电气控制设计论文范文
时间：2023-03-20 12:44:20
电气控制设计论文范文第1篇
1．1电气控制类课程设计创新教学模式的思路
课程设计是综合一门或多门课程知识的实践性环节，是学校实践教学环节的重要组成部也是培养学生综合素质的重要环节。对于电气控制类专业，比如自动化和电气工程及其自动化等专业，常见的课程设计有计算机程序课程设计、电子技术课程设计、嵌入式系统课程设计、电气工程综合课程设计、可编程逻辑控制课程设计和工业控制系统综合课程设计等，大部分课程设计都具有“硬件和软件相结合”的特点，实践性和实用性很强，与企业需求结合非常紧密，契合度较高。基于该类课程设计的特点，在课程设计教学中，笔者打破原有的课程设计教学思路，采用与企业深度合作，将企业需求职位的专业和技能要求融入课程设计教学过程中，对学生进行有针对性的训练，在培养学生的创新精神和实践能力的同时，注重培养其良好的职业素养和综合能力。课程设计的内容结合相关企业的某个工程项目，教学过程尽可能与工程项目的运作过程接近，使学生熟悉工程项目的运作流程和不同职位的工作内容和专业技能要求。学生以团队合作的形式，由3～5人组成一个工作小组，根据企业需求，每位成员都有相对独立的任务分工。通过这种方式的课程设计，学生可以对企业的需求有深入的了解，对自己的能力有进一步的认识。在此基础上结合自己的专长和爱好，学生可以尽早明确自己的工作方向，完善个人的职业规划，最大可能成为企业需求的综合性人才。
1．2基于企业需求的电气控制类专业的职位
在课程设计创新教学模式中，课程设计的过程尽可能与企业中工程项目的运作过程接近。根据对企业职位设置的调研，笔者将该教学模式中团队中各成员的职位和任务说明如下:
(1)项目管理工程师是一个团队的核心人物，负责制定和管理项目进程，组织必要的讨论和会议。对于项目管理工程师而言，如何调动团队内每个成员的工作积极性，最大程度地发挥成员的专长是其主要任务。可见，良好的沟通能力和个人魅力最为重要。这个职位为学生毕业后的个人创业或某些管理职位提供了基本的训练。
(2)硬件工程师和软件工程师完成整个项目的核心技术工作，包括系统的方案设计、绘制图纸等。在国内外倡导工程教育的背景下，工程师的工作尤其要与企业需求和行业规范相结合，指导教师对软硬件工程师的具体工作提出严格的要求。
(3)外观或结构设计师需要机械类专业的知识，不是电气控制类专业的主要学习范畴，在教学实施过程中将机械类与电气控制类专业的学生进行混合，组成一个更加专业的团队，不仅有利于更好地完成任务，而且扩大了团队成员的知识面。而且，一般情况下电气控制类专业的学生也会学习机械制图(或AutoCAD)，若设计要求不是很高，他们也能完成任务。
(4)销售工程师在企业人员的职位中也是比较重要的角色。在我校电气控制类专业的毕业生中，有不少同学都从事市场或销售方面的工作。一方面企业需要有该类专业背景的毕业生，另一方面电气控制类专业某些学生善于言谈，亲和力强，更喜欢做与人沟通的工作。销售工程师需要掌握一定的销售理论，做全面的市场调研，提炼产品特色和产品卖点，制定完整的销售计划。
(5)秘书的主要任务是会议记录，制作项目陈述PPT，撰写论文等文字性工作。从方案设计开始，秘书就开始构思并撰写论文。秘书的工作是整理和总结资料，大部分的文档原始资料都需要其它成员提供。秘书需要经常和每一个成员沟通，尽量按照毕业设计论文的标准完成课程设计论文的撰写。
2课程设计创新教学模式的实施
2．1对课程设计团队的要求
团队人数要适宜，若人数过多，任务分配不均，必然有成员的工作较轻松，易偷懒，造成不团结;若人数过少，每个人承担任务较多，不能起到成员间交流合作，培养良好职业素养的目的。经过实践，根据任务复杂程度，一个课程设计团队的组成人数以3～5人为宜。团队中每个成员根据需要可以承担多项工作，比如项目管理工程师可以兼任其他任何职位，外观设计工程师兼任销售工程师，采购人员兼任秘书;而软件和硬件工程师一般独立设置，而且在项目软件编程任务较多时，可以采用模块化设计，由多个人共同承担。团队内每位成员按照分工都有自己明确的工作任务，具有强烈的责任感和使命感。而且，由于是团队工作的性质，团队之间的竞争更为激烈，在工作过程中每位成员也会强烈地感受到集体的凝聚力和荣誉感。在这种情况下，个体能力强并不意味着集体的成功，只有大家团结合作、互帮互助才能取得最终的成功。因此，在做好课程设计的同时培养了成员的工作主动性、积极性和团队协作意识。
