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配電自動(dòng)化主要包括饋線自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、配電管理系統(tǒng)等,其中饋線自動(dòng)化技術(shù)主要通過(guò)線路運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和隔離、以及負(fù)荷轉(zhuǎn)移和及時(shí)恢復(fù)供電的功能。變電站自動(dòng)化借助計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)等裝置,將自動(dòng)控制技術(shù)與信息處理技術(shù)應(yīng)用于變電站的運(yùn)行、測(cè)量和監(jiān)控過(guò)程中,能夠更好地實(shí)現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算和處理。通過(guò)與繼電保護(hù)信息的交換和自動(dòng)控制的協(xié)調(diào)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)其主要功能,是配電自動(dòng)化的主要內(nèi)容。配電管理系統(tǒng)中主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)結(jié)合相關(guān)設(shè)備來(lái)完成對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制。
配網(wǎng)自動(dòng)化在電網(wǎng)中的應(yīng)用,保證了供電質(zhì)量,提高了供電可靠性,是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)之一,目前我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)才剛剛起步,結(jié)合市場(chǎng)需求,我國(guó)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)將呈現(xiàn)多樣化、集成化和智能化特點(diǎn),分別適用于不同需求的地區(qū)和人群,每個(gè)部分發(fā)揮自己的特點(diǎn),形成一個(gè)高效的應(yīng)用整體。目前自動(dòng)化系統(tǒng)中的技術(shù)正逐步走向智能化,電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更具有廣闊的前景。
2電子技術(shù)與自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)系
2.1電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)中,電力電子技術(shù)可通過(guò)改善設(shè)備的運(yùn)行特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制和發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁等,其調(diào)節(jié)具有快速高效的特點(diǎn),還能在一定程度實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。在輸電環(huán)節(jié)中,主要通過(guò)柔流輸電技術(shù)來(lái)完善交流輸電或電網(wǎng)運(yùn)行性能,通過(guò)高壓直流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)孤立系統(tǒng)的供電,簡(jiǎn)化了供電設(shè)備的使用,降低了生產(chǎn)造價(jià)。在配電環(huán)節(jié)中,電力電子技術(shù)的應(yīng)用有效地解決的供電可靠性和供電質(zhì)量不高的難題,是配電網(wǎng)對(duì)電能的控制能適合不同程度的要求,電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)的結(jié)合,使配電系統(tǒng)與用戶之間的聯(lián)系更加密切,提高了國(guó)家電網(wǎng)的供給和服務(wù)能力。
2.2信息電子技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用
信息電子技術(shù)主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的自動(dòng)化中的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和變電站自動(dòng)化中,電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的主要功能是對(duì)電力生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控、電網(wǎng)運(yùn)行安全性分析、電能負(fù)荷預(yù)測(cè)等,結(jié)合對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和電網(wǎng)調(diào)度中心、服務(wù)器以及各終端設(shè)備的調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。能有效解決電能的合理分配問(wèn)題,同時(shí)保證電網(wǎng)調(diào)度的安全穩(wěn)定運(yùn)行。我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化分為五個(gè)等級(jí),分別為國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度、大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度、省級(jí)電網(wǎng)調(diào)度、地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度和縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度。
2機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
2.1智能化21世紀(jì)是一個(gè)信息化的時(shí)代,計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人們的思維方式,促使了人工智能概念的提出以及技術(shù)的發(fā)展。目前,人工智能是人們重點(diǎn)研究的方向之一,越來(lái)越受到人們的重視,將人工智能運(yùn)用到機(jī)電領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)人機(jī)智能化是一個(gè)重大突破。智能化就是在機(jī)器行為等一切理論基礎(chǔ)上,運(yùn)用人工智能,計(jì)算機(jī)、動(dòng)力學(xué)等學(xué)科,使其逐漸成為自動(dòng)化產(chǎn)品的智能,但是要想使它完全達(dá)到人類(lèi)智能幾乎是不可能的,但是通過(guò)一些高性能,速度的微處理器,運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí),賦予其較低等級(jí)的智能卻是完全可以實(shí)現(xiàn)的,因此在未來(lái),機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)智能化,由低等級(jí)的智能逐步向較高等級(jí)的智能水平發(fā)展。
2.2網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及普及,將全球各地的人們聯(lián)系在一起,基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)產(chǎn)生了多種控制技術(shù),其遠(yuǎn)程控制終端更是為自動(dòng)化本身產(chǎn)品量身定做的。隨著網(wǎng)絡(luò)和總線技術(shù)的推廣與應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)已經(jīng)無(wú)可阻擋,采用采用家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接電器就可以有效實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)家庭化,因此在未來(lái),網(wǎng)絡(luò)化必將會(huì)成為機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
2.3模塊化機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)涵蓋很多方面,從機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)可以衍生出多種多樣的產(chǎn)品,因此生產(chǎn)機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品是一個(gè)相當(dāng)艱巨的過(guò)程。工作人員研制和開(kāi)發(fā)一定程度上的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口等的機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)品單元是很困難的,如果擁有標(biāo)準(zhǔn)的單元,就可以在標(biāo)準(zhǔn)單元的基礎(chǔ)上迅速進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)要?jiǎng)?chuàng)新,也可以迅速擴(kuò)大機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模,這就需要進(jìn)行模塊化,并要在這基礎(chǔ)上制定出每個(gè)模塊的生產(chǎn)原則以及標(biāo)準(zhǔn)等,從而確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品合乎要求。
2.4人性化機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品制造出來(lái)的目的是為人類(lèi)服務(wù),在未來(lái),機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品會(huì)更加注重設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)的人性化。要使機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品更加具有人性化就要重點(diǎn)思考兩個(gè)問(wèn)題:一是如何給自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)更加人性化的一些功能?這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是要求機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造更加凸顯人機(jī)一體化技術(shù),如制造家用機(jī)器人等。二:如何模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)品?
2.5微型化20世紀(jì)80年代末掀起了一股微型化風(fēng)潮,MEMS就代表微電子機(jī)械系統(tǒng),也就是使機(jī)電系統(tǒng)逐步朝著微米、納米級(jí)方向發(fā)展,這樣生產(chǎn)出的機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品體積小,便于懈怠,靈活性比較好,消耗的能量比較少,因此可以廣泛應(yīng)用到軍事、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域,并有著舉足輕重的作用。
2.6綠色化綠色產(chǎn)品要求產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造的全過(guò)程都貫徹綠色環(huán)保的理念,在今天具有相當(dāng)高的利用率。機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的綠色化主要表現(xiàn)在無(wú)污染、能夠進(jìn)行回收利用,因此,設(shè)計(jì)與生產(chǎn)有效的綠色機(jī)電化產(chǎn)品會(huì)具有廣闊的前景。
