电气自动化控制篇（1）

中图分类号： TG659 文献标识码： A 文章编号：

1、数控机床的特点

1.1对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法。加工精度高，具有稳定的加工质量。可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件。

1.2加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间。机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的3~5倍。机床自动化程度高，可以减轻劳动强度。

1.3有利于生产管理的现代化 数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础。对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。可靠性高。

2、数控车床工作原理

使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序; 然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、 分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工

3、数控车床的基本组成

3.1 数控车床组成 数控车床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称CNC 单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。

3.11机床本体

数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。

3.12CNC 单元

CNC 单元是数控机床的核心，CNC 单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC 单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。

3.13输入输出设备

输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC 网络通讯串行通信的方式输入。 输出指输出内部工作参数，一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。

3.14驱动装置

驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。

3.15可编程控制器

可编程控制器 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制， 故把称它为可编程逻辑控制器。当PLC 用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器。PLC 己成为数控机床不可缺少的控制装置。

3.16测量反馈装置

测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC 装置，供CNC 装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。

4、三面铣组合机床的电气控制要求

三面铣组合机床有液压泵、左铣削头、右铣1削头、右铣2削头和立铣削头五台电机,均采用三相交流笼型异步电动机 ,设计要求如下:

4.1五台电机均为单向旋转。

4.2机床要求有单循环自动工作、单动力头自动循环工作、点动三种工作方式,油泵电机在自动加工一个循环后不停机。

4.3单动力头自动循环工作包括:左铣头单循环工作、右1铣头单循环工作、右2铣头单循环工作、立铣头单循环工作。还要考虑各铣头单循环工作的加工区间。

4.4点动工作包括:四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速(快进、快退)点动调整、松紧油缸的调整 (手动松开与手动夹紧 )。具备这四点运作就会顺利进行.

4.5电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示必须明确。

4.6照明电路必须清晰

5、电气控制系统设计

5.1进给伺服驱动电气控制系统设计

伺服系统是CNC装置和机床的联系环节。CNC装置发出的控制信息，通过伺服驱动系统，转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分，它是以机械为运动的驱动设备,电动机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。伺服驱动系统的性能对数控机床的性能在很大程度上有决定性的作用，所以对伺服驱动系统的要求也比较高。

5.2主轴电气控制系统设计

主轴是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。 主轴的功率消耗约占机床总功率70～80，其性能直接影响到机床的加工效率、加工材料范围、加工质量等。数控系统需要控制主轴的转速、位置，通常系统的标准配置为数字主轴，具有控制精度高，动态响应好的特点。模拟主轴与传统的齿轮变速箱相比其优点是传动链较短、回转精度及机械效率高、工作平稳噪音低、速度连续可调、制造成本低等。缺点是低速挡位扭距受到一定的限制，感觉动力不足。

6、结束语

对数控车床的工作原理以及内部结构的分析研究的基础上，进行了数控车床的电气系统设计，它具有高速、精密、可靠、经济等特点。车床的电气系统设计是整个车床的核心部分，主要分为PLC输入输出设计、伺服驱动进给设计和主轴驱动设计等个方面。

参考文献：

[1]魏杰. 数控机床结构 北京化学工业出版社2009

[2]李清新 伺服系统与机床电气控制北京机械工业出版社1994

电气自动化控制篇（2）

中图分类号：C35 文献标识码： A

正文：

一、当前电气自动化控制技术的状况与发展

早在上个世纪50年代，人们就是对电气自动化进行研究开发，而随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的科学技术和管理理念应用的电气自动化当中，从而电气自动化控制技术进行相应的改进和完善。目前，电气自动化控制技术已经被人们广泛的应用到了各个行业当中，并且取得了不错的效果。

1.1电气自动化控制技术的实际状况

近年来，人们也将现代化的信息技术应用的到了电子自动化技术当中，这不仅有利于电气自动化系统的业务信息数据的管理，还可以对电气自动化系统的整个运行过程的实际动态进行监控，从而实现生产数据的现代化、规范化的管理。并且将信息技术应用到电气自动化当中，也可以充分的发挥出电气自动化设备的应用效果，这也有利于人们对电气自动化的控制系统的日常维护工作和检修工作的开展。此外，在当前社会经济的发展的过程中，人们也可以借助计算机技术来对电气自动化系统进行有效的控制，进而将人员工作和计算机运作紧密的结合在一起，使得人们在对电气自动化系统进行维护和检修的过程中更加便利。

目前，电气自动化技术已经得到了广泛应用，这不仅有效的促进了我国社会经济的发展，还有利于我国电气自动化技术的改革，为我国国民经济的发展提供一个持续、稳定、健康发展环境，从而进一步的强化了企业或者事业单位在当前社会主义市场经济体制中的竞争力，使其工作效率得到全面的增长。

二、电气自动化技术优势

1）实现了设备与系统全工作流程内的高效监控。现代建筑电气系统结构复杂、功能多样，传统运行方式常留下管理盲区，导致故障的发生。而现代自动化技术通过“采集―处理―反馈”模块，对系统进行实时的数字化监控，能及时将控制中心的指令传达到系统，并将反馈信息同时传递到控制中心，实现对整个系统的高效控制。

2）联动性的提高。电气自动化技术将建筑中照明、配电、消防、空调等系统连接为一体，提高了其联动效果，解决了电梯系统依照各层用户流量实现其速度的自动调节，以及紧急情况下系统的自动识别、判断，及时实现预设的应急处理方案，实现子系统间的配置与互动。

3）安全性强。因电气系统固有的危险性，操作失误、设备故障等都可能造成系统产生安全风险，而自动化控制有利于系统对异常情况做出及时反应，并可通过遥控模式降低故障对维修管理人员产生直接伤害的风险。

4）数据完备、计算精确。自动化系统可综合其操作流程、故障处理等数据建立准确清晰的数据库，为后期优化的决策提供信息支持。

三、电气自动化控制技术研究

针对电气自动化控制技术进行实际研究，主要根据电气自动化控制技术特征、技术作用、设计理念等方面进行实际研究，明确整个电气自动化控制技术在企业生产过程中的重要作用。

1.电气自动化控制技术基本作用

1.1 电气自动化控制系统自动控制

整个技术在企业生产过程中的使用，能够实现自动化控制方式进行实际控制。在具体运行过程中，选用分散式控制系统进行控制，实现系统的集中控制。当整个设备无法实际运行时，控制系统会检测故障问题，进行自动切断运行电源，保证设备运行安全性提升。这就需要一整套技术进行实际操作与控制，实现控制过程完整性，提升生产效率性[2]。

电气设备在企业实际生产过程中，会存在相应故障发生的可能性。如电路实际运行电流超过电路最大限制，会导致系统运行出现问题，致使故障发生。这就需要安全措施进行保护，实现具体问题应对策略制定，实现自动化控制技术对设备运行问题进行解决。同时需要针对系统实际运行过程中，出现的具体问题进行实际分析，通过电气自动化控制系统自动控制进行实际调整或者更换，保证电气系统运行安全[3]。

1.3电气自动化控制技术监督功能

电气自动化控制技术在实际使用中，内部电流无法用肉眼观察。并且系统实际运行过程中内部是否有电流通过，也需要进行实际信号以及指示灯的设定。在整个监督系统下，进行电气自动化控制系统下指示灯的设计，能够实现故障问题及时预警。同时，应该严格管理与控制电气自动化控制系统设备安全性，控制故障发生。这样系统设计，能够有效减少设备故障发生频率，利用电气设备维护质量问题实现效率的提升。

1.4 电气自动化控制技术测量功能

保证企业生产质量以及实现高效生产，需要对于设备整个运行过程进行实时监控，保证设备运行安全性，随时对设备进行实际观察，检查运行过程中可能出现的问题。电气自动化控制技术的使用，能够及时通过相应数据测量参数分析具体故障原因，并制定良好的控制方式，实现设备运行稳定性的提升[4]。

2. 电气自动化控制技术设计理念

电气自动化控制技术具体设计方式分为三种，分别为集中控制、远程控制以及现场总线控制方式。

2.1集中控制

集中控制是整个自动化控制系统当中的重要方式，其在实际控制过程中，主要优点：处理过程中由中央处理机进行集中处理，实际设计过程相对简单，并且具体保护措施设定过程中要求较低，设备运行以及维护过程相对便捷；主要弊端：由于所有信息处理过程由中央控制系统进行集中处理，处理器工作量巨大，导致处理器运行压力增加，导致处理速度缓慢，生产投资加大。同时，在进行长距离电缆干扰也会影响系统安全性，错误操作机率提升。 2.2 远程控制