2．2选题要求
多数应用型大学的电气控制类课程设计都是诸如电子钟、交通灯的控制之类的小题目，设计题目单一，与专业技术的当前应用脱节［4］，而且容易查找到现成的资料，不利于培养学生的实践能力和创新精神。由于以团队形式工作，人数增加，可以适当地增加课程设计题目的难度。课程设计选题可以结合教师科研项目，与企业进行深度合作并能为其解决实际问题的综合性选题最好。比如在单片机系统课程设计中，与某企业合作，设计题目为“多功能电压力锅”;在工业控制系统综合课程设计中，与某自动化公司合作，设计题目为“恒压供水系统的PLC控制与远程监控”［5］。在课程设计过程中不满足于只考虑软硬件是否能实现任务要求的基本功能，还可以在图纸的完整性和规范性、系统的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。
2．3工作流程
在课程设计实施过程中，教师引导团队的工作过程尽可能与实际项目的运作过程接近［6］，在任务量、时间节点等方面制定详细的计划，使成员在具有一定压力下，既紧张又有条理地完成任务。课程设计基本工作流程如图1所示。小组会议是一个较为正式的环节，由项目管理工程师主持，秘书做会议记录，指导教师或企业工程师以及组内成员参加，目的是引导学生明晰工作目标和工作内容，合理安排时间，顺利完成任务。在第一次会议上，项目管理工程师陈述系统总体设计方案，各成员分别总结前期研究内容和明确后期的工作步骤和内容，并制定详细的工作计划。在团队成员分工后，项目管理工程师也可以根据需要多次组织会议，秘书做好会议记录，为最终的论文提供素材。指导教师在以学生主导的会议中，有目的、有意识地引导，培养学生在设计过程中有计划地学习、研究问题，综合运用自己的理论、专业和实践知识进行解决问题，从而提高实践创新能力［7］。指导教师通过提问掌握每个学生的工作进展情况，并对存在的问题做出正确的启发，鼓励学生进行互动讨论。各成员总结自己的阶段性成果，提出工作中遇到的困难，成员之间充分沟通。项目陈述和答辩环节是课程设计创新模式中重要的一个环节，培养学生总结能力、表达能力和PPT的制作和展示能力，使其学生在公众下能够不怯场，敢于表现自己。
2．4考核与评分
在课程设计创新教学思路和创新模式的引导下，考核也要更新观念，要与人才培养目标相一致。借鉴荷兰高校对学生实践能力的考核方法，不仅注重基于任务分工表现出的实践应用能力，而且还要兼顾学生在课程设计过程中展现的思路创新、表达沟通和团队协作能力［8］。由于课程设计的教学时间一般为一至两周，所以考核与评分不能过于繁琐，笔者在两轮课程设计实践基础上总结了一套与培养目标一致、相对公平和便于实施的考核评分方案，如表1所示。个人的最终成绩是由小组成绩和个人成绩两部分组成［9］，各占50%，其中小组成绩由指导教师根据不同分项及其权重给出，个人成绩由指导教师和组内成员共同给出。组内成员互评均分权重为0．2，这个独创的考核细节大大激发了学生的工作热情并营造了工作团队内互帮互助的和谐氛围，培养了学生的团队合作精神。
3课程设计创新教学模式的支撑体系
(1)加强师资队伍的培养。对于应用型大学而言，高水平的师资队伍是应用型创新人才培养的关键。要培养出企业需要的应用型人才，必须建立一支综合素质强的“双师型”教师队伍。而大多数教师从学校毕业又进入学校授课，本身没有在企业工作过，教师的工程素质和实践经验不足，具有丰厚工程背景又有学术水平的“双师”型教师尤其缺乏［10-12］。一方面，可以建立教师有计划分批次轮流到企业锻炼的常规制度;另一方面，吸引企业的优秀工程师兼职或全职到教师岗位，充分发挥其多年来的企业工作经验。
(2)重视校企合作。校企合作是解决实践教育缺失的根本途径［13-14］。一方面大力吸引企业参与到高校实践教学过程中来，在教学计划和教学内容上广泛征询和适当采纳相关业内专家的意见;另一方面，增加学生在企业进行专业技能训练和专业拓展课程的学习机会，理论联系实际，开拓视野，拓宽思路，促进学生的创新意识与创新灵感，为课程设计创新教学模式提供强有力的实践平台支撑。与相关企业建立长期合作关系，良性循环，最大可能实现更多学生毕业和就业上岗的零过渡，校企共同培养“适销对路”的应用型人才。