(2)精軋機(jī)拉線開(kāi)關(guān)改造精軋機(jī)拉線開(kāi)關(guān)是檢測(cè)精軋機(jī)堆鋼的重要設(shè)備,精軋機(jī)拉線開(kāi)關(guān)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的重錘落下,精軋機(jī)報(bào)精軋機(jī)堆鋼故障后3#飛剪碎斷。由于精軋機(jī)密封罩不嚴(yán),在精軋機(jī)過(guò)鋼時(shí)冷卻水噴濺到拉線開(kāi)關(guān)的重錘機(jī)構(gòu)上,而且冬季生產(chǎn)廠房氣溫低,噴濺出的水結(jié)冰后將拉線開(kāi)關(guān)的重錘凍牢。一旦精軋機(jī)堆鋼而拉線開(kāi)關(guān)的重錘不能落下,不能及時(shí)的報(bào)堆鋼故障,這樣以來(lái)3#飛剪不能及時(shí)的碎斷使整根鋼全部堆在精軋機(jī)內(nèi),處理堆鋼時(shí)間長(zhǎng),影響經(jīng)濟(jì)效益。另外所有的鋼堆在精軋機(jī)內(nèi)有可能損壞錐箱和輥箱等機(jī)械設(shè)備,會(huì)消耗很大材料備件費(fèi)用。根據(jù)以上情況,把以前提拉式的機(jī)構(gòu)改為杠桿式的機(jī)構(gòu),使精軋機(jī)拉線開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)離冷卻水的噴濺,在精軋機(jī)堆鋼時(shí)拉線開(kāi)關(guān)的重錘能及時(shí)的落下,這樣以來(lái)節(jié)省了大量處理堆鋼的時(shí)間和昂貴的材料備件費(fèi)用。
(3)預(yù)精軋預(yù)水冷卻水閥噴水由主控臺(tái)遠(yuǎn)程集中控制功能改造預(yù)精軋水閥噴水由主控臺(tái)遠(yuǎn)程集中控制功能改造:高線預(yù)精軋水冷段下設(shè)五個(gè)水冷閥,水閥的開(kāi)啟數(shù)量、順序以及噴水和停水的時(shí)間都直接關(guān)系到軋鋼品種的溫度控制要求,進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。原設(shè)計(jì),軋制過(guò)程中主控臺(tái)操作工可以通過(guò)WINCC軋鋼監(jiān)控畫(huà)面對(duì)此水冷段進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,針對(duì)軋鋼品種、工藝性能的要求可自由選擇五個(gè)水閥的開(kāi)關(guān)。但所選水閥的噴水和停水時(shí)間固定編程在PLC程序中,在主控臺(tái)人機(jī)接口畫(huà)面上無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程集中改動(dòng)。根本無(wú)法滿足主控臺(tái)操作工在操作畫(huà)面上針對(duì)軋制品種的變化實(shí)時(shí)修改噴水時(shí)間的需要,急需進(jìn)行改進(jìn)。
因此實(shí)施以下具體工作:對(duì)控制此功能的PLC程序進(jìn)行修改,將固化在程序里的時(shí)間修改為可以在WINCC監(jiān)控畫(huà)面中進(jìn)行改動(dòng)的軟件變量,通過(guò)在主控臺(tái)人機(jī)接口操作畫(huà)面上加入可以改動(dòng)此時(shí)間變量的相應(yīng)窗口,達(dá)到噴水時(shí)刻由主控臺(tái)操作工集中遠(yuǎn)程控制的目的。
在電網(wǎng)中,變電站是非常重要的組成部分,主要是傳輸和分配電能,并且進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和管理。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有的特征包括這些方面,首先是功能綜合化,指的是結(jié)合變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求,綜合考慮二次系統(tǒng)的功能,優(yōu)化組合設(shè)計(jì),以便促使繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到統(tǒng)一。其次是構(gòu)成模塊化,模塊化和數(shù)字化保護(hù)、控制和測(cè)量裝置,這樣就可以利用通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接各個(gè)功能模塊,以便有效的共享信息。再次是運(yùn)行管理智能化,變電站綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn),可以促使無(wú)人值班、人機(jī)對(duì)話得到實(shí)現(xiàn),并且操作屏幕化、制表、打印以及越限監(jiān)視等功能也可以實(shí)現(xiàn),對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行構(gòu)建。
1.2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能
在電網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)中,非常重要的一個(gè)組成部分就是變電站自動(dòng)化,需要實(shí)現(xiàn)的功能有很多;對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行檢測(cè),以便對(duì)故障部分盡快隔離;對(duì)變電站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息進(jìn)行采集,監(jiān)視、計(jì)量和控制變電站運(yùn)行情況;對(duì)一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,以便更好的維護(hù)一次設(shè)備;促使當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制得到實(shí)現(xiàn)。主要有這些表現(xiàn),在微機(jī)保護(hù)方面,保護(hù)站內(nèi)所有的電氣設(shè)備,如母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)以及其他的安全自動(dòng)裝置,如低頻減載、設(shè)備自投等等。其次是數(shù)據(jù)采集,在狀態(tài)量方面,斷路器狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及變壓器分接頭信號(hào)等都屬于這個(gè)方面的內(nèi)容;各段的母線電壓、線路電壓以及電流和功率值等則屬于模擬量;脈沖電度表的輸出脈沖是脈沖量,促使電能測(cè)量得到實(shí)現(xiàn)。
1.3變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)模式
變電站綜合自動(dòng)化包括諸多的結(jié)構(gòu)模式,如分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分層分布式結(jié)構(gòu)等等,在對(duì)其選擇的時(shí)候,需要將需要和發(fā)展規(guī)劃給充分納入考慮范圍。其中,集中處理集中布置主要是在主控制室內(nèi)集中布置集控式屏、臺(tái)等,分布處理集中布置是在主控制室集中布置分布式單功能設(shè)備集中組屏;分布處理分散布置則是在一次設(shè)備的機(jī)柜內(nèi)布置分布式單功能設(shè)備,或者是將就地就近組屏分散布置的方式給應(yīng)用過(guò)來(lái)。對(duì)于部分變電站,有著較大的容量和較多的設(shè)備進(jìn)出線回路數(shù),有著較為重要的供電地位,那么就可以將分層分布式結(jié)構(gòu)的雙機(jī)備用系統(tǒng)給應(yīng)用過(guò)來(lái),將相應(yīng)的輔助功能給應(yīng)用過(guò)來(lái),如保護(hù)、測(cè)量和控制及監(jiān)測(cè)等,并且遠(yuǎn)方的RTU功能也可以得到實(shí)現(xiàn)。對(duì)于新建的變電站,如果容量不大,有著較為簡(jiǎn)單的主接線,沒(méi)有較高的供電連續(xù)性要求,那么就可以將常規(guī)的配置及前置機(jī)給取消掉,將單機(jī)系統(tǒng)給應(yīng)用過(guò)來(lái),促使保護(hù)、測(cè)量以及控制等功能的管理得到實(shí)現(xiàn)。
2變電站綜合自動(dòng)化的應(yīng)用
為了促使工程能夠可靠的工作,維護(hù)和擴(kuò)展比較的靈活方便,用戶可以便利的進(jìn)行操作和管理,通常將變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為三個(gè)組成部分,分別是基層、網(wǎng)絡(luò)通信層和監(jiān)視管理層。前置智能單元為系統(tǒng)的基層,主要是對(duì)系統(tǒng)最基本的功能進(jìn)行執(zhí)行,比如保護(hù)、測(cè)量和控制等等,為了促使網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不會(huì)影響到基層模塊,特別是繼電保護(hù)裝置不受影響,需要保證保護(hù)的基本功能能夠在無(wú)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下完成,在研發(fā)設(shè)計(jì)基層裝置的時(shí)候,盡量將自成一體的方法給應(yīng)用過(guò)來(lái)。網(wǎng)絡(luò)通信層主要是對(duì)系統(tǒng)后臺(tái)和基本單元進(jìn)行連接,為了促使網(wǎng)絡(luò)通信可靠性得到提升,在監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)層的時(shí)候,主要從后臺(tái)和前置兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn),如果有足夠的條件,可以將兩個(gè)獨(dú)立通訊網(wǎng)絡(luò)工作給應(yīng)用過(guò)來(lái),同時(shí)或者備用都是不錯(cuò)的選擇。另外,因?yàn)椴煌瑪?shù)據(jù)對(duì)于安全性有著不同的要求,那么就需要結(jié)合具體情況,劃分等級(jí),這樣通信的可靠性方可以得到保證。在系統(tǒng)中,用戶最為關(guān)心的問(wèn)題就是后臺(tái)監(jiān)控的操作、管理和維護(hù),要求后臺(tái)軟件具有友好的人機(jī)界面,可以便利的進(jìn)行操作;另外,功能要開(kāi)放,以便能夠促使未來(lái)可以較好的擴(kuò)展。
2.配電網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化配電網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化技術(shù)主要運(yùn)用在改造城鄉(xiāng)的配電網(wǎng)上,目的是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)化,解決城鄉(xiāng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的問(wèn)題,促進(jìn)電網(wǎng)的發(fā)展,這樣才有利于確保電網(wǎng)運(yùn)行的平穩(wěn)安全,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能對(duì)用戶計(jì)量表進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,及時(shí)排查出故障,減少切點(diǎn)情況的發(fā)生,降低用電量損失。另外,利用系統(tǒng)檢測(cè)能計(jì)算出線路線損,保證線路運(yùn)行更加通暢。
二、電力工程中電力自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
1.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)幾年來(lái),現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)逐漸興起,并在電力工程中起著不可或缺的作用。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),不僅有利于實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化裝置和控制器之間的連接,還有利于解決電氣設(shè)備與高級(jí)控制系統(tǒng)間的信息傳遞問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō),這項(xiàng)技術(shù)就是將傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所獲得的信息參數(shù)傳遞到計(jì)算機(jī)上,計(jì)算機(jī)通過(guò)分析數(shù)據(jù)模型,顯示出電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)以及故障,然后利用布線技術(shù)將最終指令傳送到控制設(shè)備上,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的控制功能。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)優(yōu)勢(shì)是,利用信息技術(shù)就能對(duì)電力系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作,這樣就大大降低了管理難度,而且有利于技術(shù)人員分析不同渠道的供電數(shù)據(jù),以此全面掌握用戶的用電需求,制定出行之有效的電力營(yíng)銷(xiāo)策略。