远程控制系统在电气自动化控制技术当中有所应用，优点：远程控制实际组态灵活，并且节省电缆，节约成本，并且在实际使用过程中具有材料靠抗性较高等特点。弊端：由于远程控制电气设备实际通讯量较大，使得现场总线实际使用过程中处理速度缓慢。远程控制系统在设定过程中只能够满足电气设备系统需求，不能够在大型电气自动化系统当中进行实际应用，导致应用范围降低。

2.3 现场总线控制

以太网技术以及现场总线技术的应用，对于电气设备的发展具有重要意义，实现智能化电气自动化设备可持续发展。现场总线控制方式能够针对电气设备当中具体问题进行实际分析，实现现场总线设备有效控制，其在实际应用当中具备以上控制方式的所有优点。并且节省变速器、隔离设备以及I/O卡件等等。并且智能设备在实际安装当中具有较好效果，实现安装与维护工作量成本较低。由于整个系统各项功能装置具备安全性，不会出现设备运行与信息处理过程中设备瘫痪状态出现，实现电气自动化控制技术的有效发展。

四、建筑电气自动化控制的发展方向

电气自动化控制篇（3）

1电气自动化的概念

电气工程自动化控制技术是融合多种技术于一身的新型学科，其中主要包括：①计算机技术；②控制技术：③电子技术；④电器技术；⑤智能技术；⑥机电一体化技术。另外，电气自动化技术具有很强的综合性能，主要体现在：强电与弱电的结合；电器与机器的结合；软件与硬件的结合；电子技术与电工技术的结合；系统与元件的结合等。这就需要相关技术人员同时具备并熟练掌握对系统的有效控制，并掌控电工电子技术和电气的控制技术以及计算机自动化的控制技术。电气工程自动化已在很多领域普遍地实施应用，与国民的生产生活关系相当密切，同时也正走向稳定与成熟的发展之路。电气工程自动化控制系统，是运用网络将信息进行接收与传播，使得信息之间的传输速率大大增加，这也为电气工程的相关工作能够便捷且高效率地进行，打下良好的基础。

2电气工程以及自动化控制系统具有的特性

2．1先进性。电气工程自动化控制技术水平的高低，是评价电气工程发展是否良好的重要标准。在产品生产时，可以有效地体现出电气工程自动化的先进性，运用自动控制系统对生产过程进行实时监控与检测，在监控过程中，如若发现不符合标准的产品，系统会将不合格的产品进行自动剔除。产品生产结束后，为确保产品的生产质量，控制系统会对产品再次实施自动检测，排除次品。这项技术取代人工监控技术，有效地弥补人工检测中的不足。2．2适用性。电气自动化控制系统在实际建设中，计算机技术与网络技术的应用，为其创造出很大的使用价值，使其具备优良的适用性。现实操作中方便快捷，使得企业生产实现智能化，并大大降低人工成本，同时也为国家在现代化道路上越走越稳，为人们日常生产生活提供很大的便利。2．3安全可靠性。电气工程自动化的重要标准，就是自身拥有安全可靠的性能，其标准越高，机械设备的自动化程度就越复杂。在生产中加强机械设备自动化的安全性能是相当重要的，首先，对机械设备的电子元件进行定期的检测；其次，在机械设备运转中进行合理的掌控；最后，要在不同的自然气候环境中对设备进行多次的检测，只有通过检测的机械设备方可确保其系统的安全可靠性能。企业在选择电气工程设备时，一定要严格依照自身的需要进行选择，切不可盲目跟风，这样才能保障电气工程自动化系统的实际使用性，同时还可以节省大量的资金投入。

3电气自动化控制系统在实际中的具体应用

3．1交通指挥。马路上的红绿灯和自家住户的电灯一样，需要供电才能使其点亮。家庭住户的电灯是通过开关进行开启或者关闭，而红绿灯的开关却没有人发现其位置所在。其实在电气自动化中，将红绿灯的“开关”称之为控制器，控制器犹如人类的大脑，是控制红绿灯亮起、熄灭的执行体，依靠控制器内输入的程序进行有效控制，程序就相当于人大脑中的意识。在程序中加入计时功能，使得红灯亮起时，倒计时开始进入计时，时间一到，控制器就会将绿灯转变成黄灯之后再转变为红灯。红绿灯控制器就是电气自动化在交通指挥中的实际案例，使人们的交通出行变得井然有序。3．2自动扶梯。自动扶梯大多应用于大型商场、医院等人流较多的公共场所。而自动扶梯也是电气制动化在实际应用中的一种方式，商场中的扶梯在没有人乘坐的时候，会较为缓慢地运行，当有人乘用时，就会在几秒钟内恢复正常运转速度。商场利用这种方式来降低扶梯所耗用的电能，进而达到降低成本的目的。扶梯自动控制自身速度的原因，就是因为运用了传感器进行感应控制。如果控制器为人类的大脑，那么，传感器就可以作为电气系统中的感知器官，通过扶梯上人员的增加或减少来感受压力、重力以及温度等变化。而扶梯有了控制器与传感器还是远远不够的，要想使扶梯动起来，就要加上一个动力设施：驱动电机，使用驱动电机来提供动力使扶梯运转起来，这与汽车中的发动机是同一种效果。扶梯大多都在上下进出口的合理位置上安装红外线传感器，每当有人路过时，传感器传出的红外线光束就会被打断或者遮挡，此时传感器的感应装置发生变化，并将这种变化传递给控制器，控制器接收到信息后就会给驱动电机发出开启指令，这时扶梯就会进入正常运转状态。当扶梯上的人员离开后，在一段时间内没有人经过传感器时，传感器的光束没有被打断或者遮挡，那么控制器就会认为扶梯上没有人存在，进而扶梯自动减缓运行速度，起到了节约电能的目的。因此，只有传感器、控制器以及驱动电机三者之间有效协作，才能完成扶梯自动控制的全过程。

4电气工程及其自动化的发展趋势

科技不断进步的同时，在相关人员的努力研发中，电气自动化系统更加的完善，同时还提升了企业的技术支持能力并降低了企业的管理难度。计算机技术与电气工程自动化的有力结合，可以对电气设备实施安全稳定的有效控制，对促进国内电气工程及其自动化发展具有重要的意义。计算机技术的迅速发展与应用，使得电气工程自动化有了翻天覆地的变化，电气自动化从此迈入了新的阶段。相关技术人员的努力研发将会推动电气自动化控制技术系统改革得以快速实行，同时也要对电气自动化未来的发展走向，进行科学的判断与分析，其发展走向应契合社会的技术环境以及用途，并且将电气自动化从单一的控制逐渐转变成集成化控制。控制系统不仅对硬件要求较高，而且对其软件合理设计的要求也非常高。在进行软件设计时，要综合考虑到应用环境以及数据机构，如此才能有效地保障控制系统稳定运转，同时还能加强其对不稳定因素的分析监测。进而在确保提升生产效率的同时，还能有效提升投入资金的使用率。在对其进行创新与改革的同时，要牢牢把控自动化本身具备的特征。不管如何更新变革，都不能摒弃安全、稳定、高效以及一体化的基本属性。电气自动化依据其本身特性，可将其划分为开放与分散两种：开放是指利用外部的网络系统进行控制；而分散则是运用控制技术实现模块的功能，将分散的个体实行整体式的控制。将两种特征进行结合，将会在一定的程度上确保电气自动化未来有力的发展。

5结束语

在国内电气工程自动化控制的发展路程中可以看出，国内的电气自动化要想稳定地提升，就要在日常生产中加强安全高效的工作意识。随着时代的发展，其未来的发展趋势也相当优越，在为人们提供便利的同时，也加快了国内经济提升的脚步，使得我国的科学技术向更高层的领域发展。

