误,同时降低大量人工成本。根据当前农业机械发展水平,水稻直播机与施肥播种机是目前农业领域中常用的农业机械设备。电气自动化技术在水稻直播机上的应用更为直观,其在实现播种自动化控制的同时,能够对机具内的种子数量进行精确的检测和评估,极大提高了播种效率。施肥播种机的出现有效减少施肥所需的巨大劳动量,降低了人力成本,同时对提高农作物的质量、产量也起到了显著的作用,使整个农业生产活动所产生的经济效益得以明显的提升。 2.3农业机械中自动化与虚拟技术的应用农业机械的设计制造需要投入一定的资金成本,为了避免常见问题的出现,可以通过电气自动化技术进行模拟设计制造,打造仿真模拟系统,在有效降低人力、资源成本的同时,降低设计制造中出现失误的几率[7]。借助虚拟技术实现对农业机械设计制造各环节的仿真模拟试验,通过发现问题、分析问题、制定解决方案、科学合理处理问题等一系列环节,以试验结果为依据对整体参数进行优化改良,随后不断开展模拟仿真试验对改良后的参数进行检测,直到模拟试验结果能够符合农业机械实际制造的标准与农业生产的需求。通过应用虚拟技术开展模拟仿真试验,能够有效降低设计成本,提高设计成果质量,为接下来农业机械实际制造奠定良好基础。如何将虚拟技术切实应用于农业机械制造也是目前的一个重点问题。在机械制造整个环节中,虚拟技术的应用实际上与设计类似,需要对机械制造工艺流程及工艺各项具体参数进行反复模拟试验、确定、优化,以此保障所设计制造出来的农业机械设备符合使用质量标准。虚拟技术的引入与应用,不仅对农业机械设计制造的每个环节进行了排查与优化,使设计制造的质量得到质的飞跃,同时还降低整个过程中的各方面资源成本消耗。 2.4电气自动化在农业机械控制中的集成化应用目前,在农业机械设计制造领域,我国与世界上发达国家还仍存在一定差距。国内农业机械制造产业仍然处于一种传统、固定的流水作业运行模式,对于电气自动化技术应用广度与深度的探索、开拓不足[8]。在农业机械制造中,可利用电气自动化技术对生产模式进行崭新的整合排列,以实现自动化技术的集成化应用,将其传统、固定、过时的分配与管理模式重新进行合理整合,达到提升生产水准、农产品质量、企业效益的根本目的。电气自动化技术的集成化应用主要体现于对设计制造过程的优化,对管理、组织构架的完善,以及对整体综合成效的提高等方面。想要拉近国内农业现代化发展与发达国家间的差距,对农业机械设计方面就要坚持不断创新发展。通过对电气自动化技术进行集成化应用,促进技术与综合应用方面的及时整合,提高农业机械设计制造的自动化技术水平,在提升农业机械性能的同时,借助集成化手段对设计制造流程进行查漏补缺,及时优化改良。自动化技术的集成化应用有助于将多种技术手段、特点及优势进行科学合理的集成整合,从而为农业机械设计制造的创新优化提供先进的技术支持。我国有诸多农业机械设计制造企业,每个企业内部的设计制造标准不同,各参数指标也不尽相同,故而在进行自动化技术集成化应用时,需要重点关注协调方面工作,结合生产实际,针对客观需求,完善优化应用手段,在满足现代化农业发展对农业机械设计制造需求的前提下,通过自动化技术集成应用推动农业机械设计制造的快速发展。 3结语 我国作为人口众多的农业大国,农业生产各方面都直接影响到社会的发展与安定。将电气自动化技术积极引入农业生产过程各环节,提高农业生产效率,保证农业产能,既是农业现代化不断发展的必要条件,也是现有国情对农业领域的要求。农业走向自动化、信息化是农业领域未来整体的发展方向,农业领域人员需深刻认识到电气自动化技术的广泛应用及发展创新将成为农业日后重点课题之一。 作者:裴春雨 吴程 单位:江苏省滨海中等专业学校 电气自动化技术分析篇3 自动化技术呈现实时性、节能性特征。为进一步推动水力发电项目的优质建设,理应充分应用自动化技术,继而达到提质增效目的。 1水电站电气工程自动化技术要点 1.1PLC技术适用于水电站电气工程应用场景的自动化技术较为多样,包含PLC技术(可编程控制器)。此项技术涵盖编程器、接口以及主机等多项部分,且PLC技术应用流程,见图1。该技术在应用期间,应当先行了解PLC系统预留余量,通常在I/O点数确定过程中,应当至少设置10%的预留点数余量,而后分析水电站电气工程PLC负载输出电流类型以及输出渠道,从晶闸管或晶体管等不同输出渠道中进行选择,每一项选择都会影响PLC系统运行稳定性。此外,PLC技术的应用还要选取适合的COM点,由于COM点带有的输出点数量不同,且适用范围不一致,故此应当根据电流规模予以判定。若水电站电气工程属于大电流,应以带有1个或2个输出点的COM点产品为主,若为小电流,则主张选用带有4个或8个输出点的COM点。同时,PLC技术需要选用与之匹配的PLC编程器。常用编程器多包含手持式、图形编程以及兼容软件式产品。第一种多在小容量PLC系统中比较适合。第二种则具有易于操作的优势,对于水电站电气人员而言,能在短时间内快速熟练掌握编程器使用技巧,但对应的成本偏高。最后一种属于高效编程器。然而,也要在选用此种编程器时考虑消耗的成本是否符合水电站电气工程建设条件。PLC技术中的电源部分,多以DC24V或AC240V为主,要想强化电源的抗干扰性,需要提前装设1:1隔离变压器。而且在大电流电气设备上应用PLC技术时,务必注重晶体管的有效保护,并提前计算出模拟量范围与脉冲量,以此提升PLC技术的适应性。PLC系统中模拟单元分辨率为1,且标准电量为0V,分辨率为32767,标准电量为10V,且PLC系统检测温度范围为0℃到100℃。在计算模拟量阶段,应当参照电压或电流参数进行确定。比如在-10V到10V范围内,分辨率6000的PLC系统,转换值在F448到0BB8Hex以内,而0V~10V电压值对应相同分辨率的转换值为0Hex到1770Hex,且电压自动控制电路图可见图2。其中在触发控制端指引下,能够对连接的管形氙灯进行连通,摆脱传统人工闭合开关的束缚。0mA~20mA电流参数下转换值与0V~10V电压范围内相同,具体应当根据分辨率的差异性计算模拟物理量。关于脉冲量的计算,可以结合水电站步进电机予以分析。其中在控制电机角度时,可以利用下述公式求取角度动作脉冲数(a)。 1.2计算机技术水电站电气工程还可以应用计算机技术。以往在电气控制过程中,多依靠人工力量。而计算机技术的运用,可以针对自动化程序进行简化处理。无论是测控装置还是机电保护装置,都能依托计算机技术优化性能[1]。计算机系统具有远程监控、数据采集与调试、数据分析等多项功能,在水电站自动化控制过程中可以根据对电气模拟量的综合分析,参照历史数据判断当前水电站电气控制系统是否存在异常运作迹象,绘制模拟曲线,如图3所示,借助专家分析结果确定水电站运行稳定性。而且还要计算水电站出力,便于在自动化调节出力过程中,维持水电站运行安全。水电站出力(N)可以利用下列公式求值。 2水电站电气工程自动化技术运用方向 2.1应用于涡轮螺旋桨调速水电站电气工程运用自动化技术,其中最为关键的方向即为涡轮螺旋桨调速中应用PLC技术。通过水位的自动化控制,提高水能利用率。关于PLC技术的实际应用,主要是在该技术辅助下,对水位与水轮机水头展开协调设计,进而促使涡轮螺旋桨的转动角度以及转动频率都能适合当前发电机组运行需求。此外,PLC技术还能细致的展现水位变化规律,经过调整涡轮螺旋桨,优化水力发电状态,避免涡轮螺旋桨因异常运行,干扰发电进度。PLC技术可以直接参与到涡轮螺旋桨热力循环中,其发动机对应的单位推进功(Lp)能够根据循环功传递效率()与螺旋桨驱动功率输出(Lnet)进行计算,即,从中知晓随着有效功的增加,其单位推进功也会随之增加,进而由PLC技术控制螺旋桨发动机热力循环效率。 2.2应用于橡胶坝监控系统自动化技术可应用于橡胶坝监控系统中,在水电站建设阶段,常利用橡胶坝,强化拦水功能。虽然橡胶坝确实能够更高效的利用水资源,但也会诱发共振后果,造成橡胶坝在坝体、坝袋反复摩擦中引起损坏情况,加剧溢流风险。自动化技术可对橡胶坝坝袋高度以及坝袋压力等参数实施有效监控,从中自动化调整橡胶坝升降高度,改善水资源利用现状。 2.3应用于水电站调速器在水电站运行期间,需要利用调速器控制水轮机水头升降空间。在传统控制技术下,常采用芯片替换法控制水轮机水头启动开度,这样反而会降低应用效率。自动化技术能通过编程设计对调速器参数值进行微调。 2.4应用于水轮机控制系统水电站电气工程自动化技术可应用于水轮机控制系统中,切实节约人力资源,保证水资源实现高度利用。事实上,水轮机控制系统多指代油气水的自动化控制。 3结论 综上所述,水电站电气工程自动化技术多包含PLC技术、计算机技术、实时监控技术。为取得显著的自动化改造成果,应在涡轮螺旋桨调速、橡胶坝监控系统、调速器以及水轮机控制系统、电气设备检修等部分加强自动化技术的合理化应用,从而为水电站电气设备的安全运行创造有利条件,保证当地在水力发电项目的支撑下享受到优质的供电服务,践行可持续发展战略。 参考文献 [1]陈永崇.自动化技术在水电站电气工程中的运用与展望[J].光源与照明,2021(6):97-98. [2]魏强.探讨水电站电气工程自动化技术及其应用[J].科技创新与应用,2017(4):197. [3]王小周,侯俊霞,赵玉顺.电气工程及自动化技术的应用[J].现代经济信息,2018(15):353. [4]蔡杰琛.浅谈电气自动化技术在水电站发电中的应用与创新[J].电气技术与经济,2021(1):36-38. [5]谷雷.水电站中电气自动化技术的运用分析[J].黑龙江水利科技,2017,45(2):140-142. 作者:郭悠扬 单位:遂川县发电公司
现今,我国的煤矿行业存在着严重的设备、技术落后,自动化程度低等问题,这些问题的存在使得煤矿设备的操作难度很大,生产效率也因此长期得不到提高,甚至还使得煤炭生产的安全性得不到很好的保证。所以,在煤矿机电设备中采用自动化技术是促进我国煤炭行业进一步发展的必须举措。本文结合自己长期的工作经验,针对煤矿机电设备自动化技术展开了深入的研究。 1煤矿机电设备自动化的发展水平 现今,我国的煤矿机电设备自动化水平与西方发达国家相比还有很大的差距。积极的学习发达国家的相关经验来解决自身存在的问题就成为一项十分重要的工作。 1.1先进国家的煤矿机电自动化水平 截止20世纪末,西方先进国家的煤炭自动化水平已经有了很大的提高,劳动生产率、安全生产状况以及生产质量都有了很大的提升,因此煤炭行业已经逐渐成为了高技术水平行业。这些年 来,很多国家的煤炭行业都使用了各类高新技术,并且实际的开采工作中也使用了先进的自动化机械设施,劳动的自动化水平越来越高,这大大的降低了各种问题的发生率。 1.2我国煤炭自动化的发展水平 现今,我国煤炭行业的技术结构层次十分多样,不过大多数的小型煤矿依然使用的是机械化生产方式,大型煤矿则使用了综采生产方式,偏远地区的很多煤矿则使用的是人力生产方式。和西方先进国家相比,我国大型设备的自动化技术水平、开发、制造工作的质量都比较低,因此无法满足不断提高的生产需求。 2煤矿机电设备自动化的发展方向 2.1煤矿自动化的内涵 进行煤矿生产、过程管理以及无人操作等工作时,能够借助自动检测、信息处理等实现原定目标的整个工作流程就是自动化。自动化技术的综合性特征明显而且有着较强的跨学科性,一般情况下,需要借助计算机、信息、微电子、机械、自动控制等多门学科技术,综合运用这些学科的知识。20世纪80年代,以微电子技术为基础的高新技术有了很大的发展,这对于自动化技术在机械制造业的应用有着非常积极的作用,且有效的促进了机械制造行业的发展。现今时代,微型计算机以及微处理技术水平有了很大的提升,这都使得煤炭设备自动化技术的发展有了良好的技术支持,也进一步促进了其在各个领域的广泛应用。 2.2煤炭提升设备自动化的实际应用 现今,各个煤炭企业已经开始广泛的使用矿井提升机,其自动化程度非常高。这种设备不仅能够完成矸石和煤炭的提升工作,而且还能够完成各种材料的下放工作,工作人员的升降也可以借助这一设备完成。矿井提升的具体工作内容就是让井筒内的提升容器处于高速运转状态,而这对于提升机运行的可靠性与安全性有较高的要求。所以,一定要对煤矿提升设施的电控系统进行严格的控制,这便需要科学合理的运用自动化技术。现今,煤炭行业所使用的最先进设备是全数字化提升机,这一提升机安装了全数字化控制系统,其中的PLC可编程控制器还能够完成所有功能的调节、控制工作,而且还可以完成辅助、监控等工作内容。使用分布式控制的工作形式,并且在调节、主控、行程监控、制动等设备上安装独立控制器,便能够使每个控制器都能借助总线来发挥作用。总之,在电控系统的各个工作步骤中,自动化技术都发挥着十分重要的作用。 2.3煤矿采掘设备对于自动化技术的应用 一般条件下,矿井内的地质条件是十分复杂的,且整体的环境情况也比较差,所以事先必须要全面考虑各种因素的影响,主要有地下水、火、顶板、煤尘、瓦斯等因素,只有这样才能够将各种安全事故的发生率降到最低。井下矿工的工作风险是很大的,且由于人力的限制,使得整体的开采效率很低,无法满足人们日益提高的需求。为了很好的解决这一问题,现今的煤炭作业中往往会使用各种大型采掘设施,这样便能够很好的保证综采的自动化水平,降低人工综采的工作量。各种煤矿采掘设备内,最常使用的设备是点牵引采煤机。这一设备有着自身的显著有点,尤其是和一般的液压牵引机相比。其中频繁的使用了自动控制系统,若采煤机前进时,自动系统便能够产生较大的牵引力;而采煤机下滑时,则可以产生较大的制动力,对那些具有电动轴端的牵引机来说,可以很好的避免出现下滑的问题,因此在倾角比较大的煤层之中应用效果比较好,而且工作时无需再配备其它防滑设备。对于地质条件较为复杂的矿井来说,使用这一设备能够很好的提高开采率,还可以有效的降低工作成本。 3结语 综合本文论述可以知道,煤矿机电设备自动化水平的高低,对于煤矿企业的发展有着十分重要的影响,它不仅关乎着整个企业的安全稳定运行,而且也成为煤矿企业实现自身现代化发展的重要硬件支撑。在衡量煤炭企业的自动化程度时也会将其作为重要的参考指标。作者分析了自动化技术在煤矿提升设施、煤矿采掘设施中的具体应用,指出了这一技术存在的优势,并针对其中存在的问题制定了相应的解决措施,以促进煤炭自动化水平的不断提升。 参考文献: [1]程亚帅.煤矿机电设备自动化技术的现状及应用[J].机械管理开发,2016(3111):129-130. [2]孔少华,沈曈.煤矿机电设备中自动化技术的应用研究[J].企业技术开发,2017(3604):47-48+51. [3]孙丰涛,路光亮,何晓明.煤矿机电设备自动化技术的应用[J].科技传播,2016(803):171+173. [4]张丙科,李华,田春.煤矿机电设备自动化技术的应用[J].科技传播,2014(619):202-203. 作者:郑玮 黄永峰 蒋宏杰 单位:山东能源淄矿集团新河矿业
电气工程自动化论文:自动化电气工程论文 1电气自动化分析 1.1电气自动化的概念 近些年来,在电子通信技术的发展之下,电气自动化逐步被社会所熟知,电气自动化的广泛应用让人们的工作与生活模式发生了翻天覆地的变革,人们的生活变得更加便捷。截止到目前为止,电气工程已经涵盖到了光子、电子研究范围之中,通俗而言,电气自动化就是电子工程及其自动化,各类电器都与电气自动化有着密切的关系,电气自动化已经开始应用到各类行业之中,发挥着越来越重要的作用。电气自动化也成为了促进社会经济发展的主要手段之一。 1.2电气自动化的特征 电气自动化系统的操作与企业系统有着较大的不同,一般而言,不需要将设备设置在控制室与配电室中,只要将其设置在控制中心即可,与一般的系统相比而言,电气自动化系统操作次数与操作频率相对较小。为了保障电气设备运行的安全性与稳定性,就需要设置好科学合理的保障措施,提升系统的抗干扰性,此外,还要保障电子设备异常情况能够被及时检出,这样才能够保障电力系统运行的安全性与稳定性,为人们的生活与生产提供更大的方便。除此之外,电气自动化还具有便捷性、广泛性及高效性等特征。 2电气自动化在电气工程应用中需要遵循的设计理念 2.1集中化监控式理念 电气工程的维护是十分方便的,对控制站的要求也不高,系统设计工作很容易实现,同时,电气工程主要是将系统功能集中起来进行处理,这就在一定程度上加重了处理器的任务,这也会影响系统的处理速度。此外,如果电气设备处在监控环境下,主机冗余也会降低,电缆数量则会加大,为了防止电缆影响系统运行的安全性与可靠性,就需要将集中化监控式理念应用在设计过程中。 2.2现场总线监控式理念 目前,以太网、现场总线技术也在电气工程自动化中得到了广泛的使用,将现场总线监控理念应用在其中可以有效提升设计工作的针对性,也能够根据间隔的实际情况进行科学的设计,如果将该种措施应用在较远程监控系统中,还可以有效减少设备模拟量,因此,该种方式也开始在电气自动化中得到广泛的使用。 2.3远程化监控式理念 将远程化监控式理念应用在电气工程中可以有效节约材料费用、安装费用以及电缆用量,也有着良好的可靠性。但是,由于各类因素的影响,电气工程通讯量较大,通讯速度低,因此,该种设计方式仅仅适宜用在小型电气工程中,不适宜应用在大型工程中。 3电气自动化在电气工程中的应用分析 3.1电气自动化在电气工程管理工作中的应用 在技术水平的发展之下,电气自动化技术也开始在高新技术中得到广泛的应用,其应用工作更加注重编程调试工作。例如,在仪表工程管理工作中,只要将电气自动化技术应用在其中就可以将传统的管理重点转化为集中PLC控制系统以及集散DCS管理工作上来,将自动化管理系统应用在仪表工程管理工作中能够实施采集温度、流量以及压力数据的采集,也能够实现输出控制以及监测工作的功能,这不仅可以有效提升管理稳定性,也可以有效降低维护工作的资金投入量与工作维护量。可以说,电气自动化技术的应用能够有效提升工程电气工程管理工作的信息化水平,这也是未来的技术发展趋势。 3.2电气自动化在变电站中的应用分析 将电气自动化技术应用在变电站之中可以实现全自动化操作与监控,也能够有效提升变电站的综合监控能力、运行效率与运行水平。在将电气自动化应用在设备中之后,可以用全微机设备取代传统电磁装置,这就实现监视工作的屏幕化,为正常工作的开展提供了很大的便利。 3.3电气自动化在分散测控系统中的使用分析 分散测控系统是发电厂的重要组成部分,对于发电厂的运行有着十分重要的地位,在应用过程中主要使用分层控制结构,其结构有工作站、以太网、过程控制单元、数据高速通讯网几个部分。在这几种结构之中,工作站包括运行员工作站与工程师工作站两个部分,运行员工作站负责信息发送以及信息接收的工作,工程师工作站则负责相关信息的诊断、设计以及维护工作。将电气自动化应用在分散测控系统可以让系统处于自动运行状态中,既可以减轻工作人员的工作压力,也能够提升系统运行的稳定性。 3.4电气自动化在电网调度中的使用分析 将电气自动化技术应用在电网调度中可以有效提升调度系统运行的准确性,其应用范围涵盖到了电网调度工作站、网络、中心服务器、打印设备、大屏显示器中,该种技术的应用可以实现发电厂、变电站终端与下级调度中心的连接。同时,电气自动化技术还可以实时评估系统的运行情况,并对数据进行累计,继而实现相关的预测功能,此外,电气系统还可以对数据进行及时的采集、数据与监控,可以帮助管理人员及时的掌握系统的安全情况,这能够有效促进系统的现代化发展。 4电气自动化未来的发展趋势分析 电气自动化的应用范围是十分广泛的,有着良好的发展趋势,在未来阶段下,需要在电气自动化的发展中投入更多的资金与精力,并着重关注这一技术在电器智能化上的应用。 4.1利用统一系统开发平台 统一的系统开发平台的平台能够支持包括设计、测试、调试、开机运行以及维护在内的自动化项目的各个环节,该项技术能降低费用和时间,减少投入的成本,各个用户可以根据要求进行运行代码的设置,主要在于开发的平台与运行的平台是相互独立的。 4.2电气工业的自动化与信息技术 在市场经济的推动下,信息技术不断向工业行业渗透,主要体现在:一是管理层进行纵向的渗透,二是信息技术向自动化设备和系统进行横向的扩展。 4.3自动化技术操作人员专业化 在今后的发展中越加重视操作人员的专业素质,在系统的安装过程中,操作人员应了解安装的过程,进行专业的培训,掌握专业性的技术。 5结语 总而言之,在现代社会,电气自动化的发展有效推动了我国社会经济水平的发展,各类新理论、新技术也开始应用在了电气自动化之中,作为现代电气工程行业的重要技术电气自动化技术,只有在原技术上有所创新,才能推荐电气工程的进一步发展。但是,与国外发达国家相比而言,我国的电气自动化技术还相对落后,在未来阶段下,需要积极借鉴国外发达国家的发展经验,开拓新技术、新理论,培养一批专业的技术人员与管理人员,这样才能够推动电气自动化技术在电气工程中的应用。 作者:王霞红 单位:中国能源建设集团山西省电力建设三公司 电气工程自动化论文:自动化技术发展电气工程论文 一、电气自动化设计理念 集中化设计理念由于电气工程处理多采用相同处理器进行集中处理,其工作任务相对较为繁重,且处理效率低,而随着处理对象的增多,电缆数量也需进行不断增加,这样不但加大了主机的处理任务,降低了电力系统运行稳定性,增加了故障发生率,同时,还大幅度提高了投资成本,而为了改变这一现状,在电气工程中融合电气自动化设计中,充分将集中化监控技术应用其中,有效的解决了以上问题,给电气工程运行提供了更可靠的保证,现场总线式设计理念现场总线式设计主要是结合电力生产现场具体情况,对不同的间隔,选择不同的功能,更具有针对性,同时,还使设备间隔、模拟量、端子柜进行更合理的分配,避免了不必要的浪费,大大降低了投资成为,为电力工程发展提供了更好的经济方案。远程化设计理念远程化设计在保证电气工程运行稳定及安全的情况下,有效减少电缆的使用量,大大的降低了投资成本,但远程设计在具有优势的同时,也有着许多的缺点,电气通讯量增加就是其中之一,因而,远程化设计只能用于小规模电气工程中。 二、电气自动化在电气工程中的融合 1.电气自动化在电气工程继电保护装置中的应用继电保护装置相当于电气工程中的报警装置,当电气系统在运行过程中出现突发状况时,继电保护装置会在第一时间发出报警信号,并将线路进行切断。而在继电装置中融入电气自动化技术,可对电气工程中的线路运行情况进行实时监控,并予以远程控制,以便及时对电气工程中的各个参数进行调节,有效解决继电装置中反应不及时或误跳情况。另外,继电自动装置保护还能对电气工程中的所有线路及设备进行异常检测,如检测到异常情况,继电自动装置会根据异常情况自动启动保护措施,有效的减少故障发生概率,提高了电气工程运行稳定性。电气自动化在电气工程变电站中的应用变电站综合自动化系统充分运用当前先进的科学技术,将计算机技术、电子技术及通信技术进行紧密融合,并通过依靠计算机进行综合系统监控,并根据电气工程实际运行情况,将自动化装置、机电保护装置、信号管理系统及测量设计进行优化重组,以便对电气工程运行进行监控、测量、通信、及控制。由于变电站综合自动化系统操作简便、维护方便、且具有智能化及集成化特点,因而,它给电气工程发展运行,创造了更多的优势。 2.电气自动化在电气工程中发电厂分散控制中的应用发电厂分散控制主要有工作站、太网、控制单元及通讯网四大部分组成,在发电生产过程中,采用分层结构方式,结合直接应用控制单元,从而现实电气设备之间的信号及数据传递,并对电气工程中的设备运行情况进行监控、控制,从而实现电力生产监测、控制、保护。电气自动化在电气工程中电网调度中的应用电网调度主要是通过调度服务器及电气自动化系统来实现,而电气自动化在电网调度中应用主要有以下几个优势:实现电网经济调度,充分确保电网运行的安全性及稳定性。为电网故障检测提供准确、可靠的相关数据,充分提高电网故障查询速度,以便及时对电网故障点进行排除。为电网电力负荷检测显示、提供有效的生产过程数据,从而实现电力系统负荷预测。 三、结束语 综上所述,电气自动化技术不仅是推动我国电气工程发展的主要动力,同时,也是我国工业发展的重要基础,更是我国经济发展水平的主要表现。因此,我国电气工程应科学化、规范化道路发展,才能满足我国社会发展需求。而要想更好的提高电气工程运行的安全性、稳定性,必须将电气自动化技术与电气工程进行融合,才能满足电气工程需求,为未来电气工程发展打下坚实基础。 作者;刘治强单位:深圳海派投资咨询有限公司 电气工程自动化论文:自动化设计电气工程论文 一、对当前电气自动化发展现状的介绍 1.电气工程自动化的现状缺乏较强的系统集成性对于电气自动化的整体功能而言,系统集成为主要的发展趋势,是必然的发展趋势。对于当前的电气自动化,存在多岛自动化的结构,其特点为相互独立、互不影响、性能单一、信息具有较高的集中性,很难发挥电气机动化的整体功能。电气自动化的网络架构存在不一致性对于电气自动化的发展,其主要目标是形成便捷、有效的电气工程师,建立完善的自动化体系。但是,在当前的行业内,缺乏完善的架构,对网络的认识不深入,网络架构存在差异性,使得借助网络结构而发展起来的电气工程自动化在未来发展的道路上受到严重阻碍。同时,不同的主体在使用信息软件的过程中,出现接口不匹配的问题,给信息的有效交流造成的障碍,影响了数据在不同主体之间的分享,在很大程度上破坏了系统运行中的实际效果。 2.对电气自动化进行的积极改进立足科技,电气自动化要充分运用新技术,注重实用性,开发新产品,运用新材料。在具体实践过程中,要侧重自主研发和创新,将节能作为重中之重,提出节能降耗,在运行中使用新工艺和新工具,重视思想的创新,尤其是注重网络信息技术的应用,不断更新,促进与自动化技术的有机整合。从信息方面进行考虑,电气自动化的信息化主要突出信息技术的重要作用。对于设备的研发和制造要广泛采用计算机信息技术,加快智能化的发展速度,在电气工程中,加重网络通信技术的使用。 二、电气工程自动化系统中节能技术的体现 选择合理的变压器变压器的损耗会造成电能的浪费,但是,其使用范围有很广,因此,要注重对变压器的类型的选择。首先要注重变压器自身的能耗,其次,要注重节能性,减少有功功率的耗损。降低传输进行中电能的损失电能在传输的进行中,能量损耗无法避免。但是,根本的方式是减小电阻。首先,要重视导线的布局,防止出现弯路,缩短导向的长度;其次,导线材料要进行电阻率较小;再次,在统一的条件下,选择横截面积较大的导线;最后,靠近负载中心,减少实际供电的距离。选择有源滤波器在实际操作过程中,要借助对谐波的去除,降低误操作的频率,其根本途径就是使用滤波器。 三、节能设计在电气自动化中的具体应用 1.不断提升电气系统的运行效率在进行电气设备选择的时候,要注重其节能的特性,目的是为后期的节能功能奠定基础。同时,还可以对无功功率进行补偿,对运行负荷进行有效均衡,减少电能输送过程中的损失,这些做法的目的都是为了提升节能的效果,也可以在设计中,对负荷值进行合理调整,运用科学的设计参数。这样做的目的是确保系统安装和运行进行中,电源的高效、综合地运用,增强设备运行效率,降低能耗。 2.对配电系统的设计进行不断优化电力系统的功能就是为系统安装提供必须的动力。因此,在具体的配电设计中,最基本的就是充分考虑适用性,保障对电气设备的有效控制,与此同时,要达到用电设备对供电设备的综合要求,对各种不良因素进行有效控制。在配电工程中,在达到设备有效运行的基本要求外,还要保障整个电力系统的全面、可靠、稳定的运行,促进系统的灵活性,保障操作的便捷性。另外,要全面考虑系统运行的安全性。要重视导线的绝缘性能,在进行布线的过程中,要保障合理的绝缘距离,以提升导线的稳定性,提升配电和用电的安全性。另外,要做好接地,安排和设置防雷设施。 四、结束语 综上,面对电气自动化的不足之处,要不断进行解决和改进,尤其重视对能源的节约,降低能耗,将对自动化能源损耗的有效控制作为基础性工作来抓,减少污染,营造更加和谐的环境,从而实现资源节约型、环境友好型,大力推出新工艺、新技术、新材料在电气工程自动化系统中节能技术的应用。在我国,十分重视技术方面的节能设计,自主创新的能力在不断提升,应用彰显广泛性。随着经济环境的不断优越,电气自动化企业要抓住机会,迎接挑战,创造出更多电气自动化的产品,研究出新的技术和工艺,使得电气自动化行业为经济的发展提供更多的优势,促进经济的可持续发展。 作者:黄玙豪单位:邵阳学院 电气工程自动化论文:自动化智能技术电气工程论文 1智能化技术简介 电气自动化技术的发展主要依赖于计算机技术的不断成熟,科学技术的发展促进了计算机行业的发展并且逐步趋向成熟,计算机技术使得电脑模拟人类进行简单的分析和思考成为可能性,计算机模拟技术的发展推动了电气工程自动化的产生。在自动化技术出现以前,人们通常采用的是简单的人工生产技术,效率低下出错率高是其主要存在的问题,电气自动化技术的产生和发展是科学技术进步的必然趋势。自动化技术的出现,使得电气行业乃至整个生产行业的效率大大提高,但是出错率却大大减少,其显而易见的优势逐渐得到了人们的认可和青睐。人工智能化是在自动化的基础上逐渐出现和发展起来的,与普通意义上的自动化相比,智能化有以下三个优势:感知能力、行为能力和思维能力。电气工程自动化中引进智能化技术,能够更好的实现其信息处理功能以及实现对问题的独立管理和决策,对推动其发展具有重要的意义。 2智能化技术优势 在智能化的发展过程中,其相对于自动化的优势逐渐凸显出来。智能化技术应用到电气自动化中,能够更好的推动自动化技术向着更高效、更快速、更精确的方向发展。首先,智能技术的应用,使得电气自动化技术能够实现在运行过程中的动静结合控制,使得生产能够更加具有高效性,不断提高电气自动化技术的发展。其次,智能化技术的运用还能够迎合每位用户的需求,针对不同用户的不同需求进行设置,使得电气自动化本身能够更好的满足更多数人的需要。实现这种需求主要是依靠智能化的柔性系统控制作用,在生产过程中能够控制生产参数,实现模块化的时机理念。此外,在更为复杂的技术运用时,智能化技术能够使得实际应用中多程序和复杂化加工的实现成为可能。 3智能化技术的应用 3.1电气产品优化设计 为保证电气产品的市场竞争力,产品需要不断的更新和发展,才能不断满足人们日益增长的需求。对于电气产品的优化更新是一项繁琐复杂的过程,其设计需要投入大量的人力和物力,耗费的财力也是相当巨大的,对于优化的内容主要包含以下几个方面:第一,在理论知识方面需要优化更新。理论知识是指导产品优化设计的基础,是一切工作的前提。第二,产品的优化还需要足够的经验知识。丰富的经验知识是进行产品优化设计的保障。在传统的电气产品的设计过程中,要想进行产品的优化,必须进行大量的实验,并且还需要凭借经验进行综合验证,如果没有足够的财力物力支持,或者相应的经验没有达到相关的要求,就很难实现电气产品的优化设计。即使各方面都能达到相应的要求,所设计出的方案也并不能完全达到要求。但是随着智能化技术在电气自动化领域中的应用,对于电气产品的优化设计也有了全新的技术支持,不是凭借从前的经验进行,人工智能化使得计算机自动化技术就能完成相应的设计。计算机智能化的投入,使得电气产品的优化设计逐渐简单化,不仅大大降低了成本的投入,大大缩短了研发的时间,而且还使产品更能适应市场发展的需求,为电气自动化技术的发展提供了保障。 3.2人工智能控制技术 在电气自动化技术的不断发展过程中,人工智能控制技术的应用和发展已成为其优化的必经之路,人工智能技术也将逐步成为未来发展过程中的新兴力量。对于人工智能的控制,目前阶段较为常用和有效的三种控制方式主要指的是模糊控制、神经网络控制和专家系统控制。人工智能控制的运用,能够使得生产经营过程中出现的问题得到及时的解决,其在线经营模式加快了问题的处理速度,能够提高生产效率。在生产经营过程中,人工智能控制技术能够对每个设备的运行情况进行实时监控,并将收集到的信息进行及时的采集处理,在第一时间发现故障并采取相应的措施进行解决。 3.3故障的诊断电气设备 由于其特殊的性质,同普通设备相比更具有复杂性和非线性的特点,因此其诊断和维修更为复杂。采用传统的方式进行故障的诊断,不仅诊断效率较为低下,还造成人力物力的浪费,因此,采用智能技术进行电气故障的诊断显得十分有必要。人工智能技术在电气诊断方面的应用,不仅能够使得诊断的效率大大提高,还会使得诊断的差错率降低,推动力电气自动化技术的发展。在对电动机进行诊断的过程中,智能技术的应用,能够使得神经网络和模糊逻辑进行结合,诊断更具有高效性和准确性。 4智能化应用的发展趋势 4.1主站体系的规模 不断扩大对于主站而言,在其发展过程中,所能够接收到的信息范围不断扩大,覆盖面积更加广泛,因此,在发展过程中逐渐向着规模不断扩大的方向发展。主站在其开放性、安全性以及稳定性等方面,对于软件都有突出的要求。因此,在主站智能化的建设过程中,不仅要保证其规模的扩大,在规模扩大的过程中还要保证其安全性和稳定性。 4.2应用的复杂程度不断的提高 主站规模的不断扩大,使得对电力调度的实用性的要求也将逐步增加。电力自动化智能技术的不断提升,还要体现在企业的管理和运营上。应用的复杂程度不断提高,就要求在数据的源头也要相应跟上应用程序的要求,源头努力做好多样化和复杂化的处理,还要在应用的程序中体现出独具特色的运行和管理模式。 4.3增强电力调度 自动化主站体系的交互电力自动化主站体系的交互已经从开始的单一化的模式逐步向着多元化的模式发展起来,信息的流向也不再是从前的单一流向,也逐渐向着多向流动的趋势发展。主体系统的发展不断带动着各个子系统壮大,子系统的不断发展推动力各系统间耦合性提升,信息交互也由原来的单一模式逐步向多元化的方向发展,不断实现信息的交互和共享。 5结束语 总之,在电气自动化技术的发展过程中,智能化应用是科学技术不断发展的必然产物。智能化技术的应用推动了电气行业的发展,使得人工智能技术的实现成为可能,其不仅提高了生产效率,而且使得出错率也得以降低。在未来的发展过程中,智能化将成为指导电力行业发展的趋势和倾向,将不断推动电气自动化技术的发展和创新。 作者:黄小娜单位:浙江巨化化工矿业有限公司 电气工程自动化论文:独立学院自动化电气工程论文 1减少理论课程数量传统的电气工程及其自动化 专业的理论课程主要包括电工技术、自动控制原理、电机与拖动基础、控制电机、运动控制系统、过程控制系统、可编程控制器、电力电子技术、传感器与检测技术、现场总线技术、电工电子技术、电气工程、专业英语等四十余门课程。在传统的理论教学中,存在着课程数目多,面比较广,不深入、难度大等缺陷。学生进入大二之后,常常要在一周面临着上28课时至32课时的情况,这对一本学生无可厚非。而独立院校的学生由于普遍基础较差,接受能力有限,从而造成了学生的负担过重,教学效果不好,造成了老师与学生互相埋怨。仔细一想,很多理论课程都是有调整的空间的。在信息爆炸的今天,一些课程的设置就没有太大的必要,甚至完全可以取消。以传感器与检测技术这门课程为例,这门课程多是介绍性的内容,没有任何公式推导以及分析计算,学生在工作遇到相应的传感器通过网上查阅资料即可。但是在理论教学过程中,不能一味地减少课程,要有保有压。在教学过程中必须突出优秀课程,进行大量的训练。例如,单片机这门课程,就需要大大增强,很多高新企业招聘学生的过程中,常常要考查单片机的相关知识,但是在很多独立院校中,单片机的课时得到不断的压缩,得不到相应的重视。 2改善实践教学 2.1减少验证性实验内容 增加设计性实验内容传统的实验教学大多数是验证性的,主要让学生通过实验验证某一物理定律和物理现象。这种教学方式学生没有任何的主观能动性,只是按照老师所给的图纸进行接线、通电,最后得出实验结果。这种实验教学的缺陷在于结论已知,没有任何神秘感。很多学生在没有做出实验结果的情况下,编造或者抄袭数据,造成老师无法判断学生成绩的混乱境地。在教学过程应该逐步用一些设计性、综合性的实验项目取代简单验证性实验。这些设计性、综合性的实验由于实验结果未知,会增加学生的兴趣,提高了学生自身分析问题、解决问题的能力,使学生的创新能力得到充分的发挥。 2.2用仿真实验来代替 现实实验使用教学仿真软件有很多好处。一方面可以在一台电脑中做多个仿真实验,减少由于实际实验过程中造成的元件损耗,大幅度降低教学成本。另外一方面可以利用仿真软件对实验结果进行处理很分析,并根据实际需要自动绘制出系统的特性曲线,大大减轻了学生的工作量,例如在电气工程及其自动化专业,组态王仿真软件就得到了师生的好评,很多学校都开展了工控组态的实验教学。 2.3严抓实训教学 考核实训和实验不同,实验通常是验证某一存在的物理定律和物理现象,而实训通常是完成某一任务,来达到训练的目的。实训成绩的考核是摆在我们面前比较重要的问题之一。针对学生普通反映出的实训教学的打分随意,弹性大的缺点,通过在实训教学过程中采用过程考核的方法,把一个实训教学课程分成若个的子项目,每个子项目又分成若干个子子项目,每个子子项目都有相应的权重。每完成某个子项目就打相应的分数,最大程度上保证实训教学考核科学化、规范化、标准化。 2.4取消课程设计环节 以相应的实训环节来代替以笔者个人的求学经历和教学经历来说,绝大部分的学科的课程设计环节是失败的,至少是不成功的。传统的课程设计,是在该门课程结束后,根据课程要求,与实际应用相结合,出一些设计题目,让学生自己完成。例如在学习完单片机课程后,通过安排学生两周的时间内,按照要求,设计出一种用单片机控制的实际电路,并把它制作出来,通电调试、运行,写出规范的设计报告交老师。然而在实际的操作过程中常常变味了,具体的做法是把学生圈禁在一个带有电脑的大教室里面,给学生布置一个题目,学生在这个教师里面完成课程设计报告即可,其中没有任何学生实际动手的内容,这样的课程设计对学生的锻炼是极其有限的。学生通常互相抄袭课程设计报告是常事,老师也没有一些比较好的方法来制止这种行为。针对这种情况,笔者认为应该取消课程设计,取而代之的是一些与课程对应的实训环节。作为独立学院的学生,课程设计对他们来说不现实,在以后的工作中,企业也很难有机会让独立学院的学生做设计,给他们安排的工作往往是实际操作。与其效果不好,还不如让学生多做实训练练手。比如在完成了电子电路设计理论课程之后,安排学生做相应课程的实训环节,在规定的时间按照图纸安装、调试出一个万能充电器,写出实训报告即可。 2.5取消毕业论文环节 以顶岗实习报告来代替我国本科生的毕业论文环节一直被教育专家所诟病,关于毕业论文的存废一直存在较大的争议,一定程度上这不是一个学术问题,而是一个利益问题。通常来说,一个本科生的毕业设计按照工作量计算10个学时,一般的教师带10~15个学生,这就是100~150学时,而老师一学期的基本教学任务就在200学时左右。如果取消了毕业论文,老师的利益会受到影响,高校老师肯定会反对。而且,毕业设计不仅仅对老师有利益瓜葛,而且对学校中的打印社有巨大的经济利益。按照一个学生打印的费用为100元计算(包括初稿和终稿),按学校有3000学生来计算,这就有30万元的经济利益,由学校的几家打印社瓜分。所以,作为利益共同体,学校的打印社也不希望取消毕业论文。毕业设计到底对学生多大好处呢?毕业设计的全过程一般是这样的:通常在大四上学期期末给学生布置毕业论文题目之后,学生就去企业顶岗实习了,根本没有时间写所谓的毕业论文。到了来年的4月底5月初的时候,学校会通知学生返校交论文,并且安排五月中旬答辩。