2.主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)作為電力自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)之一,主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)給軟件工程造成了非常大的變革,也影響著軟件的開(kāi)發(fā)與利用。在電力工程中,主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是一種監(jiān)控技術(shù)手段,可以主動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督控制,以提高供電的可靠性,還有利于降低對(duì)信息數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算速度,這樣處理電力數(shù)據(jù)的成本也就大大減少了。采用對(duì)象技術(shù)和觸發(fā)機(jī)制,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)監(jiān)控,而且信息數(shù)據(jù)在處理之后能夠提高準(zhǔn)確率和利用價(jià)值,這樣相關(guān)技術(shù)人員就能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行恰當(dāng)處理,操作使也有了更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料可以參考。目前隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的更新與發(fā)展,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也得到了更加復(fù)雜和全面的功能,更多先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)入電力自動(dòng)化建設(shè),有利于提升電力系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視與控制功能,進(jìn)而滿足工業(yè)生產(chǎn)和生活的需要。
3.光互連技術(shù)在繼電和自動(dòng)控制系統(tǒng)中,光互連技術(shù)運(yùn)用得比較廣泛,這種技術(shù)主要是利用探測(cè)器功率限制電力扇出數(shù),提升電力系統(tǒng)的集成度,并且不存在信道對(duì)帶寬的限制,有利于實(shí)現(xiàn)重構(gòu)互連,另外光互聯(lián)技術(shù)的干擾性比較強(qiáng),能使數(shù)據(jù)傳輸更加便捷。而電子傳輸和電子交換技術(shù)的運(yùn)用,不僅有利于拓展互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),還能促進(jìn)編程結(jié)構(gòu)的不斷改善,讓電力系統(tǒng)的靈活性得到增強(qiáng)。除此之外,光互連技術(shù)還具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,可以通過(guò)搜集和分析電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資料,及時(shí)找到出現(xiàn)故障的位置,以提高電力故障的處理效率,盡可能避免因故障帶來(lái)的不必要損失,這樣才能提高電力服務(wù)的質(zhì)量。光互連技術(shù)還有非常強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能,在技術(shù)使用方面更具靈活性,產(chǎn)生的畫(huà)面也更為清晰,為電力調(diào)度人員開(kāi)展電力調(diào)度工作提供了參考標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù),因此在電力系統(tǒng)中被廣泛運(yùn)用。
2數(shù)字技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的創(chuàng)新
當(dāng)然,數(shù)字技術(shù)在自動(dòng)化中所展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)有目共睹,但仍然存在著某些缺陷,比如說(shuō)缺乏經(jīng)驗(yàn)充足的技術(shù)者。所以,為了使數(shù)字技術(shù)朝向更高更廣的方向發(fā)展并使它趨于完美,我們將目光鎖定在了對(duì)其使用過(guò)程的改進(jìn)與創(chuàng)新上。
2.1充分將光線技術(shù)運(yùn)用在電氣自動(dòng)化中
在近些年來(lái)光纖技術(shù)的發(fā)展是不容小覷的。光纖因其多種優(yōu)良特點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域得到充分應(yīng)用。為提高數(shù)字技術(shù)的可靠性,在電氣自動(dòng)化改革的過(guò)程中我們可以采取光纖作為連結(jié)點(diǎn),在采集和控制數(shù)據(jù)。同時(shí),因電氣自動(dòng)化需要基于標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口才能夠順利運(yùn)作,所以為解決這一難題,可以引進(jìn)PC平臺(tái)自動(dòng)化技術(shù),以TCP/IP作為衡量通訊的標(biāo)準(zhǔn)參考,這樣一來(lái),在ERP與MES的系統(tǒng)連接上PC平臺(tái)自動(dòng)化技術(shù)將發(fā)揮著其優(yōu)勢(shì)作用,這就為滿足使用者多方面的需求提供了方法,進(jìn)而電氣自動(dòng)化的應(yīng)用程度和應(yīng)用范圍也在技術(shù)的引領(lǐng)下得到更進(jìn)一步的提高。
2.2充分將GOOSE虛端子運(yùn)用在電氣自動(dòng)化中
GOOSE虛端子可謂說(shuō)是帶動(dòng)了世界范圍內(nèi)的應(yīng)用浪潮。究其原因,主要有以下幾點(diǎn):(1)工程的調(diào)試原本是一個(gè)復(fù)雜而繁瑣的過(guò)程,GOOSE虛端子的運(yùn)用將這個(gè)過(guò)程變得更為快捷,而且也更加通俗易懂;(2)GOOSE技術(shù)可以控制線路以及開(kāi)關(guān),將全站都掌握在控制范圍之內(nèi),而且,它所具備的跳合閘功能也可能在最短時(shí)間內(nèi)保護(hù)整個(gè)系統(tǒng),在智能終端和測(cè)控裝置之間上的信息交互所顯現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)對(duì)電氣自動(dòng)化的影響是巨大的;(3)與傳統(tǒng)的二次回路相比,GOOSE具有進(jìn)步性的優(yōu)勢(shì),以智能本體終端來(lái)說(shuō),它的高效性表現(xiàn)在它能夠?qū)⒐ぷ鬟^(guò)程中的一系列程序簡(jiǎn)單化,使對(duì)信號(hào)管理的控制工作變得便捷。
2.3充分將程序化的操作理念運(yùn)用在電氣自動(dòng)化中
對(duì)軟件部分的執(zhí)行能力是工作過(guò)程中的重要一環(huán),當(dāng)然,數(shù)字化中對(duì)其的要求亦是如此。實(shí)際操作時(shí),對(duì)設(shè)置預(yù)界面、確認(rèn)各個(gè)開(kāi)關(guān)是必須要做好的工作。而有小部分的前期工作也是在還未接到調(diào)度命令之前就需要必須準(zhǔn)備好的,比如對(duì)票務(wù)等的核查工作、及時(shí)有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作等等。可以說(shuō),程序化操作理念的加強(qiáng),是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能得以順利而有效進(jìn)行的基礎(chǔ),是確保使用者多方面、多角度、多層次的需求可以得以落實(shí)的切實(shí)方法和必要手段。
1.1.1現(xiàn)場(chǎng)總線及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng),其主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題。目前世界上存在著大約40余種現(xiàn)場(chǎng)總線,如法國(guó)的FIP,英國(guó)的ERA,德國(guó)西門(mén)子公司的Profibus,挪威的FINT,Echelon公司的LONWorks,PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemounr公司的HART,CarloGavazzi公司的Dupline,丹麥ProcessData公司的P-net,PeterHans公司的F-Mux,以及ASI(ActraturSensorInterface),Modbus,SDS,Arcnet,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF:FieldBusFoundation,WorldFIP,BitBus,美國(guó)的DeviceNet與ControlNet等等。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)改變了整個(gè)工業(yè)控制過(guò)程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使儀表信號(hào)(4~20mA)過(guò)渡到全數(shù)字通訊信號(hào)。這個(gè)改變對(duì)于造紙傳動(dòng)自動(dòng)化是顛覆性的,使整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方式進(jìn)入到了一個(gè)信息化和智能化的嶄新階段。
1.1.2人機(jī)界面取代按鈕和操作器由人機(jī)交互式操作屏全面取代傳統(tǒng)的按鈕操作,也徹底改變了造紙傳動(dòng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。操作屏不僅可以任意設(shè)置按鈕的功能和數(shù)量,還可以實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)的各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)以及參數(shù)等。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面,目前普遍采用雙端口網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其中一個(gè)端口用于傳動(dòng)系統(tǒng)及各個(gè)執(zhí)行單元,另一個(gè)用于操作屏進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,提高抗干擾能力。操作屏的使用,使用戶節(jié)省了大量的現(xiàn)場(chǎng)電纜的鋪設(shè)以及操作臺(tái)的安裝,節(jié)約了自然資源和工作量。目前由于自然資源的價(jià)格上漲,顯示操作屏的價(jià)格下降,在一次成本投入上已經(jīng)十分相近,如果考慮輔助傳動(dòng)控制的按鈕連線,操作屏的投入成本更具優(yōu)勢(shì)。
1.2公共直流母線的推廣和應(yīng)用