参考文献：

电气自动化控制篇（4）

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0048-01

前言

随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》的出台，电力行业的改革将进一步深化，在发电厂运行过程中，如何更好的提高生产运行效率，降低运营成本成为电厂管理人员需要迫切解决的问题。目前在发电厂电气运行方面，由于以往对电气方面的自动化控制不够重视，应用的还是电气监控系统（ECS），采用“一对一”的硬接线控制及仪表监视，自动化水平很低，且与机、炉控制系统相对独立，严重制约了发电厂全面实现自动化控制一体化的发展。在下面文章里，我们将简单了解发电厂电气控制的现状，并对将ECS纳入DCS，在电厂实现机、炉、电自动化控制一体化这一问题进行分析。

一.电气控制现状

机、炉、电作为构成发电厂的重要组成部分，三者缺一不可，彼此之间存在必然联系，在运行过程中，只有协调一致，才能实现电厂的高效有序运行。通过研究我们发现在目前运营的很多发电厂都实现了通过DCS对厂内设备的自动化控制，但只是侧重对机、炉设备的自动化控制，对于电气设备，只是采集很少的一部分数据进行监视。在电气运行过程中使用的是相对独立的电气监控系统ECS，自动化程度较低，且ECS和DCS之间缺少联系，无法数据共享，集中管理。随着电网的不断扩大，电气设备数量越来越多，在控制过程中，控制系统需要处理的数据也越来越多，机、炉、电的安全稳定运行也越来越依赖于三者的协同操作，相对独立的ECS系统显然已经无法满足电厂运行需求，成为实现电厂自动化全面统一管理的短板，严重的影响着电厂运行效率的提高，对于电厂的安全稳定运行也是隐患。通过结合目前的技术手段，我们认为解决这一问题的最好方法就是将电气自动化控制全面纳入DCS。利用DCS系统强大的分散控制、集中操作能力，实现电厂运行控制的智能化、一体化。

二.DCS（集散控制系统）

通过对智能化技术、自动化技术、微电子技术的综合应用，目前在电厂运行中广泛应用的DCS系统，实现能够对全厂机、炉设备的自动化控制。DCS即集散控制系统，是以通信网络为纽带，将过程控制级和监控级联系在一起而组成的一个多级计算机系统。有着可靠性高、组态灵活、开放性和功能齐全等多个优点。发电厂运行过程中，需要监视、控制的设备种类不同、数量众多，DCS系统的应用很好的实现了对电厂设备的分散控制、集中操作和分级管理，对于提高电厂运行管理水平有着很大的帮助。

三.ECS纳入DCS

在上面我们了解到，电气监控系统（ECS）的相对独立，严重制约电厂的自动化控制一体化进程。通过对电气自动化控制系统的技改升级，将发电厂电气监控系统纳入DCS控制，从而实现对全厂机、炉、电的全面统一监视控制。下面我们对如何实现ECS纳入DCS进行分析。

3.1 如何通过DCS实现对电气设备的控制

根据DCS系统的结构和工作原理，我们来简单分析如何通过DCS实现对电气设备的自动化控制，在实际的电厂运行中，电气方面的操作主要包括厂用电倒切、断路器分合闸及电机的启停等，这些操作的自动化控制需要DCS系统对相关设备的运行参数进行采集、分析、判断，形成的电气逻辑发出操作指令，通过通信端口及网络到达现场智能终端，进而实现对设备的自动操作。对于以前电气运行过程中经常出现的误操作，DCS系统通过对运行人员的操作指令及设备动作情况进行判别，确保其合法性和可靠性，有效的避免了误操作的发生。

为了使电气信号满足DCS系统要求，对于电气系统中的电流、电压、有功、无功、功率因数等运行参数，通过模数转换将模拟量转换为数字量，一般以4到20 mA标准信号送入DCS系统并反映在后台监控画面。而对于需要根据运行情况自动调节的励磁系统、组保护及厂电系统这些重要部分，相关的保护信号及位置开关量则以数字量传输到DCS系统进行逻辑判断。

3.2 电气自动化控制功能的实现

通过将ECS纳入DCS，对于以往需要人为操作的发电机解并列、厂用电倒切、公共系统控制等环节，实现了自动化控制操作，在有效避免误操作的同时，也很好的满足了“减人增效”这一要求。

发电机的自动解并列。DCS系统中的发电机自启停逻辑单元通过对发电机转速及出口电压等参数的采集判断，能够按照设定的顺序依次发出信号投入无功励磁调节系统和同期装置，待满足同期条件后，发电机实现自动并列；需要解列时，DCS系统对负荷情况进行监视，当负荷下降到整定值时，自动退出发变组、发电机出口及失磁连跳保护压板，待负荷降低至零时，依次自动跳开发电机主开关、关闭主汽门和退出励磁通道。

厂用电的自动倒切。通过DCS系统对厂用高、低压电系统相关运行参数的实时监视，并对这些运行数据进行记录、分析，在满足系统设定的自动倒切条件时，按设定步骤对厂用电进行自动倒切。

公共系统的自动控制。发电厂电气公共系统主要包括备用开关、公共照明、继电保护、无功电压自动调整装置等，这些装置是保证电气运行安全稳定的必要基础。通过DCS系统能够实现对这些装置的远程监控，在需要调整时可按照设定好的逻辑规则进行自动调整。

3.3 保证电气自动化控制安全可靠的几个措施

通过将ECS纳入DCS实现对电厂电气自动化控制时，为了保证安全可靠性，有必要针对性的做出以下几点保障措施：

1.电厂设备电源根据电压高低可分为强电和弱电电源，为了避免强电电源对监控系统造成干扰，有必要将强电供电电源与弱电进行分别布置，并保持足够距离或进行屏蔽。

2.在高压开关分合闸时，其分合闸电流信号一般比正常运行时大许多，单纯的依靠DCS监控系统的输出触点无法满足操控需求，应通过加装扩展继电器将分合闸电流信号传到控制回路，从而保证高压开关的操作的安全可靠。

3.为了避免误操作，在现场及后台机有必要设置综合逻辑闭锁，且高压开关柜上应装有远方/就地转换开关。

4.为了在DCS系统准确反映高压开关的分合位置，有必要将开关合及开关分的辅助触点同时接入DCS监控系统，从而避免开关位置的误判。

5.为了保证无功和电压的自动调整准确可靠，对于重要的电气参数，有必要采集两相的相关参数。

结束语

未来很长一段时间，通过DCS实现机、炉、电的统一管理将是电厂自动化控制的主流方式。发电厂通过技改升级将电气监控系统全面纳入DCS，能够更好的实现发电厂的智能化、一体化管理，在极大提高电厂运行管理水平的同时，也利于实现减人增效、节能降耗、和谐发展。

参考文献

[1] 潘得洲.关于电气自动化控制方法探究[J].《河南科技》，2013，（22）.

电气自动化控制篇（5）

中图分类号：TM763 文章编号：1009-2374（2016）34-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.071

伴随我国社会经济发展与人民生活水平的提升，社会电力消耗量逐年上升，企业与人民对电力能源的需求也逐渐提高。在此社会需求背景下，电厂就需不断改革自身发电技艺与设施，提升电力生产效率与水平，以此满足社会对电力资源的需求缺口。而电气自动化控制技术就是发电技术改革进程中的重要产物，其技术的应用与实践，将对电厂发电成效的优化改进起着关键影响。因此本文以水电厂电气自动化控制技术为研究出发点，对其技术的概念、特点与内容做逐一分析研究，并探究自动化控制技术在水力发电厂的具体应用措施。

1 电气自动化控制技术概述

电气自动化控制技术是指将网络通信、计算机与电子技术相互结合，由此形成的一类新型综合化控制技术，其技术的研究应用目的在于提升电气技术工艺的自动化生产水平，实现工业生产的自动化与智能化目标。因此电气自动化控制技术的关键在于电子技术，其技术作为现代工业生产提升效率质量的重要措施，被应用于各类工业生产领域中。

电气自动化控制技术的特点主要有两个方面：

1.1 技术覆盖面广

即控制技术本身为融合了多类学科领域的综合性技术，所用科学知识与技术极为广泛。因此在技术研发与应用上的要求相对较高，电气自动化控制技术的研究需要多种技术的配合发展，任一软硬件技术的缺失都会影响电气自动化控制技术的水平与使用。

1.2 控制技术的电子化程度较高

电气自动化控制技术的关键在于电子技术，其技术的主要实践、应用方式即是经由电子信号的传输、处理来对工业生产做自动化管理与控制，因此控制技术具有较强的电子性，其电子技术的水平将直接影响整个自动化控制技术的成效与质量，对电气自动化控制技术的研究应用，关键在于及时发展其电子技术，优化控制技术的电子水平。