大部分学生写毕业论文的时间在五月初,写毕业论文的时间都在1~2周。这样的毕业论文到底有什么意义?大家心知肚明。除了浪费纸张扩大内需以外,一点用处也没有。所以笔者建议在一本以下的学校都取消毕业设计,取而代之的是顶岗实习报告。顶岗实习报告主要让学生写一下在企业中实习内容以及感想,同样也可以安排答辩。笔者经过调查,大部分学生均可以接受顶岗实习报告,它具有可操作性。 2.6加强第二课堂的教学 加强第二课堂的教学工作,以申请实验室的契机,在校内开展一些诸如电工实训技能大赛的活动,提高学生学习专业的兴趣。另外,挑选那些对专业有兴趣的学生,组队参加电子设计大赛、数学建模大赛和挑战杯等等。总之,通过这些比赛,引导学生对专业学习的热情和兴趣,帮助和指导学生开展科研活动,探讨通过所学职业知识解决实际问题的思路和方法。通过这些活动,提高学生的实际动手能力,造成一种崇尚科学、追求真理、勇于探索的学习氛围,激励学生创新思想火花的碰撞,培养学生的创新思想、创新意识和创新观念。 3结语 独立学院的产生,不可否认带来很多积极的作用,它让很多人获得了受教育的机会,提高了我们国家国民的整体素质。但是由于成立时间较短,在教学过程中存在很多问题,需要进行一定的改革。这样的改革单靠高校教师个人呼吁作用不大,需要教育部门根据独立学院的实际情况做顶层设计,突破部门利益的藩篱,使独立学院的专业建设和课程设置更加贴近于市场的需要。 作者:徐江陵袁金娟单位:武汉科技大学城市学院机电工程学部电气自动化系 电气工程自动化论文:我国自动化技术电气工程论文 1.我国电气自动化技术的发展历程以及现状分析 1.1我国自动化技术的发展及应用 自动化技术的发展是随着科技的不断发展而逐步完善的,从自动化技术本身来看,在上世纪七十年代后从初级的智能控制逐渐地朝着高级智能控制和复杂的系统控制方向发展,在此过程中,无论是在经济领域、国防领域还是科学研究等各个方面都有着较为广泛的应用,同时,自动化技术的应用规模也随着技术的发展进一步的扩大,比如在铁路的自由调度、电网的自动调度以及城市交通的控制等系统中都有着自动化技术的身影。 1.2自动化技术未来的发展方向 自动化技术在未来将会实现更多的智能操作,比如对人的智能模仿以及行为模仿等,其中在海洋开发、宇宙探测等多个生产领域中也有着广泛的应用,同时,地质勘探以及医疗诊断工作也能够通过自动化技术来加以实现,这也说明自动化技术未来还有这非常广阔的发展空间,并且在人们日常生产生活的方方面面都会有着很大的影响。 2.电气工程中自动化技术的具体应用 电气工程的自动化不仅能够提高电力系统的稳定性和可靠性,同时也保障了电力系统的运行效率,对于提高我国社会经济的发展也有着重要的作用。在电气工程中,很多电力技术都是依靠自动化技术来实现的,并且网络通信以及远程控制系统也不再受到空间的限制,在操作上也更加灵活。 2.1自动化技术 在电网调动中的应用电网调动是电气自动化的一项重要组成部分,电网调动自动化从以往的简单遥测、遥信系统逐渐发展到自动化的监控系统也经过了一个相对漫长的时间,但是从电网调动自动化系统的应用来看,从初级应用模式到目前的高级应用模式已经为我国电气工程自动化技术的发展提供了重要的基础条件。现如今,电网调动只需要通过控制中心的计算机网络系统、系统服务器以及工作站和监视设备等就可以实现自动化的全部操作,其主要功能是可以实现电力生产中各项数据的实时采集以及对电网运行的实时监控,通过对采集和监控内容的分析,能够更好的对电力系统的运行状态进行有效的评估,从而有效的对电力系统进行改进和调整,这样也能够更好的保证实现自动的经济调度以及电力系统的经济运行。 2.2自动化技术 在发电厂运作中的应用我国当前自动化技术已经相对城市,在发电自动化技术中主要由动力机械自动控制、自动电压控制系统以及自动发电量控制系统等几个方面组成。发电厂也有着不同的运行方式,按照发电厂不同的运行方式可以将发电厂分为火力发电、水力发电以及风力发电三大类。火力发电厂是通过煤炭、石油以及天然气等燃料来进行运作的,火力发电厂的自动化需要由监控信息系统、管理信息系统、远动系统以及继电保护系统构成。水力发电厂的主要运作方式是水利发电,在水力发电过程中,自动化技术的应用可以分为单极自动化、公用设备自动化、阶梯水电厂自动化以及全厂自动化等,自动化技术在水力发电厂中可以提高水力发电运行的效率,对于保证水力发电厂的供电质量也有着非常重要的作用。风力发电厂主要运行方式是利用风力来进行发电,风力发电厂的主要设备有叶片、主发电机、塔架监控保护以及自动迎风转向设备构成,自动化技术的应用能够提高风力发电的效率,并且对于发电装置的保护也有着重要的作用,同时也可以实现清洁高效发电的目的。 2.3自动化技术 在变电站运行中的应用在变电站运行过程中应用自动化技术可以使变电站的自动控制以及传输技术更好的与信息处理技术相结合,并且利用计算机系统和电气自动化装置能够代替人工完成各种不同的工作,变电站的自动化技术可以提高变电站的管理水平以及运行效率,从而有效的提高变电站的运行质量。通过计算机技术利用可以代替原有的常规设备,这样也可以更好的满足变电站的整体需求,并且对于提高整个电力系统的运行效率都有着非常重要的作用。 3.我国电气工程当中自动化的发展前景展望 电气工程的自动化是当下先进科学中的关键技术,其自身的发展对于我国社会科技的进步有着十分重要的意义,所以,我们必须积极关注电气工程当中自动化应用的发展前景。为了有效提升我国产品,自主创新发展力度已不断加大,并为相关研究人员更高质量、更具创新性的研发工作提供有利条件,促进我国电气工程的自动化发展。另外,我国电网建设的进程正在逐渐加快,自动化技术也为其长效发展进行了空间上的有效拓宽。 3.1电力设备趋于智能化 通常,在电力设备里一次设备和二次设备之间的间距较大,电气自动化系统的智能化系统能够在一次结构设备设计时,将二次设备的相关功能和技术进行设计和实现,将配电网中的电力信号电缆线和控制信号线进行省去,比如智能化的开关等,自动化智能技术主要是针对配电网中的防雷击、电磁干扰、配电网中的通信信号的传输方面等相关内容,实现电网自动化的管理。 3.2实现DMS系统的建立 电气工程当中DMS系统能够有效促进电气管理工作的进一步发展,促进电力系统中自动化各项技术的有效适应,提升各系统的设备保护工作,确保电力资源的顺利供应,从科学合理的角度建立事故处理各项措施,最大程度上降低电力事故的损害,让管理人员能够准确、全面地把握系统运行各方面状况,包括设备适应状况、电压电流状况等。另外,DMS系统能够做到准确、详细的计算,实现无人控制下自然运行的状态。 4.结束语 综上所述,自动化属于现阶段电气工程关键组成)部分,电气工程的自动化应用已成为一个国家在经济发展上的一个重要标志。随着科学技术与国民经济的进一步进步与发展,自动化技术也在这一过程中得到了快速有效的进步,我们必须对国内外的先进技术进行有效吸收,为我国电气工程的自动化应用及发展做出重要贡献。 作者:廖福芬单位:贵州省水利电力学校 电气工程自动化论文:电气自动化应用下电气工程论文 1电气自动化与电气工程概述 1.1电气工程 科技与经济的发展使得电气自动化技术不断更新,电力系统的规模不断扩大,这些变化对我国电力系统提出了新要求:电力系统的调节形式有所变化。在先前着重强调安全高效、安全保护和自动化调节过程的基础上,更加注重对电力系统容量的高要求,即在实现综合化管理工作和加强经济调节稳定性的基础上,对电力系统的容量提出新要求,其单机容量至少要达到20万千瓦。 1.2电气自动化技术 电气自动化技术大多运用于工业生产控制系统之中,是指在无需工作人员手动操作的情形下,利用机器设备的自动化完成加工生产,并在生产管理过程中完成产品质量检测、自动处理产品信息、对实际情况分析判断等。所有这些程序都不需要人工手动操作,全部采用机械自动化控制系统完成。由此可知,电气自动化技术即指利用电气设备控制生产顺序、控制时间的技术,是与电气工程和机械设备息息相关的内容。自动化系统的开发、调试、应用、维护与产品研发和电力技术的管理与应用对电气自动化的要求越来越高。 2电气自动化设计理念 2.1远程监控式理念 远程监控系统是一项高技术、高难度的新技术,是指利用电脑终端对其他各个地方的设备进行集中控制的技术。在电气工程中运用这项技术,可以大幅度减少电缆使用量,节省安装支出和材料使用的成本,还可以实现系统之间的组态灵活性和可靠性,获取更高效益。但监控式对传输信号强度依赖性较高,电气工程的通讯量通常较大,加之现场通讯速度较低,在信号较差时远程监控式便会受到较大的限制。因此,远程监控式设计理念更适合于系统控制范围较小的情况,在全自动化电气工程控制系统中并不适用。 2.2集中监控式设计理念 所谓集中化即指将所有的系统运行项目控制在一个系统中集中管理、运行,这种设计理念操作简单、对控制站的要求较低、在系统运行与维护方面较为简洁。单一分散的监控不管是在处理器安装方面还是在电缆铺设连接方面,都十分繁琐,而且大量的单一电缆搅合在一起,处理器增多就会影响处理速度,使处理速度大为降低,这将导致投资成本增加,除此以外,系统的安全可靠性能也会受到影响。集中监控式设计理念在电气工程中的实际应用,不仅可以减少投资成本支出,还可以进行统一管理、方便快捷,促进电气工程的高效有序运行,满足工作新要求,因此,集中监控式设计理念在电气工程中应用较为广泛。 2.3现场总线监控式设计理念 现场总线监控式技术在当前的电气工程中应用最为广泛,究其原因不外乎其高效性的特征。这项技术具有实践性特点,是在大量应用实践经验基础上不断发展起来的,不同间隔采取不同的技术措施是这项技术能够广泛应用的重要原因。在具体的操作实践中,主要的工作方式是现场安装,同时不断优化电缆连接技术,以能够有效降低电气工程中设备的投入成本。在优化电缆连接技术、降低设备成本的同时,还要尽量减少设备的隔离和端子柜的使用量,不仅可以降低成本,提高电气工程的安全性、可靠性和有效运行,还可以增加运营效益。 3电气自动化实现方式 3.1计算机自动控制、调节、操作的实现方式 利用计算机进行相关设备的操作,是在遵循调度方案的前提下,对能够使电缆关闭的设备进行调节与控制,电力系统不仅能够自主的、合理的利用现场控制命令,还能够转换和设置相关设备的运行方式,如电网的开和关,限制修改操作命令,各种整定值,报警信号复归等。 3.2人机联系的实现方式 人机联系的实现方式是指电气设备,包括鼠标、键盘、打印机等,通过电气自动化系统的允许以后,为达到实时监控、调节与打印数据的目的而调动一切可利用的电气设备来运行画面并对定值不断修改的方式。此外,这种实现方式是开发新的应用程序的绝佳方式,极其方便。但其缺点也显而易见,操作人员只能通过操作台完成控制调节、监控电气设备、设置参数值等简单操作。 4电气自动化在电气工程中的实践与应用 4.1在电气管理中的应用 在电气工程领域实现电气自动化是高新技术走入各行各业的显著表现,是高科技发展的代表,这一应用过程注重编程调试。在应用时采集相关流量、温度、压力等数据,并对这些数据分析检测,发挥电气自动化的输出控制功能、技术处理功能,使设备的使用量和投资额大大降低,有效实现了设备控制的精度。对于电气工程来说,在施工中应用电气自动化技术能够有效遏制工作人员弄虚作假、敷衍了事的情况发生。 4.2在电网调度中的应用 对于电网调度中电气自动化的应用来说,其技术主要表现在应用性领域的界定,即指实现电气系统局域网中电厂、变电站终端和下级调度中心三者之间的有效连接。在应用领域中,由网络实现连接中心服务器、电网调度、打印设备、大屏显示器等设备。在电网调度中,电气自动化的实际应用不仅可以实时性评估电力系统的运行状态,还可以对以电力负荷为基础的预测采取及时调度策略。不仅可以保证电力系统的安全可靠运行,还可以对数据及时的收集整理分析和监控,以适应现代化市场的营销需求。 4.3在分散测控系统中的应用 在这方面的应用主要以分层的结构实现,包括太网、工作站、数据通讯网和过程控制单元等四部分组成。工作站主要包括两类,分别是工程师和运行员,是人机接口的主要负责人。过程控制单元是直接应用于生产的,其运行状态主要通过设备的检测实现,并能够有效控制设备,以实现整个生产过程的连续性和过程的检测、保护和控制。过程控制单元和工作站输出的所有信息,发出的所有指令,都必须经由工作站运行员接受。工程师工作站的主要职能是负责实行必要的诊断与维护工作。 4.4在变电站中的应用 传统变电站为实现自动化实时监测功能,主要采用电磁装置,而当今的全微机设备,技术先进使得电气自动化装置可以自动进行监视操作。在变电站中使用电气自动化技术不仅可以加强变电站的监控功能,还能够大幅度提高变电站的运行水平和效率。全微机设备的应用不仅可以实现监视画面的屏幕化,还能够使管理自动化。5结语随着经济水平的不断提升,科技力量的不断增强,电气自动化水平也相应提升。电气自动化作为电气工程的重要组成部分,在电气工程的发展过程中发挥着愈来愈重要的作用,为当前我国工业的发展提供了不竭的动力与支持,其重要性的凸显也使其成为国家经济发展水平的标志。因此,为实现国家经济迅猛发展,适应社会主义现代化发展进程,实现电气工程的高效安全稳定运行,满足工业发展的需求,提高电气行业水平,将电气自动化科学合理的应用到电气工程的实践之中是十分必要的。 作者:吴松单位:黔西南民族职业技术学院 电气工程自动化论文:智能化技术自动化电气工程论文 一、智能化技术相关概念介绍 1.1人工智能的概念 人工智能的目的是实现机器智能化发展,通过采用人工研究得出的方法与技术,从而扩大人工的生产能力,推动产业的不断发展。人工智能的产生伴随着人类社会的不断发展,是人类社会进步的结晶。随着社会的不断发展,人工智能技术与时俱进。 1.2智能化技术的理论基础 目前,智能化技术广泛的应用于精密传感器、计算机、GPS定位技术等高科技信息工具中。其理论基础最先于20世纪50年代左右提出并随着社会的发展逐渐应用。通过智能化技术的应用,能够有效延伸、扩展以及模拟相关人工作业,在提高了工作效率的同时也保证了工作质量。 1.3电气工程自动化中智能化技术的特点 智能化技术拥有完善的控制系统,能够有效的对数据进行分析与处理,从而保证系统的有效运行;通过使用智能化技术能够简化电气工程的控制系统,提高整体运行效率;实现了控制器的无人化超控,减少了人力资本的投入;实现了数据一致性的标准,能够快速地进行评估工作。 二、智能化技术在电气化工程中的发展现状 随着我国经济技术的不断进步,智能化技术已逐步应用到电气工程自动化工作当中。智能化技术的不断成熟使得其应用领域不断延伸,目前主要应用于计算机技术中,通过智能化技术与计算机技术的巧妙结合,在信息传递、提高工作质量、改善工作环境以及推动我国经济发展中都起到了巨大作用。当下的智能化技术还在不断发展,它为世界带来的惊喜仍需展望。 三、智能化技术在电气工程自动化中的具体应用 1、神经网络系统。神经网络系统由定子电流经过电气动态参数进行辨别控制和转子速度辨别经过机电系统参数两个方面构成。在神经网络系统中,反向学习算法被作为经常使用的方法,在其前馈性的特点之下进行高效运转,对于控速度、负载转矩以及时间控制上都有良好的效果。 2、模糊逻辑控制系统。目前,我们所说的模糊逻辑控制系统有效的代替了之前的PID控制器,模糊逻辑控制系统通过其知识库能够有效的进行推理决策,实现控制目标。模糊化的形式大多由多种函数表现形式构成,是进行模糊逻辑系统的重要方法。 3、故障诊断及优化设计。智能化技术在电气自动化中的应用大幅度提高了故障诊断的效率性,由于电气设施故障本身具有复杂性、隐蔽性、波动大等特点,其诊断效率较低。随着智能化技术的广泛应用,不但提高故障诊断的准确性,同时还节省了人力物力资源,使诊断过程快速有效。对于电气产品的设计领域来说,其内容广、工序复杂、影响因素多等特点,导致电气产品涉及领域存在较大困难性。智能化技术的引入,提高了电气产品的技术含量,不仅能够有效降低人力劳动强度,同时还缩短了产品设计的时间,推动了电气工程的发展。 四、智能化技术在电气工程自动化应用中的发展方向 1、智能化技术在电气工程自动化应用中的性能发展方向。智能化技术在电气工程自动化应用中的性能发展方向主要包括了其三高特征,即高速度、高精度、高效化,在电气工程自动化技术中这是其发展关键的部分。我们通常所说的智能化技术主要是指在进行自动化工作时,所采用的智能系统带有较高的智能化功能,这种功能有效地提高了系统运行效率,从而实现系统的有效改善;另一方面,就是其柔性化。柔性化主要表现在其群控系统和数控系统的柔性化。通过采用智能化技术,能够有效发挥控制系统的作用,在提高其具体要求的同时,有效监控其信息流和物流的动态变化。 2、智能化技术在电气工程自动化应用中的功能发展方向。智能化技术在电气工程自动化应用中的功能发展方向主要包括用户截面图形化以及科学计算可视化两个方面。具体来说,使用用户截面图形化方便了用户操作,同时也实现了对三维立体图形、模拟图形等动态图形的有效追踪;科学计算的可视化实现了对数据应用的高处理,有效提高了工作效率。 五、结语 总之,随着我国经济技术的不断发展,我国电气产业也在迅速前进。智能化技术作为当代电气工程自动化技术中的关键技术,更应当被重视起来,从而推动电气产业的发展。 作者:杨宇博单位:南通中远船务自动化有限公司 电气工程自动化论文:自动化发展电气工程论文 1电气工程及其自动化在发展的过程中出现的问题 1.1在实施电气工程及其自动化的过程中,工作效率比较低下 在设计应用软件以及网络布线方面,电气工程及其自动化还有以下一些不足之处:系统安全性较低、设计软件的时间较长以及控制网络技术不佳等。这些问题的存在会直接影响到系统的成功运行。并且系统运行方面存在着比较复杂的网络结构,很难对其进行操作,在应用的时候经常会因为不规范的操作而干扰到系统的稳定性,在加上控制技术需要的准确性、精确性以及复杂化的网络架构,就很容易造成电气工程及其自动化系统结构变得复杂化,这就需要设计人员具备良好的全局观以及强硬的技术,不然就会影响到系统设计的效率。对于电气工程及其自动化的发展来说,这也是一定要解决的问题。 1.2在实施电气工程及其自动化的过程中存在着数据传输安全性的问题 一开始,是在工业领域形成了电气工程及其自动化,并且随后获得了发展。当前,在商业领域也已经出现了电气工程及其自动化,安全的传输数据信息对于商业领域的发展来说是十分重要的一步。因为当前企业在交流信息的过程中,会使用不一样的传递信息的产品,这些产品参差不齐。这就给传输数据以及通信带来了一定的困难,进而就会导致电气工程及其自动化的运营成本提高。因此,未来在建设和发展电气工程及其自动化的过程中,必须要对这一点形成重视。 2应对电气工程及其自动化发展问题的相关对策 2.1将电气工程及其自动化的统一独立平台建立起来 如今的企业在电气工程及其自动化的技术上一般情况下都是因企业而宜,企业不同,那么相应的电气工程及其自动化的技术水平也会各异。这样的话不仅会给企业带来更高的经济成本,同时还会对企业的长足发展产生阻碍作用。因此,企业中的相关技术人员必须要对技术环境这一难关加以突破,有计划并且有步骤的对电气工程及其自动化的方案设计出来。首先,在进行设计之前,专业的设计人员应该要研究设计的行业以及用户特点,进而将开发目标确定下来。第二,对设计方案进行确定,方案必须要涉及到运行、实施以及维护等每个步骤的完成,除此之外,还需要提前预算好运行时间以及运行成本,必须将它们控制在企业运行范围内。同时还应该对终端客户的不同需求以及商业项目的运行特点形成重视。第三,要做到将电气工程及其自动化统一独立的平台建立起来,最终促使企业运行成本得到降低。 2.2将电气工程及其自动化的通用网络系统建立起来 将电气工程及其自动化的通用网络系统建立起来有助于实现资源的优化配置,并且能够保证企业之间可以安全以及准确的进行信息交流。任何一个企业都会包含企业管理、技术监管以及设备控制等诸多步骤,如果要将合理地将资源配置到这些步骤当中,就应该利用网络将这些系统有机地联系起来。通过有效的将电气工程及其自动化的通用网络系统建立起来,快捷并且高效的交换各个系统之间的数据,优化整个企业并促使其得到进一步发展。 2.3将电气工程及其自动化的数据标准对接建立起来 信息的标准化对接得以实现主要依靠的是电气工程及其自动化的数据,当然只有建立起数据标准对接,才能够让电气工程及其自动化系统更加高效和安全的传递信息。因此,电气工程及其自动化在不断发展的过程中,必须要完美对接程序接口,进而减少工程开发费用及时间。 3结语 在当代工业中,电气工程及其自动化技术的地位已经得到了持续的提升,然而随着社会的持续发展,电气工程的技术人员相应地也将会遇到更大得挑战。在这种情况下,必须要对工程质量的管理措施、自动化水平以及科技的创新形成高度的重视,才可以不断提高电气工程及其自动化技术水平,促使这种技术可以实现跨越式发展,尽力让其成为我国建设社会主义现代化的有力保障。 作者:曾拜宙单位:邵阳学院 电气工程自动化论文:自动化应用下电气工程论文 1电气工程自动化应用中存在的问题 1.1企业对电气工程自动化的认识不足企业对电气工程自动化的认识不足分为以下2点:①企业对电气工程自动化的优越性认识不足,未能充分认识到电气工程自动化对企业生产的促进作用,认为电气工程自动化系统的投资会超过人工成本,而在同样的成本下,人工的生产效率会高于电气工程自动化系统;②企业对电气工程自动化存在疑问,主要是对成本高、实际运行、后期维修、技术支持等方面存在疑惑,认为其技术含量非常高,需要非常专业的技术人员,不适合劳动密集型企业。 1.2选择混乱,人员素质参差不齐在引进电气工程自动化的企业中,由于企业中各部门的生产方向不同,导致对电气工程自动化平台开发系统的选择也各不相同。此外,因人员素质参差不齐,进一步加深了开发系统的细节设计、开机测试、运行调整和运行维护等方面的复杂性,这增加了开发系统设计研发工作的难度,也增加了电气工程自动化的运行成本。 1.3网络架构标准不统一电气工程自动化在企业中应用时,由于不同企业在技术水平和生产方向等方面存在较大差异,导致电气工程自动化的网络结构建设过程中各行其是,只按照自身的需求建设,没有统一的网络结构建设标准。具体而言,不同企业的网络结构在各技术指标上存在很大差别,这不仅提高了电气工程自动化的运行成本,还阻碍了电气工程自动化在企业中的广泛应用。 1.4数据传输中存在安全隐患数据信息的快速交换是充分发挥电气工程自动化作用的重要保证。但因不同企业开发程序的接入方式存在差异,给企业之间的产品信息数据传输和接收带来很大的困难,影响了电气工程自动化系统信息交换的流畅性,增加了企业的时间成本。同时,随着数据信息数量的急剧增加和传递中不断遇到各种问题,数据传输安全已成为急需解决的问题,这无形中给企业的电气工程自动化应用增添了难度。 2解决策略 2.1加强对电气工程自动化的认识企业应加强对电气工程自动化的认识,具体可从以下2方面入手:①加强对电气工程自动化重要性的宣传。由相关部门组织各个企业学习电气工程自动化的相关知识,充分了解电气工程自动化为企业带来的利益,从而加大企业对电气工程自动化的引入力度。②改变企业对电气工程自动化的认识。电气工程自动化是提高企业产品生产效率和产品质量的有效手段,能够节省大量的人力成本,从长远看,是企业在日益激烈的市场竞争中生存的必要保障。 2.2统一技术标准和提高员工素质在统一技术标准和提高员工素质时,具体可从以下3方面入手:①根据需求不同的企业的实际情况,进行电气工程自动化的技术优化,引进先进的技术管理和开发理念,从系统的整体设计、开机测试和运行维护等方面总体考虑和规划,并建立技术标准统一的系统开发平台,从而满足不同企业的共同需求,有效降低系统平台的研发成本;②根据不同企业的个体需求,在系统开发平台的基础上,推出具有针对性操作功能的系统,从而使企业之间的电气工程自动化系统具有共通性和差异性,同时,也满足了不同企业各自的需求;③努力提高员工的综合素质,对员工进行专门的系统操作平台知识培训,使员工快速适应系统操作,改变以往的习惯,加强对系统操作的熟悉程度,从而充分发挥系统的真正作用。 2.3建立统一标准的网络结构通用的网络结构是电气工程自动化系统有效运行的重要保证。因此,在不同企业的网络结构建设中,应该根据同一标准建立,保证企业生产中的设备管理、日常管理和企业决策等系统间的数据可高效、快速共享;中心控制系统应与其他子系统良好配合,并充分利用网络资源,使企业工作从整体出发,优化配置企业管理和生产,保证数据传送的准确性和及时性,以提高企业的整体效率,并降低电气工程自动化系统的建设成本。 2.4建立标准、安全的数据对接数据传输速度决定了企业电气工程自动化系统的运行质量。因此,建立标准、安全的程序接口,是企业实现电气工程自动化快速、高效交换数据和自身流程高效运行的保障。目前,常见的操作系统有Windows2010、ActiveX系列等,虽然应用这些软件可保持企业办公系统与电气工程自动化系统同步、协调工作,实现数据的流畅交换,降低企业的生产时间和成本,但是,在与其他企业交换数据时,仍然存在一定的效率和安全问题。通过采用国际统一的TCP/IP协议标准,不仅能使企业内部自动控制和数据交换更加快捷、有序,还可为企业之间的数据交流提供技术支持。 3结束语 在企业加强电气工程自动化的过程中,需要改变企业的意识形态,加强企业之间的合作和协商,建立统一的网络架构平台,选择适合企业自身的开发系统,以实现安全、快捷的数据对接,节省企业的经济和时间成本,从而提高企业的总体效益。 作者:陈振阳单位:国网福建东山县供电有限公司 电气工程自动化论文:电气自动化实践电气工程论文 1电气自动化与电气工程概述 1.1电气工程科技与经济的发展使得电气自动化技术不断更新,电力系统的规模不断扩大,这些变化对我国电力系统提出了新要求:电力系统的调节形式有所变化。在先前着重强调安全高效、安全保护和自动化调节过程的基础上,更加注重对电力系统容量的高要求,即在实现综合化管理工作和加强经济调节稳定性的基础上,对电力系统的容量提出新要求,其单机容量至少要达到20万千瓦。 1.2电气自动化技术电气自动化技术大多运用于工业生产控制系统之中,是指在无需工作人员手动操作的情形下,利用机器设备的自动化完成加工生产,并在生产管理过程中完成产品质量检测、自动处理产品信息、对实际情况分析判断等。所有这些程序都不需要人工手动操作,全部采用机械自动化控制系统完成。由此可知,电气自动化技术即指利用电气设备控制生产顺序、控制时间的技术,是与电气工程和机械设备息息相关的内容。自动化系统的开发、调试、应用、维护与产品研发和电力技术的管理与应用对电气自动化的要求越来越高。 2电气自动化设计理念 2.1远程监控式理念远程监控系统是一项高技术、高难度的新技术,是指利用电脑终端对其他各个地方的设备进行集中控制的技术。在电气工程中运用这项技术,可以大幅度减少电缆使用量,节省安装支出和材料使用的成本,还可以实现系统之间的组态灵活性和可靠性,获取更高效益。但监控式对传输信号强度依赖性较高,电气工程的通讯量通常较大,加之现场通讯速度较低,在信号较差时远程监控式便会受到较大的限制。因此,远程监控式设计理念更适合于系统控制范围较小的情况,在全自动化电气工程控制系统中并不适用。 2.2集中监控式设计理念所谓集中化即指将所有的系统运行项目控制在一个系统中集中管理、运行,这种设计理念操作简单、对控制站的要求较低、在系统运行与维护方面较为简洁。单一分散的监控不管是在处理器安装方面还是在电缆铺设连接方面,都十分繁琐,而且大量的单一电缆搅合在一起,处理器增多就会影响处理速度,使处理速度大为降低,这将导致投资成本增加,除此以外,系统的安全可靠性能也会受到影响。集中监控式设计理念在电气工程中的实际应用,不仅可以减少投资成本支出,还可以进行统一管理、方便快捷,促进电气工程的高效有序运行,满足工作新要求,因此,集中监控式设计理念在电气工程中应用较为广泛。 2.3现场总线监控式设计理念现场总线监控式技术在当前的电气工程中应用最为广泛,究其原因不外乎其高效性的特征。这项技术具有实践性特点,是在大量应用实践经验基础上不断发展起来的,不同间隔采取不同的技术措施是这项技术能够广泛应用的重要原因。在具体的操作实践中,主要的工作方式是现场安装,同时不断优化电缆连接技术,以能够有效降低电气工程中设备的投入成本。在优化电缆连接技术、降低设备成本的同时,还要尽量减少设备的隔离和端子柜的使用量,不仅可以降低成本,提高电气工程的安全性、可靠性和有效运行,还可以增加运营效益。 3电气自动化实现方式 3.1计算机自动控制、调节、操作的实现方式利用计算机进行相关设备的操作,是在遵循调度方案的前提下,对能够使电缆关闭的设备进行调节与控制,电力系统不仅能够自主的、合理的利用现场控制命令,还能够转换和设置相关设备的运行方式,如电网的开和关,限制修改操作命令,各种整定值,报警信号复归等。 3.2人机联系的实现方式人机联系的实现方式是指电气设备,包括鼠标、键盘、打印机等,通过电气自动化系统的允许以后,为达到实时监控、调节与打印数据的目的而调动一切可利用的电气设备来运行画面并对定值不断修改的方式。此外,这种实现方式是开发新的应用程序的绝佳方式,极其方便。但其缺点也显而易见,操作人员只能通过操作台完成控制调节、监控电气设备、设置参数值等简单操作。 4电气自动化在电气工程中的实践与应用 4.1在电气管理中的应用在电气工程领域实现电气自动化是高新技术走入各行各业的显著表现,是高科技发展的代表,这一应用过程注重编程调试。在应用时采集相关流量、温度、压力等数据,并对这些数据分析检测,发挥电气自动化的输出控制功能、技术处理功能,使设备的使用量和投资额大大降低,有效实现了设备控制的精度。对于电气工程来说,在施工中应用电气自动化技术能够有效遏制工作人员弄虚作假、敷衍了事的情况发生。 4.2在电网调度中的应用对于电网调度中电气自动化的应用来说,其技术主要表现在应用性领域的界定,即指实现电气系统局域网中电厂、变电站终端和下级调度中心三者之间的有效连接。在应用领域中,由网络实现连接中心服务器、电网调度、打印设备、大屏显示器等设备。在电网调度中,电气自动化的实际应用不仅可以实时性评估电力系统的运行状态,还可以对以电力负荷为基础的预测采取及时调度策略。不仅可以保证电力系统的安全可靠运行,还可以对数据及时的收集整理分析和监控,以适应现代化市场的营销需求。 4.3在分散测控系统中的应用在这方面的应用主要以分层的结构实现,包括太网、工作站、数据通讯网和过程控制单元等四部分组成。工作站主要包括两类,分别是工程师和运行员,是人机接口的主要负责人。过程控制单元是直接应用于生产的,其运行状态主要通过设备的检测实现,并能够有效控制设备,以实现整个生产过程的连续性和过程的检测、保护和控制。过程控制单元和工作站输出的所有信息,发出的所有指令,都必须经由工作站运行员接受。工程师工作站的主要职能是负责实行必要的诊断与维护工作。 4.4在变电站中的应用传统变电站为实现自动化实时监测功能,主要采用电磁装置,而当今的全微机设备,技术先进使得电气自动化装置可以自动进行监视操作。在变电站中使用电气自动化技术不仅可以加强变电站的监控功能,还能够大幅度提高变电站的运行水平和效率。全微机设备的应用不仅可以实现监视画面的屏幕化,还能够使管理自动化。 5结语 随着经济水平的不断提升,科技力量的不断增强,电气自动化水平也相应提升。电气自动化作为电气工程的重要组成部分,在电气工程的发展过程中发挥着愈来愈重要的作用,为当前我国工业的发展提供了不竭的动力与支持,其重要性的凸显也使其成为国家经济发展水平的标志。因此,为实现国家经济迅猛发展,适应社会主义现代化发展进程,实现电气工程的高效安全稳定运行,满足工业发展的需求,提高电气行业水平,将电气自动化科学合理的应用到电气工程的实践之中是十分必要的。 作者:吴松单位:黔西南民族职业技术学院 电气工程自动化论文:自动化智能化技术电气工程论文 一、智能化技术相关概念介绍 1.1人工智能的概念人工智能的目的是实现机器智能化发展,通过采用人工研究得出的方法与技术,从而扩大人工的生产能力,推动产业的不断发展。人工智能的产生伴随着人类社会的不断发展,是人类社会进步的结晶。随着社会的不断发展,人工智能技术与时俱进。 1.2智能化技术的理论基础目前,智能化技术广泛的应用于精密传感器、计算机、GPS定位技术等高科技信息工具中。其理论基础最先于20世纪50年代左右提出并随着社会的发展逐渐应用。通过智能化技术的应用,能够有效延伸、扩展以及模拟相关人工作业,在提高了工作效率的同时也保证了工作质量。 1.3电气工程自动化中智能化技术的特点智能化技术拥有完善的控制系统,能够有效的对数据进行分析与处理,从而保证系统的有效运行;通过使用智能化技术能够简化电气工程的控制系统,提高整体运行效率;实现了控制器的无人化超控,减少了人力资本的投入;实现了数据一致性的标准,能够快速地进行评估工作。 二、智能化技术在电气化工程中的发展现状 随着我国经济技术的不断进步,智能化技术已逐步应用到电气工程自动化工作当中。智能化技术的不断成熟使得其应用领域不断延伸,目前主要应用于计算机技术中,通过智能化技术与计算机技术的巧妙结合,在信息传递、提高工作质量、改善工作环境以及推动我国经济发展中都起到了巨大作用。当下的智能化技术还在不断发展,它为世界带来的惊喜仍需展望。 三、智能化技术在电气工程自动化中的具体应用 1、神经网络系统。神经网络系统由定子电流经过电气动态参数进行辨别控制和转子速度辨别经过机电系统参数两个方面构成。在神经网络系统中,反向学习算法被作为经常使用的方法,在其前馈性的特点之下进行高效运转,对于控制速度、负载转矩以及时间控制上都有良好的效果。 2、模糊逻辑控制系统。目前,我们所说的模糊逻辑控制系统有效的代替了之前的PID控制器,模糊逻辑控制系统通过其知识库能够有效的进行推理决策,实现控制目标。模糊化的形式大多由多种函数表现形式构成,是进行模糊逻辑系统的重要方法。 3、故障诊断及优化设计。智能化技术在电气自动化中的应用大幅度提高了故障诊断的效率性,由于电气设施故障本身具有复杂性、隐蔽性、波动大等特点,其诊断效率较低。随着智能化技术的广泛应用,不但提高故障诊断的准确性,同时还节省了人力物力资源,使诊断过程快速有效。对于电气产品的设计领域来说,其内容广、工序复杂、影响因素多等特点,导致电气产品涉及领域存在较大困难性。智能化技术的引入,提高了电气产品的技术含量,不仅能够有效降低人力劳动强度,同时还缩短了产品设计的时间,推动了电气工程的发展。 四、智能化技术在电气工程自动化应用中的发展方向 1、智能化技术在电气工程自动化应用中的性能发展方向。智能化技术在电气工程自动化应用中的性能发展方向主要包括了其三高特征,即高速度、高精度、高效化,在电气工程自动化技术中这是其发展关键的部分。我们通常所说的智能化技术主要是指在进行自动化工作时,所采用的智能系统带有较高的智能化功能,这种功能有效地提高了系统运行效率,从而实现系统的有效改善;另一方面,就是其柔性化。柔性化主要表现在其群控系统和数控系统的柔性化。通过采用智能化技术,能够有效发挥控制系统的作用,在提高其具体要求的同时,有效监控其信息流和物流的动态变化。 2、智能化技术在电气工程自动化应用中的功能发展方向。智能化技术在电气工程自动化应用中的功能发展方向主要包括用户截面图形化以及科学计算可视化两个方面。具体来说,使用用户截面图形化方便了用户操作,同时也实现了对三维立体图形、模拟图形等动态图形的有效追踪;科学计算的可视化实现了对数据应用的高处理,有效提高了工作效率。 五、结语 总之,随着我国经济技术的不断发展,我国电气产业也在迅速前进。智能化技术作为当代电气工程自动化技术中的关键技术,更应当被重视起来,从而推动电气产业的发展。 作者:杨宇博单位:南通中远船务自动化有限公司 电气工程自动化论文:电气自动化电气工程论文 一、电气自动化技术在电气工程中的应用分析 2.1电网调度中电气自动化技术的使用在电网调度中存在着一个很强大的自动化系统,它由很多部分组成,其中包括有调度中心的服务器、大屏幕的显示器、相应的计算机网络以及工作站等等,为实现电网调度的自动化,人们提出必须将电力系统上专用的局域网与电网调度中心以及各种测量的控制设备等实现有效的连接,由此可见,电气自动化技术在电气工程发展中有着举足轻重的地位,它对促进电气工程发展有着很重要的作用,这些作用主要体现在: (1)对电力系统运行中可能出现的各种各样的问题进行实时实地的评估,当发现问题的时候应及时的想办法予以解决,此外,它还能有效的预测电力的负荷,当然这种预测需要一定的依据,也就是通常情况下我们所累积起来的数据,一般在这种基础上实现发电控制以及经济调度自动化的都是省级以上的电网; (2)在电力系统运行的过程中,人们会对有关的数据进行采集和处理,当然,在采集数据的过程中会由相关部门进行监督,这既有利于保障电网的安全运行,也能够最大限度的适应现代电力市场的运营需求。 2.2变电站中电气自动化技术的使用新形势下,电气工程中的变电站大多采用自动化技术,它在很大程度上取代了传统的人工操作、人工监视以及电话通讯,在加强变电站监控能力中有着至关重要的地位,同时,它还能有效的提高变电站的运行水平并提高其工作效率。总之,在变电站中不断实现电气自动化有着重屠钧南京钢铁联合有限公司210035要目的,具体表现在以下几点: (1)希望能够全方位的、全过程的对电气设备的运行状态等实施有效的监视并实现控制; (2)及时发现并解决变电站运行中可能出现的一系列问题,确保变电站工作能够正常有序的展开。这种自动化有着自身的特征,它创新了传统的电磁装置,相反的,现下使用的是全微机的设备,此外,它在监视方面也在不断的改革,目前人们使用得最为广泛的就是计算机屏幕化操作上的监视,在数据传输过程中,人们也在不断实现自动化的管理和统计记录。一言以蔽之,在变电站中应用自动化技术势在必行,它既有利于满足变电站工作中各项操作的要求,也有利于更好的促进电网调度工作的展开。 二、电气工程中自动化技术的应用优势 3.1在监测方面存在的优势在具体应用中,应当对相关的设备实现实时的监测,这些设备主要包括变压器以及断路器等等,这样有利于对一些临时发生的故障等进行调整与安排,而通过电气自动化设备,就可以实现对设备的有效监控。此外,在监控中,相关工作人员会对电气设备的一些关键参数数据进行监测,在监测之后还会有一系列的反馈,这种反馈能够让人们明确设备出现故障的原因并及时的采取解决措施。 3.2它有利于实现电气工程设备的智能化随着人民生活水平的提高,人们对于管理方式等提出了更高水平的要求,为适应时展,管理方式必须不断向现代化发展,目前,电气自动化系统被人们广泛的使用于各个领域,它给人们的生产以及生活带来了极大的便利,而这当中又着重指出其对于人们生活的智能化管理以及对工业生产的自动化管理。在不断的使用中,人们对人性化以及智能化的管理模式已经形成了一种习惯,电气系统与微型计算机的有机结合更是推进了生产以及生活的智能化,总之,电气自动化在电气工程中的应用有着得天独厚的优势。 三、电气自动化的发展前景 现下,电气自动化技术在电气工程中得到广泛应用,这种应用有着非常大的潜力,在未来的发展的,电气自动化技术会不断的向着智能化方向发展,这既有利于实现在线监测,也有利于促进中国经济社会的进一步发展。