1.2.1公共直流母線與交流母線的區(qū)別與特點(diǎn)公共直流母線系統(tǒng)的應(yīng)用在造紙傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域具有標(biāo)志性作用。所謂公共直流母線,簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將變頻器的交直交內(nèi)部結(jié)構(gòu),變?yōu)榻恢苯煌獠肯到y(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖1和圖2是公共直流母線和交流母線的原理結(jié)構(gòu)圖,以說(shuō)明兩者的區(qū)別。從圖中可以看出,交流母線變頻器是各個(gè)變頻器分別與交流電網(wǎng)連接,各自工作是獨(dú)立的;而公共直流母線結(jié)構(gòu)則是有一個(gè)總的進(jìn)線整流單元,通過(guò)直流向各個(gè)逆變器單元供電。這種結(jié)構(gòu)上的變化,導(dǎo)致其工作方式和效果不同。從相關(guān)資料和研究分析可以歸納這兩者的主要區(qū)別和特點(diǎn)如下:(1)由于烘缸等大慣性負(fù)載的存在,在交流母線系統(tǒng)中往往會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓跳閘等情況。但在公共直流母線系統(tǒng)中,因?yàn)槟芰靠梢酝ㄟ^(guò)直流母線在所有電機(jī)之間互相流動(dòng),從而解決因?yàn)樨?fù)載波動(dòng)引起的跳閘,很好地克服多電機(jī)間電動(dòng)狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)之間的矛盾。(2)通過(guò)集中整流,可以使公共直流母線電壓在技術(shù)手段上做得更加可靠,降低故障率。但是事物總是利弊相伴,集中整流盡管可以通過(guò)技術(shù)手段提高可靠性,但畢竟是一個(gè)單機(jī)運(yùn)行,一旦整流單元故障,也會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)。而交流母線系統(tǒng),由于每臺(tái)變頻器都是獨(dú)立的,因此,一臺(tái)故障不影響整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行,排除故障相對(duì)簡(jiǎn)單。(3)關(guān)于節(jié)能和降低成本。由于在技術(shù)上明顯復(fù)雜,如果不采用特殊手段,公共直流母線的價(jià)格目前高于交流母線的價(jià)格。關(guān)于節(jié)能的觀點(diǎn),目前尚沒(méi)有理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明這一說(shuō)法。(4)關(guān)于諧波抑制問(wèn)題。變頻器的諧波主要來(lái)源于高頻開(kāi)關(guān)的脈沖電流,使電網(wǎng)的電流波形失真,導(dǎo)致大量諧波產(chǎn)生。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度看,當(dāng)采用公共直流母線后,母線上的電流是多臺(tái)變頻器不規(guī)則的脈沖電流疊加,各個(gè)變頻器的電容相當(dāng)于并聯(lián),理論上比交流母線電流波形好,諧波影響會(huì)得到改善。但由于整流單元的集中,對(duì)變壓器的影響比交流母線要大,特別是普通六脈波系統(tǒng),會(huì)在電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生很大的5次諧波,甚至達(dá)到干擾其他用電設(shè)備的程度。因此,當(dāng)功率超過(guò)2000kW時(shí),建議采用12脈波整流單元,這樣可以有效減小謝波干擾的影響。而交流母線系統(tǒng),由于沒(méi)有集中大功率整流,因此5次諧波的影響要小。關(guān)于回饋制動(dòng)問(wèn)題。由于紙機(jī)傳動(dòng)是一種長(zhǎng)期穩(wěn)速運(yùn)行的系統(tǒng),是否考慮增加回饋制動(dòng)單元,應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)的總投資、運(yùn)行車(chē)速及停機(jī)的要求綜合考慮。一種說(shuō)法是通過(guò)能量回饋可以節(jié)省能源,但實(shí)際上紙機(jī)正常生產(chǎn)后是很少需要緊急停車(chē)的,因此用相當(dāng)增加一套整流系統(tǒng)的代價(jià)來(lái)解決回饋能量的回收問(wèn)題值得權(quán)衡利弊。當(dāng)車(chē)速1000m/min以上時(shí),為使慣性部分盡快停下來(lái),適當(dāng)增加一定功率的能耗制動(dòng),也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
1.2.2公共直流母線實(shí)現(xiàn)方案及運(yùn)行維護(hù)成本分析目前在ABB、AB和西門(mén)子公司的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列中,都有標(biāo)準(zhǔn)的直流母線系統(tǒng)。除AB系統(tǒng)在直流母線產(chǎn)品和交流母線產(chǎn)品中差別不大以外,其他兩家公司的直流母線系統(tǒng)都比交流母線系統(tǒng)價(jià)格要高。特別是整流逆變單元,比國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品價(jià)格要高出數(shù)倍。因此,目前普遍解決方案是在不帶逆變回饋單元時(shí)較多采用的是國(guó)產(chǎn)整流單元,配以上述公司的逆變器或變頻器,這已經(jīng)在國(guó)內(nèi)許多造紙生產(chǎn)線上使用。當(dāng)然如果系統(tǒng)投資資金充足,客戶要求,采用更高性能的PWM整流逆變系統(tǒng),既可以實(shí)現(xiàn)整流回饋,又可以降低諧波影響。現(xiàn)將可能的方案介紹如下:(1)可控硅整流逆變回饋供電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是目前各大公司主推的系統(tǒng),造價(jià)較高,具有能量回饋能力,諧波影響根據(jù)功率大小、6脈波和12脈波而不同。(2)國(guó)產(chǎn)整流單元,配逆變器加能耗制動(dòng)公共直流母線系統(tǒng)。這種系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性較好,性能與整流回饋相同,諧波影響與上一方案相同。(3)國(guó)產(chǎn)整流單元,配變頻器加能耗制動(dòng)公共直流母線系統(tǒng)。這種方案是國(guó)內(nèi)的系統(tǒng)集成商,在激烈競(jìng)爭(zhēng)下采用的一種降低成本的方案。這種方案適合于當(dāng)變頻器價(jià)格低于逆變器價(jià)格時(shí),具有一定競(jìng)爭(zhēng)力,但如果與逆變器價(jià)格相當(dāng),則與方案(2)相同。(4)局部直流母線方案,其是在交流母線系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,為了解決慣性負(fù)載的過(guò)電壓跳閘問(wèn)題或針對(duì)某些負(fù)荷分配點(diǎn)需要能耗制動(dòng)的情況下而采取的方案。整個(gè)系統(tǒng)仍然是交流母線即通常的變頻器系統(tǒng)方案,但是將慣性負(fù)載傳動(dòng)點(diǎn)的變頻器外接制動(dòng)單元的端子通過(guò)一定的技術(shù)手段相互連接,在相連接的變頻器之間形成公共直流母線。其性能和工作特點(diǎn)與集中整流直流母線相當(dāng),只不過(guò)集中整流由分散整流代替。特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、低成本,但系統(tǒng)接線復(fù)雜,給系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)帶來(lái)不便,在小系統(tǒng)中應(yīng)用比較適合。總之,從目前來(lái)看,公共直流母線、網(wǎng)絡(luò)通訊和操作屏等現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)成為紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì);以AB公司等為代表的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控和服務(wù)等將成為下一步技術(shù)發(fā)展的大方向,甚至無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程調(diào)試等在今后的發(fā)展中都是可能的;對(duì)紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化來(lái)說(shuō),還有優(yōu)化設(shè)計(jì)、程序化的安裝和調(diào)試,以及精準(zhǔn)的故障診斷與維護(hù)等問(wèn)題。
2現(xiàn)代紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)特點(diǎn)
2.1現(xiàn)代紙機(jī)裝備的最新技術(shù)動(dòng)向從2014CIPTE國(guó)際造紙技術(shù)報(bào)告會(huì)獲悉,以芬蘭維美德公司、德國(guó)福伊特公司為代表的紙機(jī)裝備制造商,分別從各種不同的角度為紙機(jī)裝備的發(fā)展提出了多種解決方案。其中,優(yōu)化概念模塊化紙機(jī)實(shí)際上是在整個(gè)系統(tǒng)中,將不同紙機(jī)的各個(gè)部分部件,用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和規(guī)劃方案,尤其是連接部分、通用部件的標(biāo)準(zhǔn)方面,如同組裝模塊一樣,可以批量生產(chǎn)適合各種不同紙機(jī)的產(chǎn)品部件。在需要的時(shí)候,可以迅速地通過(guò)模塊組裝和連接形成不同的造紙機(jī)生產(chǎn)線,這就是優(yōu)化和模塊化的核心所在。在紙機(jī)裝備的模塊化和優(yōu)化設(shè)計(jì)的推動(dòng)下,紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化其實(shí)也正在朝著這個(gè)方向發(fā)展和變化。無(wú)論是從軟件設(shè)計(jì)還是硬件結(jié)構(gòu),國(guó)外的大公司以及國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)已經(jīng)在不同程度上實(shí)施并推進(jìn)這一方法的實(shí)現(xiàn)。所謂面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法和解決方案,實(shí)際上是從軟件工程的開(kāi)發(fā)角度,來(lái)設(shè)計(jì)和構(gòu)建電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的軟件和硬件系統(tǒng),從而最大限度地減少重復(fù)性工作和最大限度地降低制造和設(shè)備采購(gòu)成本,提高工作效率,降低系統(tǒng)的故障率和增加可靠性。
2.2硬件模塊化、通用化設(shè)計(jì)根據(jù)模塊化的設(shè)計(jì)思想和標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)目標(biāo),ABB和西門(mén)子的大功率變頻器就是一個(gè)典型的實(shí)例。在ABB的大功率變頻器設(shè)計(jì)中即采用了模塊化的設(shè)計(jì),一臺(tái)大功率變頻器可以由若干個(gè)硬件功率模塊組成。當(dāng)某個(gè)模塊故障時(shí),可以在不停機(jī)的狀態(tài)下降低功率繼續(xù)使用,直至更換新的模塊以后恢復(fù)原功率運(yùn)行。西門(mén)子S120變頻器系統(tǒng)則在模塊化方面體現(xiàn)更加徹底,不但主回路模塊化,連控制回路也一起模塊化了。在新的系統(tǒng)中變頻器本身就組成了一個(gè)小型分布式控制系統(tǒng),控制中心管理著變頻器的各個(gè)主回路模塊,每個(gè)模塊僅相當(dāng)于一個(gè)功率單元。如果說(shuō)ABB變頻器是變頻器并聯(lián)運(yùn)行的話,西門(mén)子變頻器就是一個(gè)小型集散控制系統(tǒng)。控制單元獨(dú)立于功率單元,一臺(tái)控制器可以管理多個(gè)功率單元。這種硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使模塊化達(dá)到了電力電子裝置的最新高度。除此之外,在諸如電控柜、操作臺(tái)以及輔助傳動(dòng)的控制回路設(shè)計(jì)方面,模塊化的設(shè)計(jì)也體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮奶卣鳌⒁慌_(tái)電控柜從柜體設(shè)計(jì)到安裝板以及柜內(nèi)的每一個(gè)部件和回路,統(tǒng)統(tǒng)按照對(duì)象描述和封裝模塊的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。在硬件的選擇上盡可能做到對(duì)于整個(gè)公司的硬件系統(tǒng)要求做到模塊化設(shè)計(jì),即凡是運(yùn)轉(zhuǎn)方式、功率等級(jí)基本一致的對(duì)象,采用一樣的模塊加以控制,同時(shí)在對(duì)比較重要的控制單元的柜體設(shè)計(jì)中,凡是控制模塊在條件許可的情況下再增加一塊備用的控制模塊(與廠家協(xié)調(diào)),這樣當(dāng)某個(gè)受控對(duì)象的控制回路出現(xiàn)故障時(shí),抽出故障模塊,換上備用模塊,系統(tǒng)先恢復(fù)運(yùn)行再維修故障模塊。在整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中,類(lèi)的設(shè)計(jì)即每一種抽屜狀模塊的設(shè)計(jì)中,系統(tǒng)面向?qū)ο笏仨毦邆涞姆庋b及數(shù)據(jù)隱藏得以著重體現(xiàn)。