2 电厂主要电气自动化控制技术分析

2.1 电网调度自动化技术

电厂电气自动化控制技术的一大应用项目，就是电网调度自动化技术，该技术通过计算机与通信网络技术的辅助，对电厂电网中各个部分、构件的运行情况做实时收集与了解，进而掌握到电网整体的运行情况，并为调度人员的决策提供电网运行数据与信息支持。作为电力系统的重要构成部分，电网调度自动化技术能够有效调控电厂发电系统，保证其正常运行与发电质量，并能显著优化电网的工作调配效率，以处理电厂发电系统因发电工作调度不佳出现的发电故障问题，进而保障电厂发电的持续稳定。

2.2 ECS系统

ECS系统伴随电厂电气工艺技术改革发展，研制出的新型电气自动化控制技术，该技术主要使用计算机与电子信号处理等手段，对电厂的各个器械设施做监控、维护与管理工作。ECS系统的结构使用分层分布式架构，该架构共分为三层（站控层、通信管理层与间隔层），此三层结构的构成与功用各有不同，这其中站控层主要由硬件构成，负责各类应用软件与控制系统间的通信传输。通信管理层主要由通信网与通信管理设备构成，发挥出网络与系统做联系衔接的作用。间隔层由各类专业化功能设备构成，实现对电厂发电系统电压保护、电流切换、自动控制等功能。具体ECS系统结构如图1所示：

电厂传统的控制系统主要为集散控制系统（DCS），此系统将计算机、通信等技术进行结合，对发电厂的各个主要工作设施进行分散控制与分级管理。但该系统线路较为单一，极大地影响了输电效率，无法满足人们的用电需求，并且DCS系统可控的信号种类不足，若要增加可控信号种类，就需增设电缆、变送器等设备，抬升电厂的自动化控制成本。目前ECS系统在DCS中的主要实现应用方法主要有以下两种：

2.2.1 部分DCS法。该方法是仅使用DCS系统软件来进行电气自动化控制，系统控制指令信号经由网络通信，或是DCS系统的I/O通道直接传输到电气控制设备上，由此达到对各个电气控制设备开启停止、分合闸门等使用目的。而继电保护等装置设备的控制则仅由DCS系统进行操控，此类装置设备的功能发挥并不依赖DCS系统，即使系统停止作用仍然能够发挥装置作用。

2.2.2 完全DCS法。该方法是完全由DCS系统软硬件做电气自动化控制的方式，将系统硬件与软件结合来发挥部分电气控制设备的作用，两类方法的优劣对比如表1所示：

通过将ECS系统与DCS的结合改进，能弥补DCS系统本身存在部分缺陷，并改变原本DCS系统单一的线路情况，令其电路更趋多元化。ECS系统的建立也能令发电系统的用电维持在均衡状态，同时对线路设置的优化改进，也有利于系统管理、维护工作的有效开展。

3 电厂电气自动化控制技术在水力发电厂的应用研究

水力发电厂的计算机监控系统，主要应用目的在于对发电装置设施做操控管理、自动发电并管理电压、对发电系统进行自诊处理、传输系统的数据信息、报警等功能。当前我国大部分的水力发电厂的计算机监控系统均为H90000V4.0系统，比如大唐国际长河坝水电站监控系统就是H90000V4.0。此系统将电子技术、计算机技术与通信网络技术做整合统一，设计出开放化分层分布式结构体系。长河坝水电站H90000V4.0监控系统分为两层结构：一层为场站控制层；一层为现地控制层。这其中场站控制是对整个水电厂装置设施进行监控管理，其主要由操作站、采集服务器、通讯服务器与应用服务器构成。而现地控制层则主要由各个水电厂装置设施中的现地控制单元组成，以对各个装置设施做实施监管控制。

H90000V4.0系统同时也可依照其部件功能的不同划分为各个模块部分，各模块依照自身功能的差异位于不同的分层中，通过各模块的作用衔接实现对水电厂整体的监管控制。例如LCU单元位于LCU层之中，负责各个装置设施数据的采集与监督作用。而主站监控功能模块与水电厂数据库则主要位于场站控制层之中，以控制所用电厂装置设施完成自身的功能作用。

要确保水力发电厂的计算机监控系统的运行可靠性与安全性，就应提升其系统的运行安全与质量标准，通过为H90000V4.0系统增加部分冗余手段保证系统运行的稳定与安全。比如对系统各个节点均加装冗余配备，从而在主机装置出现故障问题时，冗余配备能确保系统运行的稳定，防止因主机故障影响监控系统的整体功能发挥。同时也可对场站控制层与现地控制层使用双冗余结构予以衔接，令其互为备用网络，防止在网络通信出现故障问题时，缺少备用网络引发信息数据传输问题。

由于H90000V4.0系统的结构使用开放化架构，因此可方便进行系统功能扩充，依据各水力发电厂的实际需求来配置系统构件，实现使用者所需的功能用途，进而减少水电厂的设备采购成本与重复投资费用，节省发电企业的自动化控制成本。例如长河坝水电站H90000V4.0系统的操作系统即为标准汉化版的UNIX，同时使用较少节点设置WINDOWS系统，使得整个计算机监控系统的扩展或是维护工作都较为简便可行。

4 结语

综上所述，电气自动化控制技术伴随各类技术工艺，特别是电子技术的进步发展，其自动化控制水平与成效逐渐提高，并已成为电厂的重要应用技术。而随着电厂电量供应需求的提升，电厂的发电压力与技术要求愈发提高，电气自动化控制技术的选用与改进也应随之加强，各水力发电厂应结合自身的发电需求与技术特点，引入适合于本电厂的自动化控制技术，以优化电厂的发电效率与质量，满足社会对电力资源的需求。

参考文献

[1] 潘海龙，刘旭杰.电厂电气自动化技术应用探讨[J].电子测试，2016，（7）.

[2] 王家陈.电厂电气综合自动化技术应用探讨[J].科技与企业，2013，（6）.

电气自动化控制篇（6）

1 自动化监控技术在供电系统中的控制要点

1.1 分层分布式自动化监控技术

分层分布式自动化监控技术在逻辑上划分为三层，即间隔层、通信层以及站级监控层，对于站级监控层，该层通过通信网络对间隔层进行信息交换以及管理；对于网络层，该层主要包括电缆网络、光纤光裸、通信管理机等部分，通过利用现场总线技术，控制传送指令、传送数据、规约转换、数据汇总等功能；对于间隔层，该层主要由终端保护测控单元组成，利用面向电气间隔或者电气一次回路的方式进行设计，能够将保护单元以及测控单元就近的分布安装在一次设备、开关柜等设备的附近。分层分布式自动化监控技术的间隔层终端的占地面积小、可靠性高、组态灵活，并且能够就地安装，有效的降低了操作和控制难度，并且还降低了成本。同时，该种自动化监控技术系统采集的数据量相对较高，监控信息比较完整，运行维护方便，局部出现故障时并不影响其他模块的正常运行，满足现代供电系统的实际需求。

1.2 集中式自动化监控技术

集中式自动化监控技术通过将强电信号转变成弱点信号，采用4mA-20mA标准直流信号以及空接点方式，通过电缆硬接线把开关量信号、电气模拟量一对一的接入DCS的I/O模件柜中，以此实现对电气设备的监视与控制。该种技术的监控模式分为两种形式：远程I/O接入方式和直接I/O接入方式，前者是在距离主控制室较远并且数据较集中的电气设备现场设置相应的I/O采集柜，并通过通信方式和DCS控制主机连接，后者是把电缆连接到电子间集中组屏，两种方式具有相同的实现技术，本质上并没有区别。集中式自动化监控技术在供电系统中的应用优势主要表现为：硬接线技术成熟，相应速度非常快；电气量采用集中组屏的采集方式，设备的运行环境好，并且便于维护。同时，其缺点表现在以下几个方面：DCS系统采用按点收费的方式，投资相对较大；电缆的数量相对较多，电缆安装工程量非常大，尤其是长距离的电缆引进，很容易对DCS造成影响，导致系统检测的电气信息不准确。因此，供电系统在采用集中式自动化监控技术时，应该设置独立的电气监控主站系统，并做好电气运行管理工作，例如故障信息自动化管理、继电保护运行、事故追忆以及防误等工作。