一次设备的智能化要想实现发展,就必须以二次设备中所涉及的功能时间为基础,此外,还要不断降低一次设备以及二次设备之间连接使用的控制电缆和强信号电缆的使用,这有利于保证一次设备以及二次设备之间信号传输不受影响,最终保障一次设备的安全稳定运行。实现自动化技术的应用既有利于监测某些重要参数的变化,也有利于及时的发现设备中可能出现的一系列故障并及时的解决这些问题,当然,要想真正意义上的全面推进电气自动化技术的使用,相关企业或者单位还需付出更多的努力。总之,电气自动化技术在电气工程中的发展有着很大的前景,而这种前景需要人们不断的去发现、不断的去挖掘。 四、结语 综上所述,电气工程作为要求很高的设施工程,有着一定的技术性以及专业性,在实际应用中,要想不断加快电网的建设以及改造,就必须使用电气自动化系统,这就要求相关管理人员必须提高电气自动化系统的水平,也有利于充分发挥电气工程本身的优势,最终提高电气工程的经济效益并保证电气自动化系统的安全运行。 作者:屠钧单位:南京钢铁联合有限公司 电气工程自动化论文:自动化技术应用电气工程论文 1电气工程及其自动化技术的简介 电气工程及其自动化技术与人们的日常生活是息息相关的,他渗透到我们生活中的各个方面,例如人们平时使用的插座、开关都是电气工程及其自动化在生活中的具体表现,由于人们在电气工程的需求量日益增加,所以电气工程的发展也越来越快,现今,电气工程自动化已经进入到高校的教学课程之中,随着学生们对电气工程自动化知识的学习,也会使得未来工业的发展有着源源不断的复合型人才。 2电气工程及其自动化技术的设计 在现实当中,电气工程及其自动化的设计应该从软件和硬件两方面来考虑,在一般情况下,硬件的设计要放在软件设计的前面,根据实际电气工程的需要,对电子元器件进行针对性选择,第一步,应该设置一个中央服务器,将先进的计算机系统作为整个电气工程自动化的优秀;第二步,对的辅助设备进行选择,比如控制器以及传感器;第三步,对所有设备进行连接,组成一个完整的具有发出指令、传达指令、接收指令以及完成指令工作程序的电气工程自动化设备。然而在实际的电气工程及其自动化设计时,不仅要遵循以上说的理论,还要根据实际的情况,包括环境、空间等因素,对电气工程及其自动化的设计进行合理化更改。由于生产线是现实已经存在的,电气自动化设计必须依靠原本的生产模型进行设计,因此,对硬件的安装也有着相当高的要求,设备的体积不能过大,也不能过小,过大会导致空间的拥挤,过小又会影响操作,所以设计人员一定要到安装地点进行实际的考察,然后,根据实际的数据,对设备的型号进行最终的确定。在硬件设计顺利完成之后,还要设计相应的软件系统,现进市面上,有着很多不同类型的自动化控制系统软件。但是为了将自动化水平提升到最大化,企业都会选取优质的软件公司,这些软件公司将会根据企业生产情况以及硬件安装情况对自动化软件进行设计。 3电气工程及其自动化的应用 3.1电气工程及其自动化技术在变电站的应用电力设备运行的平稳、安全以及可靠是电气工程及其自动化技术的基本保障,所以对电力设备进行在线监控、系统保护以及调动控制等措施是必不可少的,但是由于社会经济的不断发展,科学技术的不断进步,变电站的电力设备也逐渐增多,并且电力设备之间的联通方式也越来越复杂,为了确保电网的安全运行,电业部门,投入了大量的人力物力和资金,将电气工程自动化技术引入到了变电站的设备控制之中,应用全微机化设备代替了原有的常规电磁式设备,应用计算机光缆或者电缆作为了电力信号电缆,使得变电站控制中心对变电站设备的控制变得快速而又安全。所以电气工程及其自动化也成为了变电站建设过程中的重要组成部分,进而保证了变电站的自动化调控模式的高效率,所以对变电站实施自动化改造是必不可少的。 3.2电气自动化技术在电网调度中的应用电网调度的自动化在电力系统的自动化中占有非常重要的地位,由于我国拥有广阔的国土,可以根据范围的大小使用电气工程及其自动化技术对电网进行调动,包括调度主站系统和远动装置,是用来对整个电网运行状态进行监控的。继而保证调度人员能够通观全局,把握电网调度过程中可能出现的问题,有效地对其进行避免,并且有效地指挥电网的稳定性、安全性以及经济性,这样一来就能够对电网进行较为全面的分析和研究,然后为安全处理中心提供事故的事故处理的相应应对措施,进而将事故发生时所带来的不必要的经济损失降到最低。结论:近些年来,我国在电气工程领域取得了相当大的发展,并且伴随着科学技术的逐渐提升,自动化技术逐渐的被应用在各行各业之中,在很大程度上促进了我国经济的增长,在电气工程领域中引进自动化技术,能够将生产效率大大提高。正是由于电气工程及其自动化的重要性,使得我国将这项技术编入了学校的学习课程之中,这就使得在电气工程方面,一批又一批的新鲜血液被不断注入,为电气工程的发展,打下了良好的基础。 作者:黄元元单位:福建省闽江学院 电气工程自动化论文:人工智能自动化电气工程论文 1.人工智能技术概述 人工智能是近年来随着计算机技术的不断发展的一个学科分支,是新兴的高科技技术。人工智能与纳米科学以及基因工程被人们称之为二十一世纪的三大尖端科技。人工智能的研究范围涉及较广,在诸多不同的领域都有涉及,比如:数学、认识科学、哲学、心理学以及计算机科学等多门学科,不同学科领域以人工智能为信息交流平台,进行相互的影响渗透,进而形成一门具有综合性质的科学。因此,人工智能也可以称之为社会科学与自然科学的交叉科学。人工智能主要是通过对计算机的研究,对人的某些思维以及智能行为进行模拟的学科,其主要被应用在专家系统、语言的理解、智能控制、遗传编程机器人工厂以及机器人技术等方面。一般而言,对于人工智能的研究的主要目的就是让机器代替人做一些复杂的工作。电气工程的研究长久以来都局限在电气化的方面,随着现代化科学技术的进步以及信息计算机技术的发展,电气工程自动化中逐渐向人工智能的趋势发展,通过引入人工智能进入电气工程自动化的领域,对人类大脑进行模拟并进行数据与信息的分析、收集、处理以及反馈,经过信息的自动化生产,进而提高电气工程的生产效益,进而推动电气工程产业结构的优化与升级。 2.人工智能在电气工程自动化中的应用 2.1人工智能在电气产品优化设计中的应用在电气工程运行过程中,进行电气设备的设计是十分复杂的,其设计不但对电气自动化的各个专业学科与内容有所设计,而且要求电气设备设计人员具有较高的专业文化知识以及丰富的设计经验,进行电气设备的设计只有把电气知识、经验以及科学进行有机的融合,才能够对电气产品的科学性有所保障。人工智能在电气产品设计中的应用有效的对一些依靠人脑无法迅速解决的复杂计算以及模拟过程进行解决,进而大大的缩短了产品设计的周期,提高电气工程的工作效率,并且设计出的电气产品极具科学性与实用性。专家系统对于电气工程的开发性设计有积极的意义,而遗传算法主要应用于产品的优化设计,在进行产品设计的过程中,要求设计人员应该具备设计经验以及较强的智能软件应用的能力,从而便于依据不同情况的沾边选择不同的算法对产品进行高质量的设计。 2.2人工智能在电气设备故障诊断中的应用在进行电气设备故障的诊断时,电气企业通常会使用人工智能中的人工神经网络、模糊理论以及专家系统的引用,其应用诊断的范围包含:发电机、电动机、变压器等的故障诊断。在电气设备中,电气工程遇到故障问题时,所呈现的现象是相对复杂的,运用传统的处理技术很难对问题进行及时准确的查找与判断,人工智能技术对于这种问题科技进行高效的解决,例如:当发电机的设备出现故障时,故障所呈现的不确定性、复杂性以及非线性的特征都是可以通过人工智能中的专家系统以及模糊理论进行综合的处理,人工智能技术大大的提升了电气设备故障诊断的准确性。 2.3电气工程运行过程中的智能控制目前,在电气工程的自动化中智能控制的应用已经十分广泛,逐渐的发展成为电气工程自动化领域中的未来趋势。由于电气设备的控制工作比较复杂且极具综合性,对控制系统的技术含量以及计算的精确度都有比较高的标准,通过对人工智能中的模糊理论、人工神经网络以及专家系统的综合应用,有效的提高了电气设备的计算精度以及计算速度,不仅有利于节约电气企业的资源,而且对实现电气企业资源的优化配置具有积极的意义。 2.4人工智能在电力系统中的应用在电力系统中应用比较普遍的人工智能主要有:启发式探索、专家系统、人工神经网络以及模糊理论。其具体的应用主要表现为:一是,专家系统。作为一个十分复杂的程序系统,专家系统集知识、规则以及经验于一体,主要工作程序是通过运用电气系统中某领域的专业经验以及专业知识对所遇问题进行分析与判断,接着进行专家决策的模拟,对需要专家解决的问题进行处理,而且在专家系统的使用过程中,应该依据现实情况对系统中的知识库、数据库以及规则库的信息与数据进行更新,从而使用电力系统的应用需要。二是,人工神经网络。其学习的方式十分灵活,存储方式也是呈现分布式,在大规模的信息处理中得到广泛的应用,人工神经网络具有较强的识别与分类能力,对与模型进行合理的分类并进行科学的选择,同时其与元件进行关联分析相结合能够对复杂的电力系统进行故障的诊断,而且能对故障进行识别与定位。三是,模糊理论。模糊理论主要应用于系统规划、潮流计算以及模糊控制之中。有利于操作界面的优化以及工作流程的简化,而系统可以进行自动日志与报表的生成与保存,进而提高系统日常操作的效率,对系统的安全运行具有积极的作用。 3.总结 综上所述,在现代化信息科技迅速发展的今天,社会中各个领域都纷纷进行企业科技的优化与升级,在电气工程的自动化中,人工智能得到普遍而广泛的应用。人工智能不仅仅能够促进电气产品的优化设计,而且还能够在电力系统的运行、电气设备故障的诊断以及电力系统运行的过程中进行智能控制,从而有利于电气工程自动化的迅速发展。 作者:向喻单位:国网湖北省电力公司宣恩县供电公司
电力系统自动化技术论文:电力系统自动化计算机技术论文 1电力自动化系统概述 1.1变电系统自动化电力系统通过变电站和输电线路输送电能,在变电站运行过程中,仅仅依靠人工来监控电力供应,工作效率较低,并且难以及时进行信息反馈和实时监控。计算机技术在变电系统的应用,不仅极大地提高了监控精度和工作效率,而且帮助工作人员及时发现变电运行存在的问题,从而有针对性的采取有效措施,提高电力运行的可适应性和稳定性。在变电站自动化系统中应用计算机技术,光纤和计算机电缆作为最重要的媒介,实现了变电站二次设备的集成化、信息化和数字化。变电站系统利用计算机技术生产变电运行管理档案,变电系统自动化是电力系统发展的重要趋势。 1.2电网调度自动化电网调度自动化是电力系统自动化的重要基础,我国各级的电网调度自动化系统和计算机技术有着密切联系,终端设备主要有显示器、打印机、存储器、计算机网络接口等,这些设备都是经过计算机技术的整合,在电力系统局域网进行参数测量和状态检测。电网调度自动化系统主要实现在电力生产过程中,自动化分析和监控电网的运行状态、采集实时数据、评估电力系统安全状态、预测电力负荷、控制省级以上电网控制等,满足电力系统的运营要求。 1.3配电网系统自动化电力系统借助于计算机技术进行改造省级,实现电力系统网络化和配电智能化,配电网系统自动化分为三级结构:光线终端、配电子站和配电主站,配电网系统自动化有助于实现电力系统的资源共享,确保配电系统的安全稳定运行,保障电力系统的高效运行和高度自动化。 2电力系统自动化中计算机技术的应用 2.1电力一次设备在线状态检测近年来,我国电力部门积极引进先进的科学技术,和科研机构进行合作,在电力一次设备在线状态检测的研究中取得了很多的成就。电力一次设别在线状态检测可以长期连续地对电力系统一次设备如开关、断路器、变压器、汽轮机、发电机等设备的运行参数进行在线监测,通过实时监控一次设备的运行状态,科学分析电力一次设备运行参数的变化趋势,判断电力系统是否出现运行故障,及时对一次设备的维护保养,提高电力一次设备的利用率和使用性能。 2.2新型测控和继电保护装置光电式互感器技术在电力系统的应用,使得电力二次设备如继电保护、测控设备装置的功能和结构发生了很大变化。新型测控和继电保护装置省去了部分信号处理电路、A/D转换电路和隔离互感器,极大提高互感器的响应速度。 2.3智能化电力一次设备在电力系统中电力二次设备和一次设备的安装位置相距较远,两者之间用大电流控制电缆和强信号电力电缆连接。而智能化电力一次设备是指在设计电力一次设备结构时,充分考虑二次设备的运行,将电力二次设备的基本功能就地实现,节省大量的控制电缆和电力信号电缆,实现电力一次设备的保护和自带测量功能,如常见的箱式智能化变电站、智能化开关柜、智能化开关等。但是在实际的应用过程中,智能化电力一次设备很容易受到电力系统大电流断开造成的高强度电磁场干扰,其关键技术主要包括通信接口协议标准、电子部件和电磁兼容的供电电源等。 2.4光电式电力互感器电力互感器是输电线路的一种重要设备,其按照一定的比例将输电线路的大电流和高电压数值降到电力仪表可以测量到的数值,便于电力仪表的直接测量。但是,电力互感器的电压等级越高,其绝缘性能越差,并且设备的质量和体积也越大,动态的信号范围越来越小,导致输电线路的电流互感器饱和,甚至导致信号畸变。当前很多国家都成功研制了电子式互感器和光电式互感器,其相应的应用标准也逐渐完善。和普通电力互感器相比,光电式电力互感器的输出信号比较小,通常是毫安级,其很难通过较长的电缆线路将信号输送给相关的保护和测控装置,必须通过光电转换和模数转换将信号转换为数字信号之后,由光纤接口送出。 3结束语 电力系统自动化中的计算机技术的应用,推动了电力系统的快速发展,随着计算机科学技术的快速发展,计算机技术将在电力系统自动化中发挥着更加重要的作用。 作者:杨会宇单位:国网河南淇县供电公司 电力系统自动化技术论文:变电站电力系统自动化技术论文 1系统结构与性能 1.1系统性能特点:变电站综合自动化的监控和管理系统适应不同的工作环境,现场安装后可立即使用并稳定可靠运行。系统的软、硬件设备十分便于维护,各部件都具有自检和联机诊断校验的能力,为维护人员提供了完善的检测维护手段,包括在线的和离线的,都能准确!快速的进行故障定位,维护人员都能在现场自行处理。计算机监控和管理系统具有很高的可靠性(其平均无故障时间MTBF为:主要设备大于20000h,系统总体大于17000h。系统的软、硬件设备具有良好的容错能力。当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通信出错,或当运行人员在操作时发生一般性错误时,均不引起系统的保护功能丧失或影响其它模块的正常运行。 1.2信息采集方式:对一个较先进的变电站综合自动化系统而言,其信号采集应该是可以完全分散分布和下放的,因为只有这样才能最大限度地减少二次控制电缆,简化二次回路。特别是在10kV变电站,可将测控部分合并在10kV保护装置内,根据模拟量对采样精度的不同要求,采用专用的电流输入口以接测量用。 1.3网络结构与通信:分散分布式结构,各间隔层与站级层所有控制指令、数据传送、信息交换等都是通过计算机数字通信实现的。这就对承担数字通信的物理介质的可靠性、实时性提出了非常高的要求。因此在变电站自动化向分散式系统发展时,采用计算机网络的优点来替代传统串口通信成为一种趋向。 2变电站电力系统自动化的技术发展途径 2.1神经网络控制技术的应用:由于神经网络具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力,所以受到人们的普遍关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。神经网络将大量的信息隐含在其连接权值上,根据一定的学习算法调节权值,使神经网络实现从m维空间到n维空间复杂的非线性映射。 2.2模糊逻辑控制技术的应用:模糊方法使控制十分简单而易于掌握,在家用电器中也显示出优越性建立模型来实现控制是现代比较先进的方法,实践证明它有巨大的优越性!模糊控制理论的应用非常广泛。电热炉一般用恒温器来保持几档温度,以供烹饪者选用,模糊控制的方法很简单,输入量为温度及温度变化两个语言变量,每个语言的论域用 组语言变量互相跨接来描述。 2.3专家系统控制技术的应用:专家系统在电力系统中的应用范围很广,包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识,提供紧急处理,系统恢复控制,非常慢的状态转换分析,切负荷,系统规划,电压无功控制,故障点的隔离,配电系统自动化,调度员培训,电力系统的短期负荷预报,静态与动态安全分析,以及先进的人机接口等方面!虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用,但仍存在一定的局限性,如难以模仿电力专家的创造性。 2.4线性最优控制技术的应用:最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分,也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多,最成熟的一个分支。 3国内变电站自动化技术发展存在的问题 3.1不同产品的接口问题:接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一,包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通,需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。 3.2运行维护人员水平不高的问题:目前,变电站综合自动化系统绝大部分设备的维护依靠厂家,在专业管理上几乎没有专业队伍,出了设备缺陷即通知相应的厂家来处理,从而造成缺陷处理不及时等一系列问题。要想维护、管理好变电站综合自动化系统,首先要成立一只专业化的队伍,培养出一批能跨学科的复合型人才,加宽相关专业之间的了解和学习。其次,变电站综合自动化专业的划分应尽快明确,杜绝各基层单位“谁都管但谁都不管”的现象。 4变电站自动化系统应能实现的功能 4.1微机保护:是对站内所有的电气设备进行保护,包括线路保护,变压器保护,母线保护,电容器保护及备自投,低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能:故障记录转贴于。存储多套定值。显示和当地修改定值。与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息,动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值,校对时钟等命令。 4.2数据采集及处理功能:包括状态数据,模拟数据和脉冲数据。状态量包括:断路器状态,隔离开关状态,变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统,也可通过通信方式获得。常规变电站采集的典型模拟量包括:各段母线电压、线路电压,电流和有功、无功功率值。 4.3事件记录和故障录波测距:事件记录应包含保护动作序列记录,开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现,一是集中式配置专用故障录波器,并能与监控系统通信。另一种是分散型,即由微机保护装置兼作记录及测距计算,再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。 4.4控制和操作功能:操作人员可通过后台机屏幕对断路器,隔离开关,变压器分接头,电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备,在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。 4.5系统的自诊断功能:系统内各插件应具有自诊断功能,并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能,方便维护与维修,可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查,能快速发现装置内部的故障及缺陷,并给出提示,指出故障位置。 4.6数据处理和记录:历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容,它包括上一级调度中心,变电管理和保护专业要求的数据,主要有:①断路器动作次数;②断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数;③输电线路的有功、无功,变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大,最小值及其时间;④独立负荷有功、无功,每天的峰谷值及其时间;⑤控制操作及修改整定值的记录。 5结语 电力系统自动化控制技术近年来得到了快速的发展,并在电力行业展示出其独有的魅力,自动化控制技术的改进和自动化元器件性能的提高,对电力系统的稳定性、安全性和经济性起重要的作用。 作者:刘珍 单位:四川蜀能电力有限公司成都蜀达分公司 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化技术安全管理论文 1人员管理存在问题在电网建设、发展中,急需具有专业素质的管理人员 但实际状况是,相关管理人员对于电力自动化技术的掌握度较低,缺乏专业化的技术。与此同时,电力系统的相关专业管理人才较为缺乏,对于一些新进入企业的工作人员,其专业素养的提升培养较为缺乏,从而致使在管理工作中遇到问题无法科学判定及处理的状况。此种状况问题的出现对于企业的经济获取造成了较大的损失,使得电力系统的维护工作花费成本有所增加。而且,如果在事故发生后无法及时、妥善的排除问题,那么对于电网系统安全性而言也极为不利。因此,积极培养出一个具有专业素养的管理人才团队对于自动化技术管理而言极为重要。 2电力系统自动化技术安全管理科学措施 2.1合理设计电力系统自动化技术 首先需做的便是在电网自动化设计期间,对其相关影响因素进行全面化的考量、分析。在电力自动化技术设计中,需注意对其采用分布式的设计方式,也就是指将各个设计单元分隔开来,以此帮助有效避免在某一个单元内部,出现各个组成部分相互影响的状况。另外,在自动化系统运行时,二次接线的状况经常会出现。针对这些二次接线点,应相应地对其系统做简化处理,积极采用多功能继电器来替代二次接线工作。之后再对主控制及其它开关柜运用分布式的设计方式,实现其内部接线的简化处理,避免出现因操作失误而导致的安全事故。最后需注意的是,对于电网系统的扩展、兼容性均应注意进一步的加强,以此促使在各电力设备中,自动化技术均有用武之地,满足其使用需求。 2.2提升电力系统自动化技术维护水准 现今社会呈现出信息化的发展趋势,电力自动化技术也得到了较大的关注。在自动化技术管理中,准确判定其发展形式及方向极为关键。如此一来,便能够充分且全面的掌握自动化技术的功能及优点所在,进一步提升其维护水准,为电网系统运行安全提供保障。近些年来科技的迅速发展使得信息技术发展趋势越发突显,因此,在电力自动化技术管理中也需注意灵活运用信息技术,积极开发一些数字变电站,确保电网的安全及高效运行。信息化技术的应用能够帮助将搜集整理电网中大量的运行数据,实现对电网技术的高效管理,并促使其智能化水准得到提升,使得电网运行更加安全。 2.3提升自动化技术管理人员专业素养 为了促使达成电力自动化技术管理的目标,具备专业素养的人才队伍建设极为重要。技术管理人员需在日常工作中丰富自身的知识储备,尽可能的满足市场发展需要,对市场竞争环境进行全面分析,合理降低工作成本,为电力事业发展提供助力。第一,充分考量企业发展需求,明确各工作人员的工作职责及要求标准,促使其在日常工作中处于一个动态学习的状态中。站在长远发展角度考量,依照企业发展需求来对工作状况进行科学调整,强化自主学习意识。第二,注意采用因岗施教法方式。对于企业内部员工的培训管理,应在对其岗位职责需求充分考量的基础上,采用因材施教的方式。丰富管理人员先进管理经验;提升技术人员专业技能。第三,积极创设浓厚学习气氛。采用外出交流、鼓励、举办技能竞赛等多种方式,进一步帮助增强企业内部员工的自主学习意识。 3结语 为了更好的促进电力事业的发展,确保电网系统的安全、经济运行极为重要。现今科技的迅速发展使得自动化技术频繁应用于电网系统运行中,电力自动化技术也开始由低级转至为高级,整体开始走向进步。对电力自动化技术实行安全、科学化管理,积极达成相关的管理目标,才能够帮助有效促进我国电网事业的良好发展,进一步促进社会经济发展。 作者:黄卫华 单位:国网天津武清供电有限公司 电力系统自动化技术论文:电力系统厂站自动化技术论文 1电力系统自动化概述 随着时代的发展,人们生活水平的提高,时代要求电力系统实现自动化运行与管理,同时也是有效解决现代城市电力需求办法。在现代计算机技术等的不断发展下,极大地改变了原来电力系统自动化内涵,在EMS系统中已经综合了PAS工程,而且开发电力系统故障管理数据软件技术也成熟起来,电力系统的CCCPE统一体自动化就是最好的见证。CCCPE软件管理系统把电力电子管理装置和通信以及计算机控制集合于一体,能够检测与监控电力运行故障,而且对管理的全程都可实现自动化监控,对电力系统的电力调度能够成功承担完成。就装配电力系统各种自动化设备来看,与其他投资相比,引入自动化设备所用投资比重不大,但重要性能够与投资的电力系统主设备媲美。在电力系统中引进先进的自动化设备在一定程度上能够促进系统主设备运行效率的提高,使运行故障避免发生,并能够使主设备的使用寿命最大限度的延长,使配置新设备的时间推迟,能节约资源,使电力公司在设备投资上节省。为使用电需求的日益增多状况得到满足,使电力系统供电量与用电量处于平衡好的状态,在管理电力系统运行中,管理电能就离不开自动调节与电力控制装置。在对电力自动调节与控制装置进行研发时,为使控制要求更好地得到满足,相关研究人员详细分类了电力系统自动装置,自动化装置能够在电力系统接入后正常运行;在异常状态下能够运行,并且自动化控制的电力保护装置可同时发挥功能,这是最常见的两种。文章以电力系统厂站中自动化装置应用状况对电力系统的自动化发展进行阐述。 2厂站自动化概述 2.1火电厂自动化 自我国火电厂建立自动化系统以来,共经历了“第一代”和“第二代”以及“第三代”数字控制系统三个阶段。把彼此孤立的各个机组,建立起系统为第一控制阶段的内容,没有产生理想的效果。第二阶段这一问题没有被解决,在火电厂自动化历史舞台也渐渐退出。就目前火电厂自动化发展状况来看,正是发展中的第三阶段,该阶段的支撑为具备开放式特征的工业自动化系统。立足第三代数字控制系统的实际工作状态及其效率角度进行分析,能够完成实时监控全场电力工作行为任务,并能够将其向电力调度部门及时提供,这样电力调度部门就可根据各机组工作状态,分配全厂经济计算数据。与此同时,第三代数字控制系统还能够向电力系统各个“分部”反馈电力调度部门各项工作指令,这样调度部门通过合理调度整个电力系统,使其能够处于正确与科学的工作状态之中。分析第三代数字控制系统实际工作水平,其工作性能能够满足火电厂自动化工作需求,其作为自动化技术类型在火电厂推广和发展是值得的。 2.2水电厂自动化 就我国水电厂自动化技术来看,其建立是以计算机监控系统为基础实现的。在其发展初期,主要系统类型为分布式系统。而当代水电厂自动化技术全面改革的实现是建立在计算机监控系统不断进步基础上全面铺开的。目前,就水电厂自动化发展来看,其主要技术类型为全开放和全分布式监控系统。全开放和全分布式监控系统与集中式和分层分布式系统相比,具有明显的可靠性和可维护性优势,在电力生产和运行工作中投入速度更快,因此人们更“器重”它。无人值班为下一步发展水电厂自动化技术方向,对于这一发展目标的实现,水电厂不仅要把内部计算机实时监控系统建立起来,还需要其他调度部门的配合,把整个电网自动化系统建立起来,从而使有效监视与采集整个电网信息数据能够实现,这样无人值班的发展目标就会在各个自动化系统相互监督下成功实现。 2.3变电站综合自动化 变电站的综合自动化作为自动化管理技术是把各项优秀技术集中为一体。在实际工作当中,其能够完成检测电力工作现场数据,并将在其他系统的支持下分析无法测量的数据,将记录下来,调度部门对其进一步分析和使用带来便利。目前,变电站综合自动化技术能够有效集中电力系统各个分散设备,实现有效调度电力系统各个设备。由于同质性为电力系统当中部分设备特征,因此为防止相互干扰和混淆调度指令信号,变电站综合自动化系统能够有效划分系统单元,以中央单元和间隔级单元呈现,综合自动化系统特点正体现于此,其优势也正在这里。 3厂站自动化技术的发展趋势 综合自动化技术为当今发电厂和变电站自动化技术,其主要特征为分层分布,在科学技术不断进步下,方兴未艾为其发展状态,以下为其大致发展趋势。电子、计算机、通信技术加速了厂站自动化技术的发展,IED兴起在20世纪末,被广泛地应用在工业自动化领域和电力自动化方面。IED实际就是一台嵌入式装置,具备微处理器等部件,对各种不同工业应用环境都能够满足,应用场合不同其软件也具有差异,电子电能表等就是比较典型的IED。以这一定义为依据,我们针对厂站自动化系统,可以以IED来看待其中的间隔层测控等装置。通常各种IED之间接口为工业现场总线或工业以太网,由于应用环境不同其信息交换协议也存在差异。特别强调一下,在厂站自动化领域中,PI的应用存在逐步扩大趋势。作为工业自动化产品的PLC比较经典,应用历史较长,目前处于发展与改进中,但在过去电力自动化行业相当长一段时间内,其被较为广泛地应用在电厂自动化机组单元控制外,在远动与继电保护领域运用极少。近来在厂站自动化领域,PLC的应用呈现出扩大和深化趋势,成为关注的焦点。 4结束语 综观当前我国电力事业发展整体状况,其主流趋势就是自动化能够贯穿于整个电力系统运行和调度之中,这对于未来电力事业发展而言,也是其主要走向。而作为电力系统,其电力调度实现自动化对于用电紧张局势可以发挥更好的缓解作用,并且在很大程度上有利于促进电力系统稳定运行状态的提高,从而使我国电网用户享受的电能更具有安全性和稳定性以及可靠性,为用电居民和用电企业正常生活和生产运行提供全面保证。文章以我国电力系统厂站自动化为研究对象,详细论述了其调度技术和发展趋势,把相关结论总结出来,以期为同行工作提供借鉴。 作者:黄年 单位:平南供电公司 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化计算机技术论文 1三层应用模型 在新型的电力自动化系统中,多了一部分以往所没有的结构——应用服务器,处于三者正中间的位置。处于中间件的应用服务器在这一结构中,在对前置机的数据进行接纳的同时自动备份,历史数据的存在为数据访问中逻辑规则的实现开辟了路径而电力工作站的功能借助逻辑规则以及数据库得以实现。同时不能忽视的是DCOM是实现应用服务器和电力工作站通讯功能的基底,ADO则是应用服务器和数据库服务器实现通讯的依据。在这一模型的基础上,还有两个很大的优势。第一个就是使得软件自身的可扩充性得到了进一步的增加和推动,假如数据发生了相关的逻辑规则的变化,不需要改动其他,只需要将对应的中间件(应用服务器)就可以了,这个时候对于电力前端也不必担心,影响是微小的。第二个优势则是在安全性能上的保障,因为前后客户端没有直接的数据往来,而是通过应用服务器进行,这样以来便使得一些不安全因素得以避免。 2计算机技术在电力系统中的实现 2.1系统的应用服务器 在上文中所提及到的三层C/S结构,所添加的中间件的部位是最为重要的部分。这里将对中间件进行一个较为详尽的解释。这一部位具有强大的通信功能,同时自身的可扩展性可以得到极高的展现。由此使得客户机与服务器之间、服务器相互之间的数据传输稳定进行,实现两者群体之间的通信进行。结合在上文中所提到的功能的实现问题,可以知道,应用程序服务器在发挥本身程序功能的同时,又承担着DCOM服务器的角色。 2.2实时数据的获取和保存 应用程序服务器是承接实时数据的纽带。说到实时数据这里就要有所区分,实时数据是分为未处理的和已处理的两个部分,前者是存在于前置机中,后者则是具体的计算之后呈现的。这里需要提及到的是WinSock编程。当操作电力自动化时,内部存在一个存盘线程,位于后台部位,只要不是有系统出现暂停或者是退出的问题,就会一直运行。 2.3系统的应用逻辑 在文中我们所采用的三层C/S结构,应用逻辑是需要被定义在应用服务器端的,这样就可以达到所有用户共享这一资源的目的,假设遇到事物逻辑变化,则只需对服务器中的应用逻辑进行一定的更改即可。这样就使得客户端在运行和使用过程中减少了很多不必要的问题。 3计算机技术应用于电力系统自动化的价值和意义 当今社会的发展速度加快,对于电力的性能要求也进一步提高。将计算机技术应用与电力系统自动化的过程中,可以有效提升相关电力部门的管理水平和工作效率,自动化和智能化的优势得到很好的展现。另一方面则是在安全性方面更加有保障,由于计算机技术本身的自动化优势,可以将许多风险性事件的危险度降到最低,电力系统在自动化加强的同时,对电力使用的安全性能方面也有显著加强,使得安全性有效提高。计算机技术于电力系统自动化的应用过程中产生了极大的积极效益,促进了社会整体的进步与发展。 4结语 综上所述,在电力自动化系统中进行的数据传输本身便十分巨大,加之自身种类的多样性的存在,使得通讯功能的优劣成为了系统整体性能是否良好的至关重要的因素。简而言之,对于电力自动化系统中问题的探究,便是对前置机和数据服务器以及电力工作站等方面通讯问题的探究。在本篇论文中,为达到电力部门于工作过程中得以稳定操作,致力于探究编程技术的实现,以促进电力系统于运行中的有效性。 作者:李萍 电力系统自动化技术论文:计算机与电力系统自动化技术论文 1.电网调度自动化 电网调度自动化,简单来说,就是运用现代自动化技术,对电网进行调度和管理。电网调度自动化是电力系统自动化的重要组成部分,也是非常关键的内容。在我国,根据实际情况,对电网调度进行了相应的等级划分,由低到高依次为县级电网调度、地区电网调度、省级电网调度、大区电网调度以及国家电网调度。以县级电网调度自动化系统为例,其基本结构如下:在电网调度自动化中,计算机网络系统是最为关键的部分,其与服务器、工作站、显示器、变电站终端设备等在计算机系统的连接下形成了一个相对统一的整体,构成了电网调度自动化系统。在实际应用中,电网调度自动化所涉及的方面是非常广泛的,不仅需要对电网运行数据进行实时采集,还需要对电网运行中的安全性和可靠性进行有效评估,更需要对整个电力系统的运行状态和负荷能力进行预测,而这些功能的实现,都离不开计算机系统的支持。不同等级的电网调度对于计算机系统的需求也存在很大的差异,对于级别相对较低的电网调度自动化系统,可以选择PC机作为服务器或者工作站;而对于级别相对较高的电网调度自动化系统,由于电网容量更大,结构更加复杂,对于计算机系统的需求也较高,需要选择更加先进的计算机技术以及更加可靠的软件支撑。 2.智能电网技术 智能电网的基本网络结构如下:智能电网技术可以说是计算机技术与电力系统自动化技术有效结合的最佳范例,其中涵盖着相当多的技术,不仅电网的调度需要依靠智能电网技术对全局进行控制,而且智能电网技术同时也覆盖了发电、输变电、配电、调度等环节,计算机技术也随之深入到了电网运行的各个环节。在智能电网中,计算机技术的应用主要体现在稳定控制系统、调度自动化系统、柔性交流输电等方面,而正是由于计算机技术的应用和发展,才使得智能电网技术变得突飞猛进。从目前来看,我国构建智能电网的主要目标之一,就是利用现代数字化技术进行电网的建设。而在这个过程中,必然需要计算机技术的支持。首先是通信系统,利用现代通信技术,智能电网可以更好的对电网运行数据进行采集、传输和保护,需要电网建设人员的重视。在智能电网中应用通信系统,可以对电网的功能进行扩展,提升电网对于风险的抵抗能力,保障电网运行的稳定性和可靠性。同时,用户也可以通过通信系统,对智能电网服务系统进行访问,对电力相关的问题进行实时在线咨询,实行用户与供电企业之间的良好沟通。其次是信息管理系统,其同样是智能电网的重要组成部分,同样是以计算机技术为基础构建起来的。信息管理系统的功能主要是对信息的采集、处理、集成和显示,保障信息安全。信息管理系统在智能电网中的作用是非常重要的,例如,信息的采集和处理可以实现对各种信息的记录、归类、总结,方便人们进行查询;信息的集成可以有效提高智能电网的信息处理能力;信息显示可以为用户提供了解电网运行情况的平台;对于信息安全的保障则能够避免用户信息的泄露,使得用户的权益得到更好的保障。然后是网络拓扑,未来智能电网的结构必然是向着稳定性强、灵活性高的方向发展,而我国能源分布不均匀的情况使得发电区域和用电区域相距甚远,电力在传输过程中会出现大量的损耗。对此,我国在电力网络中加强了对于计算机技术的应用,通过直流联网工程等项目,对电网结构进行了优化和调整,从而有效确保了电网的经济高效运行。 3.变电站自动化 在电力系统中,变电站以及相关输配电线路的主要功能是方便供电企业与电力用户的相互沟通和联系。在应用计算机技术前,供电企业与电力用户之间的信息传递通常都是由人工方式进行,不仅效率低下,而且存在很大的滞后性。建设变电站自动化系统,融合计算机技术,可以极大地提高信息反馈效率,加强对于变电站的监控和管理,保证变电站的安全稳定运行。变电站自动化系统如下图所示:在不断的发展过程中,借助于计算机技术,变电站逐渐实现了自动化运行和管理,二次设备也开始朝着数字化的方向发展,并且随着计算机技术的不断深入,还将实现变电站的网络化和集成化。变电站自动化系统的出现,一方面,可以有效简化变电站的操作流程,实现无人值守,另一方面,也可以促进电网调度自动化的有效实现,必须得到电力技术人员的充分重视。 4.结语 总而言之,在当前科技发展的带动下,计算机技术得到了突飞猛进的发展,在电力系统中也得到了日益广泛的应用。将计算机技术和电力系统自动化技术有效结合在一起,可以推动电力系统自动化的快速发展,为电力用户创造一个稳定可靠的用电环境,进而促进我国社会经济的持续健康发展。 作者:马波 王惠丽 单位:国网河南省电力公司三门峡供电公司 电力系统自动化技术论文:电力系统调度自动化技术论文 1电力系统检测与控制功能 电力系统存在的作用不仅是为了满足人类的生产生活之需,而且还是电力企业追求发展成果与利润的基础。为了保证电力系统中的发电厂能够自动进行发电、电力的调度能够实现科学经济化和电网的安全稳定运行,电力系统的检测和控制功能就显得十分重要。电力调度自动化系统具备的电力系统检测与控制功能,能够为整个电力系统的调度自动化提供数据支撑。在电力系统运行过程中,检测系统对系统运行的各数据信息进行采集,利用计算机软件进行信息的分析和处理,将相关信息显示在终端设备上,调度员对相关信息与数据进行整理,依据制定好的对策和计划,让电力调度系统执行既定的调度方案。