在這里,我們強(qiáng)調(diào)的是每個(gè)受控對(duì)象(獨(dú)立的用電負(fù)載)不僅僅要有一個(gè)實(shí)實(shí)在在的硬件類(lèi)與之對(duì)應(yīng),在PLC程序中也會(huì)存在一個(gè)相對(duì)應(yīng)軟件類(lèi)與硬件類(lèi)對(duì)應(yīng),這樣,每一個(gè)受控的實(shí)體對(duì)象都在控制系統(tǒng)對(duì)這兩個(gè)相互依存的類(lèi)對(duì)象的調(diào)用中,實(shí)現(xiàn)工藝的要求。而在此時(shí)面對(duì)紙機(jī)裝備的優(yōu)化概念模塊化處理中,對(duì)于相對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng),我們也應(yīng)該有同等的要求。在面向?qū)ο蟮挠布到y(tǒng)設(shè)計(jì)中,最大的特點(diǎn)就是控制回路的模塊化,使其在強(qiáng)電回路封裝的基礎(chǔ)上繼續(xù)封裝控制回路,從而使得系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):(1)盡管模塊受到被控對(duì)象功率的不同、運(yùn)行方式的差異導(dǎo)致具體電路上的差別,但在外觀上盡量標(biāo)準(zhǔn)化,使得除了模塊之外,柜體也可柔性化設(shè)計(jì);(2)從元器件到模塊,應(yīng)盡量體現(xiàn)出最大程度的通用與互換性;(3)模塊的接口盡量簡(jiǎn)單,互換時(shí)簡(jiǎn)單方便;(4)模塊設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使得可靠性足夠高。在面向?qū)ο蟮挠布到y(tǒng)設(shè)計(jì)中,我們可以做到:(1)大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)建及設(shè)計(jì)過(guò)程的難度;(2)形成柔性化的控制系統(tǒng);(3)更加利于專(zhuān)業(yè)化分工;(4)更有利于系統(tǒng)未來(lái)的擴(kuò)容和改造。在這里,我們以最為常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)控制回路的設(shè)計(jì)來(lái)詳細(xì)說(shuō)明面向?qū)ο蟮挠布到y(tǒng)如何實(shí)現(xiàn):首先分析普通電機(jī)(對(duì)象)的特性:(1)電機(jī)直接啟動(dòng),自由停止;(2)無(wú)反接制動(dòng)及能耗制動(dòng)的需求;(3)電機(jī)內(nèi)無(wú)報(bào)警裝置,提供額外異常信號(hào)指示;(4)短時(shí)間的電機(jī)堵轉(zhuǎn)等異常情況在熱保護(hù)等手段作用之前,不會(huì)給電機(jī)帶來(lái)傷害。下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的電機(jī)控制系統(tǒng)為例,說(shuō)明我們?cè)谟布O(shè)計(jì)時(shí)采用的方法,如圖3、圖4。我們將一個(gè)普通的電機(jī)作為對(duì)象,對(duì)它進(jìn)行分析,從而得到控制要求,利用面向?qū)ο蠹夹g(shù),將跟它有關(guān)系的操作封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng),使得在一張圖紙上可以看到它的全部信息,并且全部模塊化設(shè)計(jì),利用端子接線。對(duì)于圖4,我們可以在它的基礎(chǔ)上,針對(duì)具體的工控要求,很快進(jìn)行修改而不破壞其內(nèi)部封裝,改造成適用于變頻和軟啟等硬件設(shè)計(jì),幾乎沒(méi)有什么太大的變化,這一現(xiàn)象,體現(xiàn)面向?qū)ο笾欣^承的思想。同樣的設(shè)計(jì)完全可以在電控柜和操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn),從而將我們的關(guān)注點(diǎn)完全放在這樣一個(gè)個(gè)對(duì)象上,而不是一個(gè)龐大系統(tǒng)的每一個(gè)細(xì)節(jié),可以極大地節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)步驟。而對(duì)于相同或者差異不大的對(duì)象或者項(xiàng)目,完全可以很方便的完成,而不用再擔(dān)心改動(dòng)錯(cuò)誤。因?yàn)樵诜庋b對(duì)象的時(shí)候,我們投入了極大的精力,使得每一個(gè)對(duì)象里面的每個(gè)元件都有跟隨作用。如果封裝后有錯(cuò)誤,是無(wú)法通過(guò)測(cè)試的。這首先保證了自己所使用的“元件”是無(wú)誤的,而不像面向過(guò)程中每一步都沒(méi)有電氣屬性,改動(dòng)完之后不知道是否正確的尷尬局面。目前,對(duì)于整個(gè)造紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化來(lái)講,我們往往對(duì)于輔助傳動(dòng)的著力點(diǎn)過(guò)少,從現(xiàn)在這個(gè)行業(yè)的故障率來(lái)講,目前應(yīng)該將輔助傳動(dòng)控制與主傳動(dòng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。對(duì)此,我們還是針對(duì)于每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行具體設(shè)計(jì),因?yàn)檩o助傳動(dòng)在各自的分布可能要求不一致,系統(tǒng)之間又沒(méi)有具體的聯(lián)系,還是采用面向過(guò)程的設(shè)計(jì)思路,簡(jiǎn)單方便、可靠性高。
2.3軟件模塊化、通用化設(shè)計(jì)在國(guó)外,1999年Benitez等人提出面向?qū)ο蠓椒ㄔ赑LC程序設(shè)計(jì)應(yīng)用中的必然性。2010年ChiacchioP.等人提出IEC61131標(biāo)準(zhǔn)中的PLC程序設(shè)計(jì)方法已無(wú)法滿足自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展需求,提出面向?qū)ο蟮木幊谭椒ādnanSalihbegović等人也提出將軟件工程方法運(yùn)用到工業(yè)自動(dòng)化控制中。在國(guó)內(nèi),2000年陳娟等人將面向?qū)ο蠓椒ㄟ\(yùn)用到糧食儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)中,討論了類(lèi)的抽象和封裝的實(shí)現(xiàn)。2009年張逸群等人將面向?qū)ο蠓椒ㄟ\(yùn)用到煤炭輸送機(jī)控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)中,闡述了基于STEP7的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法。2009年12月,祝瓛冰出版了《面向?qū)ο蟮默F(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)》一書(shū),更是取得突破性技術(shù),使得面向?qū)ο蟮姆椒ǜ訉?shí)用于PLC程序設(shè)計(jì)。綜上所述,在國(guó)內(nèi)外研究中面向?qū)ο蠓椒ㄒ呀?jīng)在工業(yè)控制中嶄露頭角。但在此時(shí),紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)還是處于傳統(tǒng)的階段,對(duì)于此次當(dāng)代紙機(jī)裝備制造商提出的優(yōu)化概念模塊化紙機(jī),為了提高工業(yè)效率的適應(yīng)性,還是難以滿足,所以我們將面向?qū)ο蠓椒ㄒ爰垯C(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化行業(yè),在硬件上加以強(qiáng)類(lèi)封裝,同時(shí)相對(duì)于每一個(gè)硬件類(lèi),都有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的軟件類(lèi)。這樣對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)的對(duì)象,我們只要通過(guò)接口,操作硬件類(lèi)與軟件類(lèi)相互聯(lián)系,就可以很好地完成控制任務(wù)。下面以普通電機(jī)為例,介紹其每個(gè)環(huán)節(jié)的做法:(1)建立需求分析表,如表1。其作用就是以控制系統(tǒng)對(duì)此類(lèi)目標(biāo)的需求,對(duì)未來(lái)對(duì)象所執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行反向遞推,將需求層層細(xì)化。(2)建立變量表,如表2。這個(gè)需要好好琢磨,以至于反復(fù)修改。(3)編制類(lèi)的梯形圖,測(cè)試修改,反復(fù)多次。這樣,所有編程均基于所述接口,對(duì)于每一個(gè)具體的工程對(duì)象,僅僅只需要修改相對(duì)應(yīng)的外部變量,而不需要在所封裝的程序內(nèi)部做修改。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程是循環(huán)往復(fù)的,它需要我們有足夠的測(cè)試對(duì)象以及測(cè)試次數(shù),但這一點(diǎn),相對(duì)于以往工程項(xiàng)目毫無(wú)頭緒的修改,導(dǎo)致的出錯(cuò)率還是可以接受的。
3現(xiàn)代紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)技術(shù)問(wèn)題分析與處理方法
紙機(jī)在運(yùn)行中,由于機(jī)械、電氣緊密聯(lián)系,相互配合,因而故障出現(xiàn)時(shí),往往會(huì)導(dǎo)致很難確定是何原因。作為電氣技術(shù)人員,在對(duì)所管設(shè)備充分了解后,理應(yīng)對(duì)于其工作原理以及設(shè)計(jì)思想有所了解,最后依據(jù)現(xiàn)象做出分析判斷,區(qū)分故障,從而解決問(wèn)題。在造紙生產(chǎn)中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些類(lèi)似操作失靈、頻繁斷紙等表面現(xiàn)象,操作人員往往第一時(shí)間會(huì)認(rèn)為是出現(xiàn)了電氣故障。此時(shí),作為電氣工程師則必須首先對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)分析,完整描述,準(zhǔn)確判斷。要做到一看、二想、三檢驗(yàn),即:一看就是先看準(zhǔn)問(wèn)題的部位和現(xiàn)象,進(jìn)行細(xì)致分析和準(zhǔn)確描述,分清問(wèn)題所在。二想就是對(duì)于問(wèn)題表現(xiàn)的現(xiàn)象,要冷靜思考、綜合判斷,特別是結(jié)合公共和電氣參數(shù)的記錄值,對(duì)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因做出判斷,防止誤判。三檢驗(yàn)就是在可能情況下,通過(guò)一些參數(shù)的人為變化,檢驗(yàn)和核對(duì)問(wèn)題的原因,最終確定問(wèn)題的原因和處理方法。下面通過(guò)對(duì)幾種常見(jiàn)問(wèn)題的分析和判斷,以說(shuō)明問(wèn)題的處理方法。