2 PLC技术在供电系统中的控制要点

PLC技术是一种数字化的电子系统，是电气工程及自动化技术在供电系统中技术应用的重要体现，其是专门为工业环境应用而设计的。PLC技术的主要职能就是帮助供电系统实现各部分指令的自动化采集、记录、编辑、计算等工作，显著的降低供电系统的能耗，提高供电系统的灵活性。PLC技术在供电系统中应用的控制要点主要包括以下几个方面：其一，PLC技术主要通过控制供电系统的流量、压力以及温度等实现连续的模拟闭环控制，以此实现对供电系统各个环节的有效调节与控制；其二，开关量控制，供电系统控制中应用最广泛、最多的是开关量的控制，PLC技术能够对输入以及输出信号的通、断进行自动化的控制，以此提高供电系统的生产效率，实现供电系统的自动化；其三，顺序控制，通常状况下，供电系统内部辅助系统的控制多为开关量控制以及顺序控制两种，随着国家对节能、减排重视程度的提升，提高效益、降低损耗已经成为现代社会生产的主要发展放线，通过将PLC技术应用在供电系统中，辅助电力工作，能够显著的降低资源的消耗量、废弃物的排放量，显著的提高供电系统的生产效益。

3 计算机技术在供电系统中的控制要点

随着计算机技术的快速发展，其在供电系统中的应用越来越广泛，能够更好的适应现代电力市场的发展需求，两者的相互融合能够更好的推动电气工程及自动化技术的推广与发展，显著的提高供电系统的生产效率与效果。计算机技术在供电系统中的控制要点主要包括以下几个方面：

3.1 电网调度自动化控制要点

电网调度自动化是供电系统自动化的重要组成部分，电网自动化调度主要分为五个层次，分别为县级调度、地区调度、省级调度、大区调度以及国家电网调度，电网调度自动化主要依靠电网调度控制中心的计算机网络系统，将电网调度系统中的打印设备、服务器、发电厂、变电站终端设备、工作站等联系起来，实现对电网数据的实时采集、电力负荷的预测、状态估计以及电网调度运行的安全分析和监控。

3.2 变电站自动化技术实时要点

变电站自动化是依靠计算机技术实现的，是实现供电系统自动化、现代化必不可少的一个重要环节。变电站依靠计算机技术实现自动化，因此在实施的过程中应用充分的利用计算机技术，完全采用计算机光纤或者电缆代替传统的电力信号电缆，逐渐的实现变电设备的数字化、网络化以及集成化，最终实现计算机屏幕花、记录统计自动化，以此实现变电站计算机系统的自动化管理和控制。

3.3 智能电网技术的控制要点

智能电网技术主要是针对供电系统的全局进行控制的技术，是现代供电系统信息管理系统中最广泛的应用技术之一，涵盖了用户、输变电、配电、发电以及调度的各个环节。智能电网技术是现代自动化、数字化电网建设的全局智能控制技术，其创建的自动化供电系统，在一定程度上可以说是智能化电网的雏形，为我国智能电网的建设工作奠定了良好的基础。因此，供电系统在应用智能电网技术时，应该根据供电系统的实际需求，采用具备可靠性、双向性、实时性等特征的计算机技术，同时采用先进的现代网络通信技术，形成具有信息管理功能的管理系统，为我国建设智能电网做好准备工作。

4 结束语

电气工程及自动化技术已经不再局限于传统的机械和模拟基础上的自动化过程，已经逐渐的转变成依靠计算机技术、网络技术以及数字化技术的电气工程及自动化技术，形成了更为先进的科技架构以及技术体系，显著的降低了供电系统的资源消耗量、废弃物排出量，提高了供电系统生产效率，对实现智能化、自动化供电系统的建设创造了良好条件，为基础电力事业的发展提供了可靠的体系和技术基础。

参考文献

[1]赵亮.地区电网智能调度理论与管理模式研究[D].华北电力大学，2012.

[2]杨文辉.预防连锁跳闸的关键线路后备保护与紧急控制策略研究[D].华北电力大学，2012.

[3]张浩.配电网协同保护与自愈控制研究[D].北京交通大学，2012.

电气自动化控制篇（7）

智能技术又被称作人工智能技术，它并不是21世纪的产物，而是在20世纪50年代就已经诞生。经过了长时间的摸索和发展，人工智能技术趋向于成熟，已经被运用在世界工业生产的各个领域并取得了一定的成就，给人们的生活带来了诸多便利。在电气工程领域中，我们可以研究智能化技术和电气工程自动化的结合效果，对电气工程系统发展进行进一步完善，推动着我国电气工程自动化工程行业朝着信息化的方向不断迈进。智能化技术通过大数据的运用，能够展开大规模的数据分析，在当前的电信工程发展中，智能化技术能够很好地解决传统的电气工程问题，服务于电气工程的现代化发展。

1智能化技术在电气工程自动化控制中的作用和价值

1.1减少不可控因素

在传统的自动化工程当中，工作人员必须要对电气工程进行模型设计才能对整个电气控制系统进行管控，这就会使电气自动化工程在运行过程中出现机械化的状况，无法动态的估算未来运行状态，导致整个估算预测工作缺乏精准性。自动化控制的整个流程中会出现很多不可控因素，这些不可控因素会导致建模控制的效率低下，阻碍了电气工程全面自动化的实现[1]。智能化技术的参与能够使电气自动化工程不需要建立模型就可以实现全过程的自动化控制，电气智能化技术在运行过程中能够帮助电气自动化系统减少诸多不可控因素的产生，全面提高电气工程自动化控制的运行效率，以及系统的安全可靠性。

1.2让操作更加便捷

使用了智能化技术之后的电气自动化控制系统在操作上更加简单便捷，智能化设备只需要根据电气工程的部分数据就能够采取合理化的反应措施，通过数据检测系统能够对全部自动化控制设备进行有效的监控，准确地判断电气自动化系统的运行状态。相比于传统的自动化技术，智能化技术的参与能够显著提高系统操作和控制的灵敏程度，能够适应电气自动化复杂多变的工程环境，这也是现代智能化控制系统的相对优势；另外一方面，智能化的自动化控制技术减轻了工作人员的工作压力，不需要人员的操作就可以自动完成控制指令，结合数据的分析结果完成自动调节的工作[2]。此外，在运行的过程中也不需要工作人员手动操作就可以进行远程控制，以上种种优势使得智能化控制技术当前已经成为我国电气工程自动化控制领域的中流砥柱。智能化技术能够更加广泛地运用到电气工程自动化控制领域中，一方面可以使更多的劳动力得以解放，减少资金和成本的消耗，另外一方面也能够显著提高电气自动化领域的工作管理效率，减少出现失误的可能性。

1.3提升系统工作的一致性

在智能化技术的参与下，电气工程自动化控制领域表现出了极高的一致性，在系统的运行过程中，如果设备能够捕捉到数据信息的差异性，那么智能化设备就会辨别数据的真伪，特别是当系统无法按照熟悉的路径采集数据时，智能化控制设备可以对数据分析流程进行精准的控制。在这个过程中，工作人员可以根据不同的控制对象作出有针对性的决定，大大提高控制设备的精准程度[3]。智能化技术在电气工程自动化控制领域的应用，能够按照操作的步骤循序渐进地检查控制措施，加速系统数据的计算和处理，在控制过程中给设备一定的缓冲机会，解决了盲目控制所带来的困扰，大大提高了电气工程自动化控制设备的精准程度和工作效率。

2智能化技术在电气工程自动化控制中的具体应用

2.1电气自动化的智能控制应用

通过长时间的工业实践我们可以发现，把智能化技术应用到电气工程自动化控制领域，能够帮助电气工程自动化工程系统实现进一步的优化和完善。智能化技术能够帮助工作人员及时判断系统故障发生的区域和原因，有针对性地提出解决对策，能够提高当下我国电气工程行业的整体发展，提高系统运行的安全稳定性。电气工程自动化工程领域必须要针对产品进行优化设计，工作人员要根据现代工厂自动化工程的运行需求构建完善的电子系统。在当前信息技术和高新产业的进一步发展下，各种信息化设备层出不穷，也导致信息设备在使用步骤上更加复杂，如果信息系统出现问题，将会直接影响到电气工程自动化控制体系的整体运行[4]。因此，在电气工程系统中一旦发现运行问题，工作人员需要及时发现并给予解决方案，不能任由问题扩大，否则将会降低电气工程的整体运行效率，也不利于电气企业的可持续发展。在这个过程中，我们可以运用智能化技术弥补传统电气工程自动化控制工作中出现的问题，保障电气工程系统操作更加顺畅，提高电气控制的准确性，工作人员也可以在智能化技术的基础之上建立全程监控系统，让智能化技术更好地在电气工程自动化控制领域发挥自身的作用，推动我国电气工程获得可持续发展的动力。