对于数据分析可能出现的异常情况,采取合适的控制动作,对系统进行控制,确保电力系统的安全、适用和可靠。 2电力系统调度自动化技术的应用现状 随着时代的发展,各种先进的技术不断出现并发展成熟,极大地改善了人类生产生活条件。电力作为人类使用的重要的能源之一,在与电力相关的领域,信息化水平逐渐提升。目前,电力系统已经实现了自动化运行,整个系统中的电力系统调度自动化技术也在不断发展,而且相关公司研发了许多的电力系统调度自动化功能系统,并将这些系统应用于我国的电力能源的实际调度之中,为社会的发展进步做出了巨大的贡献。目前,在我国电力系统调度自动化领域广泛采用的主要是符合国际公认标准的RISC工作站和POSIX操作系统接口。如下对几种应用广泛的电力系统调度自动化技术的应用详情做一个简要的介绍。 2.1、CC-2000电力系统调度自动化系统 CC-2000电力系统调度自动化系统作为一款面向现代的高水平的电力调度系统平台,是由我国电力研究领域领先的中国电力科学研究院、清华大学、东北电力集团公司等共同开发研制而成的。这个系统采用了分布式的结构和面向对象的技术,采用事件驱动和封装思想为此应用软件提供的透明的接口。整套系统利用分布式结构,将实时数据的采集、数据存储和数据处理以及其他各种应用按照功能的不同,分布在不同的结构层上,整个系统中某一部分出现故障,对整个系统其他部分的运行不产生影响,而且整个系统还能维持一定程度的正常运行。这套系统目前已在我国的国家调度中心和华北、东北等地的电网调度通信中心成功应用,对我国电力系统的安全、可靠和经济运行提供了支撑。 2.2、OPEN-2000能量管理系统 OPEN-2000能量管理系统是在1998年,由南京的南瑞集团公司开发出的一套对电网进行监控、采集数据、控制自动发电、电力系统应用软件、调度员培训仿真系统、配电管理等各种功能于一体的电力调度管理系统。这套系统具有开放性和分布式的特点,是电力系统调度自动化系统中较为先进的一种。这种系统是我国首次将IEC870-6系列的TASE.2协议集成于软件平台的系统。目前已在国家调度中心、湖北省调、广东省调、山西省调和深圳、上海等大中城市的调度中心安全稳定运行。 3电力系统调度自动化技术的发展前景 随着计算机技术、电子通信工程和数据库技术等的不断发展,使得电网系统调度自动化技术不断趋向发展成熟,极大地促进了我国电力事业的发展。如下,笔者结合时展潮流和相关科研进度,预测电力系统调度自动化技术的发展将会朝着如下方向前进。(1)可视化。当前,人们对于各种信息和数据更追求直观化的认知,因此,利用图像图形技术将原始的数字、表格、文字等呈现出来的资料转化为直观的可视化的图形图像信息,是时展的必然趋势,这也是电力系统调度自动化技术将来的一种重要发展方向。对于调度过程中,各种信息利用图形和图像表达出来,更加直观地方便相关人员对电网运行状况、调度情况等进行有效及时的掌握。(2)智能化。电力系统调度自动化的智能化技术是不久的将来,电力系统调度自动化系统即将实现的一种功能,这也是电力电力系统调度自动化技术发展到现阶段的必然结果。(3)数字化。近年来,在各领域数字化技术均得到了良好的应用。在电力系统调度自动化领域,其运用也会很快地实现。电力系统调度自动化技术的数字化利用先进的遥感技术、虚拟现实技术、GPS技术等新兴技术,应用到调度系统中,促进整个系统在可视化和智能化得以实现的同时,还利用先进的数字控制技术对电力调度过程进行有效良好的控制。 作者:李丽娜 刘雪梅 单位:国网冀北电力有限公司唐山供电公司 电力系统自动化技术论文:电力系统继电保护自动化技术论文 1继电保护自动化技术在电力系统中的实践应用 1.1继电保护自动化技术在电力系统中的应用 ①继电保护自动化技术在母线保护中的应用。母线继电保护主要包括两种,即相位对比保护以及差动保护。相位对比保护指的是通过相位的对比方式,提高系统保护母线的可靠性和有效性;差动保护是将特点以及变化都一致的电流互感器设置在母线元件上,当系统母线侧边端子和二次绕组进行连接之后,再将继电保护装置安装在系统母线差动位置。在大电流接地过程中,通过三相连接的方式实现;小电流接地过程中,在相间短路中设置系统母线保护,然后通过两相连接的方式实现。②继电保护自动化技术在发动机保护中的应用。发电机是电力系统的重要组成部分,保证发动机的安全、稳定运行至关重要。继电保护自动化技术在发电机保护中应用主要包括两个方面:一方面,重点保护,如果发电机定子绕组匝间发生短路故障,将会导致发电机的故障部位温度上升,破坏绝缘层,威胁发电机的安全运行,通过在定子绕组内安装匝间保护装置,能够有效的防止定子匝间短路故障的发生;如果发电机的单相接地产生的电流超过规定值,通过安装接地保护装置能够对发电机进行继电保护;通过将发电机中性点、电流、相位进行相互结合,能够形成纵联差动保护,实现对发电机的保护;另一方面,备用保护,过电压保护能够有效的防止发电机自负荷较低的状况下发生绝缘被击穿的现象;过电保护能够有效的实现对外部短路故障的保护,防止发生短路破坏发电机;当发电机定子绕组发生低负荷问题时,继电保护装置能够自动切断电源,并发出相应的报警信号,实现对发电机的保护。③继电保护自动化技术在变压器保护中的应用。变压器是电力系统的重要组成部分之一,对电力系统的运行安全性和稳定性具有非常重要的作用。继电保护自动化技术在变压器保护中的应用主要包括以下几个方面:其一,短路保护,变压器短路保护包括阻抗继电保护和过电流继电保护,阻抗继电保护主要是通过利用变压器阻抗元件产生的保护作用,阻抗元件运行一段时间之后,会自动切断电源,以此实现对变压器的保护;过电流继电保护主要是在变压器电源两边电源和时间元件中安装过电流继电保护装置,电流元件运行一段时间之后,会自动切断电源,进而实现对变压器的保护。其二,瓦斯保护,当变压器的油箱出现问题时,在故障电弧的作用下绝缘材料和油都会发生分解,产生有害气体,通过采用瓦斯保护,当油箱出现上述故障时,能够自动的启动保护动作,将变压器电源切断,同时发出警报信号通知维护人员赶到故障地点进行处理。其三,接地保护,对于不接地变压器保护,应该采取零序电压保护措施;对于直接接地变压器保护,应该采取零序电流保护。④继电保护自动化技术在线路接地保护中的应用。电力系统的线路错综复杂,接地方式也相对较多,因此电力系统的接地方式包括大电流型接地与小电流型接地,当出现大电流接地时,应该立刻切断电源,防止接地故障对电力系统造成的破坏;当发生小电流型接地时,继电保护装置会发出报警信号,电力系统在一定时间内依然可以运行。针对不同的接地故障,应该根据故障状况采取相应的保护措施,具体状况如下所示:其一,零序功率,当电力系统发生接地故障时,零序功率的方向发生变化,零序电流波动相对较小,以此实现对电力接地故障的预测以及保护;其二,零序电流,当电力系统线路发生接地故障时,零序电流会迅速上升,继电保护动作非常敏感,能够及时的采取切断电源的保护措施,对电力系统进行保护;其三,零序电压,电力系统在正常运行时,并不会产生零序电压,如果电力系统发生接地故障,会导致零序电压的产生,继电保护装置能够及时的发出相应的报警信号,同时电网维护人员通过观察电压表数值能够判断系统是否发生接地故障,主要是因为当电力系统发生接地故障时,电压数值会降低。 1.2实例分析 文章以某电网为例,该电网于2010年应用了继电保护自动化技术,2011年4月23日,110kV变压器主变低压侧继电保护动作,1号主变101开关跳闸,2号主变119、131开关过流保护动作跳闸,重合闸动作,合成功,电网维护人员赶到事故现场,设备并无异常,维护人员通过查看跳闸过的线路,两条线路故障都能够合闸成功,但是却导致越级跳闸。通过对故障进行分析,发现为线路故障,开关拒动,处理方法表现为:把故障开关隔离,恢复供电,然后通知检修人员认真检查,查实状况后采取措施进行检修。 2继电保护自动化技术的未来发展趋势 继电保护自动化技术的未来发展趋势主要包括以下几个方面:其一,智能化,近年来,人工智能技术在电力系统继电保护自动化中得到非常广泛的应用,例如模糊逻辑算法、遗传算法、神经网络等,通过将这些人工智能技术应用在继电保护自动化系统中,能够保证继电保护自动化系统正确判别故障,并具有智能化解决复杂问题的能力,进而实现继电保护的智能化;其二,网络化,计算机网络技术在国家经济建设以及能源发展中发挥了至关重要的作用,通过将网络化技术应用在电力继电保护系统中,利用计算机网络能够将主要设备的继电保护装置连接在一起,创建继电保护装置网络,能够显著的提高继电保护的可靠性,因此电力系统继电保护技术的网络化是未来发展的一种必然趋势;其三,计算机化,随着计算机技术的快速发展,自动化芯片控制的电路保护硬件已经从16位单CPU结构发展为32位CPU微机保护结构,显著的提高了继电保护的性能以及响应速度,继电保护自动化系统的计算机化已经成为不可逆转的发展趋势。 3结束语 总而言之,继电保护是电力系统的“哨兵”,通过将继电保护自动化技术应用在电力系统中,能够实现对电力系统的实时监控,当电力系统发生故障时,能够及时、准确的确定故障部位,并发出报警信号通知电网维护人员赶到故障地点将故障排除,尽可能的降低故障造成的影响,进而保证电力系统能够安全、稳定的运行。 作者:赵军 单位:陕西省地方电力(集团)有限公司甘泉县供电分公司 电力系统自动化技术论文:电力系统中的自动化技术论文 1几种自动化技术介绍 1.1主动对象数据库技术这种技术在电力系统监视及控制中应用较为广泛,对软件的继承性及封装性产生深远影响,同时对电力系统的开发及设计也具有革命性的推动作用。随着电力行业的快速发展,为了保证电力运行稳定性及安全性,应当大力推广最新的对象数据库技术。和一般数据库相比较,主动对象数据库技术具有主动性功能,利用自身携带的触发子实现电力运行中的监视功能,并利用对象函数对电力运行进行有效控制,以提高电力运行的稳定性。而传统的数据库技术的一些判断功能,主要依靠外界程序完成,所以安全性不高。主动对象数据库技术由于具有触发机制,再加上对象技术,便能对电力运行实现自动监控,并在数据读写的同时,对数据库进行管理及更新,完成了数据资源共享,也实现了电力系统运行稳定性。随着电力系统运行规模不断扩大,复杂性也相应提高,需要解决的供电问题有所增加,所以,主动对象数据库技术也应自动升级,并拓展功能范围,以适应复杂变化的电力运行系统,实现供电高效化。 1.2总线控制系统总线控制系统指的是将电力运行中的各个设备通过一定设施和控制室内部的仪表及设备连接起来,所形成的具有双向、多功能的通信网络。该系统是在传统的测量系统上发展起来的,只在传统装置中安装了微处理器,从而实现自动获取供电信息的能力。这些微处理器通过电缆相互连接,并和远程监控计算机也保持连接,使得微处理器获得的供电信息能够在网络内部传播,并通过远程控制计算机进一步处理,实现了信息在整个电力系统中的广泛传播。信息在不同微处理器中按照一定的通讯协议传输的,由于和监控计算机相连接,所以便实现了自动控制系统。总线控制系统具有开放性及分布涵盖范围广等特性,被作为电力系统的纽带,安装在总线上,从而形成网络系统,实现对电力运行中的信息进行有效控制、补偿计算、监控及优化等,所以,通过应用该技术,电力运行中的诸多内容能够得到快速解决,从而实现了运行高效性及稳定性。总线控制系统目前在我国电力运行中被广泛应用,通过传感器及变送器,经电力运行信息收集,输送给监控计算机,该计算机通过进一步分析处理,最后指令。该系统在结构上采用了控制器及变送器,将二者有机的而结合在一起,提高了抗电磁干扰能力,从而有效提高了电力系统的稳定性及精确性。另外,该系统在运行方式上采用分开的方式,将变送器安装在监控现场,而控制器则安装在控制室内部,这样有利于电力信号技术被采集,通过变送器输送给控制器,形成了一个简单的回路系统,从而避免了众多弊端。 1.3光互连并行处理器阵列该技术具有如下特点,首先,在运行中不受电容负载影响,从而具有较高的安全性及灵活性;其次,解决了诸多电力运行中的问题,如能够有效解决临界线长度限制问题,也可以解决线路输出端受限制问题。此外,能够连接在计算机系统内部,实现了减小时钟扭曲问题;再次,不受传输路径的限制,能够在光波导中自由传输,并不会和光束发生相互交叉。该技术结合了光子传输和电子交换,具有较强的灵活性及重构性,不受传输宽带的影响,具有较强的抗电磁干扰能力,所以在电力系统运行中具有广泛的应用潜力。此外,该技术能够对电力系统的自动控制及继电保护进行更新,并能够将继电保护水平进一步提高,使电力运行系统更加稳定、安全。 2自动化技术在电力运行中的应用 2.1在电力调度中的应用随着电力运行规模不断扩大,对电力调度系统的准确性及及时性也有进一步提高。在改进时,应采用信息技术及其它自动化设备,以提高调度效率,同时也应加快遥信、遥控设备使用力度,使电力设备的运行情况能够及时传送到网络上,被调度工作人员及时采集、分析,进而对调度制度作进一步完善。此外,通过使用先进设备,电力运行中的电压、电流及供电功率等情况都能及时被工作人员所知晓,从而提高了电力系统运行稳定性及安全性。 2.2在配网系统中的应用配电网涉及到众多环节,并具有一定的危险性,所以,加大自动化技术的使用力度,能够提高供电效率,也能够提高供电安全性。为了实现电网系统的高效运行,应加大自动化技术的使用力度,将计算机网络技术、通讯技术、自动监控技术及遥感等技术应用到设备运行检测中。使工作人员和电网设备保持统一状态。在配网中通过使用自动化技术,能够有效降低劳动成本,也能偶减少设备维护成本,更重要的是提高了供电效率,为企业增加了经济收入。 2.3在变电监控中的应用变电系统是电力运行中的重要环节,在供电规模扩大的同时,自动化技术应用要求也有所提高,所以,应加大自动化设备的使用力度,才能保证变电系统的高效运行。变电系统在自动化技术应用时,应加大最新设备的使用量,并配备相应的技术人员,使设备和人员相统一,从而实现变电系统、一次设备及二次设备的功效运行。如,应加大无功补偿技术的使用力度,使变电系统的电流、电压及供电功率始终处于稳定状态。另外,还要采用远程监控技术,对变电设备实施全方位监控,从而有效提高了设备运行的安全性及可靠性。 3结语 随着电力系统运行规模不断扩大,对运行效率也提出更高要求。必须加大自动化技术的应用力度,才能提高电力运行效率,满足现阶段人们的用电需求。本文就电力行业中自动化技术的应用进行分析,希望具有参考价值。 作者:胡孝奇单位:河南能信热电有限公司 电力系统自动化技术论文:电力系统下的电气自动化技术论文 1.电力服务实现智能化 在现代化生活中,电力已经渗透进各行各业,如果电力系统出现问题,很多行业将无法正常进行。由此可见,电力系统的正常运行显得如此重要。作为电力系统智能化的重要构成,电气自动化技术可以让操作人员在高精准度要求下实现系统设计,而且让系统实现自动化地进行自我分析所出现的故障,即系统运行的智能化。这种方式,可以让那个电力系统运行得更为高效准确。电力系统的高度自动化运行,让其服务功能得到了升级,实现了电力服务的智能化。 2.电气自动化技术在电力系统中的有效应用 2.1.本文经过研究分析,总结出现阶段电气自动化技术在电力系统中的应用主要包括以下几方面,下面,我们就来详细了解下。第一,仿真技术。在电力系统运行中,仿真技术是一项非常常用并且实用的技术,对于完善电力系统科学运行可谓是意义重大。仿真技术既可以应用到实验中,也可以应用到实践中,在实验过程中通过应用仿真技术,所得出的实验数据与实际数据非常相近,这样就可以避免重复大量的实际测量、实际运算等工作。同时,仿真技术在故障排除、分析中也得到广泛应用,有效的提高了对电力系统故障分析、排除工作的效率。 2.2.其次,就是智能技术。智能技术是电气自动化技术重要的表现形式之一,智能技术在电力系统中的应用可谓是发展迅速,并且发展空间非常巨大。在智能化系统的支持下,可以迅速发现电力系统运行中发生故障的所在之处,并且可以在最短时间内反馈给工作人员,提高了电力系统运行的灵敏度,有效降低了单位时间内的停电次数,提高了电力系统的运行效率。 2.3.实时动态监控技术。该技术也是电气自动化技术表现的一种形式,电力系统通过该技术的应用,可以对电力系统运行的各部分动态进行实时监控,并且可以对运行数据进行记录,并能及时反馈到操作室,对于预防电力系统运行事故的发展意义重大,提高了电力系统运行的安全性、可靠性。 2.4.柔性交流电系统技术。该技术是一种较为先进的处理技术,在电力系统运行过程中,该技术可以针对某些环节进行综合功能以及独立功能方面的处理,调控电力系统的关键性参数,该技术所涉及的技术是很多的,最为优秀的技术就是ASVC。该技术的优势就是调节的速度非常之快,可调节的范围也很大。所以,该技术在使用过程中,基本上没有噪音,也没有延迟,工作效率高,控制能力强。 3.电气自动化在电力系统中的应用趋势 自动化的发展则趋向于:第一,由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。第二,由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。第三,由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。第四,由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。第五,装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。第六,追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。第七,由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如管理信息系统在电力系统中的应用。 4.结语: 综上所述,电力能力是当今世界发展应用最为广泛的能源之一,而电子自动化技术也是当今世界发最活跃、最充满生机且发展潜力巨大的技术之一,所以不断研究电气自动化技术在电力系统运行中的应用以及发展趋势对于我国经济社会的可持续发展意义重大,以上就是本文所研究的主要内容,希望可以给广大同行业者带来帮助和提供借鉴。 作者:尹荣海单位:辽宁大连金州林场 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化技术安全管理论文 摘要:现在,随着社会经济的不断发展,国家电网得到了高度的应用,其应用的领域越来越广泛,而且,运行的效率得到了很大的提升。科学技术的发展,能够促进电力系统自动化的发展,然而,带那里系统自动化技术还是存在一定的局限性,电力系统的故障会导致大范围的停电,影响了人们的生活和工厂的生产。本文通过对电力系统现在运行的现状进行分析,并针对问题,提出可行的建议,促进电力系统自动化的发展。 关键词:电力系统;自动化技术;国家电网 现在,我国经济发展迅速,为了能够促进电力系统平稳的运行,就必须实现电力系统自动化技术的发展,减少电力系统自动化技术在使用中出现的故障,提高其可靠性。科技的发展促进了电力系统自动化的发展,电力系统也朝着更加高级的方向发展,能够实现整体的发展。为了能够实现对电力系统的安全管理,要进行合理的安排,对管理方针进行优化,协调各项管理内容,完善相关的水平,促进综合电网的发展。 1电力系统自动化技术的现状和问题 1.1电力系统自动化技术设计存在问题 我国的电力事业发展起步比较晚,与一些发达国家相比还是比较落后的,我国也进行了几次大规模的电力系统的改造,电力系统自动化技术还不够成熟,导致了现在电力系统自动化在设计中还没有形成标准化的范本,现在,我国在进行国家电网建设的过程中,由于电力系统自动化技术的局限性,导致了其不能提高效率,在电网的建设中还出现很多的事故。我国的电网建设还不成熟,虽然经过几次大规模的改造,但是还是不能解决城乡电网统一的问题。所以,在对电力系统自动化技术使用的过程中,电力系统自动化技术不能实现兼容性,在不同的设备上不能同时使用,其接口是不一样的,而且出现了设备之间不能连接的问题。现在,国家电网的覆盖范围比较大,各个地区在进行电网建设的过程中使用的技术是不统一的,使用的电力设备也是不同的,在对电力系统自动化技术设计的过程中,在管理上就应该采取不同的方法,这也给管理带来很大的难题。所以,在电力系统自动化技术设计的过程中,应该分析不同地区使用的电力设备的共同点,能够使自动化系统具有兼容性,可以在不同的设备上使用。 1.2电力系统自动化技术中的设备存在问题 在使用电力系统自动化技术中,设备很容易出现故障,导致安全事故的发生。电力设备和电力系统自动化技术的各项指标和不合格,在选择电力设备中,为了能够减少经济成本,他们就会忽视电力设备的性能,导致了一些实用性不强的电力设备也投入到使用中。在使用电力系统自动化技术的过程中,对技术的成分要求比较高,在工作的运行过程中没有制定安全标准。尤其是工作人员在管理中缺乏责任感,他们的专业知识也不够扎实,这就导致了他们在对自动化技术的操作上会存在失误,在电力系统自动化设备运行中会出现这样或那样的故障,在对电力系统自动化技术的管理上存在着经验不足的问题,对国家电网构成威胁。电力系统自动化技术在实际的使用中,会出现各类干扰问题,不能使系统稳定的运行,对电力系统产生很大的隐患。 1.3电力系统自动化技术在管理上存在问题 电力系统自动化技术在管理中需要高素质的人才,但是,在实际的管理中,这些管理人员的素质并没有达到要求,当电力系统自动化技术出现故障的时候,都依靠厂家来维修。电力系统自动化技术的维护人员匮乏,导致我国国家电网的安全受到威胁。所以,要解决这个问题,就要注重对电力系统自动化技术维护人员的培养,促进安全的宣传和教育,防止在使用中安全事故的发生。电力系统自动化技术的管理方案也不理想,这就导致了管理人员不负责任,相互推诿的现象发生。 2电力系统自动化技术的安全管理措施 2.1完善电力系统自动化技术的维护水平 在电力系统自动化技术维护方面,应该建立一支高素质的管理队伍,定期对管理人员进行培训,提高他们的综合素质,使他们扎实的专业知识和良好的修养,在维护设备中要富有责任心,从而能够从根本上解决电力系统自动化技术没有人管理的问题。现在,随着科学技术的进步,信息技术在各行各业得到了广泛的应用,所以,在电力系统的应用中,应该结合信息技术共同使用,建立数字化的电网,完善数字化变电站的建设,促进我国电网的发展。电力系统自动化技术可以借助信息技术进行管理,实现了全面的管理,能够进行数据的收集,防止数据在收集的过程中发生遗漏的问题,运用信息化技术实现电力系统自动化技术的综合管理,提高管理的智能化和可视化的水平,使我国的电网在运行中减少故障的发生,使运行的经济效益提高。 2.2强化电力系统自动化技术的管理 现在,随着科学技术的发展,电力系统自动化技术的使用越来越普及,所以,在管理工作中一定要实现全面的管理,掌握电力系统自动化技术的发展方向。应该科学的对电力系统自动化技术的模式进行分析,在电力系统自动化技术中,应该结合我国的经验,在规模建设上进行各种考虑,应该对电力系统自动化技术进行分布式的结构设计,能够将电力系统的各个设备分别进行管理和控制,电力系统的各个单元应该是相互独立的,防止各个单元的相互影响。在强化电力系统的可靠性时,应该实现系统使用的兼容性,在此基础上,实现电网功能的扩充。运用简化电力系统结构的方法,从而能够方便管理,在电力系统的设计中,可以简化二次接线,从而能够进行分布式的设计。 3结语 现在,我国的电力事业在不断的发展,但是,我国的电网建设还是存在一定的问题,容易导致停电问题,使人们的生活和生产受到影响,原因在于我国的电力系统自动化技术还存在一定的局限性,所以,应该强化对电力系统自动化技术的管理。 作者:朱坤双 单位:国网山东省电力公司应急管理中心 电力系统自动化技术论文:电力系统中的电气自动化技术 前言 电气自动化专业在我国最早开设于5O年代,名称为工业企业电气自动化。虽经历了几次重大的专业调整,但由于其专业面宽,适用性厂,一直到现在仍然焕发着勃勃生机。据教育部最新公布的本科专业设置目录,它属于工科电气信息类。新名称为电气二程及其自动化或自动化。 随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 1、全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管 5O年代末出现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是第一代电子电力器件,在我国至今仍广泛用于直流和交流传动控制系统。随着交流变频技术的兴起,相继出现了全控式器件—— GTR、GTO、P—MOSEFT等。这是第二代电力电子器件。由于目前所能生产的电流/电压定额和开关时间的不同,各种器件各有其应用范围。 GTR的二次击穿现象以及其安全工作区受各项参数影响而变化和热容量小、过流能力低等问题,使得人们把主要精力放在根据不同的特性设计出合适的保护电路和驱动电路上,这也使得电路比较复杂,难以掌握。 GT0是一种用门极可关断的高压器件, 它的主要缺点是关断增益低,一般为4~5,这就需要一个十分庞大的关断驱动电路,且它的通态压降比普通晶闸管高,约为2~4.5V,开通di/dt和关断dv/dt也是限制GTO推广运用的另一原因,前者约为500A/u s,后者约为500V/u s,这就需要一个庞大的吸收电路。 由于GTR、GT0 等双极性全控性器件必须要有较大的控制电流,因而使门极控制电路非常庞大,从而促进厂新一代具有高输入阻抗的M0S结构电力半导体器件的一切。功率MOSFET是一种电压驱动器件,基本上不要求稳定的驱动电流,驱动电路只需要在器件开通时提供容性充电电流,而关断时提供放电电流即可,因此驱动电路很简单。它的开关时间很快,安全工作区十分稳定,但是P—MOSFET的通态电压降随着额定电压的增加而成倍增大,这就给制造高压P—MOSFET造成了很大困难。 IGBT是P—MOSFET工艺技术基础上的产物, 它兼有MOSFET高输入阻抗、高速特性和GTR大电流密度特性的混合器件。其开关速度比P—MOSFET低,但比GTR快 其通态电压降与GTR相拟约为1.5~3.5V,比P—MOSFET小得多,其关断存储时间和电流I、降时间为别为O.2~O.4 u s和O.2~1.5 s,因而有较高的工作频率,它具有宽而稳定的安个工作区,较高的效率,驱动电路简单等优点。 M0S控制晶闸管(MCT)是一种在它的单胞内集成了MOSFET的品闸管,利用M0S门来控制品闸管的开通和关断,具有晶闸管的低通态电压降,但其工作电流密度远高IGBT和GTR,在理论上可制成几千伏的阻断电压和几十千赫的开关频率,且其关断增益极高。 lGBT和MGT这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时,模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在模块化和复合化思路的基础上,其发展便是功率集成电路PIC(Power, Integrated Circute),在PIC中,不仅主回路的器件,而月驱动电路、过压过流保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起,形成一个整体,这可以算作第四代电力电子器件。 2、变换器电路从低频向高频方向发展 随着电力电子器件的更新,由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时,直流传功的变换器主要是相控整流,而交流变频动则是交一直一交变频器。当电力电子器件人第二代后,更多早采用PW M 变换器了、采用PW M 方式后,提高了功率因数,减少了高次谐波对电网的影响,解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。 但是PW M 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上,使电机绕组产生振动而发出噪声。为了解决这个问题,一种方法是提高开关频率,使之超过人耳能感受的范围,但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断,开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。 3、交流调速控制理论日渐成熟 矢量控制的基本思想是仿照直流电动机的控制方式,把定子电流的磁场分量和转矩分量解祸开来,分别加以控制。这种解藕,实际上是把异步电动机的物理模型设法等效地变换成类似于直流电动机的模式,这种等效变换是借助于坐标变换完成的。它需要检测转子磁链的方向,且其性能易受转子参数,特别是转子回路时间常数的影响。加上矢量旋转变换的复杂性,使得实际的控制效果难于达到分析的结果。 大致来说,直接转矩控制,用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下分析计算与控制电流电动机的转矩。采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(Band—Band控制)产生PwM 信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。 4、通用变频器开始大量投入实用 一般把系列化、批员化、占市场量最大的中小功率如400KVA以下的变频器称为通用变频器。从产品来看,第一代是普通功能型U/F控制型,多彩用16位CPU,第二代为高功能型U/F型,采用32位DSP,或双16位CPU进行控制,采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器. 具有挖上机和“无跳闸”能力,也称为“无跳闸变频器”。这类变频器目前占市场份额最大、第三代为高动态性能矢量控制型。 5、单片机、集成电路及工业控制计算机的发展 以MCS一51代表的8位机虽然仍占主导地位 但功能简单,指令集短小,可靠性高,保密性高,适于大批量生产的PIC系列单片机及GM$97C(二系列单片机等正在推广,而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外,单片机的开发手段也更加丰富,除用汇编语言外,更多地是采用模块化的C语言、PL/M 语言。 6、结束语 随着电力电子技术、微电子技术迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 电力系统自动化技术论文:分析电力系统自动化技术 摘 要: 随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 关键词:电力自动化;现场总线;无线通讯技术;变频器 1.引言 现今,创新的自动化系统控制着复杂的工艺流程,并确保过程运行的可靠及安全,为先进的维护策略打造了相应的基础。 电力过程自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有,为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。随着社会及电力工业的发展,电力自动化的重要性与日剧增。传统的信息、通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。最新的技术,包括无线网络、现场总线、变频器及人机界面、控制软件等,大大提升了过程系统的效率和安全性能。 2.电力自动化的发展 我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。变电站自动化技术经过数十年的发展已经达到一定的水平,在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,这已经成为不争的事实。然而,技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电站自动化系统即将出现。 3.电力自动化的实现技术 现场总线(Fieldbus)被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,随着工业电网的日益复杂工业自动化网版权所有,人们对电网的安全要求也越来越高,现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 4.无线技术 无线通讯技术因其不必在厂区范围内进行繁杂、昂贵的布线,因而有着诱人的特质。位于现场的巡视和检修维护人员借此可保持和集中控制室等控制管理中心的联系,并实现信息共享。此外,无线技术还具有高度灵活性、易于使用、通过远程链接可实现远方设备或系统的可视化、参数调整和诊断等独特功能。无线技术的出现及快速进步,正在赋予电力工业领域以一种崭新的视角来观察问题,并由此在电力流程工业领域及资产管理领域,开创一个激动人心的新纪元。 尽管目前存在多种无线技术汉阳科技,但仅有几种特别适用于电力流程工业。这是因为无线信号通过空间传播的过程、搭载的数据容量(带宽)、抗RFI(射频干扰)/EMI(电磁干扰)干扰性、对物理屏障的易感性、可伸缩性、可靠性,还有成本,都因无线技术网络的不同而不同。因此,很多用户都倾向于“依据具体的应用场合,来选定合适的无线技术”。控制用的无线技术主要有GSM/GPRS(蜂窝)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自组织网络等,其中尤以Wi-Fi和WIMAX应用增长速度最快,这是因为其在带宽和安全性能方面较优、在数据集中和网络化方面具备卓越的安全框架、具有主机数据集成的高度灵活性、高的鲁棒性及低的成本。 5.信息化技术 电力信息化包括电力生产、调度自动化和管理信息化两部分。厂站自动化历来是电力信息化的重点,大部分水电厂、火力发电厂以及变电站配备了计算机监控系统;相当一部分水电厂在进行改造后还实现了无人值班、少人值守。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。电力调度的自动化水平更是国际领先,目前电力调度自动化的各种系统,如SCADA、AGC以及EMS等已建成,省电力调度机构全部建立了SCADA系统,电网的三级调度100%实现了自动化。华北电力调度局自动化处处长郭子明说,早在20世纪70年代华北电力调度局就用晶体管计算机调度电力,从国产1 2 1机到1 7 6机,再到176双机,华北电力调度局全用过,到1978年已经基本实现了电网调度自动化。 6.安全技术 电力是社会的命脉之一,当今人类社会对电力系统的依赖已到了难以想象的程度。电力系统发生大灾变对于社会的影响是不可估量的,因此电力系统最重要的是运行的安全性,但这个问题在全世界均未得到很好解决,电力系统发生大灾变的概率小但后果极其严重,我国电力系统也出现过稳定破坏的重大事故。由于我国经济快速发展的需求,电力工业将会继续以空前的速度和规模发展。随着三峡电站、西电东送、南北互供和全国联网等重大工程的实施,我国必将出现世界上最大规模的电力系统。 7.传动技术 实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(MCU/DSP)等部分组成。变频器作为节能降耗减排的利器之一,在电力设备中的应用已经极为广泛而成熟。对于变频器厂商而言,在未来三十年,变频器,尤其是高压变频器在电力节能降耗中的作用极为明显,变频器也成为越来越多电力行业改造技术的首选。 在业内,以ABB为首的电力自动化技术领导厂商,ABB建立了全球最大的变压器生产基地及绝缘体制造中心。自1998年成立以来,公司多次参与国家重点电力建设项目,凭借安全可靠、高效节能的产品性能而获得国内外用户的好评。其公司多种产品,包括:PLC、变流器、仪器仪表、机器人等产品都在电力行业中得到很好的应用。 8.人机界面 发电站、变电站、直流电源屏是十分重要的设备,随着科学技术的不断发展,搜企网,单片机技术的日趋完善,电力行业中对发电站、变电站设备提出了更高精密、更高质量的要求,直流电源屏是发电站、变电站二次设备中非常重要的设备,直流电源屏承担着向发电站、变电站提供直流控制保护电 源的作用,同时提供给高压开关及断路器的操作电源,因此直流电源屏的可靠性将直接关系到发电站的安全运行,直流电源屏的发展已经经历了很长的时间,从早期的直流发电机、磁饱和直流充电机到集成电路可控硅控制直流充电机、单片机控制可控硅充电机、高频开关电源充电机等,至目前直流电源屏已很成熟。直流电源屏整流充电部分仍然采用目前国际最流行的软开关技术,将工频交流经过多级变换,最后形成稳定的直流输出,直流电源屏系统控制的优秀部件是V80系列可编程控制器PLC,它将系统采集的输入输出模拟量以及开关量经过运算处理,最终控制高频开关电源模块使其按电池曲线及有人为设置的工作要求更可靠地工作。 9.结束语 电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,随着我国科技技术的发展,电气自动化技术也随之提高。 电力系统自动化技术论文:新经济下电力系统自动化新技术的内涵与发展方向 [摘 要]随着计算机技术、控制技术及信息技术的发展,电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域。 [关键词]新形势;电力系统自动化;发展 电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向,它包括:发电控制的自动化(agc已经实现,尚需发展)、电力调度的自动化(具有在线潮流监视,故障模拟的综合程序以及scada系统),实现了配电网的自动化,现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站,实现更好的无人值班。 一、 电力系统自动化的基本概念 电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护,网络信息的自动传输,系统生产的自动调度,以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量(频率和电压)、系统运行的安全可靠,提高经济效益和管理效能。 二、变革性重要影响的三项新技术内容 (一)电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为3个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。智能控制是当今控制理论发展的新阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。 (二)facts和dfacts 1、facts技术概念的提出 所谓“柔性交流输电系统技术”又称“灵活交流输电系统技术”,简称facts,就是在输电系统的重要部位,采用具有单独或综合功能的电力电子装置,对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行调整控制,使输电更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统,以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量,并可获取大量节电效益的新型综合技术。 2、facts的优秀装置asvc的研究现状 asvc由二相逆变器和并联电容器构成,其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压,而且可以在故障后的恢复期间稳定电压,因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比,asvc的调节范围大,反应速度快,不会响应迟缓,没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声。 3、dfacts的研究态势 dfacts是指应用于配电系统中的灵活交流技术,它是hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是对供电质量的各种问题采用综合的解决办法,在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。 三、基于gps统一时钟的新一代ems和动态安全监控系统 (一)基于gps统一时钟的新一代ems 目前应用的电力系统监测手段,主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集(scada)系统。前者记录数据冗余,记录时间较短,不同记录仪之间缺乏通信,使得对于系统整体动态特性分析困难;后者数据刷新间隔较长,只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足,即不同地点之间缺乏准确地共同时间标记,记录数据只是局部有效,难以用于对全系统动态行为的分析。 (二)基于gps的新一代动态安全监控系统 基于gps的新一代动态安全监控系统,是新动态安全监测系统与原有scada的结合。电力系统新一代动态安全监测系统,主要由同步定时系统,动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用gps实现的同步相量测量技术和光纤通信技术,为相量控制提供了实现的条件。 四、电力系统自动化的研究方向 (一)智能保护与变电站综合自动化 对电力系统电保护的新原理进行了研究,将国内外最新的人工智能、模糊理论、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等应用于新型继电保护装置中,使得新型继电保护装置具有智能控制的特点,大大提高电力系统的安全水平。 (二)电力市场理论与技术 基于我国目前的经济发展状况、电力市场发展的需要和电力工业技术经济的具体情况,认真研究了 力市场的运营模式,深入探讨并明确了运营流程中各步骤的具体规则;提出了适合我国现阶段电力市场运营模式的期货交易(年、月、日发电计划)、转运服务等模块的具体数学模型和算法,紧紧围绕当前我国模拟电力市场运营中亟待解决的理论问题。 (三)电力系统实时仿真系统 对电力负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行了研究,引进了加拿大teqsim公司生产的电力系统数字模拟实时仿真系统,建成了全国高校第一家具备混合实时仿真环境的实验室。该仿真系统不仅可进行多种电力系统的稳态及暂态实验,提供大量实验数据,并可与多种控制装置构成闭环系统,协助科研人员进行新装置的测试,从而为研究智能保护及灵活输电系统的控制策略提供了一流的实验条件。 五、电力系统运行人员培训仿真系统及电气设备状态监测与故障诊断技术 电力系统运行人员培训仿真系统是针对我国电力企业职工岗位培训的迫切要求,将计算机、网络和多媒体技术的最新成果和传统的电力系统分析理论相结合,利用专家系统、智能cai(计算机辅助教学)理论,是进行电力系统知识教学、培训的一种强有力手段。 (一)配电网自动化 在中低压网络数字电子载波ndlc、配网的模型及高级应用软件pas、地理信息与配网scada一体化方面取得了重大技术突破。其中,ndlc采用了dsp数字信号处理技术,提高了载波接收灵敏度,解决了载波正在配电网上应用的衰耗、干扰、路由等技术难题。 (二)电力系统分析与控制 对在线测量技术、实时相角测量、电力系统稳定控制理论与技术、小电流接地选线方法、电力系统振荡机理及抑制方法、发电机跟踪同期技术、非线性励磁和调速控制、潮流计算的收敛性、电网调度自动化仿真、电力负荷预测方法、基于柔性数据收集与监控的电网故障诊断和恢复控制策略、电网故障诊断理论与技术等方面进行了研究。 (三)人工智能在电力系统中的应用 结合电力工业发展的需要,开展了将专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、警报处理、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。 (四)现代电力电子技术在电力系统中的应用 开展了电力电子装置控制理论和控制算法、各种电力电子装置在电力系统中的行为和作用、灵活交流输电系统、直流输电的微机控制技术、动态无功补偿技术、有源电力滤波技术、大容量交流电机变频调速技术和新型储能技术等方面的研究。 (五)电气设备状态监测与故障诊断技术 通过将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术等结合起来,针对电气设备绝缘监测方法和故障诊断的机理进行了详细的基础研究,开发了发电机、变压器、开关设备、电容型设备和直流系统等主要电气设备的监控系统,全面提高电气设备和电力系统的安全运行水平。 结束语 电力系统是一个庞大的综合性的系统,从发电、变电到配电,最后到用户的使用是一个整体连续的过程,这其中的任何一个环节都对电力系统的正常运行很所影响。在信息化高速发展的时代背景下,在电力系统中实现自动化是其发展的目标,可以对发电控制、电力调度和配网方面都实现自动化,不仅可以节省企业的运行成本,并且可以提高工作效率,增加企业的经济效益。 电力系统自动化技术论文:电力系统自动化未来发展新技术研究 摘要:变电站自动化系统是变电站的优秀系统,自动化系统的稳定性与先进性对变电站及电网的影响深远,先进稳定的自动化系统不仅可以保证电力企业经济效率,而且能保证广大用电户利益。现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高,相应地,电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展,本文对此进行了详细的阐述。 关键词:电力系统自动化 发展 应用 变电站电力系统是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压,在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点,变电站主要分为:升压变电站,主网变电站,二次变电站,配电站。电力系统综合自动化是基于科技发展和计算机网络技术的出现而逐步形成的一个概念,是一个综合发电厂、变电站、输配网络和用户的集成概念,其概念研究和实现的主要目的就是如何更好地掌控和监视电力从出厂到供应的全过程,使输配过程更有效和通畅。 1 电力系统自动化总的发展趋势 1.1 当今电力系统的自动控制技术正趋向于: ①在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。②在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。③在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。④在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。⑤在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 1.2 整个电力系统自动化的发展则趋向于: ①由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到agc(自动发电控制)。②由高电压等级向低电压扩展,例如从ems(能量管理系统)到dms(配电管理系统)。③由单个元件向部分区域及全系统发展,例如scada(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如mis(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(computer)、控制(control)、通信(communication)和电力装备及电力电子(power system equiqments and power electronics)的统一体,简称为“cccp”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 2 具有变革性重要影响的三项新技术 2.1 电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有: ①电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。②具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。③不仅需要本地不同控制器间协调,也需要异地不同控制器间协调控制。 智能控制是当今控制理论发展的新的阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题;特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。 智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制,基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构,多机系统中的asvg(新型静止无功发生器)的自学习功能等。 2.2 facts和dfacts 2.2.1 facts概念的提出 在电力系统的发展迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候,一种改变传统输电能力的新技术——柔性交流输电系统(facts)技术悄然兴起。 所谓“柔性交流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称facts,就是在输电系统的重要部位,采用具有单独或综合功能的电力电子装置,对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行调整控制,使输电更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统,以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量,并可获取大量节电效益的新型综合技术。 2.2.2 facts的优秀装置之一——asvc的研究现状 各种facts装置的共同特点是:基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。asvc是包含了facts装置的各种优秀技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。 asvc由二相逆变器和并联电容器构成,其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压,而且可以在故障后的恢复期间稳定电压,因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比,asvc的调节范围大,反应速度快,不会发生响应迟缓,没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声,并且因为asvc是一种固态装置,所以能响应网络中的暂态也能响应稳态变化,因此其控制能力大大优于同步调相机。 2.2.3 dfacts的研究态势 随着高科技产业和信息化的发展,电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感,电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。可以说,信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。 dfacts是指应用于配电系统中的灵活交流技术,它是hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是:对供电质量的各种问题采用综合的解决办法,在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。 3 基于gps统一时钟的新一代ems和动态安全监控系统 3.1 基于gps统一时钟的新一代ems 目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集(scada)系统。前者记录数据冗余,记录时间较短,不同记录仪之间缺乏通信,使得对于系统整体动态特性分析困难;后者数据刷新间隔较长,只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足,即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记,记录数据只是局部有效,难以用于对全系统动态行为的分析。 3.2 基于gps的新一代动态安全监控系统 基于gps的新一代动态安全监控系统,是新动态安全监测系统与原有scada的结合。电力系统新一代动态安全监测系统,主要由同步定时系统,动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用gps实现的同步相量测量技术和光纤通信技术,为相量控制提供了实现的条件。gps技术与相量测量技术结合的产物——pmu(相量测量单元)设备,正逐步取代rtu设备实现电压、电流相量测量(相角和幅值)。 电力系统调度监测从稳态/准稳态监测向动态监测发展是必然趋势。gps技术和相量测量技术的结合标志着电力系统动态安全监测和实时控制时代的来临。 随着计算机技术,控制技术及信息技术的发展,电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域,而信息技术的发展,不仅会推动电力系统监测的发展,也会推动电力系统控制向更高水平发展。 电力系统自动化技术论文:对电力系统中运用电气自动化控制技术的探讨 目前,现代电力电子技术的发展,电气工程及其自动化已迈向生产和社会生活的各个领域,如何培养和造就社会经济发展急需的具有工程实际应用能力的电气工程人才,集科学性、先进性、整体性、特色于一身的课程建设;理论与实践、知识与技能紧密结合的既能“动口”也能“动手”的“双师型”师资队伍建设;立足人才培养目标,按照高质量、高起点、高标准的原则,加强实验实训资源的整合方面对电气工程及其自动化建设进行了探讨。 1 电力系统中自动化控制技术 1.1 电网调度自动化 电网调度自动化主要组成部分,由电网调度控制中心的计算机网络系统、工作站、服务器、大屏蔽显示器、打印设备等,其主要是通过电力系统专用广域网连结的,下级电网调度控制中心、调度范围内的发电厂、变电站终端设备(如测量控制等装置)等构成。电网调度自动化的主要功能是:电力生产过程实时数据采集与监控电网运行安全分析、电力系统状态估计、电力负荷预测、自动发电控制(省级电网以上)、自动经济调度(省级电网以上)并适应电力市场运营的需求等。 1.2 变电站自动化 变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作,提高工作效率,扩大对变电站的监控功能,提高变电站的安全运行水平。变电站自动化的内容就是对站内运行的电气设备进行全方位的监视和有效控制,其特点是全微机化的装置替代各种常规电磁式设备;二次设备数字化、网络化、集成化,尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆;操作监视实现计算机屏幕化:运行管理、记录统计实现自动化。变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分,是电力生产现代化的一个重要环节。 1.3 发电厂分散测控系统(dcs) 发电厂分散控制系统(dcs)一般采用分层分布式结构,由过程控制单元(pcu)、运行员工作站(0s)、工程师工作站(es)和冗余的高速数据通讯网络(以太网)组成。过程控制单元(pcu)由可冗余配置的主控模件(mcu)和智能i/0模件组成。mcu模件通过冗余的i/0总线与智能fo模件通讯。pcu直接面向生产过程,接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开关量、脉冲量等信号,经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构,完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。 运行员工作站(0s)和工程师工作站(es)提供了人机接口。运行员工作站接收pcu发来的信息和向pcu发出指令,为运行操作人员提供监视和控制机组运行的手段,工程师工作站为维护工程师提供系统组态设置和修改、系统诊断和维护等手段。 2 电子技术、计算机技术的发展不断推动电力系统自动化进步 随着上世纪八十年代单片机技术的发展和应用,我国电力系统自动化设备实现了全面的更新换代。国产的工业计算机和引进的pc机技术为电力系统调度自动化、电厂监控系统、变电站综合自动化奠定了基础。开发的应用软件可以实现电力系统实时数据采集、汇总、分类、分析、存档、显示、打印、报警、完成操作控制等任务。这~ 时期自动化存在的主要问题是系统结构、功能、通信协议等方面缺乏工业标准,不同厂家的设备不能互连;计算机与各设备的通信一般为星形点对点连结,主要采用低速率的串/并行口通信方式,系统实时性不太好,设备配置的灵活性也较差。 随着上世纪90年代高性能工作站、服务器及软件技术、信息处理技术、特别是高速网络技术的发展,电网调度自动化系统、电厂监控、变电站自动化、配电自动化的技术水平上了一个新台阶,产品逐步发展成为一种开放式、分布式、网络化、智能化的新模式。与上一代产品相比可以大幅度减少电力电缆、通信电缆的用量,设备体积小还减少了占地面积等从而降低了建设成本,同时大幅度提高了系统的技术性能,增加了设备配置的灵活性、互换性和可维护性,提高了系统运行的可靠性。最近几年以来,各种嵌入式产品的出现,例如嵌入式高性能微处理器、嵌入式计算机、嵌入式操作系统、嵌入式以太网等产品使电力系统中的装置类设备如测量控制设备、继电保护装置、数据通信控制器等得以再次更新换代,装置的硬件电路和应用程序结构简化,产品性能大大提高,装置信息处理速度更快,功耗更低,功能扩展能力更强。 3 当前电力系统自动化依赖it技术向前发展的重要技术 当前电力系统自动化依赖于电子技术、计算机技术继续向前发展的主要热点有:① 电力一次设备智能化;② 电力一次设备在线状态检测;③ 光电式电力互感器;④ 适应光电互感器技术的新型继电保护及测控装置;⑤特高压电网中的二次设备开发。 3.1 电力一次设备智能化 常规电力一次设备和二次设备安装地点一般相隔几十至几百米距离,互相间用强信号电力电缆和大电 流控制电缆连接,而电力一次设备智能化是指一次设备结构设计时考虑将常规二次设备的部分或全部功能就地实现,省却大量电力信号电缆和控制电缆,通常简述为一次设备自带测量和保护功能。如常见的“智能化开关”、“智能化开关柜”、“智能化箱式变电站”等。 电力一次设备智能化主要问题是电子部件经常受到现场大电流开断而引起的高强度电磁场干扰,关键技术是电磁兼容、电子部件的供电电源以及与外部通信接口协议标准等技术问题。 3.2 电力一次设备在线状态检测 对电力系统一次设备如发电机、汽轮机、变压器、断路器、开关等设备的重要运行参数进行长期连续的在线监测,不仅可 以监视设备实时运行状态,而且还能分析各种重要参数的变化趋势,判断有无存在故障的先兆,从而延长设备的维修保养周期,提高设备的利用率,为电力设备由定期检修向状态检修过度提供保障。近年来电力部门投入了很大力量与大学、科研单位合作或引进技术,开展在线状态检测技术研究和实践并取得了一些进展,但由于技术难度大,专业性强,检测环境条件恶劣,要开发出满意的产品还需一定时日。 3.3 光电式电力互感器 电力互感器是输电线路中不可缺少的重要设备,其作用是按一定比例关系将输电线路上的高电压和大电流数值降到可以用仪表直接测量的标准数值,以便用仪表直接测量。其缺点是随电压等级的升高绝缘难度越大,设备体积和质量也越大;信号动态范围小,导致电流互感器会出现饱和现象,或发生信号畸变;互感器的输出信号不能直接与微机化计量及保护设备接口。因此不少发达国家已经成功研究出新型光电式和电了式互感器,国际电工协会已了电子式电压、电流互感器的标准。国内也有大专院校和科研单位正在加紧研发并取得了可喜成果。目前主要问题是材料随温度系数的影响而使稳定性不够理想。另一关键技术是,光电互感器输出的信号比电磁式互感器输出的信号要小得多,一般是毫安级水平,不能像电磁式互感器那样可以通过较长的电缆线送给测控和保护装置,需要在就地转换为数字信号后通过光纤接口送出,模数转换、光电转换等电子电路部分在结构上需要与互感器进行一体化设计。在这里,电磁兼容、绝缘、耐环境条件、电子电路的供电电源同样是技术难点之一。 3.4 适应光电互感器技术的新型继电保护及测控装置 自从电力系统采用光电互感器技术后,与之相关的二次设备,如测控设备,继电保等装置的结构与内部功能将发生巨大的变化。首先节省了装置内部的隔离互感器、a/d转换电路及部分信号处理电路,从而提高了装置的响应速度。但需要解决的重要关键技术是为满足数值计算需要对相关的来自不同互感器的数据如何实现同步采样,其次是高效快速的数据交换通信协议的设计。 4 结束语 根据以上所述,电气工程及其自动化专业是电力系统的重要工作,因此,我们的工作人员应对其不断进行探索和研究,提高了电力安全可靠性。还要结合自己的工作经验进行分析。从而保证电力系统工作的安全与发展。
煤矿机械机电一体化研究:浅析机电一体化在煤矿机械中的作用 摘 要:机电一体化已经成为了煤矿机械发展的主要趋势,作为新时代的煤矿业,其正处于一个更新换代的转折点,现在的煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,随着国家对煤矿安全生产的重视,煤矿设备投入的不断增加,煤矿机械也处在一个更新换代的时期。煤矿业在投入设备的基础上重视安全生产,文章着重对煤矿生产中机电一体化情况进行了探讨,并阐释了其在煤矿生产中的主要作用。 关键词:机电一体化;煤矿机械;作用;应用 科技的进步为新时代的各行各业都带来了新型的先进技术,煤矿业也不例外,在煤矿生产中对于机械性能的要求也不断的在提高,煤矿机械中微电脑的应用会更加的广泛,且机械结构会更加复杂,其对于维护的要求也向着更加专业的方向发展。以下就通过文章对煤矿机械中电子装置的控制功能、特性和类别以及电气的功能、特性和类别进行初步的介绍。用以帮助工作人员以及管理人员更加了解煤矿机械。 1 机电一体化的产生与应用 机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。目前各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。 在现代的煤矿生产中,机械性能会直接影响到煤矿的产出,机械的自动化程度以及经济性都会对生产造成一定的影响,也会对煤矿的供电、通风以及排水、提升造成安全性影响。煤矿机械的经济性、可靠性以及动力性会直接受到机械电气以及电子系统中控制部分的性能以及质量好坏的影响,在此影响下会直接对机械的寿命施工质量以及生产效率造成影响。微电子系统在现代煤矿生产中越来越不可或缺,已经成为了现代煤矿机械的优秀组成部分,同时,也成为了评判煤矿机械水平的标准之一。随着科技的进步和机械技术的发展,煤矿机电在性能上不断提高,微电子开始在煤矿机械中得到广泛的应用、推广,成为了煤矿机械的重要组成部分。换言之,煤矿机械系统的复杂程度会越来越高,功能也会越来越强大,应用范围相对也会随之变广,但是随之而来的问题便是其维护和维修要求也相对开始变得越来越专业,这就使得煤矿的工作人员所面临的专业机械问题更加复杂。为了更好的适应更加复杂的机械设备以及控制系统,对煤矿员工的技术培训就显得尤为重要,同样对设备的管理也成为了煤矿管理工作的中心内容。 随着开采技术的提高,以及新时期对于煤矿生产的要求,煤矿机械的使用中仅仅依靠液压技术以及机械技术已经不能满足现代机械性能要求。对于煤矿机械应用,现代化的生产要求煤矿机械具有更好的可控性,更加智能化。因此微电子的技术引入成为了煤矿机械的必然发展趋势,在对煤矿机械的控制上微电子控制成为了必然的选择。机电一体化作为新兴的技术,以其独特的适应性开始受到煤矿业的关注,将机电一体化技术引入煤矿生产的机械设备中,不仅仅是对于煤矿机械的技术革新,同时也使得煤矿机械设备从性能上有了本质的改变。 机电一体化又被称作电子机械工程学,是一门综合性技术,同时也是一门跨学科技术,由多种学科技术(计算机技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术以及液压技术)相互融合形成的交叉学科,却又独立于上述任何一门学科。机电一体化的技术最先得到应用是在上世纪七十年代,得以应用于国外机械中。而随着微电子技术在八十年代末期逐步的发展,并成为了优秀技术开始,机械制造的发展速度日新月异,并且随着微处理、计算机、检测、传感以及信息处理等技术在煤矿机械中得到引用并逐步发展,对煤矿机电产品性能产生了极大的促进,使得煤矿机械发展进入了一个快速转变阶段。目前以微处理器或者是微电脑为优秀的电控系统已成为了我国煤矿机械的发展趋势,虽然同发达的西方国家相比,我国的微控系统还存在一定的差距,但是随着技术的引入和研究发展,煤矿机械技术的提升也会十分迅速。 我国煤矿业引入微电子控制系统主要用于对煤矿机械功能进行提升,其主要实现了以下几方面功能。 2 在线监控、自动报警及故障自诊 即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。 3 节能降耗,提高生产效率 例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、PLC控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高了。 4 有效提高生产的自动化、半自动化 自动化煤矿机械设备是今后的发展趋势,而半自动化的机械设备应用也会越来越广泛,不但从劳动强度上减轻了操作人员的负担,同时也是对生产效率的有效提升。另外可以最大程度避免由于操作人员经验不足而对作业精度造成的影响。微电子在煤矿机械设备中的应用也是其自动化智能化发展的重要保障,去推广以及应用,使得机械系统的构造越来越复杂,但是功能以及适用范围也会随之而扩大。 5 其他应用 一些国外生产的输送机、采煤机、综掘机等采用了电子(微电脑)控制的自动变速器,能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比,从而改变功率,这不仅充分利用了电动机功率,大大提高了能耗经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度,提高了设备的安全性能,提高作业人员操作的安全性。目前我国在综合机械化采煤机上采用电子(微电脑)控制,可实现无人操作,使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,也配备了无线遥控装置,可远程遥控也可微电脑编程控制。电子(微电脑)系统的可靠性是煤矿机械非常重要的一项性能指标。由于煤矿机械一般井下作业,其直接受到潮气、煤尘、通风、石块、地质变化等的侵袭,此外还受到采煤振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子(微电脑)控制系统必须满足井下性能环境要求,能在井下环境温度下可靠、稳定地工作;抗压强度高、抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;较好耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。 6 结束语 科学技术的进步所带来的便是煤矿机械的发展,而机械技术的发展使得煤矿机械在性能上的适应性越来越高。随着机电一体化程度的加深,以及先进技术的引入,我国的煤矿机械技术发展开始向着微电子控制系统转变,在应用上更加的广泛,同时对于相关维修以及管理工作人员的专业素养要求也越来越高。即便如此,机电一体化也越来越得到广大煤矿业生产者以及管理者的推崇,在应用中不断的吸取经验,从而得以发展提高。虽然世界机电一体化的微电子控制技术发展较早,但是我国的技术应用起步较晚,因此在煤矿的生产上还存在很多的差距。但是社会对于煤矿生产的要求不会因此而降低,因此机电一体化变革刻不容缓,需要煤矿生产工作中每一个环节的相互配合,以及每一个环节的工作人员的共同努力。 煤矿机械机电一体化研究:机电一体化在煤矿机械中的应用探究 摘要:近年来,随着世界科学技术的迅速发展,我国煤矿机械中微处理器和计算机技术得到了广泛的应用。社会上不时出现煤矿开采过程的安全事故,煤矿企业的技术系统安全已成了人们关注的问题,对煤矿企业带来了新的挑战。机电一体化技术在煤矿机械中的应用,不仅降低煤矿企业的生产成本,而且极大的提高了煤矿率,有利于煤矿企业的安全开采。机电一体化技术在煤矿机械领域中的发展日益加快,影响煤矿企业向全新的一体化阶段迈进,给企业创造了更大的利润。本文从机电一体化技术的概念开始探究,围绕机电一体化技术在煤矿机械中的应用,指出了机电一体化技术在煤矿机械中应用的重要意义。 关键词:机电一体化技术;煤矿机械;应用 1.机电一体化技术的介绍 1.1.机电一体化技术的概念。机电一体化技术是指融合电气工程、机械工程、信息技术、计算机技术等为一体的一项新兴综合技术,它是微电子技术向传统机械工程渗透的结果。机电一体化作为企业信息化的重要支撑技术,它还是矿山综合自动化的基础。我国煤矿企业的煤矿开采、挖掘、运输过程中机电一体化技术得到了广泛的应用和推广,从而很大程度的提高了我国煤矿生产的综合实力,为我国煤炭工业安全、高效、洁净、结构优化的生产提供了有力的保障。机电一体化技术的工作系统由许多的机械设备和电子设备组成,它们是一个统一的整体,这些统一的整体在一体化原理的指导下完美的运行就能形成机械化系统。它形成的机械化系统在满足人们需求的基础上,使得人们的使用功能得到满足。机电一体化技术中说的电子设备就是指微电子系统,它能形成具有新性能和功能的先进的科技产品,它们的超高智能能够满足人们的使用需求。 1.2.机电一体化系统各个部分的功能。机电一体化系统由很多部分组成,其中最重要的是传感装置、动力装置和机械装置等,这些装置在与人的统一之下通过一定的设计原理链接起来,才能发挥机电一体化设备的功能。机电一体化由很多部分组成,每一个部分的功能有所不同,下面介绍各个部分的功能: 1.2.1.执行部分:机电一体化系统的执行过程由计算机给出的控制指令开始,按照控制指令做出相应的反应来完成执行过程。机电一体化的执行机构由许多机械部件构成,当计算机发出控制指令后做出相应的反应,这就是机电一体化系统大概的执行过程。 1.2.2.动力部分:它为机电一体化系统提供安全执行的动力,就像人体中提供人体运动所需的糖原一样,为系统预定的控制指令提供所需的动力。 1.2.3.传感部分:就是完成机电一体化中的信息传递的部分。机电一体化系统中工作人员通过相应的仪器来接受执行部分和动力部分发出的数据信息,再将这些信息转化成他们能够看懂的信号,完成信息在机电一体化系统中的传递。 2.机电一体化技术在煤矿机械中的应用 2.1.机电一体化技术在采煤机上的应用。这是机电一体化技术在煤矿机械中应用的典型例子。电牵引采煤机是通过机电一体化技术研制而成的,与传统的液压牵引式采煤机相比,它能提供更大更强的牵引力,在下滑的过程中能发电制动,节约能源,还能在大倾角的煤层中牵引运行。总之,电牵引采煤机具有系统整机效率高、可靠性好、磨损小、动态特性良好和维修量小等很多优点,为煤矿企业降低生产成本,增加利润。 2.2.机电一体化在煤矿安全生产监控系统中的应用。这是煤矿机械中最能体现机电一体化的关键技术。虽然安全生产监控系统在我国的发展相对较晚,但是从上个世纪80年代开始,我国研究人员开始研究国外先进的煤矿安全生产监控技术,研究结果在一定程度上促进了我国煤矿监控系统的发展。我国研究人员通过吸收并消化国外先进的煤矿监控技术,根据我国现有的国情,研制出了比较先进的煤矿安全生产监控系统。新研制出的煤矿安全生产监控系统具有较高的智能化水平,从煤矿生产中长期应用情况看,这个系统在采煤的安全生产管理过程中体现的至关重要。 2.3.机电一体化技术在提升机上的应用。内装式提升机和全数字化提升机都是机电一体化在煤矿机械中应用的结果,总体上并用许多相关的先进技术,不仅简化了电器的安装过程,而且使电器达到了高度可靠的程度。其中内装式提升机是并用以及整合通信、电力电子、自动控制、机械等先进技术的,把滚筒和机械的结构合二为一的提升机系统。全数字化提升机是通过采用总线的方式,简化电器安装的过程,使得电器具有较高的可靠性。 3.机电一体化技术在煤矿机械中应用的意义 3.1.实现了煤矿开采的高效生产一体化技术。机电一体化在采煤机和提升机上的应用在很大程度上提高矿山的开采效率,极大的简化生产方式,改善落后的作业模式,降低操作人员的劳动强度。 3.2.提高了矿山开采的经济效益。机电一体化系统整体上融合电气工程、机械工程、信息技术、计算机技术等为一体的一项新兴综合技术,具有效率高、可靠性好、磨损小、动态特性良好和维修量小等很多优点。因此,机电一体化技术在煤矿机械中的广泛应用降低煤炭生产成本的同时增加了煤矿企业的社会效益和经济效益,推动了煤炭企业的健康快速发展。21世纪是信息化时代,每个人都在强调工作效率和质量,煤炭企业的安全、高效率、高质量的煤矿生产是企业在市场竞争中制胜的基础,机电一体化技术提升了煤炭企业的工作效率,它是煤炭企业制胜采取的必然措施。 3.3.提高了安全的煤矿开采工作环境。煤矿机械中机电一体化技术的应用不仅提高煤矿机械的工作效率,而且还能创造安全的煤矿开采工作环境,降低了安全事故的发生,使得矿工的人身安全得到了有力的保障,减少了煤炭企业的人员伤亡和经济损失。机电一体化技术在煤矿机械中的应用提高了煤矿开采工作环境的安全度和可靠性,不仅减少了企业的经济损失,而且增强了人们群众对煤矿企业工作环境安全的信赖。 结语:总之,机电一体化技术是融合电气工程、机械工程、信息技术、计算机技术等为一体的新兴综合技术,它具有良好的性能、功能,电牵引采煤机、监控系统和全数字化提升机等先进技术,在煤矿机械中得到了广泛的应用并推广,一定程度上提升了煤矿开采的工作效率,使得煤矿开采更加安全。 作者简介:齐景荣 (1979.9--)男 本科 实验师 研究方向:机械工程 煤矿机械机电一体化研究:机电一体化技术在煤矿机械中的应用探讨 摘要:随着科学技术的发展,越来越多的领域运用新技术来推动自身的发展,这也包括了煤炭领域。机电一体化应用在煤炭系统可以有效地改良旧设备,并开发出新产品,成效有目共睹。这一应用使人们意识到如果要实现高效安全的机械化采煤,就要采用机电一体化,这是实现其目的的关键所在。此外,机电一体化的运用还可以加快煤矿机电产品的更新换代步伐。因此,本文主要阐述了机电一体化技术在煤矿机械中的应用,同时也分析了其未来发展趋势。 关键词:机电一体化 技术 煤矿机械 应用 1 概述 机电一体化是一门复合型技术,它集机械、电子、计算机和信息为一体,机械是其主功能、依托计算机和电子技术发展动力功能,把机械装置、电子设备和软件等结合起来,发挥其独特的作用。数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化是其未来主要发展方向。煤矿业未来往高效安全、清洁、结构优化的方向发展,而煤矿机电一体化技术的运用能够推动其快速往这个方向发展,并实现煤矿综合自动化。此外,煤矿机电一体化技术是煤矿企业信息化的关键支撑技术,并广泛应用于煤矿采掘和装备应用与推广上,促使其快速健康的发展,为整个煤矿工业打下稳固基础。本文分析了煤矿机电一体化技术的发展现状及其研究意义、它在煤矿业的应用和其未来发展趋势,希望对煤矿产业的发展起到推动作用。 2 对我国煤矿机电一体化技术的发展现状的研究 中国的机电一体化技术萌芽期是从20世纪70年代开始,到了80年代后期,在综合机械化采煤这一领域得到飞跃发展,并推动了煤矿机电一体化技术的发展进程。在这一年代,采煤机已经发展为电牵引。进入20世纪90年代中期,在已有基础上研发了大功率电牵引采煤机。到了21世纪,煤矿机电一体化技术得到广泛的应用,并在某些领域取得极佳的成绩,如煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等。但与国外发达国家相比,我国的机电一体化技术起步较晚,因此,在对该技术的研发水平、应用领域、投资规模和技术管理上都稍微落后于采煤业发达的国家。 3 分析煤炭机电一体化技术的研究意义 随着煤炭机电一体化技术的发展,分析研究该技术有着重大的意义。本文主要从三个方面分析了其研究意义。 3.1 有效提高了煤矿作业的劳动效率 传统的煤矿作业大多数是以手工为主,而引用机电一体化可以大大提高劳动效率,降低工人的劳动强度,缩短作业时间,生产效率明显得到明显提高。 3.2 有效提高劳动安全保障 传统煤矿工人的工作环境都比较差,如潮湿、灰尘大,这严重影响工人的身体健康,有时还会危及到他们的生命安全。