(3)开设公共选修课。公共选修课是高校面向全体学生开设的综合素质培养课程，对学生知识结构完善，知识面扩大，兴趣和个性发展和综合素质提高有重要意义。对于工科专业来说，根据企业对人才的需求，高校开设如市场营销、会计、社交技巧等人文类和经济类选修课，不仅有利于培养学生的综合能力，而且学生也可以结合自身职业生涯规划科学地进行选课，为将来的职业储备和积累知识［15］。
4结语
该课程设计的创新教学模式是实践教学改革的新尝试，面向企业对人才的需求，在课程设计中建立团队，团队成员有不同的职位和分工，大家团结合作，共同完成任务。笔者已经开展了两轮实践，从学生的反馈意见和任务完成情况来看，表明这种模式大大提高了学生的参与积极性和热情，使学生在综合应用专业知识基础上，深入熟悉企业的职位特点和专业知识和技能要求。经过多次此类课程设计，使学生进行更为成熟的职业生涯规划，最大可能实现更多学生毕业和就业上岗的零过渡，让企业获得可以直接使用的应用型人才。
电气控制设计论文范文第2篇
关键词：体育场照明设计电气控制设计
1.体育场照明的重要性
对于一座现代化的体育场，不但要求建筑外形美观大方、各种体育设备齐全完善，而且要求有良好的照明环境，即要求有合适、均匀的照度和亮度、理想的光色，有立体感及无眩光等。除保证满足观众良好的视看效果外，还必须保证裁判员、运动员和比赛项目所需的照明要求以及应保证有良好的电视转播效果。
照明是依靠光线的功能，保证灯光作用于运动员、裁判员、观众的眼睛、产生视觉，才能看见体育场地上的一切，如场地环境的明暗、物体建筑、器具及服装等表面的颜色、观看目标的形状和大小、深度、立体感及运动员运动时的状态和体育场的气氛等等。所以，良好的照明在现代体育场中占有重要地位。
一般，在一个体育场的照明设计中，应考虑以下三方面的因素：
1满足运动比赛时运动员的视觉要求，并且使灯光对比赛的客观影响降到最低程度。
2满足观众的视觉要求，使灯光对观看比赛时所引起的不适感觉降低到最低程度。
3满足彩电转播的照明要求，尽可能提高转播质量。
总之，照明与运动项目的比赛要求密切相关，与观众视看效果密切相关，没有良好照明设施的体育场是不完整的体育场，必将严重影响它的使用功能。
2.体育场照明设计标准
为了得到良好的照明设计方案，合理利用光线的分布来满足运动员、观众、裁判员视觉以及良好的电视转播效果的要求，必需先确定照明标准，包括照度标准和照明质量标准。照明质量标准，其中包括眩光、光源色温有显色性要求，光的方向性、节能要求等。
2.1照度标准
根据国际体联第83号推荐照度要求及《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第2.2.9条中的规定，提出以下照度标准推荐值见表1。几点说明：
1根据《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第2.2.9－1条中规定：足球场比赛照度标准值：当观看距离为120m时，为150～200～300lx；观看距离为160m时，为200～300～500lx；观看距离为200m时，为300～500～750lx.观看距离指观众席最后一排到场地边线的距离。
2根据《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第2.2.9－2条中规定：电视转播需要的垂直照度：最大拍摄距离分为三组，①对于足球项目而言，最在拍摄距离为25m时平均垂直照度应为750lx；最大拍摄距离为75m时平均垂直照度应为1000lx；最大拍摄距离为150m时平均垂直照度为1500lx；②对于田径项目而言，最大拍摄距离为25m时平均垂直照度应为500lx；最大拍摄距离为75m平均垂直照度应为750lx；最大拍摄距离为150m时平均垂直照度为1000lx.上述每个垂直照度用于一个给定的运动等级和给定的最在拍摄距离相对于1.0m垂直面的值，各照度值的中间值用于其它拍摄距离。
3上述照度指体育场的最终平均照度，设计时选取的初始照度必须计入维护系数，一般可采用0.7～0.8的数值。
4水平照度的均匀度：照度均匀度一般用最小照度与最大照度之比表示，也可用最小照度与平均照度之比表示，最小照度与最大照度的比值应大于0.5.