2.2电气自动化优化设计的应用

传统的电气工程自动化工程领域中会涉及到大量的人工操作，在设计过程中也容易受到周边环境的影响，包括天气温度、设备条件，这些情况会导致电气工程控制设备在运行过程中容易产生诸多故障，如果不注重提高设备的精密程度，就会导致运行效果较差，但是高密度的仪器和设备也会带来操作难度的提升，同样无法收获良好的工作效果，也会给工作人员带来繁重的工作压力。同时在电气工程策划控制工作中，需要大量的电气设备进行辅助操作，这些电气设备形成了逻辑严密的操作系统，在这个系统中如果某一个环节出现问题，那么将会导致整体性的安全事故，比如设备短路、爆炸、燃烧等，有可能会威胁到工作人员的生命财产安全，也无法促进技术的进一步发展。在这一基础之上，智能化技术需要解决以上问题，全面提高电气工程自动化控制的安全稳定性[5]。工作人员需要把握智能化技术的运用，让电气企业获得可持续发展的能力。电气企业需要重视系统的优化设计，保障电气系统设备的稳定运行。除此之外，智能化技术在电气工程自动化控制系统中的运用也必须要与时俱进，发挥出更大的价值和作用，体现出智能化技术和高新技术产业的优势。电气系统的工作人员要不断的提高自身的专业能力和专业水平，采用硬件和软件相互协作的形式，对传统的电气工程自动化控制工作流程进行精简，设计科学的工作方案，减少问题出现的概率。

2.3系统故障诊断的应用

上文已经叙述，如果电气工程自动化控制系统出现故障，将会导致电气工程整体运行质量下降，因此故障诊断的自动化非常重要。工作人员需要通过智能化技术减少故障和问题发生的频率，同时要对电气系统运行过程进行全过程的监控，如果发现某一部位的系统和仪器出现故障，工作人员可以利用智能化系统进行问题的诊断，把问题出现的部位大概地确定下来，找出故障出现的原因，制作成数据化的反馈结果传递给工作人员，这样的操作能够方便工作人员及时地采取处理措施解决问题，在一定程度上提高了电气工程自动化工程设备的系统运行效率。当前我国电气工程在工作时会运用到很多的仪器和设备，设备的质量是否良好、运行状况是否正常会决定着电气工程的系统运行效率。如果设备运行不当，将会导致设备使用出现故障，扰乱电气工程正常的系统运作[6]。传统的故障检测主要凭借工作人员的工作经验，在维修过程中也存在着瞎子摸象的尴尬情况。如果工作人员工作经验欠缺，或者粗心大意，将会导致同一个设备多次出现同样的问题，导致负面连锁反应，拉低了设备的整体运行效率，减短设备的使用寿命，给电机企业的发展带来损失。智能化技术运用在电气自动化控制的故障诊断中能够及时地分析电气工程系统的运行状态，对出现异常的数据进行及时检测，按照约定的指令向工作人员发出报警信息，把异常情况的全过程传递到工作人员手中，方便工作人员开展抢修工作。除此之外智能化技术也能够对电气工程自动化控制的设备和内部结构进行精简，成熟地使用自动诊断功能，减少系统发生问题的可能性。

2.4CAD软件设计应用

电气自动化控制篇（8）

电气工程与其他行业的发展相比较而言，自动化发展的速度更快，在智能时代来临后，大量的智能化技术被应用到电气工程的建设当中。而智能技术实际上是指对于人类大脑在电气工程的日常建设工作当中的控制情况，通过模型建立的方式和计算机技术配合，促使其能够反复进行以往人工操作的工作过程，切实提高工作效率。

2智能化技术在电气工程自动化控制当中应用的作用

智能化技术的本身有高效、精细的特点，且相关工作的统一性也较好。简单分析就是在电气工程的自动化控制工作中使用，能够对相关的数据进行高度统一的收集和精确的分析，全面提高电气工程相关工作的效率。智能化技术可以帮助电气工程自动化实现多轴化和复合化的改善，且随着近几年工艺技术的进步，智能化技术逐渐能够实现可视化，其对于数据处理的即时性和信息交流的能力，都能为电气工程自动化该控制的可视化实现提供持续推动力。

2.1简化自动化控制工作流程

在电气工程的自动化控制工作中应用智能化技术能够简化相关的控制工作流程是显而易见的，不仅如此，还能提高电气工程整体自动化控制流程精确度，以往没有在自动化控制工作当中引用智能化技术时，相关工作都需要工作人员手动完成，虽然经验丰富的工作人员能够在短时间内完成对控制程序的操作，但人工的失误是无法避免的。为保障工作的质量，电气工程免不了要投入更多的时间和精力对相关工作进行核对检查。当智能化技术投入电气工程自动化控制技术中后，以往工作人员的手动操作流程能够完全被机器代替，不仅人工成本得到降低，工作效率和准确率也能够显著提升。在智能化技术投入电气工程自动化控制工作中使用后，经验丰富的工作人员也能将更多时间投入到其他方面。此外，以往工作产生失误后，对于自动化控制系统进行全面检查要将整个自动化控制系统的工作停止，故障排查的过程繁琐复杂，也会导致相关工作的实际效率降低。而智能化技术投入使用后，产生数据相关故障的原因只有程序本身的问题，能够节省大量的故障检修时间。

2.2完善电气工程中的自动化控制系统

智能化技术在电气工程制动化控制系统中的应用能够完善自动化系统是众所周知的事实。在该技术引入电气工程的自动化控制系统之前，电气工程的日常建设中已经存在了自动化的相关理念。但上述理念当中的自动化主要特指机械工作的自动化，简单讲就是需要人工对机器进行提前编程，在技术人员输入相应的参数之后，机械就能够代替人工生产。但此种自动化只能代替简单且大量重复的人力工作，其余的数据输入、监控等工作依旧需要人工进行，由此可见此种自动化在严格意义上分析不能算是真正的自动化。而智能技术在电气工程的自动化控制工作中使用后，不仅能够促使机器在系统的控制下完全代替人力简单且大量重复的工作，还能够进行更加高端的数据监测和管控，由此可见智能化技术的应用是对自动化系统的完善。

3当前我国传统自动化技术在电气工程自动化控制当中的应用现状

传统的自动化控制工作难以及时发现电气工程中的故障问题以及故障产生的实际原因，因此会导致相关的检修和后续的电气工程相关工作都会受到阻碍。且传统自动化控制技术面对自动化控制系统的问题识别不够全面，重大的电路、程序等相关问题往往需要企业投入更多的资金进行支持，且对于小问题的识别度不高，导致小问题在自动化控制系统的工作过程当中不断扩大，最终形成难以控制的安全隐患。而且当下针对我国的科学技术发展水平而言，电气工程的自动化控制系统的防御手段不高，导致系统的安全运行得不到技术保障。因此在智能化技术投入应用时，需要强调自动化控制系统的安全性和实际防御工作。

4智能化技术在电气工程自动化控制中的应用方向

上文中已经提到，智能化技术的投入使用能够有效促使电气自动化技术得到进一步的完善和发展，因此整个电气工程的自动化控制工作都能得到更加精准、便捷的改善。

4.1故障诊断

电气工程中的自动化控制系统在使用过程中难免会产生故障，且工程涉及到的设备较多，工作流程复杂，在电气工程设备运行当中，任何流程和环节产生故障都会给整个自动化控制系统带来无法挽回的影响。在智能化技术引进电气工程的自动化控制系统之前，产生故障只能通过人工对设备进行逐一的排查，此种方式进行故障诊断不仅会导致大量的时间成本浪费，人力资源也会更加紧张。而智能化技术的引用能够完全的改善上述故障检修方式带来的弊端。如：某电气工程的自动化控制技术中引进了智能技术，因此该工程的技术人员日常对于电气工程和自动化控制设备的检修工作都被完全代替，且该技术本身具有高精确度和效率的特点，即便是在庞大的自动化控制系统当中它也能够保障零失误。由此可见智能化技术的应用，能够在电气工程自动化控制系统产生问题时通过其自带的定位技术和高端计算机技术配合进行故障分析与诊断，并经过大数据处理后提出合理的故障维修方法。总之，智能化技术在电气工程中的使用，能够促使整个电气工程在产生故障时使用智能化技术进行检验，能节省大量的时间、人工和资金成本，为电气工程的发展带来更高的经济收益，工作效率也能得到明显提高。