机电一体化技术应用在煤矿领域能够保障工人劳动安全,防止灰尘和潮湿等恶劣环境危害他们的身体健康。 3.3 明显增加劳动收入 机电一体化运用在煤矿机械中不仅能提高劳动生产率,同时也提高了煤炭产量。这直接受益的是煤矿企业,而煤矿企业效益的提高,煤矿工人的劳动收入也明显上升,改善其生活水平。此外,煤矿产业的发展还能带动当地相关产业的发展,为当地带来一定的经济效益。 4 对机电一体化在煤矿生产中的应用研究 工业化的快速发展也带动了煤矿业的发展,在煤矿产业引进机电一体化技术,并广泛应用在煤矿产业的各个领域。以下从三个方面进行阐述,它们分别是机电一体化在矿井综合采煤方面的应用、矿井运输提升设备的应用和煤矿安全生产方面的应用。①应用于矿井综合采煤方面。机电一体化技术在煤矿生产中的一个典型应用就是电牵引采煤矿机,它具有牵引特性好、反映快捷、结构简单易用、工作效率高和寿命长等良好特点。因此,它被广泛应用于大倾角煤层。②应用于矿井运输提升设备。机电一体化技术在煤矿生产的另一主要应用是带式输送机和矿井提升机。其中带式输送机因能长距离运送、运行期间安全性能高,并能实现自动化而成为我国煤矿井下原煤矿输送系统的主要运输设备。而矿井提升机其机械结构简单,能实现全数字化交流提升。③应用于煤矿安全生产方面。最能强有力的体现出煤矿业机电一体化技术的就是应用于矿井安全生产监控系统,这不仅能保证煤矿进行安全生产,还能促进煤矿安全管理的发展。这也符合了我国规定的矿井必须配备矿井监测控制系统的规定,使工人在安全的条件下进行生产。 5 对煤矿机电一体化技术应用的发展趋势的研究 国产煤矿机电一体化设备的特点是:智能化、程序化、信息化,并具有很多无可比拟的优点,如便于操作维护、设备体积小、安全可靠度高等。这一技术广泛应用与煤矿业能有效减轻工人的劳动强度,提高煤矿企业生产效益,拉动社会经济的发展。但目前为止,我国的机电一体化技术还落后于其他煤矿产业发达的国家,本文特分析了其未来发展的三个主要趋势。第一,研究发展拥有自主知识产权的煤矿开采技术,特别是在关键装置方面;第二,在产品功能方面增家通信功能,以配合综合自动化的发展需求。第三,机电一体化技术的日后研究重点之一是研究发展煤矿机器人。 6 结语 综上所述,科学技术的快速发展能够有效推动机电一体化技术的发展,并广泛应用于煤矿产业的各个领域,加快煤矿产业快速向前发展,进而推动社会经济的发展。机电一体化技术的应用不仅能够提高煤矿企业经济效益,还保障了工人操作的安全性。国家也越来越重视煤矿产业的安全性生产,这使煤矿产业大幅度增加煤矿设备的投入。因此,它的发展必能创作出更大的社会价值。 作者简介:武国强(1978-),男,山西武乡人,主要研究方向:机械与煤矿井下运输系统,机械助理工程师。 煤矿机械机电一体化研究:机电一体化技术在煤矿机械中的应用 【摘 要】机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。近年来,机电一体化技术得到迅猛发展,机电一体化技术在煤矿中运用,大大改善了煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数,同时实现了高效、安全、机械化采煤。随着国家对煤矿安全生产的重视 , 煤矿设备投入的不断增加,机电一体化技术在煤矿机械中的应用将更加广泛。鉴于此,本文对机电一体化技术在煤矿机械中的应用进行了探讨。 【关键词】煤矿机械;机电一体化技术;应用 一、前言 机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术。机电一体化是集机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、软件编程技术等多学科的交叉综合,它的发展和进步也促进了相关技术的发展和进步。机电一体化技术从 20 世纪 70 年代中期开始在国外机械上得到应用。20 世纪80 年代以微电子技术为优秀的高新技术的兴起,推动了机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用,极大促进了煤矿机电产品的性能,使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。由于煤炭生产是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面,因此需采用大量的机电设备才能实现这一目标,而机电一体化煤矿产品则是实现高产高效的最好选择。采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数,同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。目前,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破, 在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。但与国外发达国家相比,还有不小差距。 二、机电一体化技术在煤矿机械中的应用 1、机电一体化技术在采煤机中的应用 近年来, 我国电牵引采煤机的研发取得了长足的进步, 在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上, 进行二次开发, 拥有了许多具有自主知识产权的换代产品, 在我国煤矿综合机械化采煤工作面, 国产采煤机已经占据主导地位, 完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现。传统的采煤机结构比较复杂,而且体积比较大,移动不便,使用范围也比较局限。目前采用的电牵引采煤机结构简单,体积小,尺寸小,重量轻,其在为采煤机提供前进牵引力过程中,克服了采煤机移动时产生的阻力,不仅提高了生产效率,而且有效的提高了煤矿产量,充分发挥了机电一体化的绝对优势。比如,在煤矿开采过程中,随着开采深度的进一步加深,经常会遇到大倾角的煤层,有的呈现40~50°的倾斜角,由于倾角大,要求采煤机要具备良好的制动性,坡度陡的特点对采煤机的要求十分严格。利用机电一体化的设备在电动机的轴端安置了防滑制动器,该装置有很好的停电设置功能,可有效将电动机的转矩提升1.6―2倍,避免采煤机出现下滑的情况发生,同时将剩下的电能返回到电网中。国内研发的采煤机大多能够熟练的使用机电一体化技术,例如MGD150N W 型采煤机,在其实际应用过程中就取得了较好的效果。 2、机电一体化技术在输送机中的应用 输送机的使用是煤炭生产机电一体化的有力体现。当前,我国关于带式输送机方面的优秀技术方面的研究与新产品的开发相继取得了较好的进展,我国已自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机,极大地提高了带式输送机的技术水平, 煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白。同时,还开展了带式输送机的优秀技术与关键元部件的理论研究及产品开发活动,很多运输机具有及时故障诊断和自我保护等功能,在使用过程中如果出现轴承温度过高、跑偏以及断带等故障,可以自行进行保护。例如目前应用比较广泛的机、电、液一体化的CST 可控软启动装置,这种装置适用于运用平滑起动来输送荷载大、惯性强的材料或设备,可以说是专门为煤矿长距离皮带运输机设计的软驱动装置。一台带式输送机可同时受到一台或几台CST驱动,解决了带式输送机的大运量、长距离的驱动难题,促进了煤矿开采的进度和步伐。 3、机电一体化技术在矿井提升中的应用 在煤矿生产中,因为现代化煤矿发展的需要,对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。矿井提升是将井下煤炭运送至地面的过程,提升效率与安全度是关系矿井效益的重要环节。矿井专用提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。目前国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型,我国自主研发的第一台全数字化的直交流提升机,优秀部分就是利用双CPU计算机操作系统,真正做到了主、副提升机的全方位自动化。我国直径达到两米以上的提升机有 90% 的都是交流提升机。不仅高度可靠,而且具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能。这种全数字化的提升机采用总线的方式来达到将电气安装进一步简化的目的,可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度,进一步提高矿井提升机的工作效率。在交流提升机中,最常见的是内装式提升机,内装式提升机占据了非常重要的地位,该提升机将滚筒和驱动合为一个整体,是典型的机电一体化设备,从结构的角度将滚筒与驱动有机的结合,机械结构大大简化,具有硬件配置简单、互相兼容等特点,是机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体,更好的实现机电一体化。 4、机电一体化技术在煤矿掘进中的应用 煤炭生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统。掘进作为煤矿开采的基础工作,掘进的效率影响采煤的效率,为此在现代化矿井中将机电一体化技术应用于掘进中是必然的。掘进机是目前大多数煤矿广泛使用的掘进机械,其电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全型开关箱、矿用本质安全型操作箱、矿用隔爆型电铃、矿用隔爆型压扣控制按钮、隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步电动机、GJC4 低浓度甲烷传感器等组成的掘进机电气系统。与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。其控制系统将控制和保护功能模块化(主控制器)、有故障记忆功能、有应急遥控功能(遥控器)、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用动力载波技术,仅用两芯通讯电缆便可实现,通讯电缆采用快速插头连接方式。 整个电气系统具有设计理念新、保护功能全、显示功能强大、内部元件配置高、结构紧凑、安装方便、可靠性高等特点。 以可编程控制器 PLC 为优秀,对油泵、截割、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护,同时显示各电机运行状态、工作电压、截割电机负荷和各种故障信息。 三、结语 总之,机电一体化在煤炭生产中的广泛应用,不仅减轻了操作人员的劳动强度,而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力,创造了巨大的经济效益和社会效益。但是,我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比,还有一定的差距。随着诸多的新型机电一体化产品的广泛使用,今后我们应该在在下面几方面加强研究:一是加强科研,投入资金,积极研发具有独立知识产权的煤矿机电一体化技术,并将其作为煤炭生产的关键和优秀技术。二是在通信功能上要进一步加强改进,以适应煤炭生产的需要。
汽车安全技术论文:基于数值仿真的汽车安全技术教学方法探讨 摘 要 鉴于汽车安全技术课程在车辆工程领域的重要性以及学生普遍反映难学的特点,将数值仿真技术融入到教学方法中去,并开展本课程的新型教学方法研究与探索。实践证明,在教学中实施数值模拟试验,不但可以弥补课堂讲授存在的单一性和抽象性两方面不足,同时还增强了学生的学习能力和实践能力。 关键词 数值仿真 车辆工程 汽车安全技术 教学实践 0 引言 近年来随着我国汽车工业飞速发展以及汽车的普及,培养特色鲜明的应用型人才已成为理工科院校发展的重要趋势。①汽车安全技术作为车辆工程专业的专业选修课,涉及到机械、车辆工程、卫生医学、交通运输工程、法律、保险等多学科,具有很强的技术性和实践性。在我国,由于高速公路建设和现代汽车工业的不断发展等诸多因素,导致近年来汽车安全事故逐年上升,而且人们对汽车安全性能的关注程度比以前有很大的提高,这些因素都促使我们必须重视对汽车安全领域的教学和科学研究来促进汽车安全性的提高。 然而,目前很多本科院校在汽车安全技术的具体教学中,仍然普遍反映难教、难学的特点。从教师角度出发,汽车安全是一项极其复杂的系统工程,实车碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。但是,实车碰撞试验费用昂贵,周期较长,限于学校试验条件,只能从理论上向学生讲授,这样就造成教学内容陈旧、方法单一、重理论轻实践等现象。从学生角度出发,由于教学对象过于抽象、乘员约束系统比较复杂、工程性强但实践机会较少,很难将汽车安全技术与工程实践有机结合,学生反映教学效果欠佳。 本文针对汽车安全技术课程的重要性和教学特点,对课堂教学方式进行了探讨,并将数值仿真技术融入到教学方法中去,其目的是充分激发学生思考、活跃课堂气氛。教学实践证明,基于数值仿真技术的教学方法,可以在课程中引导学生积极思考,促进教师与学生的互动,改善汽车安全技术教学中存在的重理论轻实践的问题,更重要的是能加强学生的实践能力、学习能力和创新能力。 1 改革课堂教学方式 汽车安全是一项极其复杂的系统工程, 教师需根据教学目标和教材的实际情况,从学生的知识基础、心理特点和接受能力出发,以学生为主体,教师为主导,通过教学方法上的改革,②促使学生全面发展。 第一,强调实践性。针对汽车安全技术教学,应采取课堂教学与数值仿真相结合的方式进行。课后学生上机演练课内所学内容,使学生逐渐熟悉掌握数值仿真技术在汽车安全方面的应用。第二,授课内容应加强针对性,突出教学重点,侧重理论与实践的有机结合,同时做到容量适当,遵照由简到繁的原则完成教学。本课程可先向学生讲授汽车安全技术的相关机理,然后在该理论基础上以具体实例为目标,通过软件建立的数值仿真模型,开展相关的仿真控制和数据处理,增强教学效果。第三,采用互动教学方式。授课期间应观察学生的反应,采取设问、提问、反问等方式调动学生的学习热情, 注意因材施教。③条件允许情况下,可在机房配备一台多媒体投影机,教师边用多媒体投影机讲解,学生边在自己的计算机上模仿,教学效果将会更佳。 2 基于数值仿真技术的汽车安全技术教学 本文针对汽车安全技术课程的重要性和教学特点,建立乘员和约束系统在不同冲击载荷下的数值仿真模型,如图1所示。利用碰撞过程中乘员的运动方式和约束系统的工作方式来阐述乘员的损伤机理以及需采用的乘员损伤评价指标。教师在课堂上通过仿真动画引导学生进行思考,寻找乘员损伤模式,重点掌握此工况下需采用的人体损伤评价指标。 在授课过程中,教师应针对具体汽车碰撞实例和学生兴趣,主动提供学生动手实践的平台,培养学生自主创新能力。整个教学过程应注重发挥学生潜能,培养学生自学能力,倡导学生进行创新思维。教师应把握好方向,引导学生,并对其设计方案、研究内容、技术路线等严格把关。通过这类实践,学生有针对性地带着问题深入进行理论学习,既培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,又加强了学生自主创新、团队协作的意识。 3 结论 在汽车安全技术课程教学过程中,通过实施数值模拟试验教学方法,并严格贯彻学生为主体,教师为主导的教学思想,不但能引导学生进行积极思考和探索,使其加深对知识的理解,而且还能培养学生的学习能力和创新能力。实践证明,将数值模拟技术引入汽车安全技术课程教学,激发了同学的学习兴趣,开拓了同学的视野,课堂气氛明显得到改善。 论文资助项目:长沙理工大学教学改革研究项目(cn1 206)“汽车服务工程专业应用型人才培养目标和培养模式改革的研究” 汽车安全技术论文:我国汽车制造安全技术中的自动化及测量技术 【摘要】在我国,安全一直被放在很高的位置,但多数停留在“对人进行安全教育”的层面,认为安全事故的主因在人,把对技术措施的改进放在第二位。但是国外,尤其是欧洲多年推行安全技术,事故率大大降低。这一事实说明安全事故的预防也是一个技术问题,技术性的措施比对人的教育更加重要。本文讨论了汽车制造安全技术或产品的应用以及汽车制造自动化现代测量技术。 【关键词】汽车制造 安全技术 自动化技术 自动化测量技术 一、汽车制造安全技术或产品的应用 汽车制造设备,尤其是冲压设备,都是安全等级要求极高的设备,一直以来也是安全控制产品的主要应用领域,从很多安全产品和应用中,都能明显看到这一点。由于法律和文化等诸多方面的原因,欧洲的安全技术和产品一直处于领先,应用也最为成熟和广泛。 在我国,安全一直被放在很高的位置,但多数停留在“对人进行安全教育”的层面,认为安全事故的主因在人,把对技术措施的改进放在第二位。但是国外,尤其是欧洲多年推行安全技术,事故率大大降低。这一事实说明安全事故的预防也是一个技术问题,技术性的措施比对人的教育更加重要。 可喜的是,目前安全技术在国内的应用日益广泛。虽然我国强制性的推行国际安全技术标准,但大多汽车制造厂对安全技术有比较严格的要求,带动了安全技术在国内机器制造行业的应用。而且,随着美国和日本逐渐重视安全技术,使得美国和日本的电气控制巨头们也推出了诸多具有竞争力的安全产品。 对安全技术的应用有了更大的推动作用。一般来说,安全控制系统应该包括安全输入设备(如急停按钮、安全门限位开关或联锁开关、安全光栅或光幕、双手控制按钮),安全控制电气元件(如安全继电器、安全PLC 和安全总线)和安全输出控制(如主回路中的接触器、继电器或阀等)。 其中,安全PLC是在应用中值得重点关注的产品。所谓安全PLC,就是专门为条件苛刻的任务或安全相关的应用而设计的PLC,在其失效时不会对人员安全或过程安全带来危险。在一台安全PLC根据要求达到了特定的可靠性/故障概率等级时,就意味着它具有广泛的自诊断能力,可以监测各个方面的硬件状态、程序执行状态和操作系统状态。此外,安全PLC 还必须能够执行标准机构(例如TUV、FM等)认证的必须的故障安全动作,而这些故障安全动作都是根据特定的原则设计,并满足国际安全标准(如IEC61508和EN954-1等)中定义的要求。另外,安全PLC 还可能包括警卫保护预警和权限管理的内容,用来保护安全PLC 不受来自外界的干扰。 从安全PLC供应商方面看,罗克韦尔自动化、欧姆龙、西门子A D等巨头纷纷采取一系列措施,推出自己的安全PLC产品,这些产品几乎都符合IEC61508标准并得到了SIL3的等级认证。同时,都试图将安全PLC 与其他机械安全产品一起构成完整的机械安全解决方案。罗克韦尔自动化在美国举办的年度Automation Fair展览会上设立了安全产品线独立展区,产品线覆盖从传感、逻辑判断到执行机构的每个环节,如安全按钮、安全地毯、安全开关、安全继电器、安全光幕、安全镭射扫描器、集成安全功能的马达启动器与伺服电机、安全PLC(模块式与分布式)、安全分布式I/O、安全网络等。同时,罗克韦尔在安全PLC和安全继电器方面还将不断推出新品,Ethernet/IP safety安全以太网也即将推出。此外,西门子的安全PLC也从丰田这样的著名汽车商那里获得青睐。目前,在世界范围内的丰田汽车公司制造厂中,有3个安全PLC项目正在进行中,分别是Tahara(日本)、印第安纳(美国)和剑桥(加拿大)。在这3个工厂中使用的西门子安全PLC 总数大约为170个,共使用了大约2000个I/O模块。 二、汽车制造自动化现代测量技术 应高精度、高速度、多功能、在线检测的需求,不断取得新的发展与突破;同时,测量技术所覆盖的工艺环节和工业领域,也越来越多样化。 系统的最新发展及方向。目前自动化系统发展的一个主要趋势,是控制器功能的集成化,以及通讯的集成化。长久以来,由于技术的限制,在一个自动化系统中需要使用多种,来自多个厂商的专一功能的控制设备,比如一般控制任务的PLC;安全控制用的PLC;运动控制用控制器;伺服控制用控制器;等等。相应地在通讯上,有一般控制任务的现场总线;用于安全控制的安全总线;用于运动控制的通讯等等。 这样集成得到的系统,复杂性高,无论系统集成商,还是设备使用维护方,除了掌握各种不同的技术外,还必须适应不同厂商产品的不同设计习惯,不同的软件编制风格。还有,不同系统之间的接口和通讯进一步增加了系统的复杂性。而且从一定程度上,降低了系统的性能。 现在,集成了上述几个和全部控制功能的控制器越来越多。比如集成了一般控制功能和安全控制功能的PLC,集成了PLC功能和运动伺服控制功能的基于PC 的控制器,等等。同时在通讯领域也在发生重大变化,以太网借着在一般网络上取得的巨大成功,已经在工业领域逐步深入,开始牢牢确立自己的地位。集多种通讯功能于一身的以太网产品已经出现,随着技术的逐渐成熟,产品的逐渐丰富,以太网技术是目前能够看到的一统江湖的通讯网络。 汽车行业有自己的特点,就是高可靠性,高利用率,设备的高寿命。这些特点,决定了在选用自动化产品时,普遍比较谨慎,不敢为天下先,一般倾向选择成熟的产品。因此这些新的技术何时能够大规模进入汽车行业,就要看它们何时能够积累起足够的市场认可度。 由于中国巨大的汽车市场,各个国际汽车巨头目前纷纷在中国各地投资建厂,汽车制造商为了扩大品牌占有率和汽车销售,会对原有厂房或生产线进行扩建或改造,同时,由于汽车厂商的建厂、改造,必然会带动相关零部件厂商间的竞争,从而零部件厂商也会为了扩大生产而采取相应措施,因此,需要越来越先进的生产设备和系统来扩大自己的生产、增进效率、降低成本。汽车自动化系统的发展成为了业界瞩目的焦点之一,因此我国汽车制造安全技术非常重要。 汽车安全技术论文:汽车电子安全技术的现状及其发展策略 摘要:介绍了当代汽车电子安全技术的发展现状,从主动与被动安全两方面技术分别探讨,包括电子制动力分配装置、驱动防滑系统、电子稳定装置、自适应巡航控制装置、和安全气囊防护系统、自动防抱死刹车系统、电子刹车辅助系统、事故自动报警系统、驾驶纪录系统等。同时对未来的汽车电子安全技术的发展趋势做了简要介绍。 0 引言 汽车安全,一个大家越来越关心的话题。实际上从汽车诞生那一刻开始,汽车安全技术就随着汽车技术的发展而发展,如今汽车安全技术早已经不仅仅是安全气囊安全带的简单应用,各种电子设备的介入使得汽车安全装置更加的智能化、人性化。本文主要介绍了汽车安全相关的电子技术,并对未来的发展趋势提出了构想。 汽车安全性配置按照事故发生的前后基本可以分为主动安全和被动安全两大类。汽车的主动安全性是指事故将要发生时汽车防止事故发生的能力,而被动安全则是在发生事故时汽车对车内成员的保护或对被撞车辆或行人的保护,使损失降到最小的能力。 1 汽车电子的主动安全装置 主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中发生事故,对汽车的内、外部结构进行合理有效的设计,所谓主动安全技术就是在汽车设计和制造时,为提高汽车的主动安全性能,而采用的更先进的技术和装备。目前已广泛采用的汽车电子主动安全技术主要有自适应巡航控制装置(ACC)、电子稳定装置(ESP)、驱动防滑系统(ASR)、电子制动力分配装置(EBD)、电子刹车辅助系统(EBA)、自动防抱死刹车系统(ABS)等。 1.1 ABS(Anti-lock Braking System)自动防抱死刹车装置 由于车辆冲刺惯性,瞬间可能发生侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况,在遭遇紧急情况时驾驶者踩死刹车,刹车抱死车轮。ABS系统使车辆在车轮即将达到抱死临界点时,刹车在一秒内可作用60至120次循环,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑,同时加大轮胎摩擦力,使刹车效率达到90%以上。 1.2 电子制动力分配系统EBD(Electronic Brake force Distribution) EBD系统可依据车辆的重量和路面条件来控制制动过程,防止汽车制动时后轮先制动的情况发生, 如发觉前后车轮有差异,而且差异程度必须被调整时,制动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率,使前、后轮的液压接近理想化制动力的分布,它就会调整汽车制动液压系统。因此,重踩制动在ABS动作启动之前,为改善制动力的平衡并缩短汽车制动距离,防止出现后轮先抱死的情况,EBD已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力。一些汽车技术性能就有了ABS+EBD的项目,EBD实际上是ABS 的辅助功能,可以提高ABS的效用,使满载车辆和弯道制动性能改善。 1.3 电子刹车辅助装置EBA(Electronic Brake Assist)在一些非常紧急的情况下,驾驶员往往缺乏果断性,不能迅速踩下制动踏板。EBA就是为此设计的。它的功能与ABS相似。该系统利用传感器感知驾驶员对制动踏板踩踏的速度和力度大小,以此判断驾驶员此次制动的意图。如果属于非常紧急的制动,EBA就会指示制动系统产生更高的制动力,使ABS发挥作用,从而使制动力快速产生,减小制动距离;而对于正常情况的制动,EBA则会通过判断不予启动ABS。通常情况下,EBA的响应速度都会远远快于驾驶员。这对缩短制动距离增加行车安全性非常有利。因此,对脚力较差驾驶员避让紧急危险的制动是非常有帮助的。 1.4 驱动防滑转控制系统 ASR(Automatic Slip Regulation),也被称为牵引力控制系统TCS 该系统根据传感器监测到的车轮滑转状况,综合控制发动机输出功率和驱动轮制动力,把车轮的滑转率控制在最佳滑转率附近。 充分利用路面的附着能力!提高了汽车的驱动性和操纵性,使得汽车在附着状况不好的路面上能顺利起步、加速和转向。 1.5 电子稳定装置(ESP)(Electronic Stablity Program)ESP实际上也是一种牵引力控制系统,与其他牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且可控制从动轮。该系统具有支援ABS及TCS的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析,然后向ABS、TCS发出纠偏指令,帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性,在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。ESP可以监控汽车行驶状态,并自动向一个或多个车轮施加制动力,以保持车子在正常的车道上运行,甚至在某些情况下可以进行每秒150次的制动。 1.6自适应巡航控制装置ACC(Adaptive Cruise Control) 该装置是CCS(Cruise Control System)功能的自然延伸。它依据雷达探测到的主车与目标车辆间的相对位置关系及相对运动关系,通过控制发动机节气门开度、行驶档位及制动器制动力矩实现对车辆行驶速度的调节,从而达到与目标车辆间保持安全行驶距离的目的。 2 汽车电子的被动安全系统 为使直接损失降到最小的技术,保护车辆内部乘员及外部人员,汽车被动安全技术是指一旦事故发生时,所采取的安全保护系统。 2.1 安全气囊防护装置(SRS) 安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度,传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作,点燃固态燃料并产生气体向气囊充气,使气囊迅速膨胀。随着技术的发展,安全气囊的保护范围将进一步扩大,从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等产品不断推出。同时,安全气囊已出现智能化,能识别乘员席有无乘员、有无逆向儿童座椅以及乘员身材大小、重量,坐姿、是否系戴安全带等,并根据上述信息调整动作,以求最大限度地减少失误和保护乘员。 2.2 驾驶纪录系统 依据地理信息管理系统(GIS)及计算机数据库系统,汽车黑匣子是利用GPS先进技术,形成一套现代化的监控体系。它能帮助有关部门迅速准确地分析事故发生的原因,不但具有像飞机黑匣子一样记录事故发生前后的详细数据,而且还能帮助车辆管理人员和驾驶员,它实质上是机动车综合记录仪,最大限度地减少事故的发生,适时监控和分析车辆的运行情况,从而加强对车辆的管理。实践证明,汽车黑匣子的使用,产生了显著的社会效益和经济效益,大大减少了人员伤亡和财产损失,使交通事故率降低了37%~52%。 2.3 事故自动报警系统 它与智能汽车交通系统和全球卫星自动定位系统相配合,是在汽车后视镜内安装了一个微型摄像机,它主要是与移动电话和撞车传感器相连,事故自动报警系统将是今后汽车必备的安全系统,一旦汽车发生事故,将自动向有关部门和医疗急救部门报警,并保持联络,使事故车中的人员得到及时救护,它能全面地提供系安全带人数和人员受伤的大致程度、事故严重程度、车载人员数、汽车所在位置等信息。 3 汽车电子安全技术的发展趋势 未来的汽车安全技术将向着集成化、系统化和智能化方向发展,安全技术中的主动安全和被动安全是相辅相成、缺一不可的。 3.1 智能化 随着电子信息等技术的飞速发展,安全技术正逐步走向智能化,智能技术在汽车安全系统上得到了广泛应用。随着传感器技术及计算机技术的进步,越来越多的新型智能化安全装置将出现在现代汽车上。全球卫星定位系统(GPS)技术、智能安全气囊、智能轮胎、智能悬架、智能避撞系统、智能驾驶系统等将在汽车上发挥越来越大的作用。这些智能装置将具有一定的识别、判断能力,在各种情况下都能自动协助或自行控制。未来的智能约束系统尽可能多地收集和利用有关乘员形体位置及撞车类型和撞车速度的数据,建立数据库,对某一碰撞中获得的乘员和车的有关信息进行判断识别,使人体获得最佳的保护。 3.2 系统化 为达到系统整体的最佳效益,实现驾驶员特征、车辆机械特性及道路交通法规之间的协调,达到各自性能的最佳匹配,将人、车、路作为一个系统来分析研究,让三者相互协调。 3.3 集成化 德尔福公司推出的集成安全系统(ISS)涵盖了汽车上所有的主要电子系统,为得到更好的安全保护效果,将汽车主动安全技术与被动安全技术进行融合,由50种不同的技术组成,能更好地预防交通事故发生,协同发挥作用,这些技术集成于一体。 4 结语 我国汽车被动安全性和汽车安全技术研究起步晚,但发展迅速,正在接近和赶上国际先进水平。随着现代科学技术的发展,未来的汽车将越来越智能化,越来越人性化,越来越可靠,越来越安全。未来的汽车电子安全技术将向着微处理机、光导纤维传导技术、纳米技术、声纳传感技术、软件技术、多通道传输技术、集成化技术、车载网络系统等更先进的技术领域发展。 汽车安全技术论文:汽车被动安全技术分析 摘要:随着科学技术的发展, 汽车主动安全技术在交通安全中起着越来越大的作用。但尽管如此, 仍然不可避免地发生意外情况, 此时, 汽车的被动安全技术将是避免乘员受伤的唯一保障。汽车的被动安全技术主要包括安全带、安全气囊、安全转向柱及安全座椅等几个方面。 关键词:汽车安全 碰撞 安全带 气囊 随着我国经济的不团发展,汽车作为现代化的交通工具已经走进了平常百姓的生活中。汽车数量的极大增加一方面给人们的日常生活带来了方便,但同时不多出现的各类交通事故也带来了极大的负面影响。国内外大量统计数据表明,汽车交通事故造成的人员伤亡和财产损失时巨大的。如2009年,全国共发生道路交通事故238351起,造成67759人死亡、275125人受伤,直接财产损失9.1亿元。汽车安全性能越来越为人所关注。 1、汽车被动安全 车用安全系统根据是否为预防性质, 可分为主动安全(Active Safety System) 与被动安全(Passive Safety Systerns)两类,前者为预防事故的发生,后者则为减缓事故发生的伤害程度。简单的来说主动安全技术就是防患于未然,被动安全技术就是要做到汽车在不可避免发生事故时“车毁人安”。 汽车安全问题自汽车诞生的那天起就时刻的存在,但是由于早期汽车的速度较慢,数量也相对较少汽车事故并没有引起社会的广泛重视。随着汽车大规模的运用,汽车技术的不断革新,速度的增大和数量的增多,汽车安全问起变得越来越突出,据统计,目前每年死于车祸的人数多达100万,伤残人数达到数千万人。汽车被动安全技术作为保障人员安全的最后一道屏障,也引起来人们的高度重视。 2、分散撞击力车架 车架是汽车的基本骨架,现代的汽车的架设计不仅要考虑空间、重量和发动机的布局,更要考虑其安全性能,即在事故中抗冲撞的性能。通过精密计算与设计将汽车碰撞时的撞击力分散开来,并最终将碰撞的撞击力分散到整个车架的各个部位,减轻车内乘员承受的冲击力,同时加强座舱的强度避免车体或发动机等部分凸入车厢内。通常这些分散撞击力车架的横向撑杆及纵向梁全都十分坚固和紧密相连,那些在撞击时受力最大的地方都运用多种特质钢材并经过特别的强化工序处理,或是增加了加固件。当然,分散撞击力车架最重要的品质表现还在于当撞击真的发生时车架将会如何折曲以吸收掉大部分的冲击力,合理的折曲设计可以确保车厢结构完整,即实现所谓的“安全舱”,这对于保证车内乘员的脱险和抢救是至关重要的。 3、防撞钢梁 一般包括汽车前后防撞梁和四车门防撞梁,防撞梁的主要作用是保证车辆在中低速行驶的过程中发生汽车前后碰撞,汽车侧面碰撞等情况时,对车辆起到一定的保护作用,能在一定程度上保护驾乘舱人员的安全,但不能百分百保证安全。 前后防撞梁的意义就是车辆第一次承受撞击力的装置,在车身被动安全方面有一个重要理念就是一点受力全身受力。也就是说汽车车体的某一个位置受到了撞击,如果仅仅让这一部位去承受力的话,那么达到的保护效果会很差。如果在某一点受到力的时候,让整个骨架结构去承受力,则可以最大限度的降低一个点所受到的力的强度,特别是前后防撞钢梁在这里就起到很明显的作用。 在汽车结构中防撞梁两端连接的是屈服强度很低的低速吸能盒,然后通过螺栓的形式连接在车体纵梁上。低速吸能盒可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量,尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害,这样可以降低维修成本,而螺栓连接的方式可以更方便的对防撞梁进行更换。 在高速偏置碰撞中,防撞梁可以有效的将撞击力从车身左侧(或右侧)传递到右侧(或左侧),尽可能让整个车体去吸收碰撞能量。在发生低速碰撞时(一般为15km/h以下),防撞梁可以避免撞击力对车身前后纵梁的损害,降低维修成本。 4、安全带 汽车座椅安全带是最重要的汽车乘员约束保护装置,如今安全带已经是汽车的标准安全配置,在减轻碰撞事故中乘员伤害程度方面起着重要作用。瑞典沃尔沃公司于1959年首先开发了三点式座椅安全带, 此后被为国的汽车制造厂所采用。由于三点式安全带使用方便维护简单,保护效果比较明显,后来就逐渐扩大了安全带的使用范围, 从小轿车车到载货车、客车, 从短途车到长途卧铺车, 从外侧座椅到中间座椅。装配的安全带形式也从三点式到赛车运动的多点式。现在, 大部分汽车所有乘员的座位上都装配安全带,作为汽车安全标准装备。 安全带是最典型的被动安全装置, 它可对驾乘人员进行系绊约束和相对固定, 能有效地减轻交通事故发生时乘员与车身的碰撞的几率, 并将乘员的损伤程度降至最低。其工作原理很简单, 缓拉时无阻力, 急拉时可锁紧。即当车辆出现紧急制动、正面碰撞或发生翻滚时, 乘员会使安全带受到快速而猛烈的拉伸, 此时卷收器的自锁功能可在瞬间卡住安全带, 使乘员紧贴座椅, 避免乘员身体冲出座椅与车内饰件发生二次碰撞。安全带作为主要的乘员约束保护装置, 是目前最有效的安全设备, 其单独使用时可以减少42%左右的死亡率。事实证明, 在正面碰撞、追尾碰撞及翻车事故中, 普通安全带对乘员保护效果很好, 尤其是对乘员头部, 胸部的保护。为了进一步降低碰撞时乘员的“潜水”现象(即乘员沿座椅下滑)造成的腹部伤害, 目前很多汽车生产厂采用织带预张紧器或织带夹紧装置的安全带。这种安全带同改进的座椅结构及安全气囊相接合, 便可大大提高对乘员的保护性能[1]。 汽车安全技术论文:浅议现代汽车安全技术活理念 摘要:汽车交通事故已成为日益严峻的全球性社会问题。笔者提出汽车驾驶者与汽车安全性能共同发展的现代汽车安全活理念。使人们在享受汽车带来便利的同时加强安全意识。 0引言 随着交通工具现代化和绝对数量的剧增,交通事故已成为严峻的全球性社会问题。毋庸置疑,好的驾驶习惯、出色的应变能力以及先进的汽车安全设施是行车安全的保障。努力研究开发高性能、高安全性的安全汽车,同时也要加强对在用汽车的定期维护和管制,使汽车经常处于良好的技术状况,以提高汽车行驶的安全性。 1汽车安全活理念 从1886年有了汽车, 汽车给世界装上了轮子,使人类实现了征服距离的梦想,由加快生活节奏升华为一种享受,但驾车如驾虎,驾乘人员必须掌握一套系统而科学的安全理念。“五次元”安全活理念,将汽车行驶过程中出现的安全威胁分为五个等级,分别为:正常路况下的“安全驾驶”;危险路况上的“安全问题”;轻微碰撞时的“安全损控”;车辆碰撞后的“安全防护”以及碰撞救援时的“安全脱离”。其意义是说明:首先在最大程度上避免事故发生,其次如果不可避免,就将损失降低到最低程度,最后一旦发生重大较大事故,避免再次伤害是首先要考虑的因素,实现“车守护人”的安全理念。 2汽车安全性 汽车的安全性是按交通事故发生的前后进行分类的,一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。 2.1 汽车主动安全性汽车主动安全性(也称为“一次安全性” )是指汽车设计时能主动预防或减少道路交通事故发生的性能,在交通事故发生之前采取安全措施,特别当即将发生危险状态时,驾驶者操纵方向盘避让或者紧急制动以避免交通事故发生。使汽车在正常行驶中,为确保驾驶者的基本操纵稳定性,对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能,汽车结构设计开发了防抱死制动系统(ABS)、防滑驱动系统(ASR)、自动悬架、动力转向、四轮驱动(4WD)、四轮转向(4WS)、灯光照明系统、刮水器、后视镜、防止车辆追尾的车距报警系统和激光雷达等。这些安全装置和技术称为主动安全系统,也称为预防安全系统。未来的汽车将主动安全性的新技术更加广泛的应用和普及,如打瞌睡警告及唤醒系统,高适应性定速巡航系统,紧急制动先期警告系统,录仪行车(类似于飞机上的黑匣子),卫星定位导航系统,防碰撞系统,安全的行驶方向控制系统,转弯减速调节系统,EyeCar技术(即无阻碍视眼和最好的能见度),CanCar技术(提示驾驶员的感知能力)等智能化汽车。 