3.1速度不穩(wěn)、斷紙、引紙困難這類(lèi)問(wèn)題在早期的新紙機(jī)調(diào)試和二手機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程以及更換產(chǎn)品品種時(shí)較易發(fā)生。由于目前機(jī)械和傳動(dòng)設(shè)備都已經(jīng)設(shè)計(jì)比較完善,操作人員也已經(jīng)比較熟練。在設(shè)備和工藝以及電氣之間發(fā)生問(wèn)題梳理不清的情況已經(jīng)減少。但是,從電氣技術(shù)原理的角度分析問(wèn)題的根源和找出解決辦法仍然是電氣工程師應(yīng)當(dāng)具備的基本能力。面對(duì)速度不穩(wěn)、斷紙這樣的現(xiàn)象,往往會(huì)伴隨著工藝和機(jī)械設(shè)備等相互交織的問(wèn)題。有經(jīng)驗(yàn)的車(chē)間主任、班組長(zhǎng)可以很快判斷問(wèn)題的原因所在。以下通過(guò)電氣傳動(dòng)的參數(shù)數(shù)據(jù)分析來(lái)說(shuō)明邏輯分析方法:(1)仔細(xì)觀察上位機(jī)記錄的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化曲線,在反應(yīng)的斷紙點(diǎn)觀察是否有速度的突變和轉(zhuǎn)矩突變以及突變的方向和規(guī)律。這一點(diǎn)非常重要,傳動(dòng)參數(shù)的記錄數(shù)據(jù),特別是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)分析判斷至關(guān)重要。(2)基本分析和判斷:如果在斷紙附近速度曲線變化不明顯,而轉(zhuǎn)矩或電流在斷紙附近顯著波動(dòng),通常可以認(rèn)為調(diào)速系統(tǒng)是正常的。可以不予理會(huì)關(guān)于速度波動(dòng)的說(shuō)法,這是因?yàn)槿绻俣葲](méi)有明顯變化而轉(zhuǎn)矩或電流有明顯波動(dòng),則恰恰說(shuō)明調(diào)速系統(tǒng)是正常的。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中,速度反饋是外環(huán),電流或轉(zhuǎn)矩是內(nèi)環(huán)。內(nèi)環(huán)的響應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外環(huán),因此正是電流的波動(dòng)才抑制了或抵消了速度的波動(dòng),是正常的響應(yīng)。(3)反之如果先有速度的變化,不論是緩慢變化還是突變,之后才是電流的變化,那么可以懷疑調(diào)速系統(tǒng)或在設(shè)備的某些部位存在問(wèn)題。可能的問(wèn)題有:編碼器或速度反饋干擾或不穩(wěn)定,引起速度波動(dòng);可以進(jìn)一步觀察速度反饋系統(tǒng)或電機(jī)和編碼器的連接部位,進(jìn)行必要的檢修和加固,對(duì)導(dǎo)線連線以及屏蔽等進(jìn)行檢查和再次接線;如果電氣系統(tǒng)檢查無(wú)誤,則可以懷疑設(shè)備或安裝存在的可能問(wèn)題。在某廠的系統(tǒng)中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過(guò)施膠部在施膠過(guò)程中主傳動(dòng)點(diǎn)速度緩慢變化的情況,后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于主從控制的安裝不當(dāng)引起,當(dāng)膠輥在受熱后形變較大時(shí),會(huì)發(fā)生直徑增加的情況因而導(dǎo)致線速度緩慢增加。引起不穩(wěn)定或張力增加而出現(xiàn)斷紙,更改主從配置后問(wèn)題得以解決。(4)另外,在壓榨部也會(huì)出現(xiàn)莫名其妙斷紙的現(xiàn)象。在觀察電氣記錄后如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,則可以提醒操作人員注意真空度和濕紙的干度,真空度的變化也會(huì)引起紙的強(qiáng)度變化。同時(shí),應(yīng)當(dāng)充分注意速度環(huán)PID參數(shù)整定要合適。舉例說(shuō)明,如圖5。此為卷取部換卷時(shí)的曲線記錄。從曲線上看,當(dāng)換卷時(shí)從三烘到卷取的紙幅所承受的拉力減小,從而導(dǎo)致三烘部的負(fù)荷加大,引起速度下降,在速度閉環(huán)系統(tǒng)的控制下,變頻器進(jìn)行了自動(dòng)調(diào)節(jié),但是此過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),從而可以明顯看到三烘之前的紙幅下垂現(xiàn)象。從圖5(上)明顯還可以看出,速度控制的調(diào)節(jié)時(shí)間太長(zhǎng),速度下跌較大,因此需要增大速度環(huán)的比例系數(shù),縮短積分時(shí)間。從圖5(下)明顯可以看到,同樣在進(jìn)行換卷時(shí),速度有波動(dòng),但是速度下跌較小,而且調(diào)節(jié)過(guò)程的時(shí)間明顯縮短,紙幅變化量不大。總之,應(yīng)對(duì)速度不穩(wěn)問(wèn)題,一定要以記錄數(shù)據(jù)為依據(jù),然后再根據(jù)工藝過(guò)程分析問(wèn)題的根源所在。電氣工程師不但應(yīng)當(dāng)能夠發(fā)現(xiàn)自身系統(tǒng)的問(wèn)題,更要能夠分析和判斷出其他方面的問(wèn)題,才能是合格的工程師。
3.2負(fù)荷分配控制方案及存在問(wèn)題對(duì)策在網(wǎng)部和壓榨部以及施膠部等,都存在負(fù)荷分配的控制問(wèn)題。早期直流系統(tǒng)中負(fù)荷分配控制是由模擬的轉(zhuǎn)矩電流分配器來(lái)完成的,現(xiàn)代紙機(jī)由于采用了通訊控制方式,這種分配關(guān)系由模擬變?yōu)閿?shù)字,但基本的控制原理是相同的。本文所要闡述的是在負(fù)荷分配控制中針對(duì)不同情況的控制策略選擇問(wèn)題,這也是本人及其團(tuán)隊(duì)多年來(lái)研究和實(shí)踐的總結(jié),現(xiàn)分幾個(gè)問(wèn)題介紹如下:(1)剛性負(fù)荷分配控制的穩(wěn)定性問(wèn)題通常情況下壓榨部、網(wǎng)部、施膠部等各部分的負(fù)荷分配問(wèn)題,都可以定義為剛性連接的負(fù)荷分配控制問(wèn)題。所謂剛性連接就是指兩個(gè)連接的電動(dòng)機(jī)之間沒(méi)有速度誤差,例如壓榨部,上下輥之間在正常時(shí)是不可能有速度偏差的,否則紙頁(yè)就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題,網(wǎng)部和施膠部都可以做類(lèi)似的解釋。在這種負(fù)荷分配控制中,普遍采用的方案是用轉(zhuǎn)矩或電流疊加進(jìn)行分配,其中一臺(tái)作為主傳動(dòng),另一臺(tái)作為輔傳動(dòng)。通過(guò)轉(zhuǎn)矩電流的比例分配,滿足協(xié)調(diào)所需的工藝控制要求。但是,這種方案是否存在穩(wěn)定性問(wèn)題呢?長(zhǎng)期以來(lái)一直沒(méi)有理論的證明和分析,陜西科技大學(xué)2013屆研究生張洪濤在參考相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,將速度反饋微差注入的方法引入到負(fù)荷分配控制的穩(wěn)定性仿真分析中,在理論上證明了剛性連接情況下采用轉(zhuǎn)矩或電流進(jìn)行負(fù)荷分配控制是穩(wěn)定的。現(xiàn)將這一原理仿真模型進(jìn)行說(shuō)明。圖6中編號(hào)1代表的是速度給定,編號(hào)2和3是負(fù)載和負(fù)載擾動(dòng)的加載點(diǎn)。模型中剛性耦合的模擬是通過(guò)求取兩者的速差,然后再乘以剛性系數(shù)去疊加到各電流調(diào)節(jié)器的輸出上,從而代表由于速差而引起的轉(zhuǎn)矩傳遞。主傳動(dòng)點(diǎn)的速度給定直接乘以一個(gè)補(bǔ)償系數(shù)作為從傳動(dòng)點(diǎn)的速度給定,此補(bǔ)償系數(shù)一般大于1,目的是為了使從傳動(dòng)點(diǎn)的速度調(diào)節(jié)器飽和。將主傳動(dòng)點(diǎn)的電流反饋和主傳動(dòng)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)取最小運(yùn)算,目的是為了使主傳動(dòng)點(diǎn)的電流反饋值對(duì)從傳動(dòng)點(diǎn)的電流給定值起到一個(gè)限幅的作用,也即從傳動(dòng)點(diǎn)跟隨主傳動(dòng)點(diǎn)的電流反饋,從而模擬轉(zhuǎn)矩控制的效果。仿真波形如圖7所示。由仿真波形可以看出,速度的穩(wěn)定性較高而且從點(diǎn)電流在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中都僅僅跟隨主點(diǎn)電流,保證主從出力相同。在25s時(shí)在標(biāo)號(hào)2處添加一個(gè)負(fù)載擾動(dòng)信號(hào),此時(shí)轉(zhuǎn)速變化很小,而電流的波動(dòng)相對(duì)轉(zhuǎn)速要大,但在不到2s時(shí)間內(nèi)又穩(wěn)定下來(lái),且主從電流一致。從仿真波形來(lái)看,用轉(zhuǎn)矩控制的負(fù)荷分配方式對(duì)剛性耦合的負(fù)載進(jìn)行控制,系統(tǒng)始終是穩(wěn)定的。(2)柔性耦合的負(fù)荷分配控制的穩(wěn)定性問(wèn)題圖8是柔性耦合負(fù)荷分配控制系統(tǒng)中基于速度控制的仿真模型,其中主從傳動(dòng)點(diǎn)都處于速度控制模式,通過(guò)比較主從點(diǎn)的電流反饋值,然后求差,再乘以柔性補(bǔ)償系數(shù)疊加到從點(diǎn)的速度給定上,從而微調(diào)從點(diǎn)電流,使得從點(diǎn)的電流值跟隨主點(diǎn)電流的目的。在柔性耦合的負(fù)荷分配控制中,同樣先采用主從傳動(dòng)點(diǎn)都處于速度控制模式進(jìn)行仿真分析。在速度控制模式下通過(guò)比較主從點(diǎn)的電流反饋值,然后求差,再乘以柔性補(bǔ)償系數(shù)疊加到從點(diǎn)的速度給定上,從而微調(diào)從點(diǎn)電流,使得從點(diǎn)的電流值跟隨主點(diǎn)電流。模擬柔性耦合機(jī)械上的連接還是通過(guò)求速差,再乘剛性系數(shù)去疊加到各電流調(diào)節(jié)器的輸出上。和剛性耦合中不同的是,當(dāng)在主點(diǎn)加負(fù)載擾動(dòng)時(shí),其對(duì)從點(diǎn)轉(zhuǎn)矩的影響需要經(jīng)過(guò)一定的延時(shí),所以在此還是通過(guò)求速差,再乘剛性系數(shù)去疊加到各電流調(diào)節(jié)器的輸出上。在此模型中,添加了一個(gè)延時(shí)模塊,其延時(shí)取決于實(shí)際轉(zhuǎn)矩的傳遞時(shí)間。仿真時(shí),在編號(hào)2處加負(fù)載擾動(dòng),而延時(shí)環(huán)節(jié)則加在去主點(diǎn)電流環(huán)的一側(cè),此時(shí)代表當(dāng)從點(diǎn)負(fù)載發(fā)生波動(dòng)時(shí),其到主點(diǎn)轉(zhuǎn)矩的傳遞需要經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)。仿真波形如圖9所示。從仿真波形可以看出,當(dāng)從點(diǎn)加負(fù)載擾動(dòng)時(shí),主從點(diǎn)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)仍然很小,電流波動(dòng)相對(duì)較大,但在短暫調(diào)整后又趨于平穩(wěn),從點(diǎn)的電流跟隨性良好,說(shuō)明主從點(diǎn)負(fù)載均衡,達(dá)到了負(fù)荷分配的目的。從上面仿真結(jié)果來(lái)看,對(duì)柔性耦合的負(fù)載采用速度控制的負(fù)荷分配方式是穩(wěn)定的。圖10是柔性連接的轉(zhuǎn)矩控制方式仿真模型,模型中柔性耦合的模擬與剛性連接相同,均采用求取速度反饋差值的辦法,用差值乘以剛性系數(shù)后疊加到各電流調(diào)節(jié)器的輸出上,代表由于速差而引起的轉(zhuǎn)矩傳遞。主傳動(dòng)點(diǎn)的速度給定直接乘以一個(gè)補(bǔ)償系數(shù)作為從傳動(dòng)點(diǎn)的速度給定,此補(bǔ)償系數(shù)一般大于1,目的是為了使從傳動(dòng)點(diǎn)的速度調(diào)節(jié)器飽和,從而形成轉(zhuǎn)矩控制的方式。將主傳動(dòng)點(diǎn)的電流反饋和主傳動(dòng)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)取最小運(yùn)算,目的是為了使主傳動(dòng)點(diǎn)的電流反饋值對(duì)從傳動(dòng)點(diǎn)的電流給定值起到一個(gè)限幅的作用,也即從傳動(dòng)點(diǎn)跟隨主傳動(dòng)點(diǎn)的電流反饋,從而模擬轉(zhuǎn)矩負(fù)荷分配控制的效果。與剛性連接不同的是增加一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié),圖10是將主擾動(dòng)的影響經(jīng)過(guò)延時(shí)后疊加到從點(diǎn)上。由圖11仿真波形我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)柔性耦合的負(fù)載采用總線通訊轉(zhuǎn)矩控制的負(fù)荷分配方式時(shí),主從點(diǎn)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩都發(fā)生了振蕩的現(xiàn)象。而前面采用總線通訊速度控制方式時(shí),主從點(diǎn)的速度與轉(zhuǎn)矩都能經(jīng)過(guò)短暫的調(diào)節(jié)趨于穩(wěn)定,且從點(diǎn)的電流和主點(diǎn)的電流基本相等。這也說(shuō)明了柔性耦合的負(fù)載當(dāng)采用轉(zhuǎn)矩控制的負(fù)荷分配方式時(shí)是不穩(wěn)定的,此跟實(shí)際調(diào)試當(dāng)中遇到的現(xiàn)象完全吻合。總之,對(duì)于負(fù)荷分配控制系統(tǒng)而言,正常情況下我們都可以看作是剛性連接的系統(tǒng)。因此,無(wú)論是速度控制方式還是轉(zhuǎn)矩控制方式,系統(tǒng)本身都是穩(wěn)定的。但是如果具有延遲特性的負(fù)荷分配控制系統(tǒng),由于轉(zhuǎn)矩和速度之間增加了反饋延遲,就會(huì)造成不穩(wěn)定現(xiàn)象。典型的例子如高速衛(wèi)生紙機(jī)的負(fù)荷分配控制系統(tǒng),在網(wǎng)部和大缸之間由10m以上的毛布進(jìn)行連接,毛布的彈性作用會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩和速度的延遲。這時(shí)如果采用轉(zhuǎn)速控制的負(fù)荷分配方案則是穩(wěn)定的,反之如果采用通常的轉(zhuǎn)矩負(fù)荷分配控制方案則極有可能會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定,理論研究和實(shí)踐都證明了這一點(diǎn)。