4.2人工智能

在自能技术引进之前，电气自动化指的是用机械代替人工的大量简单重复动作，总之自动化并没有上升到操作和控制的层面。在智能化技术引入后，整个电气工程行业发生了翻天覆地的变化。由于当前我国的智能化技术已经能够达到类人标准，因此电气工程的自动化控制系统已经具备决策能力，在以往能够代替人力进行简单重复工作的基础上，也有了操作控制的能力，此种变化无疑是积极的。在传统的人力控制的时代，工人的自身专业能力会给整个电气工程带来重要的影响，且人力工作可能产生失误的情况是无法避免的，但在智能化技术引入后完全避免了人力操作的不确定性，不仅效率更高，精准度也能得到有力保障。总之智能化技术的引用能够促进电气工程更快的实现人工智能，在实现人工智能控制系统后，电气工程的自动化控制系统就能对全部的数据进行收集。且人工智能的实现最主要的优势在于面对系统产生故障的情况，该技术可以对系统发生的故障进行远程监测，突破了空间限制，赋予自动化控制技术更强的自主性。

4.3设备设计

在电气产品的设计过程中，工作人员需要掌握大量的相关行业知识，但在实际的设计工作中依旧需要面临较多因素的影响，其设备生产的实际工艺较为复杂，在设计过程中，理论与实际结合是必要的。在智能化技术引入之前，工作人员展开工作都是根据自身丰富的工作经验设计，进行运行试验后才能决定产品开发与否。从上述内容分析，以往的电气工程设备设计需要投入较高的成本资金，且工作量也十分巨大，对于设备生产后的实用性也无法进行保障。而智能化技术投入使用后，工作人员在设备的设计过程中可以依靠智能化技术辅助，能大幅度减少设计人员的工作量，其此种设备设计流程能够有效提高设备的设计和生产工作效率。除此之外，适应智能化技术进行设计的电气设备能够在计算机的辅助下具有更高的科技含量，在此种优势的辅助下，电气设备的设计能够促使企业在日益激烈的行业竞争当中获得更高的市场份额，推动企业实现可持续发展。

4.4安全防御

电气自动化控制篇（9）

前言

随着科技的发展，智能化技术在很多领域都有应用，目前应用效果最佳的是在电气工程自动化控制中。对于电气工程来说，自动化控制是非常重要的环节，传统的控制方式弊端明显，工作效率低，对电气工程行业发展起到制约作用。智能化技术的出现就很好的解决了这些问题，它借助计算机等先进技术完成人工智能，使得电气工程自动化控制更加精准，工作效率大幅提高，让我国电气工程行业拥有更良好的发展环境，给其发展提供有力的技术支持。

1智能化技术应用的基础理论

智能化技术在具体应用上具有很大价值，这项技术的理论基础包含的内容非常丰富，涉及领域广泛，所以智能化技术具有很强的综合性，在很多领域都有很好的运用成效。智能技术的应用主要是在智能设备的开发上，利用先进的科学技术让设备独立完成危险系数较高的工作。在进行智能技术研发的时候，工作重点一直放在电子电气技术中。对于电气自动化控制的智能研究来说，研究电子电气技术和信息处理技术是必须完成的内容，这样能够让最终技术具有良好的适用性和安全性。随着计算机技术的发展与普及，作为高端技术的智能技术在电气工程自动化控制方面得到应用。

2电气工程自动化控制中智能化技术的特点

随着科技水平的提升，我国电气自动化技术得到发展，已经达到智能化水平，电气工程控制实现智能化是最显著的表现，和传统意义上的控制相比具有自身独特的特征。

2.1无人化控制

智能化技术具有显著优势，在具体电气工程自动化控制中得到广泛认可。在进行电气设备调节时候使用智能化技术减少了工人劳动强度，只需要调节具体技术就能够实现无人操控。

2.2智能化控制器无需控制模型

与传统使用的控制器相比，智能化控制器具有明显优势，能够有效对自动化控制器的精密系数进行提高。在实际操作中，传统的控制器如果要控制的对象动态方程相对复杂，那么控制器就不能对其进行有效控制，导致被控对象的模型设计受到阻碍。工作中运用智能化技术，模型设计不需要进行，这样就排除了不能对模型设计进行预测的情况。

2.3智能化控制器处理数据具有一致性

所有输入的数据都能够利用智能化控制器对其进行处理得到工作预估结果。通常来说，控制对象具有可变性，所以需要控制的对象各不相同，这就使得控制器表现出不同的控制效果。面对具有多样性的控制对象，智能化技术也不能达到全面对控制对象进行控制。这就为日后的智能化控制器指引了研究方向，让智能化控制器能够根据具体被控对象的特征进行分类控制。

2.4提高了电气工程系统控制水平

智能化技术在电气工程中的使用能够提高对系统的控制水平，首先能够对电气工程相关的系统数据进行有效控制，同时还能排查出电气工程中存在的安全隐患，对其进行预警并实施反馈调节。通过这样的方式有效减少电气工程运行中的故障发生率。

3智能化技术在电气自动化控制中的具体应用

3.1神经网络系统

现如今，神经网络系统在电气工程自动化中有较广泛的应用，这一系统包含两个子系统，一个是利用电气动态参数而使用在定子电流的辨别控制上，另一个利用机电系统参数而使用在转子速度的辨别控制上。神经网络系统的构造具有多层的前馈性，在控制过程中最常使用的是反向学习算法。智能神经网络函数估计器抗噪音干扰能力较好，同时又拥有很好的一致性，不用借助控制模型，这一系列优势决定了智能神经网络的应用范围，最常用的是模式识别和信号处理，对于电气传动来说有很好的控制效果。在诊断系统以及条件监控决策时候，智能神经网络具有良好的可靠性，主要是因为它能够使用并行结构进行控制。

3.2智能控制

智能技术在电气自动化控制中的应用使得电气工程的操作得到改善。首先，在控制上实现了无人操作技术，电气工程操作更加高效、自主，无人操作技术的实现使得人工投入减少，工人劳动强度降低。其良好的使用效果也给智能化技术提供了更好的发展平台；其次，智能化技术的应用对其性能优越性予以了肯定，这就为智能化技术拓展应用领域打下基础。

3.3优化设计

电气工程自动化控制过程中不可避免的会融入电气设备的设计，通常来说设计是一项繁杂的工作，要对所有涉及到的知识有深入的了解，还要知道如何运用这些知识；除了对相关知识的掌握，充足的工作经验也是不可缺少的因素。实验和经验有机结合手工完成设计是传统上最常用的方法，所以得到的方案要想达标较难，修改起来费时费力。随着智能化技术的出现，方案设计都利用计算机完成，在节省设计时间的基础上，提升设计方案的质量，同时使得设计方案具有更佳的使用性能。在对设计进行优化的过程中，通常使用智能化设计中的遗传算法，这一方法的实用性非常强，智能化技术的应用使得设计得到合理优化。

3.4故障诊断

在电气工程系统工作过程中，不可避免会有设备故障的情况发生，通常情况下，故障的发生不会是突然的，都会有不同的征兆存在，在电气工程中使用智能化技术就能对故障进行有力的诊断。在电气设备的使用中，变压器占有重要地位，所以技术人员对变压器的监测十分重视，这就需要对变压器进行不定时的检测，通过这一工作环节能够减小故障率但是不能杜绝故障发生。对于变压器监测工作来说使用智能化技术就能第一时间对故障进行诊断，最大程度降低电气故障的发生。在变压器的智能化技术诊断工作中，针对变压器渗漏出油体的分解气做出相应的分析，是对变压器进行诊断的主要方式，用最短的时间对变压器的故障范围进行确定，最终找到准确的故障发生点之后完成检修工作。通过智能化技术，首先对故障诊断及检修速度进行提升，其次还杜绝了故障损害电气设备的情况发生，有效延长了电气设备的使用寿命。

4结束语

综上，智能化技术应用在电气工程自动化控制上有助于电气工程行业的进一步发展。在电气工程中运用智能化技术能够让电气工程自动化控制变成现实，在提高企业生产效率的同时降低人力投入。电气工程自动化控制智能化技术具有无法比拟的优势，这就决定了在电气工程中得到良好的应用效果，在控制、设计，故障诊断等方面都得到有效运用。随着电气工程自动化控制要求越来越严格，就需要技术研究人员不断探索，让智能化技术的应用有更好的效果。

参考文献

[1]耿英会.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].科技创新导报,2012,12(2):123-125.