2.2 汽车被动安全性汽车被动安全性(也称为碰撞安全性或二次安全性)是指在无法避免碰撞事故的情况下,依靠车辆本身保护撞击,将撞击伤害降到最低的装置。另外,作为防止事故后出现二次伤害的安全性,因汽车碰撞分为一次碰撞和二次碰撞,驾乘人员受到伤害的主要原因是二次碰撞中与车身的各部位发生接触或甩出汽车外而造成伤害,汽车被动安全性又分为车外部安全性和车内部安全性。车辆的钢板,车身结构,预紧式安全带,智能安全气囊,头枕,可溃缩吸能的方向盘及制动踏板和自适应约束技术系统(ARTS),灭火系统等都是被动安全的重要组成的部分。 2.3 汽车事故后安全性汽车事故后安全性是指汽车发生事故后保障驾乘人员及时救助,能减轻事故后果的性能。主要包括能否迅速消除事故后果,同时避免新的事故发生,避免再次伤害。GPS救援系统利用卫星导航定位缩短救助时间,门锁紧急施放系统使驾乘人员迅速离开车内和现代的交通管理系统都是事故后安全的组成。 2.4 汽车生态性安全汽车的公害问题,指汽车的制造、使用过程中发动机排气污染、噪音和电磁波对自然环境、人类生存、资源消耗带来的危害影响。人们期望使用零污染、无公害和保护环境的绿色汽车。绿色汽车主要标志为:第一是可以回收利用;其次是动力源多样性;第三是对环境污染小。电动汽车具有低耗、低污染高效率的优势;被称为清洁能源的天然气汽车、氢能源汽车、甲醇汽车、太阳能汽车都是典型的绿色汽车;设计合理的动力混合汽车,都使汽车工业持续发展。 3汽车驾驶技术培训 安全驾驶培训是驾驶员上路前必修之课,全球每年死伤于交通事故的人数有5000多万人,我国拥有的车辆数量只占世界车辆总数的2%,死亡率却占世界的15%。通过学习掌握“安全行车指南”的五大准则,提高驾驶员的综合素质能力达到保障行车安全的目的。 3.1 提高预测能力要时刻查看前方路上发生的事情,不要只关注车跟前,因为隐患往往在车前很长一段距离就出现了。 3.2 观测行驶道路的全景了解车辆周围发生的事情,仔细观察发展变化的交通形势,目光注视某物的时间不宜超过2秒,同时要养成每隔5-10秒就查看一下反光镜的习惯。 3.3 尽早打出信号,表明意图以便他们有时间作出正确决定,但不要突然行动,以免引起他人的惊慌。 3.4 安排一条退路选择超车时机,做好避让的准备,以便在意外发生时迅速作出反应。要安排一条能有足够时间、空间和视程来平稳起步或停车的退路,避免汽车追尾。 3.5 果断行动按照以上四条准则执行以后,驾驶员就应该有充分的时间和空间来处理紧急情况,最后需要的就是要下定决定、果断行动,做到快准稳。 4总结 车在路上行驶,车祸猛于虎,安全才是王道。抛开价格因素,一辆“安全车”应达到的最基本标准是:前后盘式制动系统、前排双气囊、三点式安全带、安全玻璃、高位刹车灯、ABS+EBD(刹车防抱死和电子制动力分配系统)、车头、车尾可溃缩的安全车身设计、车门内有防撞杆NCAP碰撞测试成绩等结构,良好的驾驶技术才能让优秀的安全设施发挥其应有的作用,构筑以人为本车守护人的和谐社会。 汽车安全技术论文:浅谈汽车智能安全技术的应用 [关键词]智能安全技术;防撞技术:防盗技术 汽车已不仅仅只是代步工具了,而是演变成一件件高科技产品。当前汽车安全技术发展的目标就是提高行车安全性和各环境下的适应性。当前的信息技术革命正在推动汽车设计翻开新的一页,自动化、智能化、多功能将成为21世纪汽车发展的新趋势。智能化的汽车在21世纪将以更高的速度和效率把人类带入智能信息时代。 一、关于发达国家智能汽车研究的现状和趋势 进入20世纪90年代以来,随着汽车市场竞争激烈程度的日益加剧和智能运输系统(ITS)研究的必起,国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为热门,目前它已成为世界众多发达国家重点发展的智能交通体系中的重要组成部分,也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。 美国交通部已开始一项五年计划,投入3500万美元,与通用汽车公司合作开发一种前后防撞系统。同时,美国俄亥俄州立大学和加州大学以及其他一些研究机构正在进行全自动车辆的研制与改进工作。欧洲的一些国家正试验将智能速度适应(Intelligent Speed Adapta2tion,ISAl作为提高车辆安全性的手段,其构想是通过路边标志信息或卫星定位信息以及车载数字地图进行车辆导航,并自动控制车辆的速度。目前在日本,夜视和后视报警系统已应用在某些汽车上,三菱公司和尼桑公司已其近期可使用的防撞设备。前方防撞和车道偏离有望在1至2年内实现。世界各国著名大学也参与到智能汽车的开发中,如麻省理工学院、斯坦福大学、剑桥大学等。 二、关于智能安全技术的应用 1.防撞技术。专家、学者在分析城市交通事故的原因时,普遍认为事故原因主要由:人员素质、运输车辆、道路环境、管理法规等4个方面。而其中很重要的一点――运输车辆性能的提高,常常为人所忽视。而事实上,随着科技水平的不断提高,使得机动车辆的智能化已成现实。可以通过机动车辆的智能化来提高交通的安全性。一是新型带,自动制动功能的碰撞警示系统。该系统由沃尔沃公司最近推出,可以最大可能地降低碰撞时的车速,减少碰撞双方乘员伤害风险。该系统功能包括:纵向避撞――有助于防止车辆与车辆之间,车辆与其他物体或行人之间正面或尾部的碰撞:侧向避撞――有助于防止车辆偏离行驶车道引起的侧面碰撞;视觉强化防止碰撞――改善驾驶员观察道路及道路上或道路旁物体的能力。二是激光测距在汽车智能防撞系统中的应用。该汽车智能防撞系统主要包括:振动电路、激光调制器、激光发射器、激光接收器、计数器、处理器,以及显示、报警和智能制动装置等。当启动系统后。激光发射器不断发射激光束,探测前方是否有障碍物。当有障碍物时,激光束被反射回来被接收器接收并转换为电信号。经放大后通过计数器计数获得N值,再经处理器的运算得到是否安全的距离。三是智能式汽车安全气袋控制系统。气袋控制系统的任务是准确判断出事故的碰撞强度,并点爆气袋。现在大部分系统都采用带微处理器的智能控制系统。它使用单片机对电子式加速度传感器测得的信号进行计算,认为发生了碰撞并且达到一定强度时,输出点火脉冲引爆气体发生器。迅速产生大量气体充满气袋。智能控制系统的控制算法由软件实现,极大地提高了算法的灵活性,而且具有记录事故信息和与计算机通讯等前两代控制系统无法实现的功能。 2.防盗技术。一是射频识别技术。汽车电子式防盗采用射频识别技术(RFID),通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术采用射频传输,可以透过外部材料读取芯片数据,实现非接触操作,应用便利,使用寿命长;大容量的存储空间,适合储存大量的数据信息;数据安全方面,通信数据使用加密算法对数据进行加密,实现数据安全存储、安全管理和安全通信。基于射频识别技术的汽车防盗器主要功能特点如下:普通汽车防盗器主要是采用键盘输入方式对司机身份进行识别的,这种方式给驾驶带来诸多不便,而且由于其密码组合有限。较容易被窃取和破译。而采用射频识别技术来识别身份,则可有效解决这一问题。车主只须携带应答器(32mm)靠近阅读器的感应线圈(进入7cm左右的感应范围),即可在瞬间完成身份识别,并且其密码不宜破译,因而大大提高了防盗效果。利用该电路可以方便地实现防盗系统的安全提示和报警功能。二是汽车智能钥匙。智能钥匙的主要功能:靠近汽车时。钥匙和汽车便开始通过无线电交换已设定好的指令信息。随即汽车的关闭系统和安全系统以及发动机的控制系统全部被激活。打开车门时。只要驾驶员一碰到车门把手。传感器就会探测到这一压力,同时伺服发动机便会打开车门门锁。接着座椅、转向盘和外后观镜便会自动调整到合适与车主的位置。启动前,驾驶员踩下制动踏板,转向盘锁会被随即打开。同时启动按钮也会被释放。最后主制动器自动松开。下车时,驾驶员必须按下锁车钮,如果闪光灯亮起则表示车门已安全上锁。汽车上锁的同时,钥匙和汽车就会重新约定好一个新的指令信息。三是GPRS移动通讯网络汽车智能防盗系统。当用户驾车外出。车辆停放位置与用户比较近时。防盗监测系统通过GSM网络发短消息给用户的GPRS手机。不需要上Internet网络,这样用户可以更快采取补救措施。当用户车辆在公用车库中或距离很远,或中途被抢,此时就可将信息经GPRS和Intemet网络传送给监控中心计算机,监控中心计算机分析现场传输的图片、声音等资料,采取相应的措施,同时利用GPS传送信息结合该地区、城市地形图,确定被盗车辆现在哪个地区哪个城市哪个街道。将监测到的有效信息提供给公安机关,帮助快速破案。 三、关于汽车智能安全技术的展望 汽车出现有100多年的历史,而智能汽车才刚刚起步。尽管汽车智能安全技术的发展前景非常广阔。但仍存在着不少障碍。如某些高智能化安全系统造价昂贵。普通消费者无法接受。为了实现彼此设备的兼容,、要制定统一的工业标准。现在的智能汽车时速还不能超过30公里/小时,以及受到恶劣天气、路况的影响还比较大。随着技术上的不断完善,我们有理由相信。未来的汽车驾驶和乘坐,将不会再有任何的安全顾虑,驾车也将真正成为一种享受。 作为交通运输工程的参与者,要大力倡导和积极推广汽车智能安全技术在工作和生活中的应用。身体力行的同时。要注意不断总结和技术研发,切实推动汽车智能安全技术项目的完善。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的智能化发展刍议 摘要:汽车技术首要作用是确保安全。在智能化技术飞速发展的今天,汽车的安全技术也有了长足的进步。汽车安全主要有主动安全与被动安全两部分,作者结合自身学习与实践,从主动安全技术与被动安全技术两方面论述汽车安全技术的智能化发展现状,着重讲述主动安全技术的智能化发展趋势,并举出相关例证。 关键词:汽车;安全技术;智能化;发展 一、概念简述 汽车的节能减排、降低环保、保证安全是当代汽车技术的重要衡量指标。其中最重要的指标是安全性。汽车安全主要有主动安全与被动安全两部分。主动安全指的是在事故发生前充分使用安全技术,消灭安全隐患;被动安全指的是发生事故的时候,通过汽车性能设计和被动安全设备尽量降低驾驶者、乘客和车外行人遭受伤害的机率。 在目前智能化技术的发展的促进下,汽车安全技术和以往比较产生了巨大的进步。不仅仅在智能化的方面有着明显的发展趋势,汽车安全技术的进步的重点正从被动安全转移到主动安全。 二、主动安全技术的智能化发展趋势 1、减轻碰撞系统 此系统利用完整的智能系统检测驾驶员会要采用的紧急刹车等行为,并在刹车实施的时刻,辅助驾驶员把制动力加刀尽量大,达到减少制动距离,降低碰撞几率。奔驰公司当前投入使用的新式减轻碰撞系统有着两个雷达传感器,第一个探测的角度相对小一些,为的是探测远处事物;第二个探测角度相对大一些,为的是探测近处的事物。丰田雷克萨斯利用了探测距离较远的雷达传感器来检查远处是否有障碍物如汽车、路障等;第二个探测距离相对近的物体例如行人。沃尔沃公司目前试验能够达到现有的制动辅助设施的条件下同一时刻对转向也可以采取干预的技术,进而达到有效降低事故概率的目的。 2、距离警示系统 此系统的最大特征是当自适应巡航控制系统(ACC)关闭的时候,也能够辅助驾驶员时刻与前车保持一定的距离,若是打开了距离警示系统打开,驾驶员能够实现设置好驾驶车辆和前方车辆的安全距离,当汽车行驶,系统发现驾自身车辆和前方车辆的距离间隔小于实现设置的时候,就在前风窗玻璃上进行提示,并且发出警示声音,若是驾驶员还没有进行规避或调节驾驶,该系统便会自发的制动。如沃尔沃汽车公司所生产的此类预防碰撞的距离警示系统(Distance Alert)。 3、驾驶员警示系统 该系统一项正在发展完善的汽车安全技术,能够监测车辆在道路上的行驶状态,一旦驾驶员的操作有一场,就会向驾驶员进行示警。这系统安装在车辆上后,不仅在白天,即使在黑夜,如果汽车行驶到驾驶员容易松懈的平直车道或易于判断错误的复杂道路时,警示系统就能利用摄像头持续监测车辆和道路两旁和周围车辆的距离,继而使用传感器传递至电控单元,电控单元再分析相关信息,用来检测汽车有没有安全隐患,若是存在,系统就能够发出警报,同时还能够在仪表板上显示是否应该休息的提示。 4、车道偏离警示系统 该系统能够帮助驾驶员及时辨别休整方向。工作原理是通过摄像头观察汽车与道路标线之间的距离。若是没有展示变道信号就越过了车道标线,系统会有声音信号提示驾驶员。在此工作原理上,可以强化其智能化,开发自动转向回避碰撞功能,这样能够比车道偏离警示系统更优越,能够使用摄像头与雷达传感器监测车辆和其它车辆之间的距离,从技术上确保了可以预防驾驶员粗心大意导致的摩擦碰撞等。比如汽车如果要驶入错误车道,而且系统监测到旁边有车可能与自身发生碰撞,汽车会自动调节线路,到达安全车道。 三、被动安全技术的智能化发展趋势 1、气囊式安全带 以最新的福特后座气囊式安全带为例,该安全带在2011年配置在新一代福特Explorer SUV汽车中。目前福特打算为全世界的汽车上使用气囊式安全带技术。气囊式安全带可以降低事故发生对乘坐者头部、颈部与胸部的损伤机率与程度,而事故中最易受到伤害的是儿童与老人。平时应用时,气囊式安全带和传统安全带功能类似,并能够适用于儿童身上。百分之九十以上的测试气囊式安全带的人都感觉气囊式安全带的舒适程度和传统安全带到得多。 发生事故时,汽车安全带中的传感器可以及时检测装机的力度,并迅速打开气囊式安全带的气囊。安全带里面有许多管状气囊,能够利用冷压缩气体膨胀展开,安置在座椅底部的气罐把气体利用特殊设置的扣环导进安全带中。气囊式安全带就会将碰撞的力量分散到更大面积,用以增加保护面积,并减少可能导致的伤害。 2、智能化安全气囊技术 智能化安全气囊是基于以往安全气囊基础之上设置了智能传感器,用来监测前面的座位里有没有人,乘坐者是儿童或是成人,有没有系好安全带,驾驶员与乘员在座位上的位置是否合理等等。智能型安全气囊包含以下几种传感器:重量传感器,能够利用座椅上重量检测到是不是有人乘坐,是儿童还是成人,甚至可以检测乘客的性别;红外线传感器,用以确定车上人员的位置;电子区域传感器,利用测量低能量电子区域的电流,检测乘客之间的相对距离。 3、吸能式车体结构 汽车碰撞时,车体结构的安全作用是吸收汽车动能的同时减缓乘员移动的程度,并保证乘员有足够的生存空间。专家们认为,在未来汽车的车体结构设计中,要预先设计一个具有高吸能特性的所谓“压偏区”(一般为非乘坐区)。当车体受到撞击时,该压偏区能以一种可以预见的形式发生断裂或破坏,在一定程度内被压偏,从而最大限度地吸收车辆的压力。 四、结论: 凭借着在智能化领域强大的技术实力和先进性能,当代汽车的安全技术越来越智能化,其效率越来越高,世界各大汽车公司,都在开展这方面的研发,目前车企业在汽车安全技术智能化方面已取得实用化成果。为解决智能交通系统研究开发过程中的汽车行驶安全问题,提供了理论及技术支撑,汽车安全技术的智能化发展,必将为人们的生命安全提供有力的保障。 作者简介 王莉(1979-08)女,籍贯吉林省四平市,单位:烟台汽车工程职业学院,学历:研究生。研究方向:汽车。邮编265500。 汽车安全技术论文:汽车安全技术要首先考虑行人 在汽车上开发各种先进的安全技术时,开发者、利用者最需要铭记的是,路上的行人绝对是个弱者 轿车正在走进普通中国人的家庭。据商务部预测2004年中国汽车产量将突破500万辆,其中240万辆是轿车。 当汽车堂堂皇皇地进入到人们生活中时,其负面影响也愈发地显著起来。每次到中国访问,我都能立即感受到城市中的大气污染。而汽车的迅速增加也带来了交通事故的频发。中国只有2400万辆汽车,但交通事故造成的死亡事故在这几年一直是每年10万人,相当于每天将近有300人死于交通事故。 当然汽车厂家、中国政府都非常重视这些问题。在环境方面,上海汽车工业公司与通用公司(GM)在共同开发油电两用车(同时使用汽油引擎及电动马达的汽车),东风集团也将在2005年以后生产同种汽车。第一汽车集团已准备和丰田共同生产油电两用车,中国政府在全方位地推进环境对应型汽车的开发。国际社会上有些厂家的燃料电池汽车已经接近实用化,在汽车大踏步地走入到人们生活中时,技术的开发、引进有可能让环境等问题得到改善。 世界众多的厂家都在为解决交通事故的产生,而在进行着技术开发。现在,日本正在开发和利用的相关技术有:窗帘气囊(在侧面遭受撞击时,能保护乘客头部的气囊)、防止横向滑动装置、带有控制车与车之间距离的低速行驶装置、导航系统、囊括了以上主要装置的ITS(Intelligent Transport Systems)系统等。日本正在进行安全技术、支援驾驶等技术的开发和利用,如果中国也进行这方面的开发、引进的话,这些能成为对付交通事故的一个有力的手段。 但是笔者更愿意在这里强调的是,技术的开发、利用由于意识、思想的不同,能带来结果也大不相同。乍一看同样是安全技术,但其开发、利用的意识的不同,能营造出完全不同的结果。打个比方说,刀子可以作为餐桌上使用的餐具,也可以作为战争中的武器。虽然它都是以金属加工技术为基础的,但使用目的的不同,做出来的刀具其形状及结构也大相径庭。手握一把刀子时,是用它去加工食品还使用它去打仗,最后结果是完全不一样的。 从汽车安全技术上看,一方面是公路建造方法、交通法规不完备,对司机的安全教育不彻底,而另一方面则在车上装上了气囊及防止横向滑动装置,这些与行人的徒步行走环境的改善毫无关联。司机的安全系数高了以后,反而使一些人敢胡乱开车,让行人处于更加危险的境地。导航系统在强调它们是如何的方便,但如果在技术开发上无原则地增加信息量,反而会让司机的注意力不能集中。 所以在汽车上使用这些技术时,开发者、利用者应该在意识和思想上真正把安全当一会事来思考,最需要铭记的是,路上的行人绝对是个弱者。 一个以每小时5公里速度行走的体重50公斤的人,和以每小时50公里行驶的1吨重的汽车相比较,由于运动能量与重量有关,和速度成二次方的比例,汽车的运动能量是人的2000倍(重量是人的20倍,速度为10倍时,20×102=2000)。我们应该注意的是,在行人的旁边(这里面有注意力不够成熟的孩子,有行走的自由度比较少的老人,还有残疾人),具有如此巨大的运动能量(破坏力)的汽车在飞驶着。要保卫处于绝对弱势的生命,必须彻底坚持“行人优先”的原则,这与2004年5月在中国实施的新《道路交通安全法》的精神――“以人为本”的精神也是一致的。 当然,司机也是人,人是会犯错误的。我们应该让公路结构,让交通法规在司机犯错误的时候也能减少行人的生命危险;应该在道路设计上实现人车完全分离,让司机在驾车失误时也不会造成行人的人员伤亡;应该充实交通法规,确实地遵守法规;应该进行彻底的安全行驶教育。 在“行人优先”思想的指导下,在实施以上对策之后,再引进汽车安全技术,这才是有意义,汽车也才能真正地为人类服务。如果不是这样,在没有安全意识、安全思想的时候推进汽车的普及,行人在路上行走将时刻面临着死亡的危险。笔者已经多次在日本看到过惨不忍睹的状况,衷心地希望中国的汽车普及能在“行人优先”的原则下推展下去。 (日本・名城大学经济系副教授) 汽车安全技术论文:汽车吊安全技术使用 摘 要:关注汽车吊自身技术性能,选择用好吊装索具,加强现场安全管理,是汽车吊安全技术使用的关键。 关键词:技术 使用 规范 管理 一、概述 汽车吊(又名汽车式起重机)是一种移动式变臂垂直运输机械,通常以内燃机作动力,通过液压机械传动等安全保护装置实施对物体的变高运输,即将物体从一个高度安全稳妥地吊运至另一高度,这种作业方式是各行业生产、建设和施工中常见的基本手段,由于汽车吊的工作是始终处于多变的工作状态(环境、吊物、起吊条件等),回顾历史及各行业对汽车吊应用的事故案例,加以系统的总结,对防范汽车吊使用过程出现安全事故是尤为重要,以下从诸因素对汽车吊安全技术使用的影响加以说明,以此借鉴。 二、结构件强度的保证作用 汽车吊的结构件主要包括水平支腿、臂架、垂直支腿、车架、回转盘支承架、回转盘、起重臂支架、起重臂、起重臂头架、滑轮组、变幅缸支承,伸缩臂支承、卷扬减速支承等,这些结构件担负着载荷的支承,一但某处出现诸如断裂失效等,起重作业将会出现重大事故,后果不堪设想,因此,在使用过程中要加强对这些部件受力点的观察和检测,以便及时消除隐患,隐患的表现形式有:严重锈蚀、基体的变形、焊缝的裂纹和开焊、支架的断裂、钢索在滑轮处掉槽,回转盘固定螺栓松脱等。 三、液压系统 汽车吊的液压系统是实现稳定支承、伸缩臂杆改变工作半径、升降钩头、上车回转运动的液能传动装置,如果液压系统的工作出现故障或性能下降,就会出现工作中断或受阻,液压系统主要有:液压油箱、滤油器、管路、液压泵、液压马达、操作阀、平衡阀、溢流阀、液压锁、液压油缸等组成。在使用中,要保持液压油的清洁,系统的额定压力,各装置及阀类有良好的工作性能,不能出现任何的外漏内泄,这样系统内各部件才能灵敏到位,工作中的运动停歇阶段,才不会出现油缸回缩,吊物下落现象,始终处于严密受控状态,如出现液压系统异常状态,应及时稳妥回收吊物,将故障及时排除,确认无误才可重新作业。 四、安全装置 为了防止汽车吊在作业过程中出现不安全因素,厂家在设计制造时就已安装了能满足吊车性能的各种安全防护装置,如:力矩限制器、幅度指示、臂杆长度指示、起重量指示、水平仪、防止吊臂后倾装置、钩头起升高度限位器、溢流阀、平衡阀、液压锁、电磁卸荷阀等,其主要作用是: 1.当起吊重物、吊臂长度、吊臂角度三者形式的总力矩低于安全极限值5%时,起重机蜂鸣器系统动作报警,当起重力矩达到安全极限值时,红灯开始报警,执行系统迫使液压卸荷,切断动力,停止吊车动作。 2.钩头上升高度达到极限值时,停止钩头动作。 3.保持液压系统平稳动作,锁止液压油缸和液压马达。 在汽车吊作业过程中,确保这些装置和元件的有效性能,是汽车吊安全作业的基本保证,因此在作业前或作业中都要严密关注它的情况,一旦有丝毫的异常就要随时停机查明原因,加以排除,确认无误后才可继续动作。 五、起吊参数及载荷系数的确定 汽车吊起重参数的确定主要是指起吊重量,吊车工作半径,臂杆使用长度等,需要认真考虑的是被吊物的尺寸和重量,以及要吊的初始位置和准备吊达的最终位置,现场平面布置及空间位置。 1.知道被吊物的尺寸和重量,初选吊车工作半径。如某施工现场有一台储罐Q1=16t,直径φ4.0m,罐高5.6m,要从水平地面吊至高为5m的基础上,选用吊车工作半径,现有一台NK-400E加腾汽车吊,16.5m臂杆6.4m工作半径时可吊20t,钩头重q1= 0.45t,吊装索具重q2= 0.2t,是否合乎使用要求? 吊车回转中心至后尾距离为2.5m,储罐半径为2.0m,初选工作半径为6.4m,吊车后尾至吊物间隙为e,则有e=6.4-2.5-2.0=1.9(m) 初选16.5m臂杆的吊装高度大于基础高5m+5.6m=10.6m,所以选择NK-400E吊车的相关工作参数符合安全起吊要求。 2.确定动载荷。在起吊作业过程中,由于频繁和突然的起动与制动,加之发动机运行振动以及风力作用在被吊物体上而附加的吊载,使原有的静止载荷有了增大的改变,因此就引入了动载荷系数K1,以动载荷系数K1乘以原静载荷,得出了计算动载荷,通常汽车吊动载荷系数选定为K1=1.2,如令动载荷为Q2,静载荷为Q0,则Q2=K1×Q0= K1(Q1+q1+q2)。 设备在垂直吊装作业时,提升系统的最大动载荷同时要考虑钩头滑轮组重量q1,吊索具的重量q2。 3.两台以上吊车同时抬吊一台设备时,每台吊车可吊载荷应是相应工况下额定载荷的80%,如TG500E多田野50t汽车吊,在支腿全伸,21.8m起重臂长,在工作半径4.0m时的最大起重量是24t,采用两台吊车合吊一台设备时,每台吊车的起重能力只能是 24×0.8=19.2(t),考虑动载荷系数,则Q2==16(t)扣除钩头滑转组0.5t和吊索重0.1t,则每台吊车最大起吊重物能力只能是15.4t。 六、起吊钢丝绳的选用及吊物的捆绑 吊装设备钢丝绳的强度是起重吊装安全的关键,在选用钢丝绳时要根据钢丝绳受力进行强度核算,不同的吊装工况不同的吊装机械所选用的钢丝绳都有相应的安全系数规定。 1.由钢丝绳受力确定选择钢丝绳,通常汽车吊吊装设备使用的钢丝绳的安全系数为6~10,设钢丝绳选用的安全系数为n,钢丝绳应受的最大拉力为Fmax,钢丝绳的破断拉力总和为Fb,钢丝绳破断拉力换算系数为φ(钢丝绳名义直径与作拉力试验同等直径钢筋的实际截面积之比值),则有 根据上式中钢丝绳所需的破断拉力选出相应规格型号的钢丝绳。 2.吊装钢丝绳受力的计算 选择吊装吊索直径时要根据物体的重量,吊索的根数及吊索与水平面夹角大小来决定,夹角越大,吊索受力越小,反之夹角越小,吊索受力越大。如图:采用两弯四股 钢丝绳与水平夹角的关系,α越小,h越大,夹角就变大,钢丝绳所受张力变小,反之变大,捆绑钢丝绳与水平夹角在450~600为宜,这样,就有吊装时的稳定又不致于加大钢丝绳的张力,在捆绑设备(吊物)时,钢丝绳与设备间应加塞软性防滑物,避免钢丝绳被割伤和滑移。 七、汽车吊的稳定性及站立位置的确定 汽车吊的稳定性是指在自重和外载荷作用下抗翻倒的能力,也就是在其吊起规定的重物离开地面而不翻倒为准。 ⑵自身稳定是指在非工作状态下失去稳定而倾倒的抵抗能力,如风力影响等,自身稳定应满足下列要求: 自身稳定系数另外自身稳定还需考虑坡度影响,附加载荷和载荷偏摆等。 2.站立位置的确定: 汽车吊的站立位置非常重要,它对安全起吊和设备就位有着决定性作用,在确定汽车吊站立位置时要充分考虑被吊物的重量、尺寸、被吊物就位时的高度,以及上吊在作回转动作时,是否在安全区域内,同时还要考虑汽车吊的进、出线路以及工作空间无障碍物等,用一台吊车起吊多台设备时,站位更要选择科学、合理、以充分发挥其工作效率,具体要求是: (1)场地要坚实平整,如需要时铺设枕木或钢板,防止沉陷。 (2)汽车吊的回转支承面与水平面的倾斜度不应大于2/1000。 (3)汽车吊的任何部位与架空高压线的安全距离应符合规定。 (4)汽车吊支腿下部要有足够面积的承压枕木,以保证作业时的稳定。 (5)在坑、沟边吊装时要有可靠的安全距离,其净距离要考虑坑、沟的深度和土质情况来决定,通常安全距离应是坑、沟深度的1.1~1.2倍。 (6)汽车吊站位下方要避免隐蔽工程,尤其是在工厂区,应在站位前摸清情况,必要是进行取证。 八、其它要注意的问题 1.明确汽车吊吊装作业区域,设置警戒线,安排专人负责现场安全。 2.起重作业要有专门的起重工,并且持证上岗,汽车吊要有安全使用许可证,在作业前要对其技术性能作进一步确认。 3.设备的捆绑要有防滑措施,设备就位应视需要在预先加装溜绳,以作就位时牵拉使用。 4.起重作业时风速不得大于13.8m/s(相当于6级风),臂长大于50m起重机作业时,风速不得大于9.8m/s(相当于5级风)。 5.汽车吊在吊装作业时,可先将被吊物按预先起吊半径吊起离地100~200mm,稍等片刻(10~15分钟)观察重物下落情况,各油缸活塞杆回缩情况,结构件的受力情况,必要时加以检测计量,确认符合要求后,放落被吊物,检查支腿支承情况和回转盘水平情况,必要时加以调整,再重新进入起吊作业。 6.避免雨、雪、雾天气作业。 7.不允许不打支腿进行任何起重作业。 8.不允许斜拉、斜吊和吊拔重量不明物体。 9.起重作业时不得随意调整支腿。 10.汽车吊作业区域内不得有防碍作业的障碍物。 11.汽车吊在操作时应平稳起吊,起吊被吊物和被吊物就位时尤其要缓慢平稳,防止快动和制动带来的冲击载荷。 上述有关汽车吊安全技术使用事项,是针对现场吊装实际考虑,是为了合理合规正确使用汽车吊完成相应的吊装工作,主要从吊车性能的保持、吊装参数的选择、吊索的选择、吊车的站位稳定及基本的安全技术措施来着手,把通常应用实际与相关技术规定相结合,力求使汽车吊在广泛的应用领域能安全稳妥的应用,更好地适应新经济建设事业的需求。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的智能化发展 摘 要:近年来,随着人们生活水平的提升,我国汽车保有数量在不断的增多,随之而来的,交通事故发生率也越来越高,因此,全社会开始普遍关注交通安全问题。笔者认为,对于汽车安全技术,一般可以从两个方面来理解,一种是主动安全,另一种则是被动安全。本文分析了汽车安全技术的智能化发展方向,希望可以提供一些有价值的参考意见。 关键词:汽车安全技术;智能化发展;分析 汽车节能、环保、安全是现代汽车技术的发展方向。其中最重要的是汽车安全,因为其和人们生命财产有着最直接关系。汽车安全技术将一系列先进的技术设备加以应用,借助于传感器和雷达,可以对周围交通环境与路面状态等进行检测和扫描,同时,将电子、信息、通信处理技术等应用过来,智能化程度得到了显著提升,车辆安全程度得到了提高。 1 主动安全技术 在车辆控制系统中,非常重要的一个方面是车辆智能安全保障系统,如安全系统、危险预警系统等,通过这一系列先进技术的应用,可以保证行驶安全;将传感器、红外线以及超声波传感器等安装于车身各个部位,这样就可以有效地监测路况、预防事故,尤其在容易出现事故的环境下,如雨天、大雾等,可以借助于声音和图像等,将车辆周围以及车辆自身信息提供给驾驶员,这样就可以有效控制车辆,降低了事故发生率。同时,因为有传感器布置于车身四周,那么就可以对车辆四周的路况分别探测,将回避操作指令等及时提供给驾驶员,促使车距符合相关要求。具体来讲,包括以下几个方面的技术: 1.1 制动系统 通过实践研究表明,借助于汽车制动防抱死装置,可以促使刹车距离得到缩短,在刹车过程中,也可以有效控制车辆,这样交通事故的发生几率就得到了有效降低;而ABS的辅助功能则是电子制动力分配,可以对ABS的功效有效改善,ABS的升级版为加速防滑控制系统,在汽车加速过程中,它可以有效控制滑动率,否则就容易出现打滑问题。 1.2 车速自动控制系统 借助于本系统,车速保持固定,本装置行驶于恒定速度下,加速踏板是不需要踩的,那么车辆就可以更加安全平稳的行驶,车辆如果行驶于高速公路上,这种装置就非常有效。 1.3 视野、控制和显示装置 驾驶员要想安全驾驶,视野非常的重要;要想扩展驾驶员的视野,就可以对摄像头适当增加,对玻璃材料进行改善,将防雾防眩功能给充分发挥出来,如果出现了不利天气,镜面清洁需要良好控制。同时,为了促使黑洞效应得到减少,还可以将紫外线大灯给安装过来,这样驾驶员方可以具有良好的视野,降低了交通事故的发生几率。 1.4 危险警告系统 通过危险警告系统的应用,可以避免车辆与行驶路线偏离,导致碰撞或者其他交通事故的产生。在这个方面,可以将CCD摄像机应用过来,以便对道路上的白线进行识别,如果汽车与行驶的道路发生了偏离,司机没有将转弯信号给出来,系统就会自动将声音预警提示出来,如果司机依然没有将纠正动作,系统就会对汽车自动控制,以便促使行驶方向得到保持。 1.5 预警监测系统 借助于本系统,可以有效监测驾驶者、车辆以及道路状况,并且给出相应的警示。比如行人横穿预警,因为我们将超声波传感器设置于汽车保险杠上,那么就可以对车辆前面的行人或自行车等有效监测,如果出现了一些情况,可以及时发出预警,司机也可以集中注意力。将激光雷达用于车轮控制系统中,采用的光束有着较小的照射幅度,水平振动于水平方向,并且不断照射,结合前车反射光反射回来的时间,就可以对车距有效计算,促使车距符合相关要求,如果过分接近了前车,就会有报警信号发出,对驾驶员起到有效警示作用,行车安全可以得到保证。以马自达汽车为例,应用碰撞预警系统技术,将激光雷达装置设置在格栅上,可以对车前行人进行有效的监测。 2 被动安全技术 2.1 智能安全气囊 如今,安全气囊已经被普遍安装到汽车中,这样如果车辆出现了中等或者严重的碰撞,可以避免伤害到车上人员。调查研究发现,广泛采用的智能控制系统往往具备微处理器,控制系统既需要处理电子式传感器的信号,又需要将点爆信号给输出去。过去所采用的安全气囊,仅仅能够保护车内乘员,而进入新世纪以来,还需要有效融合人、车和环境,因此,在汽车设计过程中,还需要保护行人。可以在汽车前部安装相应的安全气囊。一般经常使用的有两种,发动机罩气囊和单独的前围气囊,通过碰撞传感器,激发发动机罩宽幅气囊,这样机罩气囊就会展开于保险杠上方,可以有效保护中高身材成年人的腹部和臀部,而对于儿童或者身材比较矮小的成年人,则可以有效保护其头部和胸部。碰撞传感器激发单独的前围气囊系统之后,就会展开于左右A立柱之间的风窗底部前方,汽车的这个部分能够被覆盖到,这样头部的防护性能就可以得到有效提高。 2.2 座椅安全带 如今,在设计安全带的过程中,也应用了诸多先进技术,结合车辆的具体设计情况,可以有一定的变形出现于安全带收缩装置中。在检测方面,采用的是碰撞传感器,如果出现了碰撞,司机和乘客得到有效保护。同时,设计的安全带还将孕妇和儿童给纳入了考虑范围,这样孕妇和儿童的安全就可以得到保证。 3 结语 综上所述,汽车安全在汽车电子控制中是非常重要的一个方面,如今智能传感器、执行器以及电控单元等得到了大力开发,并且在汽车上也开始广泛应用雷达技术、计算机网络技术等,可以有效集成汽车安全装置,促使汽车安全性能得到提升。汽车的智能化、信息化和自动化程度不断提升,那么汽车安全也需要朝着智能化方向发展,这样在安全领域内,就需要对安全系统大力开发,保证具有较好的性能和更快的反应,这样方可以有效保证汽车安全。 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术和被动安全技术发展探究 摘 要:随着人们经济水平的不断提高,汽车的应用已成为普遍的趋势,由此带来的汽车安全问题成为全世界关注的焦点。本文从汽车安全技术的概念入手,简述了汽车主动安全技术和被动安全技术的应用情况,明确了未来汽车安全技术的发展趋势。 关键词:汽车主动安全技术 被动安全技术 发展 从汽车投入使用那日起,汽车的安全问题就一直是汽车设计者非常重视的问题,针对汽车安全领域的额研究和改进也没有停止过。经过世界各个国家和组织的共同努力,汽车安全技术在很多方向中也取得了不错的成效。加大汽车的安全技术可以在很大程度上减少了事故发生的几率,减轻了由事故所带来的伤亡和各方面的损失,进一步保障了人们的人身安全。 一、汽车安全技术的概念 汽车的发展和应用的百余年里,汽车的安全问题一直受到汽车制造商和社会各界的广泛关注。汽车的安全成为人们重视的重点,随意打开某一品牌的汽车宣传册,汽车安全的介绍往往占据主要的篇幅。汽车安全技术可以划分为主动安全技术和被动安全技术两种。主动安全技术是运用原有的防范,防止交通事故的出现。被动安全技术则是指事故发生的过程中或者事故发生后,把伤害减到最低的技术。虽然被动的安全技术也可以减小事故发生的伤害,主动安全技术则更占据主要的位置,主动安全技术可以最大可能的避免事故带来的人员或者车辆的损害。主动安全技术起到防患于未然的作用,减少事故发生后出现的交通拥堵而引起的间接地经济损失的问题。 二、汽车主动安全技术及应用 (一)汽车防抱死制动系统(ABS) 汽车防抱死制动技术就是运用计算机对传感器所探测到的各个车轮的转速进行计算,得到当时车轮的滑移率,以此来确定车轮是不是存在抱死的情况,这时可以对执行机构下达调整制动压力的命令,确保车轮在理想的制动情况中运行。对于防抱死制动系统的准确认识是如果驾驶人员要进行紧急刹车的情况,可以保持车辆不会因为抱死而失去控制,可以维持住转向力进而躲避障碍物的碰撞。在通常的情况下,防抱死制动技术不可以缩短刹车的距离。 (二)驱动防滑系统(ASR) 汽车的驱动防滑系统是指在车辆进行加速运行车轮打滑的时候,运用把调整点的时间和间歇关闭的喷油阀降低至发动机进行转速,从而降低了发动机的扭矩,保障车轮不出现打滑的情况。汽车驱动防滑系统是防抱死系统的延伸,进一步为防抱死系统进行完善。汽车的防抱死系统可以确保制动过程中的汽车方向的稳定和操纵性,汽车驱动防滑系统则保障了行驶过程中汽车方向的稳定性和操纵性。所以,汽车驱动系统只能对驱动的车轮加以控制,而汽车防抱死系统可以对所有的车轮实施控制。 (三)电子稳定程序(ESP) 电子稳定程序对于防抱死系统和驱动防滑系统具有支援的作用。电子稳定程序运用各个传感器得到的车辆行驶情况的信息实施分析,对前面两种系统发出纠偏的命令,辅助车辆维持好平衡。电子稳定程序由车轮传感器、电脑、转向传感器等部分组合而成。如果汽车在行驶的过程中,转向的参数会不停的传到电脑,电脑可以结合其他传感器的值来对该车辆行驶过程的转向不足进行修正。 二、汽车被动安全技术及应用 汽车的被动安全技术是指当事故已经发生后,运用车内的保护系统保障车内所有人员的损失降低到最小的程度。 (一)安全带 安全带的应用有着很久的历史,如果出现剧烈碰撞的情况,安全带可以确保车内人员的身体状态不会出现乱动,为其他的安全设施发挥作用奠定基础。汽车上所运用的安全带一般有两点式、三点式、四点式和斜挂式,分别由安装固定件、调节件、织带等部件组合而成。目前的安全带技术运用电子限力预紧的模式,这种模式的使用不仅可以精确地锁定安全带,也可以在收紧安全带的同时保障乘车人员的身体和椅背靠紧。电子式的安全带和安全气囊隶属同一套的控制设施,如果出现剧烈撞击的情况,安全带就运用自带的收紧装置比气囊优先工作,更有效的确保乘客的人身安全。 (二)安全气囊防护系统 安全气囊防护系统的应用在很大程度上减小了碰撞发生时车内人员的受伤几率。安全气囊划分为气囊系统、传感器、气体发生器三个方面。由于技术的快速发展,安全气囊的保护范围也不断的加大,安全气囊的应用可以使紧急的撞车事故中减少车内人员遭受仪表盘、方向盘和挡风玻璃对于颈部、头部、和胸部剧烈的撞击。保护气囊的保护部位由安装位置所决定。安装正面的安全保护气囊需要在车头的左右两面30度的区域内的正面碰撞并达到一定的碰撞的速度和力度方可引爆,侧面的安装要求碰撞点在中心线60度左右的区域内。所以不要以为安装了安全保护气囊就万事大吉了,在没有系安全带的情况下,安全气囊对于保护人的左右更小,也有可能出现不好的作用。因此想要发挥气囊原有的作用,首要的条件是系好安全带。 (三)自动求救系统 自动求救的系统是被安装与GPS车上最新的被动安全系统。如果车辆发生严重的碰撞事故后,此系统可以快速的向救援中心发出呼救,并把事故发生的位置和车辆所处的状态进行报告,为救援人员尽早的获知伤员的信息做了快速的传达。自动求救系统不仅可以预测车内是否有需要救助的人员,也可以检测出车厢内部微量的二氧化碳和轻微的震动情况,为尽快、尽早的救助受伤人员争取了宝贵的时间,把伤亡的指数减小到最低的限度。 三、汽车安全技术的发展趋势 随着电子信息技术的快速发展,越来越多的智能技术在汽车上得以应用,安全技术也向智能化的方向推进。安全技术的智能化主要表现为可以对车辆的行驶情况时时监控、对车辆自身进行监控、可以对驾驶人员进行监控。比如:可以对在车辆运行过程中驾驶人员的瞌睡情况提出警示,智能化的系统也可以对于驾驶人员的身体状况进行监控,判断驾驶人员是否适合驾车。也可以运用智能化的装置对车辆自身进行监控,杜绝出现病车上路的情况,减少事故出现的几率。 