2自動(dòng)化技術(shù)在電子信息工程設(shè)計(jì)中的逐步應(yīng)用
自動(dòng)化技術(shù),是一種綜合了信息技術(shù)、控制技術(shù)、電子技術(shù)等一系列高新科技的混合體,其在一定程度上,代表著尖端高新領(lǐng)域的發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)由于其在控制領(lǐng)域的巨大創(chuàng)新,受到了現(xiàn)代工業(yè)的廣泛應(yīng)用和追捧。因此,將自動(dòng)化技術(shù)引入電子信息工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用,獲得了業(yè)界的一致認(rèn)可。
2.1引領(lǐng)電子信息工程設(shè)計(jì)朝著機(jī)械化和一體化的方向不斷發(fā)展
自動(dòng)化技術(shù)中最突出的特點(diǎn)就是,能在最大程度上用機(jī)械代替人力進(jìn)行一系列工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展。因此,自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,在一定程度上能夠直接體現(xiàn)項(xiàng)目、工程的機(jī)械化程度,這也正是其受到廣泛應(yīng)用和追捧的主要原因。而電子信息工程單純是由計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)等高新科技支撐、發(fā)展的,電子信息工程設(shè)計(jì)在一定程度上缺乏相應(yīng)的機(jī)械一體化能力。因此,兩者之間存在著諸多不可避免的聯(lián)系,與此同時(shí),將兩者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合在一定程度上是一個(gè)發(fā)展的契機(jī),一方面,可以促進(jìn)電子信息工程設(shè)計(jì)朝著機(jī)械化方向大力發(fā)展;另一方面,還能在一定程度上提高電子信息工程設(shè)計(jì)的效率。因此,在電子信息工程設(shè)計(jì)中逐步應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)是一個(gè)不可多得的明智之舉,是工業(yè)發(fā)展的必然要求。
2.2進(jìn)一步提高電子信息工程設(shè)計(jì)的智能控制能力
眾所周知,電子信息工程設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)電子設(shè)備的研究、設(shè)計(jì)及其開(kāi)發(fā)等手段,進(jìn)而對(duì)電子信息進(jìn)行一系列有效的控制和處理。總而言之,電力信息工程設(shè)計(jì)是基于信息,進(jìn)行一系列操作運(yùn)行的。而自動(dòng)化技術(shù)在信息的儲(chǔ)存和處理上有著引人注目的驕人成績(jī),因此,在電子信息工程設(shè)計(jì)中引入自動(dòng)化技術(shù)能在根本上改善提高其對(duì)于信息的智能化操作水平。換而言之,自動(dòng)化技術(shù)和電子信息工程技術(shù)的融入能在最大程度上改善、提高對(duì)于信息的智能控制能力。
2.3在電子信息工程控制方面的提高
對(duì)于電子信息工程設(shè)計(jì)而言,電路分析和計(jì)算機(jī)控制這兩部分尤為關(guān)鍵。而自動(dòng)化技術(shù)在電路分析和設(shè)計(jì)方面有著不可忽視的主導(dǎo)地位,例如:三相電力、互感電路以及雙口網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō),一旦自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于電子信息工程設(shè)計(jì),自動(dòng)化技術(shù)在各方面電路的高超本領(lǐng)也將注入電子新型工程設(shè)計(jì)。而計(jì)算機(jī)控制本來(lái)就和自動(dòng)化技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系,因此,自動(dòng)化技術(shù)的全力支持對(duì)于計(jì)算機(jī)控制的提高是不可或缺的。總而言之,自動(dòng)化技術(shù)在電子信息工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,能夠電子信息工程控制方面帶來(lái)極大幅度的提高。
2.4輔助電子信息工程的具體設(shè)計(jì)
自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)效率的提高而言,存在著關(guān)鍵性作用。自動(dòng)化技術(shù)能夠從根本上改善原本效率低、準(zhǔn)確性低的陳舊計(jì)算機(jī)制圖方法。因此,在計(jì)算機(jī)制圖方面,一旦應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù),設(shè)計(jì)者只需在固定程序中輸入所采用的數(shù)據(jù)和規(guī)模,計(jì)算機(jī)就能自動(dòng)輸出設(shè)計(jì)。并且,其對(duì)于制圖方面的應(yīng)用涵蓋了建筑、紡織、電子等方方面面,這能給我們帶來(lái)極大的便利。因此,自動(dòng)化技術(shù)在電子信息工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,能夠在最大程度上提高其工作準(zhǔn)確度和工作效率。
2.5引領(lǐng)電子信息工程設(shè)計(jì)走向更好的明天
自動(dòng)化技術(shù)所涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域和其技術(shù)能力,是迄今為止最廣和最高的。這也能從側(cè)面說(shuō)明,在電子信息工程領(lǐng)域大面積應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)是時(shí)代要求,是大勢(shì)所趨。例如,在信息處理方面,現(xiàn)階段除了自動(dòng)化技術(shù)之外,沒(méi)有任何技術(shù)能對(duì)信息處理的如此全面和高效。在智能操控方面,也沒(méi)有任何技術(shù)能夠超越自動(dòng)化技術(shù)的完美操控。與此同時(shí),在計(jì)算機(jī)處理方面,自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于制圖的輔助能力也是其他技術(shù)所無(wú)法匹敵的。而信息的高效操作能力,工程的智能操控手段以及對(duì)于計(jì)算的制圖的輔助,對(duì)于電子信息工程設(shè)計(jì)而言都是必不可少的一部分。因此,在電子信息工程設(shè)計(jì)中大力推廣及應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)是大勢(shì)所趨,是社會(huì)發(fā)展的必要進(jìn)程。
3結(jié)束語(yǔ)
總而言之,無(wú)論是電子信息工程的設(shè)計(jì),抑或是自動(dòng)化技術(shù),兩者對(duì)于我國(guó)工業(yè)的發(fā)展都存在著至關(guān)重要的作用。任何一方的缺失都可能會(huì),造成工業(yè)發(fā)展的滯后甚至停滯。因此,只有在電子信息工程設(shè)計(jì)中全面應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù),在最大程度上將兩者進(jìn)行一個(gè)有機(jī)結(jié)合,才能使兩者完好的發(fā)揮出各中高效作用,進(jìn)而才能推動(dòng)著我國(guó)工業(yè)的快速進(jìn)步。
作者:王玲 單位:西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院
引用:
人工智能的目的是實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能化發(fā)展,通過(guò)采用人工研究得出的方法與技術(shù),從而擴(kuò)大人工的生產(chǎn)能力,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。人工智能的產(chǎn)生伴隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展,是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的結(jié)晶。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,人工智能技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)。
1.2智能化技術(shù)的理論基礎(chǔ)
目前,智能化技術(shù)廣泛的應(yīng)用于精密傳感器、計(jì)算機(jī)、GPS定位技術(shù)等高科技信息工具中。其理論基礎(chǔ)最先于20世紀(jì)50年代左右提出并隨著社會(huì)的發(fā)展逐漸應(yīng)用。通過(guò)智能化技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效延伸、擴(kuò)展以及模擬相關(guān)人工作業(yè),在提高了工作效率的同時(shí)也保證了工作質(zhì)量。
1.3電氣工程自動(dòng)化中智能化技術(shù)的特點(diǎn)
智能化技術(shù)擁有完善的控制系統(tǒng),能夠有效的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,從而保證系統(tǒng)的有效運(yùn)行;通過(guò)使用智能化技術(shù)能夠簡(jiǎn)化電氣工程的控制系統(tǒng),提高整體運(yùn)行效率;實(shí)現(xiàn)了控制器的無(wú)人化超控,減少了人力資本的投入;實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)一致性的標(biāo)準(zhǔn),能夠快速地進(jìn)行評(píng)估工作。
二、智能化技術(shù)在電氣化工程中的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步,智能化技術(shù)已逐步應(yīng)用到電氣工程自動(dòng)化工作當(dāng)中。智能化技術(shù)的不斷成熟使得其應(yīng)用領(lǐng)域不斷延伸,目前主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)中,通過(guò)智能化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的巧妙結(jié)合,在信息傳遞、提高工作質(zhì)量、改善工作環(huán)境以及推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都起到了巨大作用。當(dāng)下的智能化技術(shù)還在不斷發(fā)展,它為世界帶來(lái)的驚喜仍需展望。
三、智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的具體應(yīng)用
1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由定子電流經(jīng)過(guò)電氣動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行辨別控制和轉(zhuǎn)子速度辨別經(jīng)過(guò)機(jī)電系統(tǒng)參數(shù)兩個(gè)方面構(gòu)成。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,反向?qū)W習(xí)算法被作為經(jīng)常使用的方法,在其前饋性的特點(diǎn)之下進(jìn)行高效運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)于控速度、負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及時(shí)間控制上都有良好的效果。
2、模糊邏輯控制系統(tǒng)。目前,我們所說(shuō)的模糊邏輯控制系統(tǒng)有效的代替了之前的PID控制器,模糊邏輯控制系統(tǒng)通過(guò)其知識(shí)庫(kù)能夠有效的進(jìn)行推理決策,實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。模糊化的形式大多由多種函數(shù)表現(xiàn)形式構(gòu)成,是進(jìn)行模糊邏輯系統(tǒng)的重要方法。