[2]林集武.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2012,14(19):441-443.

电气自动化控制篇（10）

关键词:电器自动化;球杆系统;导轨;自动控制

Key words: electric automazitation;ball and beam system;guide;automatic control

1球杆系统的控制理论简介

球杆系统是一个不稳定的系统,要使其稳定,必须给它施加控制作用。运用于球杆系统常见的控制理论有:

①PID控制。PID是一种简单易懂的通用控制器,适用于控制简单的过程。在对球杆系统进行运动学和动力学分析后,得到系统的非线性物理模型,线性化后得到球杆系统的状态方程。根据状态方程设计PID控制器,以满足球杆系统的瞬态和稳态性能指标。PID控制也可以不用得到系统的状态方程,直接借助实验的方法设计PID控制器。

②根轨迹及其频率响应法。根轨迹法是利用开环零点、极点在s平面的分布,通过图解的方法求得闭环极点的位置。根轨迹法可以比较快的获得近视结果。在球杆系统中,通过建模分析得到球杆系统的开环传递函数,做出其根轨迹图,可以得到其闭环传递函数存在位于s平面虚轴的极点,说明系统临界稳定。可以采用增加零极点方法校正系统,把临界稳定的系统转化为稳定的系统[2]。

③状态空间法。极点配置法通过设计状态反馈控制器将多变量系统的闭环系统的极点配置到期望的位置上,从而使系统满足工程师提出的瞬态和稳态性能指标。

④模糊控制。经典的模糊控制器利用模糊集合理论将专家知识或操作人员经验形成的语言规则直接转化为自动控制决策(通常是专家模糊规则查询表),其设计不依靠对象的精确模型,而是利用其语言知识模型进行设计和修正控制算法。在许多情况下,将模糊控制和PID控制两者结合起来,扬长避短,既具有模糊控制灵活、适应性强、快速性好的优点,又具有PID控制精度高的特点。

2球杆系统的构成

球杆实验装置由球杆执行系统,控制器和直流电源等部分组成。该系统对控制系统设计来说是一种理想的实验模型。正是由于系统的结构相对简单,因此比较容易理解该模型的控制过程。

球杆执行系统由一根V型轨道和一个不锈钢球组成。V型槽轨道一侧为不锈钢杆,另一侧为直线位移电阻器。当球在轨道上滚动时,通过测量不锈钢杆上输出电压可测得球在轨道上的位置。V型槽轨道的一端固定,而另一端则由直流电机(DC motor)的经过两级齿轮减速,再通过固定在大齿轮上的连杆带动进行上下往复运动。V型槽轨道与水平线的夹角可通过测量大齿轮转动角度和简单的几何计算获得。这样,通过设计一个反馈控制系统调节直流电机的转动,就可以控制小球在轨道上的位置。

此系统为一个单输入(电机转角)、单输出(小球位置x)系统,输入量利用伺服电机自带角度编码器来测量,输出量x由轨道上电位器的电压信号来获得。

系统包括计算机、IPM100智能伺服驱动器、球杆本体和光电码盘、线性传感器几大部分,组成了一个闭环系统。光电码盘将杠杆臂与水平方向的夹角、角速度信号反馈给伺服驱动器和运动控制卡,小球的位移、速度信号由直线位移传感器反馈回控制卡。计算机从运动控制卡中读取实时数据,当鼠标或键盘输入小球的控制位置时,由计算机确定控制决策(应向哪个方向转动、转动速度、加速度等),并由运动控制卡来实现该控制决策,产生相应的控制量使电机转动,带动杠杆臂运动,使小球的位置得到控制[3]。

①电气部分。a.小球滚动时位移的测量:直线位移传感器线性轨道传感器接+5V电压,轨道两边测得的电压作为IPM100控制卡A/D输入口的信号。当小球在轨道上滚动时,通过不锈钢杆上输出的电压信号的测量可得到小球在轨道上的位置。b.伺服电机输出角度的测量:采用IPM100控制器,电机驱动齿轮转动时角度编码器用于测量。

②机械部分。整个机构运行如下:电机转动带动与杠杆臂相连的齿轮带动,此时连接点与水平方向会有一角度(角度应被限定在±80°以内),轨道会绕左侧与固定座铰链处转动,轨道与水平方向的角度为。此处角度编码器用于测量角度。

3球杆系统数学模型

①球杆系统的建模分析。球杆系统的精确数学模型难以建立且相当复杂,需要做一些简化,建立其简化的数学模型。一般说来,对于反馈控制,近似的数学模型己经足够了。为便于建模,这里将球杆系统模型分解成四部分:即球杆控制部分模型、球杆机械部分模型、角度模型和伺服电机系统模型。球杆控制部分模型就是使球杆速度控制环能够满足小球位置控制环的需要,球杆机械部分模型将小球在导轨上的位置x(t)和导轨的仰角(t)联系起来,而角度模型则将导轨的仰角(t)与电机的转动角度(t)联系起来。球杆系统由IPM100运动控制卡进行控制,其伺服电机系统使直流电机的输出转角能够跟随系统控制器输出的电机给定转角信号。下面分别讨论球杆系统上述四部分数学模型的建立。

②球杆系统的控制模型。在球杆系统中,系统控制模型的建立就是要建立导轨仰角和电机输出位置之间的关系,使之能够满足小球位置控制环的要求。导轨仰角控制环实际上是一个速度控制环,这个闭环的控制目的就是使电机能够根据小球位置控制环的参考输出快速而准确的将导轨定位在指定角度。这样一来,小球的位置控制环就形成了一个外闭环,我们称之为主动环C2,而把控制导轨仰角的速度环称之为从动环C1。因为主动环决定了从动环的参考输入。在实际控制的过程中,小球在导轨上的位置是通过一个直线电位器反馈回来的电压测得的。将这个实际位置同目标位置相比较得出来的位置误差通过小球位置控制器的运算将得到一个数值。这个数值就是位置控制环输出给速度环的指定转角,速度环的控制器用这个转角和导轨当前的实际仰角之间的差值作为误差输入,运算后将得到最终驱动器输出给电机的控制电压,从而完成系统的一次控制。

③球杆系统机械部分的数学模型。对小球在导轨上滚动的动态过程的完整描述是非常复杂的,设计的目的是对于该控制系统给出一个相对简单的数学模型。

实际上使小球在导轨上加速滚动的力是小球的重力在同导轨平行方向上的分力同小球受到的摩擦力的合力。将小球在导轨上滚动的过程近似成一个质点,考虑小球滚动的动力学方程,小球在V型轨道上滚动的加速度为:

=gcos(t)-gsin(t)(1)

进行拉普拉斯变换即得到小球在轨道上的位置x(t)到V型导轨与水平面之间的夹角(t)的传递函数:

=(2)

④球杆系统角度模型。在实际控制过程中,导轨与水平面之间的夹角(t)是由直流伺服电机的转角输出来实现的。导轨仰角(t)与电机转角(t)之间的关系是非线性的但是静态的,同时大小齿轮的减速比也影响两者之间的关系。可近似得到:

==(3)

其中R是电机盘的半径,L是导轨的长度[1]。

⑤直流伺服电机系统的数学模型。在整个系统中,电机是唯一的动力来源。电机位置的输出将直接控制导轨的仰角,也将直接影响小球在导轨上的位置。因此,直流伺服电机模型的建立也是球杆控制系统中不可忽视的一个重要组成部分。采用直流伺服系统的任务是控制直流电机的转角,使其与给定转角协调。

整个球杆系统可以近似为由三个部分串级而成:球杆机械部分、角度转换部分以及直流电机部分。