可以把汽车、人和道路当做一个系统来进行研究,达到三者的协调发展,确保各自性能的最佳匹配状态,达到驾驶人员的行为特征和道路的设施、交通法规各方面的最佳协调模式,保障整体系统的最佳效益。 为了确保汽车的主动安全系统和被动安全系统可以合为一体的使用,达到更高的安全性能,在最大的程度中保障车辆、车内乘客和路边行人的安全。把雷达、稳定的控制电子传感器和影像传感器进行整合,全面的监控驾驶的环境,自动的帮助驾驶人员运用更好的防护方法。 结束语:汽车作为现代社会无可替代的交通工具,不仅给人们的出行带来了方便,随之而来的还有重大的安全问题。汽车主动安全和被动安全具有相互补充的功效,基于现今汽车的主动安全技术和被动安全技术的应用,对未来汽车的安全前景做出展望。 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术势在必行 现如今,中国汽车市场发展快速,国内消费者对驾车生活的追求也逐渐从满足基本的代步功能转向追求舒适和安全等更为高层次的需求。对于保千里汽车主动安全系统,汽车电子行业知名品牌广州飞歌汽车音响有限公司的副总经理陈健勇表示,如果能够有效针对潜在危险向驾驶者提供更加全面、及时的信息,可以有效提升国内汽车安全水平,这不仅对车主是一大福音,也给行业今后在汽车主动安全领域的发展指明了方向。同时,他指出:“汽车的交通安全是我们汽车电子企业的一份事业,同时也是一份社会责任。道路的交通安全离不开企业的创新发展,企业在市场推广的同时也提高了交通参与者,尤其是车主的安全意识。我相信,随着消费者观念的转变,汽车主动安全系统这类产品的市场前景是非常好的。” 据陈总介绍,主动安全相比被动安全,更能保证驾乘者的安全,防患于未然。从过去的数据来看,被动安全的参数基本接近饱和,它的作用已经接近于极限。现在大家更关注的是怎样预防事故的发生,因此主动安全产品的应用将是未来汽车安全产品的发展趋势。“在汽车业群雄逐鹿的今天,无论从消费者的角度出发,还是从汽车电子行业发展方向来看。中国汽车工业必须顺应汽车主动安全技术发展的方向,在我国有计划、有步骤地发展现代汽车主动安全技术是势在必行的。”他说。 深圳市汽车电子行业协会副秘书长陈会军也表示,汽车主动安全产品是一个大趋势,将来会慢慢形成一种标配。他说:“对于驾驶者来说,他们需要的是越来越安全,而汽车的进化就是往安全、便捷、智能化方向发展,所以汽车的主动安全在今后相当长一段时间内可能会占领主要的位置,特别是汽车电子这一部分,汽车安全部件现在增长是非常快的。现在很多高档车都已经安装了主动安全系统,一些中档车也开始在装,根据每个车厂设计的车型的不同,功能会有一些小的差异,但是大的方向是相同的,各个车厂都有自己主动安全的基准侧重点。” 不过,就目前来看,尽管主动安全方面的产品开发已经取得一定的成就,但当前汽车主动安全防护方面的应用状态还很少,普及率较低。对此,陈秘书长表示:“从前装的车厂来看,很多高档车都已经装了,但是后装有些难度,也有技术方面的问题。目前后装的可能只是在原来的基础上加装一些预警和提醒的功能,对车本身的驾驶没有干预,但是前装的车厂很多时候可以对整车的驾驶进行干预,比如自动减速或刹车,这是有很大区别的。从普及率来说,比较快的还是前装车厂的这种模式,但高档车毕竟买的人不多。不过到了中档车也有这种功能的时候,也会有更多的人对主动安全这个概念有更清楚的认识。比如20万以上的车都标配有这种功能的话,那对于普及来说是非常有利的。” 而飞歌的陈总分析道:“任何一个新产品的研发过程都是不易的,因为主动安全是一个新领域,对企业不仅仅有技术上的创新要求,对企业的研发思路上也有极大的创新要求。目前国内主动安全技术的研发相对滞后,但广阔的前景不言而喻。当然,主动安全的意识要不断推广普及,让更多企业和车主加入主动安全的行列。” 那么,汽车电子企业能为汽车主动安全的发展提供哪些支撑呢?陈总说:“我觉得汽车电子行业在汽车主动安全领域还是大有可为的,就拿飞歌自身产品来说,其中就有一项很重要的功能胎压监控。驾驶者可以通过车内提示系统来判断轮胎胎压情况是否正常,避免因轮胎亏气出现的行车跑偏,预防因胎压不正常出现的爆胎情况,在高速行驶时对于乘坐者的安全也是一种保障。汽车电子的种类繁多,但无论是什么类型的产品,都应该从自身角度出发,将细节做到极致。特斯拉开启了汽车的智能时代,让有技术优势的企业有了新的生机。汽车的智能整合也即将开启,例如主动防撞、道路偏移纠正系统和专业的夜视记录仪就能通过智能系统充分结合。汽车电子企业可以在车辆的通讯、发动机控制、OBD报警、远程故障诊断、轮胎、夜视、主动防撞、车道偏移纠正、救援、云数据等方面提供最新技术和产品支持。将来安全性汽车电子产业将是一个百花齐放的阳光产业。” 在陈总看来,企业的竞争形态可以看出一个行业的发展状况。目前已经出现了很多创新的、有特色的汽车电子产品,除了保千里汽车主动安全系统外,还有自适应巡航系统、车道偏离警告系统、主动刹车系统以及防撞系统等产品。但车载导航是汽车与人沟通的中心点,扮演着司令部的角色。将来所有的汽车智能化产品都是借助车载导航来实现操控与通信。所以,将来的汽车主动安全系统与车机是一个相互配合、相互推动的过程。 对于汽车主动安全未来的发展,陈秘书长也提出了一些建议:“对于汽车制造厂而言,我觉得在汽车设计定型和销售时可以在汽车主动安全方面多做一些科普和宣传,这样可以进一步提高车的销售和买车人的安全意识。而对于后装市场,要尽量将产品的稳定性和可靠性做得更好一些。但我不是特别赞同后装主动安全的企业去干预车辆的驾驶。我觉得后装市场做主动安全的企业把预警做好,能做到提醒驾驶者这就够了,不要轻易涉入车身去干预驾驭。不管是后装的差异、品质,还是品质的管控,安装的难度,市场销售的策略,我觉得都应该是这样子。” 结语 很明显,消费者对于汽车主动安全的需求是存在的,这种需求已经逐渐被激发出来并促使汽车业进入了主动安全时代,这对于汽车电子企业而言无疑是一个机遇。或许过不了多久,将会有越来越多的企业挤进汽车主动安全这片蓝海,那就让竞争来推动这个领域的创新和提升吧! 汽车安全技术论文:汽车主动安全技术新动向 如果要列举目前汽车技术最热门的领域,主动安全无疑应该榜上有名。近日有媒体测算,根据目前汽车保有量、增速和电子系统价格,未来3年国内汽车主动安全系统前端市场有望达2926亿元人民币的庞大市场规模;夜视系统后端市场也将达733亿元人民币。 碰撞预警、紧急制度辅助刹车、驾驶辅助、自动泊车、车道偏离警告、ABS、电子差速锁……如果留心一下,你会发现,在2013年上市的新车会上,这些主动安全技术名词开始被作为新车营销的亮点频频提起,德尔福高管甚至称“2013年是中国汽车主动安全元年”。包括德尔福在内的博世、电装、大陆、天合、威伯科等外资零部件企业,早已看准主动安全会在国内汽车市场得到大规模应用的前景,均展在这方面开展了大量的前沿研究。 这里,《汽车科技》把近来主动安全技术的新动向分为三类,分别为大家呈现。 外部检测系统 汽车主动安全策略中,外部检测系统一般主要是针对车辆外部危险物体的靠近进行的检测,用以对驾驶人员进行预警,沃尔沃公司在这方面近来有项新的技术,可以主动发现“突然冒出来的骑行者”。 今年1月份,沃尔沃宣布跟瑞典头盔及运动防护装备公司POC合作,并提出了全新的交通安全理念,他们的第一个合作项目就是从汽车到自行车的通信系统,即在四轮的机动车和两轮的自行车之间建立信息交互渠道。这个合作项目的基础是沃尔沃在2013年3月份的骑行者检测技术。沃尔沃与POC将在今年的下半年进行新技术的公开展示。 所谓骑行者检测技术,是对与车辆行进方向相同的骑自行车的人进行实时监测,能够在即将发生碰撞时自动全力刹车的主动安全技术。这项技术是对行人检测技术的一大更新,对于已经实装行人检测技术的车辆,可以直接升级这项新功能。 根据沃尔沃统计的数据显示,在欧洲,有50%的骑行者死于与汽车相撞。因此,对于骑行者的安全保护技术,也被提上日程。但是,与行人相比,骑行者的速度更快,而且同时有“人”与“物体”两种因素,要进行骑行者检测,对检测系统就有了更高的要求:必须能够进行更快的视觉数据处理功能,能够实现更快的识别和更精准的判断。 骑行者检测系统中三项设备各司其职:安装在进气格栅上的雷达,用于识别探索范围内是否有物体并计算两者之间的距离;安装在车内后视镜前方的摄像机,用于判断物体的类型,是行人、车辆、动物还是骑行者;最后还有一个中央控制单元,持续不间断地监控并评估前方的交通情况。 该系统不仅能够检测前方行人和骑车人,向司机发出提醒,还能够在司机反应不及的情况下主动采取制动。虽然无法完全避免碰撞的发生,但该系统至少能够将碰撞发生后的损伤降到最低。 国外汽车媒体AOL Autos将这项技术评为年度技术之一。最重要的是,沃尔沃已经准备将该系统搭载于2014年款的车型系列中。 去年,国内科研人员也开发出了成本更低的外部车辆预警摄像头。 在模拟的数字画面中,通过视频捕捉的前方车辆与测试车的间隔距离实时显示,10米、8米、6米……滴滴滴,当两车距离过近时,系统立即通过声音向驾驶者进行预警。这就是27岁的新加坡南洋理工大学工学博士刘国清展示的新型汽车主动安全系统。 “它的工作原理与沃尔沃、奔驰这些高端汽车配备的碰撞警示系统工作原理相同。后者是基于雷达,我们的系统只需要依赖于一个摄像头。”刘国清是南京一家信息科技公司的总工程师,“与辐射范围只在2到3米的短距离倒车雷达不同,应用于汽车前端的长距离雷达的成本很高,因此只能在高端品牌的汽车上配备,或提供选装,价格都在万元以上。”正是这一点的优秀区别,使得刘国清和他的创业伙伴们找到了市场中的这块蓝海,“目前,我们是国内首家以视频捕捉分析技术为优秀的主动安全系统研发团队。在世界范围内,也只有少数几个独立团队和国际汽车集团从事这一类型的产品开发。” “一部iPhone 4S的摄像头和芯片处理能力就能完全满足技术的硬件需要。”刘国清透露,以这套新型汽车主动安全系统为蓝本开发的App将以免费的方式在苹果商店提供下载,“只要开车时将手机进行类似行车记录仪的方式进行固定,打开软件就行。” 驾驶员辅助系统 驾驶辅助是较早开始应用的、针对驾驶员的主动安全技术,尤其是在大型客车上,辅助配置越来越多。目前针对驾驶员的主动安全技术有一个热点――防驾驶分心,通过各种跨学科手段,检测驾驶员的注意力集中状态,用以指导甚至控制车辆的运行。 很多人觉得自己可以一脑多用,但科学证明并不是如此。“大脑是一台集中注意的机器;它只能一次进行一项任务,”Geoff Mackellar说,他是神经工程公司Emotive的CEO。“因而当你觉得自己在进行多任务处理时,实际上只是在不同任务之间迅速地来回切换。”当你边开车边发邮件时,后果是非常危险的。 Emotive和西澳大利亚皇家汽车俱乐部最近刚完成了一项研究,他们造了一辆叫Attention Powered Car(注意力驱动车)的汽车,用以研究我们开车时分心的频率。这车就跟它的名字一样:只有当你注意力完全a集中时才能全速开动;如果你分心了,它会根据程度来调降车速。 他们使用EPOC(过量耗氧)建立了一个精神探测系统,用来测量驾驶者转换注意力的频率。它会跟踪整体的注意力水平,同时会测量驾驶者喝咖啡或是玩弄广播时的注意力。那个耳机拥有14个EGS传感器,用来测量整体的大脑活动,有8个专注于大脑额叶,这是集中注意力的地方。 最有意思的是Mackellar可以知道一位驾驶者将要分心,在你拿手机发短信之前它就知道你要分心了。“我觉得很惊讶,我们可以探测驾驶者将要做什么事的意愿水平。”他说。 2013年,日本的一名工程师还研制出了一种基于计量生物学原理的车用安全系统,可通过名为EEG的脑电波扫描仪监测司机的脑电波,从而判断出是否有劫车、疲劳驾驶、酒驾或引擎熄火等异常情况的发生。 这个EEG系统由一系列的电极组成,通过连接司机的头皮来检测其脑电波。和指纹、虹膜或者视网膜一样,每个人的脑电波都不同,可用于作为甄别个体的可靠依据。 EEG系统在投入使用前需要首先获取车主在正常驾车状态下的脑电波,当出现劫车、瞌睡、酒驾等突发事件时,车主的脑电波会出现异常,系统即可通过有异的脑电波获知驾车情况有变,进而发出警示或作出其他的必要反应。当有人试图盗车时,EEG可检测出脑电波并非车主所有,自发制动引擎,使汽车无法启动。 在未来,或有可能推出通过无线连接装置将车主的脑电波信息传送给汽车、电脑、智能手机或其他需要持续认证的装置。最为理想的情形是:所有的此类装置都能在车主在场时自动解锁、在车主离开时自动上锁,无需任何手动操作。但距离如此智能化的系统还有多远距离,尚未可知。 2012年4月,谷歌了风靡一时的谷歌眼镜(Google Project Glass),它是一款“拓展现实”眼镜,具有和智能手机一样的功能,可以通过声音控制拍照,视频通话和辨明方向以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。今年初,谷歌宣布正在研发一款名为Drive Safe的app,将和谷歌眼镜配套使用,用于在司机出现瞌睡迹象时发出警示提醒,并帮助其寻找距离最近的休憩场所。 司机通过语音命令“眼镜,让我保持清醒”即可启动该app。该app主要利用一个红外线传感器和一个倾斜传感器运作,其中,红外传感器检测司机的眨眼情况,倾斜传感器用于测量司机的头部方位,两者测量得出的数据可通过一个特殊的公式计算出司机是否在打瞌睡或有打瞌睡的趋势。如果计算结果显示司机已出现驾车疲劳,那么app就会出现语音警示提醒,并提供距离最近的休息地址。 不过以目前的状态来看,以上三种技术现在还很难应用到实际当中,很多人连安全带都懒得系,更不用说戴个傻气耳机、眼睛或其它装置了。此外,注意力驱动车在公路上随便减速也是很危险的,而谷歌Drive Safe需要和谷歌眼镜结合使用,司机有可能收到眼镜发出的其他无关消息对驾车过程带来干扰,加利福尼亚州就曾处罚过一位戴谷歌眼镜开车的女性。因此,它们是否会商业化还难以定论。 2013年11月,伟世通电子提出一种全新的车舱新概念,其中采用多用途摄像头用于监视路况的同时,保护司机的人身安全。 全新的多功能摄像头能够将特定的驾驶员控制系统增强,能够减少司机在操作这些系统时所花费的时间,减少司机分心的几率。多功能摄像头同时还能够辨认出驾驶者的样貌,并根据情况调节某些系统的运作方式,这一功能用于防止窃贼或强盗时非常有用。 多功能摄像头安装非常方便,可安装在驾驶舱内的各种位置,以实现最佳视野。通过将收集到的画面经过微处理器计算,系统能够辨别出司机当前视线聚焦的地方,例如汽车中控台还是路面。根据这些数据,系统能够即刻自动增强这些功能的可视性,让司机更容易看到信息。 系统拥有的识别能力还可用于自动调节座椅位置或侧视镜。此外,万一有窃贼进入车辆后,系统判断出窃贼并非司机本人后将禁止发动机起动,甚至将拍摄到的入侵者图像保存下来。 前方摄像头与普通摄像头功能一样,检测前方车辆、行人和道路标志。当前方出现障碍物时,微处理器将前方摄像头收集到的画面数据进行计算,而后方摄像头则解析司机当前视线的聚焦点,并判断出司机是否看到了前方的障碍物。这项信息会以声音警报或在仪表盘上弹出信息的方式转达给司机。 伟世通电子正在向各汽车制造商展示这项技术,希望将其运用于未来的汽车安全系统中。 智能交通系统 主动安全新技术还集中在智能交通领域,通过共享道路、车辆信息来预防事故发生。 以前车辆搭载的主动安全系统信号输入主要是由大量的随车传感器提供的,这些随车传感器主要监控驾驶状况以及潜在驾驶危险。而现在已经有大量的研究人员开始研究利用一些外部组合传感器增加甚至替代主动安全系统之前的信号输入种类。 相比之前单纯依靠摄像机、雷达等随车传感器数据的局限性,通过结合GPS卫星数据和车载导航数据作为主动安全系统的信号输入来源具有更广泛的数据输入类型。 越来越多的公司开始研究车辆与车辆、车辆与基站的通信技术,也就是V2X(Vehicle to X)技术。此种通信技术采用了传统车载通信系统不常采用的专用短程通信手段。尽管V2X技术面市还尚需时日,但是其主要的公路测试已经完成。等到美国车辆监管机构批准其上市时,其公路测试的数据将作为主要的数据基准。正因为此技术所带来的车辆安全性以及可承载车流量的大幅提升,目前已有大量的汽车生产厂商正计划在将来将此技术应用到车辆当中。 当路前方较远距离存在潜在驾驶危险时,V2X技术可以及时的通过基站与车辆进行通信,提早做出相应减速措施。相比较随车传感器实时性突出,远距离预警则有所不足。V2X技术的远距离预警功能不仅可以提高驾驶安全性,而且对于提高燃油经济性、保证交通顺畅同样具有重要作用。 目前,德尔福、电装、伟世通等都投入人力、物力研究。 伟世通高级开发副主任Brian Daugherty表示:“V2X系统造价与传统辅助驾驶系统相比要低一些,V2X技术不仅可以作为传统辅助驾驶系统功能上的补充,而且还可供低配车型选配。” 在谷歌宣布125亿美元收购摩托罗拉移动公司两个月后,后者了一款摄像头系统及其专利图,据悉,这项系统能够将检测到的路况信息与其他车辆的司机共享,这也是该公司为数不多的直接与汽车相关的技术专利。这项代号为US 13/556,081的专利或将帮助司机降低道路风险。 “该摄像头系统将收集到的路况信息拍摄记录,并将多媒体信息传输给即将抵达此地的车辆,起到预警的作用。”以上是专利的部分技术说明内容。 系统中包括视频编码器、摄像头、无线电频率调制电路。其中,后者起到调节雷达信号、视频信号8的作用,系统利用跨车辆警报系统(inter-vehicle alert system)控制摄像头捕获视频数据,将视频数据通过后方天线装置传输至其他车。 作为汽车安全措施的重要一环,a新车主动安全系统评价也越来越重要。2013年10月底,中国C-NCAP 管理中心评价部部长、国家轿车质量监督检验中心副总工程师刘玉光透露,新版C-NCAP评价规程预计在2014年形成初稿,2015年定稿并公布实施。“从中远期来看,C-NCAP研究的方向将会更加侧重主动安全、碰撞形态、测量效果、安全考核四大领域。”随着更多企业的加入,主动安全市场由当初的蓝海已经变成了拼杀激烈的红海,但国内企业还是处于被动跟随的状况,等到技术大规模普及红利显现时,我们是否只能望洋兴叹了? 汽车安全技术论文:汽车安全技术运用及发展趋势研究 摘要:汽车安全技术的运用提高了汽车的安全性,降低了事故的发生率,对保证人民的生命财产安全又重要作用。本文首先探讨了汽车安全技术的运用,然后阐述了其发展趋势。 关键词:汽车安全技术;主动安全技术;被动安全技术;发展 一、汽车安全技术的运用 1.汽车主动安全技术 汽车主动安全性是指汽车设计时能主动预防或减少道路交通事故发生的性能,在交通事故发生之前采取安全措施,特别当即将发生危险状态时,驾驶者操纵方向盘避让或者紧急制动以避免交通事故发生。使汽车在正常行驶中,为确保驾驶者的基本操纵稳定性,对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能,汽车结构设计开发了主动安全系统。 (1)距离警示系统 该系统主要特点是在自适应巡航控制系统(ACC)关闭时,也可帮助驾驶员保持与前车的安全距离,当距离警示系统被激活后,驾驶员可预先设定驾驶车辆与前车的时间间隔,汽车行驶时,系统探测到驾驶的车辆与前车的时间间隔低于设定值时,会在前风窗玻璃上发出警示,同时发出警告铃声,如驾驶员仍未采取任何安全措施,这个系统会主动制动。沃尔沃汽车公司最近开发出了这种防止撞车的距离警示系统 (2)行人安全系统 除了提高交通参与者的安全意识以外,主动避让的行人安全技术的开发显得尤为重要。该系统由集成在前格栅中的雷达装置,装在车内后视镜前面的摄像头和一个中央控制单元组成。雷达的任务是探测车前的物体并确定与车的距离。摄像头则确定物体的类型。行人安全系统不仅能够对前方静止或行驶的汽车做出反应,还可以探测到任何身高80cm以上的行人(包括儿童)。如果有人走入汽车的行进路线,系统即会发出警告;如果驾驶者未能及时做出反应,系统会自动全力制动。在车速小于35km/h时,可使汽车避免与行人相撞。在较高的车速下,则尽可能在发生碰撞前减小车速。并在发生碰撞前施加全力制动,完全规避或最大程度减少事故发生的伤亡程度。 (3)误踩踏板加速抑制系统 日常生活中,经常会有些新手驾驶者因为把油门当制动酿成的惨剧,针对这一现象,日产研发的误踩踏板加速抑制系统能够有效地降低惨祸发生的概率。在限定的区域内,只要该系统启动着,无论驾驶者用多大的力度踩加速踏板,车辆都不会猛的向前蹿出去。这个系统将成为很多新手驾驶者的福音。该系统通过全景式监控影像系统的4组摄像机获取图像信号数据,可以识别车辆是在道路行驶还是在停车场内(或者前方有障碍物)。 (4)远红外夜视系统 夜间是事故高发时段,照明系统是否可靠直接关系到汽车驾驶员的生命安全。最新的夜视辅助系统可让驾驶员在夜间提前看清近光灯照不到的交通标牌、弯道、行人、汽车、障碍物或道路上其它可能造成危险的物件。装备夜视辅助系统的汽车装有两个红外线前照灯,可以找到前方大约200m的距离,在风窗玻璃内侧,有一个小型红外线摄像机可以记录前方的驾驶环境,减弱干扰的耀眼光,提高其它物件的显示亮度,并将其显示在驾驶员仪表板的显示屏上。 (5)驾驶者警示控制系统 由于高速公路网的不断完善,增加了长时间驾驶的机会,驾驶人员极易疲劳和注意力不集中,由此而引起的交通事故约占整个车辆事故的50%。该系统能够记录汽车在道路上的行驶情况并向注意力分散的驾驶员发出警示,避免或减少因疲劳驾驶导致事故的发生。在车辆进入容易使驾驶者进入放松状态的笔直、平坦的道路以及容易使驾驶者注意力不集中的环境时,当车速超过60km/h,该系统激活;当车速超过65km/h,系统便开始进行干预。 2汽车被动安全技术 汽车被动安全性(也称为碰撞安全性或二次安全性)是指在无法避免碰撞事故的情况下,依靠车辆本身保护撞击,将撞击伤害降到最低的装置。另外,作为防止事故后出现二次伤害的安全性,因汽车碰撞分为一次碰撞和二次碰撞,驾乘人员受到伤害的主要原因是二次碰撞中与车身的各部位发生接触或甩出汽车外而造成伤害,汽车被动安全性又分为车外部安全性和车内部安全性。车辆的钢板,车身结构,预紧式安全带,智能安全气囊,头枕,可溃缩吸能的方向盘及制动踏板和自适应约束技术系统(ARTS),灭火系统等都是被动安全的重要组成的部分。 (1)膨胀式后座安全带 福特开发的膨胀式后座安全带在事故发生时,通过把撞击压力分散到更大面积来扩大保护范围,为头部和颈部提供额外支持,有助于减少撞击对胸部的压力和控制后座乘客头部和颈部的移位。该系统将筒状气囊折叠成褶皱状收放在安全带内侧。在发生正面碰撞或侧面碰撞时,汽车安全带传感器在瞬间测定碰撞的严重性并展开气囊式安全带的气囊,从发生碰撞到气囊膨胀打开只需40ms的时间。 (2)外部安全气囊 福特开发的外部安全气囊系统采用了两种可在碰撞中对行人进行保护的气囊。这两种气囊一个是发动机罩气囊;一个是前围安全气囊。两者的配合使用可减少最常见的行人伤亡事故。碰撞发生时,碰撞预警传感器激活发动机罩气囊,其在保险杠上方紧靠保险杠处开始展开,50}75ms内完成,充气后的安全气囊约有1371mm宽、558mm高、127mm厚,由保险杠顶面向上伸展到发动机罩表面以上。 (3)智能型安全气囊技术 所谓智能型安全气囊是在原有安全气囊基础上增加传感器,以探测前排座椅上是否有人,乘员是儿童还是成年人,是否系好安全带及驾驶员和乘员在座位上所处位置。智能型安全气囊有5类传感器:重量传感器可根据座椅上重量测量出是否有人,是大人还是小孩,是男性还是女性;红外线传感器根据热量探测人的存在;电子区域传感器通过测量低能量电子区域的电流,测定乘员是否存在和其所处乘位的位置;光学传感器判定人体存在与否和其位置;超声波传感器分析反射波探明乘员是否存在及其位置。 二、汽车安全技术的发展趋势 为了避免或减轻行人与车辆相撞时发生伤害的严重度,提高车辆的各项主动与被动安全性,世界各大汽车公司投入巨大的人力、物力和财力来研究和开发汽车安全保护技术和产品,并逐渐应用到现代汽车上。未来汽车的安全技术将向着智能化主动化和集成化的方向发展。 智能化。在科学技术不断发展的今天,高科技在汽车制造业中的运用越来越多,使汽车安全系统向着智能化方向前进。通过这些智能化设备的运用,提高了汽车操作的简便性和安全性,保证了人们行车的舒适与安全。 主动化。数据表明,汽车被动安全技术的发展已经到了瓶颈阶段,很难再有新的突破,其作用已经接近极限。现如今,只能通过运用主动安全技术来提高人们行车的安全性。 集成化。将主动安全技术与被动安全技术进行融合,使之形成一个有效的网络,协同发挥作用。中央控制系统能够在危险逼近时主动辅助驾驶者驾驶汽车,而如果事故无法避免的话,系统将会在有限的时间内,把事故的后果减轻到最轻的程度。 三、结束语 车在路上行驶,车祸猛于虎,安全才是王道。抛开价格因素,一辆“安全车”应达到的最基本标准是:前后盘式制动系统、前排双气囊、三点式安全带、安全玻璃、高位刹车灯、ABS+EBD(刹车防抱死和电子制动力分配系统)、车头、车尾可溃缩的安全车身设计、车门内有防撞杆NCAP碰撞测试成绩等结构,良好的驾驶技术才能让优秀的安全设施发挥其应有的作用,构筑以人为本车守护人的和谐社会。 汽车安全技术论文:汽车安全技术的研究现状及展望 摘 要:安全技术是汽车技术中最重要的问题。保证汽车技术的安全性可以减少交通事故的发生,减少交通事故带来的伤亡和财产损失。研究和展望现阶段的汽车主动安全技术和被动安全技术,并对汽车安全技术的前景进行展望。 关键词:主动安全技术 被动安全技术 防抱死系统 电子稳定系统 1 引言 作为现代社会不可缺少的交通工具,汽车在给人们带来便捷的同时也带来了大量的交通事故。由汽车引起的伤亡数量一直在增长,相关经济损失也非常巨大。因此汽车安全技术也越来越被全球各个国家所重视。在这种情况下,经过各个国家和组织的不懈努力,汽车安全技术在很多方向上取得了一定成果。本文中,笔者将对汽车安全技术的现状和汽车安全技术的未来进行研究和讨论。 2 汽车主动安全技术 汽车主动安全技术主要包括:防抱死系统,电子稳定系统,电子制动力分配系统,转向控制系统,防滑转系统等技术。 2.1 防抱死系统 防抱死系统的基本功能是在实时状态下感知汽车车轮的运动状态,并对其作出调整,防止车轮抱死事故的发生。根据统计数据显示,轿车,重型卡车和客车在安装了汽车车轮防抱死系统后,交通事故发生率分别减少了8%,15%和5%。通常情况下,防抱死系统可以明显的提升汽车运动状态下车轮的安全性并很大程度上的减少相关事故的发生。 2.2 电子稳定系统 通常情况下,电子稳定系统包括以下几种功能模块:驾驶员疲劳检测,距离控制,周围环境检测,刹车助力器,限速器,综合稳定性控制,汽车轨道设置器和汽车轨道偏离警示系统。这几种功能模块的综合使用,可以很好的提升汽车运行的稳定性,从而减少汽车交通事故的发生。 电子稳定系统的工作原理是:通过感应监控设备来监控汽车运行状态下的所有数据,数据会被传输到微型计算机控制系统,系统用提前存储好的标准状态数据和接受的数据进行比较,以此来判断汽车当前是否处于不稳定的运行状态。一旦发现汽车处于不稳定的运行状态,系统会迅速的分析当前汽车的不稳定程度和可能出现的后果,如果不稳定程度比较严重,系统会取代驾驶者自动控制汽车。从而减少潜在的事故发生,保证汽车安全。 2.3 电子制动力分配系统 电子制动力分配系统经常被看做是防抱死系统的辅助系统。它可以调节汽车前轴和后轴刹车制动力的分配比例,从而保证汽车的刹车性能。同时,电子制动力分配系统可以和防抱死系统结合使用来提升刹车的稳定性。其工作原理是,利用计算机感应汽车每个车轮的周围环境和摩擦力,控制每个车轮对应的刹车装置,根据得到的数据提供相应的制动力分配方案,从而保证汽车驾驶的安全性。 2.4 汽车牵引方向控制系统 汽车牵引控制方向系统是用来控制汽车的转向过程的。它是由刹车液压传感器,减速传感器,车身摇摆角速度传感器,转向轮角度传感器和车轮速度传感器组成的。汽车牵引力控制系统可以修正使汽车偏离安全路径的牵引力,防止汽车偏离正常行驶路径。主要工作原理是:利用传感器实时的感应汽车的行驶状态的信息。如果发现汽车当前行驶方向的数据和标准安全数据不同,系统会自动的调节刹车控制器和加速器,同时在不同的车轮上独立的进行制动,从而保证汽车驾驶的安全性。 2.5 汽车防滑转系统 汽车防滑转系统是一种新出现的系统,是建立在防抱死系统的基础上的。系统通过监测和控制主动轮来防止由于汽车大幅度转向或路滑引起的汽车失控。主要的工作原理是:电子传感器监测主动轮和从动轮的转速,如果发现主动轮的转速比从动轮的转速高,系统就自动发出控制命令,例如降低档位或者刹车从而防止车轮滑转。 3 汽车被动安全技术 汽车被动安全技术主要包括安全带、安全座椅、气囊系统和COF能量吸收刹车踏板。 3.1 安全带系统 安全带系统的作用是在交通事故中,减轻或防止乘坐者由于和物体碰撞引起的伤害。它主要的工作原理是:预紧装置在汽车紧急刹车或碰撞时迅速的收紧,同时安全带将乘坐者固定住,以防止乘坐者和物体碰撞并造成伤害。当撞车影响减弱时,安全带会自动松开。大量的测试证明,安全带最大可以承受1.4吨的力量,可以在90%的事故中起到减轻或防止伤害的作用。安全带系统主要由两部分组成。 (1)安全带预紧装置。预紧装置的作用原理是专门的感应器收集撞车信息,如果发生碰撞就释放出脉冲,脉冲控制气体发生器引爆气体。爆炸产生的气体迅速在管内膨胀,迫使球链向前运动并带动棘爪盘转转动。棘爪盘和轴连为一体,棘爪盘带动轴转动,安全带就绕在轴上,因此瞬间实现了安全带的收紧功能。 (2)安全带拉力控制器。安全带控制器的作用原理是在预收紧装置的轴上有一根金属转动棒。当汽车碰撞结束后,转动棒即开始转动,从而松开安全带。 3.2 安全座椅 安全座椅主要是指以保护儿童乘车安全而设计,制作的专用汽车座椅。汽车的车座和安全带一般都是按照成人体型来设计的,在保护儿童乘车安全性的功能方面有所欠缺。安全座椅根据儿童的身体特点而设计,可以在事故发生时对儿童起到很好的保护作用。 3.3 安全气囊 汽车安全气囊,通常设置在车内正面,侧面和车顶三个位置。旨在减轻乘员的伤害程度,当汽车发生碰撞时,安全气囊在小于0.1秒的时间内弹出并快速充气,保护乘坐者的头部和胸部。此技术的一个不足之处在于,当汽车碰撞不是非常剧烈时,安全气囊的弹出可能会对乘坐者带来不必要的损伤。 3.4 COF能量吸收刹车踏板 统计表明,世界上90%的驾驶者都在严重的汽车碰撞中腿部骨折,甚至造成了残疾。这是由于在重大事故发生时,驾驶者通常都会用力的用右脚踩踏刹车,这样由事故引起的巨大能量会通过和踩踏方向相反的方向传递给驾驶者右腿。因此驾驶者的右腿往往会在事故中受到相对严重的伤害。 为了减少这种情况的发生。德国大众公司发明了一种能量吸收刹车踏板,最早被使用在POLO轿车上。当汽车遇到和行驶方向相反方向的碰撞时,刹车踏板会在制动后自动分解,从而使驾驶者右腿受到保护。 4 汽车安全系统的未来发展方向 4.1 激光测距成像技术 激光测距成像技术一定程度上解决了机械成像的难题,但也具有一些自身的缺点,例如噪音大,测量精度和分辨率低,成本太高。因此在实际应用上还具有一定难度,此技术未来的发展方向将是提高其测量精度和降低制造成本。 4.2 集成传感器技术 和激光测距成像技术一样,集成传感器技术也正处在研究阶段,并存在着一些缺点。传感器在汽车技术中起着非常重要的作用,现阶段的主要研究方向是怎样将多个传感器组成合理的传感器阵列从而使这些传感器综合的发挥更好的作用。 4.3 综合控制技术 此类技术的的应用效果比单一使用技术要更好,分别在主动和被动安全技术方面取得一定进展。 例如美洲豹汽车的“自适应约束系统”(ARTS),对前面提到的安全气囊的缺点进行了改进,它能够自动检测乘坐者的体型,头部所处的高度,并根据汽车碰撞的剧烈程度来控制气囊是否弹出和气囊充气程度,从而使安全气囊更好的起到保护乘坐者的作用。 福特公司的“综合安全系统”(ISS),该系统综合的涵盖了多种先进的电子系统,由超过50种的系统综合组成。 5 结语 人类对于科学技术的探索永远不会停止。关于汽车技术,我们已经取得了很多成果。安全技术作为汽车技术中非常重要的组成部分一定会随着人类的努力和汽车技术整体的进步,朝着更高,更远的方向而发展。 汽车安全技术论文:中国汽车安全技术的现状与展望 摘 要:交通意外伤亡率高是当前中国的严峻形式,所以企业、学校、科研机构已加紧研究和开发汽车安全技术投资,加速安全技术和产品开发能力提升的过程。独立的C- NCAP五星级品牌汽车,以获得较高的分数,中国的飞跃带动了安全技术的发展。行人的保护、后排乘客的保护、保护骑自行车等被列入安全研究之内;主动安全系统、预碰撞系统、智能汽车网络系统的研究和发展,已进一步成为了人们关注的焦点,更高层次的乘客、车辆和环境相关的主动和被动安全技术的融合协调,将推动零伤亡的汽车碰撞安全概念的实施。国家研究开发和商业化的主要问题,是完善法规与标准的建立,将成为汽车安全技术的飞速发展。 关键词:中国汽车安全;技术;现状;安全 近年来,中国汽车产业的快速发展。中国已经超越美国作为世界最大的汽车生产商,在2010年中国汽车销量分别为1.826万美元和1.807万美元,汽车产量和销量都超过1800万,赢得了世界的第一。中国汽车保有量以突破70亿,达到一个新的高峰,不断增长的汽车事故造成的大量人员伤亡,是当前中国面临的一个首要问题。为了减少交通伤亡率,提高车辆乘员保护,汽车安全技术已经成为中国汽车产业的最重要的研究方向之一。引进先进的汽车安全技术和研发,努力提高中国汽车产业的自主性是必须经历的过程。 一、中国汽车安全的现状 随着中国社会人们的安全意识的淡薄,中国交通意外在年年增加,日益增长的交通伤亡率,进一步反映了整个中国的汽车安全性能低(见图),虽然在汽车销售存在一个巨大量的突破,中国的汽车安全技术发展还比较落后。 因此,根据中国的国情,为中国新车评估C - NCAP评价体系建立,揭开了中国汽车安全技术快速发展的序幕。国内消费者从以前的重外观不重质量的角度来看,逐渐转化为车辆的安全性能是购买的首要标准,C - NCAP汽车安全星级,以帮助消费者更直观地识别车辆安全性能的表现,正是因为有这样的第三方评级机构,有效地促进了国内汽车公司在汽车安全技术的研究和开发,以及安全配置,加大投资力度,不仅是为了实现国家的法律法规和标准,但深入挖掘并满足消费者的安全需求。中国汽车安全性能的要求逐步提高汽车零部件的质量要求也越来越高,安全零部件供应商积极引进国际先进技术,加大投资力度,研究和开发新产品,以提升国内整体汽车安全部件性能。消费者,原始设备制造商、供应商有效地刺激国内汽车安全技术和产业进步之间的互动。 二、汽车安全的类型 1、主动安全技术 主动安全技术指的易用性和舒适的驾驶条件,以帮助司机避免事故的技术。主动安全技术,包括底盘的主动安全技术,安全预警技术和集成安全技术,整个主动安全技术的发展,如图2所示。底盘主动安全技术主要以底盘控制技术为优秀,最终通过机箱组件用于与安全相关的控制。以及开始的防抱死制动系统及其应用(防锁定制动系统.ABS)。 2、主动安全控制 主动底盘控制技术是底盘的主动安全控制与执行以电子制动控制,是使用最广泛的技术。电子稳定控制系统(ESC)在主动安全性的底盘控制技术起到很重要的地位。如图(3):在电子稳定性控制系统通过传感器和汽车驱动程序的实际操作状态的操作意图检测到的数据的比较,和差补偿施加到车辆制动横摆力矩控制的转向特性的变化和改进横向稳定性,从而减少交通事故的数量。 3、安全带 安全带是第一个在中国市场上已经普及的被动安全装置,三点式安全带已成为标准的安全装置。在已经升级的基础上,出现了三点式座椅安全带预张紧器,安全带预紧器和限力器,安全带具有更多功能的安全带,安全气囊,座椅安全带预紧限力等;在中国市场上有三点式安全带的一般逐渐开始取代普通的三点式安全带成为各种车型的标准配置。国内汽车制造商积极引入更智能的电机皮带,电机皮带(参见图8)通过预碰撞警告系统检测到碰撞的风险,可以增加安全带来的电动安全带卷收器,符合消除安全带松弛预碰撞的主动安全系统可以更好的乘员约束,以减少可能造成的损害。 车外人员保护措施 虽然中国汽车保有量在200万左右,但作为一个发展中国家,基础设施相对薄弱,人口众多,混合通过主要道路交通状况时有发生,导致越来越多的车毁人亡,事故中行人的伤亡率、行人事故死亡率高约占总死亡率的26%,高于其他类型的交通人员死亡7%。中国在近几年才开始开展行人保护研究,2009年10月30国家了GB/T24550-2009 “汽车对行人的碰撞保护”的法规和标准,体现了中国政府和汽车制造商的行人注意安全。目前,中国汽车技术研究中心有一个完整的模块,能够超过七冲击实验,包括头模块(成人和儿童)的发动机罩冲击试验,腿模块保险杠冲击试验,大腿模块引擎盖边缘震荡行人保护测试实验室,其他汽车制造商都在积极行人保护实验室的建设。自行车作为中国的主要手段,在复杂的道路环境运输也面临着由机动车辆发生碰撞的风险,根据中国的交通情况,有关大学对驾驶自行车与汽车的骑手接触位置与车辆碰撞速度进行试验,碰撞运动的车手,机械师和人身伤害事故等方面的重建,事故模拟,建立中国人体特征作为参数的碰撞模型模拟研究,并寻求降低骑手受伤的解决方案。 三、国家汽车安全法规和标准 目前的汽车安全法规的释放与建立对中国汽车安全有积极的影响,侧面碰撞、安全气囊技术、安全带技术、安全带提醒装置、儿童座椅、行人保护法规等;相对于欧洲,美国和日本而言,全面的滞后是我国最基本的国情;欧盟的ECE / EEC法规相对较早,作为中国汽车安全研究时间较短,并开展小范围,技术能力和缺乏这方面的经验是领先的中国缺乏的主要原因。经过多年的努力,支持了自己的品牌,以及高校,国家正在建立具有中国特色的汽车交通安全法规,打破国际技术壁垒,一直占据着很重一页。要加快中国汽车安全技术发展的步伐,中国汽车技术研究中心汽车安全法规标准不断提高,安全带提醒,儿童乘员约束系统,行人保护方面的国家标准。表(1)显示了中国各大汽车安全的阶段有关技术标准: 中国汽车安全技术展望 随着社会的进步和科技的发展,汽车技术也获得了快速增长,越来越多地车企参与汽车安全技术在各方面的研究,中国的汽车安全发展方向也将走向一个全面综合和创新的时代;主动安全技术将成为汽车安全技术发展的主流,主动提醒没有被证明是有效避免交通事故,开始主动出击,积极干预控制深度的方向,随着技术的不断发展,通过先进的电子技术相结合的智能集成安全系统,自适应主动安全性研究巡航控制系统,车道保持系统,积极的事故预防系统,CAR2X主动安全系统、控制技术、汽车安全技术将成为未来的主流;智能交通系统是先进的信息技术、人工智能技术、信息和通信技术自动控制进行汽车主动安全装置,控制干预智能交通的安全性,最终形成全社会的信息通信技术和计算机处理技术,有效整合交通管理系统,与汽车主动安全技术是一个完整的统一。 总之,人体生物力学、高科技材料、电子信息技术、计算机仿真技术,除了政府需要建立中国人体功能与底盘集成等关键技术研究项目,也要集中优势资源,是解决中国当前滞后重要的一点。只有汽车安全相关的学科和技术已得到改进,才能有效地促进汽车安全技术的快速发展。