3、故障診斷及優(yōu)化設(shè)計(jì)。智能化技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用大幅度提高了故障診斷的效率性,由于電氣設(shè)施故障本身具有復(fù)雜性、隱蔽性、波動(dòng)大等特點(diǎn),其診斷效率較低。隨著智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,不但提高故障診斷的準(zhǔn)確性,同時(shí)還節(jié)省了人力物力資源,使診斷過(guò)程快速有效。對(duì)于電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)領(lǐng)域來(lái)說(shuō),其內(nèi)容廣、工序復(fù)雜、影響因素多等特點(diǎn),導(dǎo)致電氣產(chǎn)品涉及領(lǐng)域存在較大困難性。智能化技術(shù)的引入,提高了電氣產(chǎn)品的技術(shù)含量,不僅能夠有效降低人力勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)還縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間,推動(dòng)了電氣工程的發(fā)展。
四、智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用中的發(fā)展方向
1、智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用中的性能發(fā)展方向。智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用中的性能發(fā)展方向主要包括了其三高特征,即高速度、高精度、高效化,在電氣工程自動(dòng)化技術(shù)中這是其發(fā)展關(guān)鍵的部分。我們通常所說(shuō)的智能化技術(shù)主要是指在進(jìn)行自動(dòng)化工作時(shí),所采用的智能系統(tǒng)帶有較高的智能化功能,這種功能有效地提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效改善;另一方面,就是其柔性化。柔性化主要表現(xiàn)在其群控系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)的柔性化。通過(guò)采用智能化技術(shù),能夠有效發(fā)揮控制系統(tǒng)的作用,在提高其具體要求的同時(shí),有效監(jiān)控其信息流和物流的動(dòng)態(tài)變化。
2、智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用中的功能發(fā)展方向。智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用中的功能發(fā)展方向主要包括用戶截面圖形化以及科學(xué)計(jì)算可視化兩個(gè)方面。具體來(lái)說(shuō),使用用戶截面圖形化方便了用戶操作,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維立體圖形、模擬圖形等動(dòng)態(tài)圖形的有效追蹤;科學(xué)計(jì)算的可視化實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用的高處理,有效提高了工作效率。
2化工儀器儀表化工自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
2.1這就需要儀表具備可編程的功能。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用,進(jìn)行大量硬件邏輯電路的取代,從而實(shí)現(xiàn)硬件的軟化,在電路控制過(guò)程中,需要針對(duì)接口芯片的位控特性進(jìn)行分析,進(jìn)行不同功能的控制。這就需要進(jìn)行軟件的編程,可以進(jìn)行軟件儀器儀表的置入,進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化,保證常規(guī)邏輯電路的取代。這也需要儀表具備良好的記憶能力,在以往的儀表應(yīng)用中,我們需要進(jìn)行組合邏輯電路及其時(shí)序電路的應(yīng)用,保證該狀態(tài)信息的分析,進(jìn)行微機(jī)的儀表引入,保證隨機(jī)存儲(chǔ)器的應(yīng)用工作,進(jìn)行前一狀態(tài)信息的記憶工作,保證記憶的保存,進(jìn)行多種狀態(tài)信息的記憶,做好重現(xiàn)及其相關(guān)的處理工作。如果儀表具備了計(jì)算的功能,就說(shuō)明自動(dòng)化儀表已經(jīng)具備計(jì)算機(jī)的一部分的能力,從而滿足工作計(jì)算的需要,能夠保證工作的良好精度。在自動(dòng)化儀表的應(yīng)用過(guò)程中,其計(jì)算形式是多樣化的。
2.2儀表如果具備數(shù)據(jù)處理的功能,就能夠有效進(jìn)行測(cè)量的線性化處理,進(jìn)行自檢自校、工程值轉(zhuǎn)換及其抗干擾問(wèn)題的分析,這就需要進(jìn)行微處理器及其軟件的應(yīng)用,保證這些軟件的良好處理,從而進(jìn)行硬件負(fù)擔(dān)的降低,從而進(jìn)行了處理功能的優(yōu)化,滿足了日常工作檢索、優(yōu)化等需要。整體來(lái)說(shuō),儀表具備比較復(fù)雜的控制功能,進(jìn)行自動(dòng)化的應(yīng)用,從而滿足了設(shè)備自動(dòng)化的工作需要。比如在氣相儀器的應(yīng)用過(guò)程中,通過(guò)對(duì)該儀器的應(yīng)用,可以進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)混合物的分析,進(jìn)行色層分離方法的應(yīng)用,保證樣品的化學(xué)成分含量的分析。隨著時(shí)代的發(fā)展,電子信息技術(shù)體系不斷的健全,從而滿足常規(guī)儀表的發(fā)展需要,通過(guò)對(duì)新型數(shù)字儀表、程序控制器等的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)企業(yè)的不同工作實(shí)際及其需求的滿足,更有利于提升當(dāng)下自動(dòng)化工作的效益。氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、模擬儀表、數(shù)字儀表以及各種智能化儀表,計(jì)算機(jī)等都在進(jìn)行使用,形成了氣電結(jié)合、模數(shù)共存、取長(zhǎng)補(bǔ)短,協(xié)同發(fā)展的局面。它們構(gòu)成的各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)極大地推動(dòng)著我們的現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)。整體來(lái)說(shuō)化工生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化涉及的層面是非常廣泛的,其綜合性非常的強(qiáng),其需要進(jìn)行自動(dòng)控制學(xué)科儀器的應(yīng)用,進(jìn)行計(jì)算機(jī)學(xué)科理論的應(yīng)用,進(jìn)行化學(xué)工程學(xué)科的有效服務(wù),從而滿足實(shí)際工作的要求,提升現(xiàn)代化化學(xué)工程的應(yīng)用效益,提升現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益。這需要相關(guān)人員意識(shí)到這個(gè)觀點(diǎn),現(xiàn)代化工工藝及設(shè)備與自動(dòng)化裝置已經(jīng)構(gòu)成了有機(jī)的整體,使儀表實(shí)現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)靈活等性能,使化工生產(chǎn)自動(dòng)化水平不斷提高。
2機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用分析
2.1集成化應(yīng)用分析
對(duì)于機(jī)械制造領(lǐng)域來(lái)說(shuō),其中所涉及到的集成化實(shí)際上主要是在技術(shù)功能、技術(shù)經(jīng)營(yíng)上所進(jìn)行的集成。而也正是由于信息技術(shù)的作用影響,才能夠使得計(jì)算機(jī)集成化技術(shù)轉(zhuǎn)化成為對(duì)于機(jī)械制造的整體性優(yōu)化。企業(yè)本身在實(shí)際進(jìn)行經(jīng)營(yíng)管理的過(guò)程中,所涉及到的相關(guān)動(dòng)態(tài)集成措施,能夠讓制造企業(yè)本身的動(dòng)態(tài)集成為一個(gè)整體,通過(guò)這方面的措施才使得自動(dòng)化技術(shù)保持自身的應(yīng)用合理性,進(jìn)而讓企業(yè)信息管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)等被應(yīng)用到制造系統(tǒng)中。就現(xiàn)階段來(lái)說(shuō),將CAD/CAM作為主要核心的CIMS工程應(yīng)用措施,實(shí)際上已經(jīng)在整個(gè)制造行業(yè)中進(jìn)行了覆蓋,其生產(chǎn)形式必然會(huì)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
2.2柔性化應(yīng)用分析
柔性化最顯著的特點(diǎn)在于其能夠根據(jù)外界因素作用力的差異表現(xiàn)出與之相對(duì)應(yīng)的適應(yīng)能力。換句話說(shuō),在柔性化應(yīng)用過(guò)程中,生產(chǎn)出的產(chǎn)品能夠較好地適應(yīng)市場(chǎng)的更改特性。現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)必須針對(duì)終端用戶的各類(lèi)需求及時(shí)精確地做出反應(yīng),進(jìn)而對(duì)機(jī)械制造產(chǎn)品類(lèi)型和結(jié)構(gòu)屬性做出相應(yīng)調(diào)整。從這一角度上來(lái)說(shuō),柔性化應(yīng)用可以很好地解決該問(wèn)題,其在確保必要生產(chǎn)柔性的基礎(chǔ)上,對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行了合理優(yōu)化,并在構(gòu)建產(chǎn)品制造信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將計(jì)算機(jī)管理的工作效益發(fā)揮到最大。在當(dāng)前技術(shù)條件的支持下,敏捷制造已成為柔性化應(yīng)用的必然選擇與發(fā)展趨勢(shì),其最顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:a.提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。b.確保產(chǎn)品交貨期,滿足客戶需求。c.強(qiáng)化信息系統(tǒng)運(yùn)行全過(guò)程的可靠性。
2.3自動(dòng)化的加工系統(tǒng)
機(jī)械是由不同的零部件組合而成,而成品是將零部件按照一定的順序和技術(shù)要求進(jìn)行組裝而成的。自動(dòng)化的加工系統(tǒng)能夠有效地完成生產(chǎn)過(guò)程中的重復(fù)勞動(dòng),能夠大大降低工人的重復(fù)勞動(dòng),節(jié)省體力,保證充足的人力資源。
2.4智能化應(yīng)用分析
智能化機(jī)械制造技術(shù),主要是將自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、系統(tǒng)工程管理技術(shù)等多項(xiàng)不同的技術(shù)進(jìn)行了良好的結(jié)合。而通過(guò)和專(zhuān)家系統(tǒng)所進(jìn)行的結(jié)合,智能機(jī)械實(shí)際上完全能夠依據(jù)機(jī)械制造體系中所呈現(xiàn)出的環(huán)境不同變化。機(jī)械智能化體系中所存在的一個(gè)主要特性,便是其所呈現(xiàn)出的極為特殊的人機(jī)工作界面,在實(shí)際執(zhí)行制造工作的過(guò)程中,可以利用交互界面來(lái)進(jìn)行人機(jī)溝通。智能化技術(shù)的應(yīng)用,其中所存在的關(guān)鍵,就在于使用智能技術(shù)來(lái)對(duì)于相關(guān)專(zhuān)家所呈現(xiàn)出的智力活動(dòng)加以模擬,如此一來(lái),便能夠使得自動(dòng)化機(jī)械按照專(zhuān)家化的模式來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí),還由于智能技術(shù)的應(yīng)用,使得運(yùn)行的系統(tǒng)能夠依據(jù)自身當(dāng)前所呈現(xiàn)出的情況來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)性的檢測(cè)工作,盡可能的保證運(yùn)行得以優(yōu)化。