5垂直照度的均匀度：最小照度与最大照度的比值应大于0.4，才能满足主电视摄像的要求。
2.2照明质量标准
1眩光
体育照明的关键除提供足够的水平和垂直照度以外，还需要减少眩光，从而达到亮而无眩光的效果。眩光是影响照明质量的最重要因素之一。根据CIENO.83出版物“彩电系统的体育场地照明”，场内最大眩光指数GRmax应小于50.眩光额定值GR愈小，眩光限制愈好，眩光额定值为50时。眩光额定值GR由下列公式算出：
GR=27＋24LgLvl/Lve0.9
1式中，Lvl是灯具产生的光幕亮度，Lve是环境产生的光幕亮度。一般在计算照度时，应计算不同方向的眩光额定值GR，在GR<50时，即可行。眩光的限制除了合理确定灯具的选型，安装高度和排列方式外，还可以采取提高赛场背景照度的方法。
2光源色温及显色性要求
为达到良好的彩电转播效果，体育场的照明质量不但与照度有关，而且与照明光源的色温及显色性有紧密关系。我国《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第3.3.2条中规定：彩电转播用一般光源显色指数Ra不应小于65.依据CIENO.83号出版物及国际足联的要求，光源相关色温Tc大于5000K和光源显色指数Ra大于等于80，以达到最佳的现场照明效果及彩电转播效果。
3光的方向性
灯具的俯角不仅影响垂直照度，同时也对运动员、观众和裁判有可能产生较大眩光影响。对地体育场照明设计，应选择好灯具的瞄准方向。另外，主摄像机与另一侧过来的光线之比例应控制在一定范围内，而照明的最重点是在足球场的中央及设置。
4节能要求
照明节能重在采用合理的照明方案和高效的照明装置，降低线路损耗及良好的照明控制。体育建筑属照明用电较大的建筑项目，从节能意义上讲，仅比较初始投资费用，而不以最低运行成本为基础选择得出的照明设计不是合理的设计，应根据具体情况，将初始投资及运行成本综合加以考虑。
应选择高效率的光源和灯具，采用能耗较低的镇流器等附件，并加补偿电容，提高系统的功率因数。照明设计应有多种开灯模式及对应的控制方案。可以通过调节灯具数量，为不同需要的比赛和活动提供合适的照明，控制方案要简单、实用，并具有较强的灵活性。
3.体育场照明设计的计算
体育场照明设计的照度计算通常有三种方法：一是单位面积容量估算法；二是平均照度计算法，用以计算被照面上的平均照度；三是逐点计算法，可以精确的计算出某一点的照度。
1单位面积容量估算法基本公式：
N=P×A/PL2
式中：N—泛光灯灯数；PL—每台泛光灯功率W；P—单位面积功率W/m2；A—被照面积m2。
m=1/η×η1×U×U1×K3
式中：m—简化系数；η—灯具效率；η1—光源效率，1m/W；U—利用系数；U1—照度均匀度；K—灯具维护系数，一般取0.7～0.8.
为简化计算，按照η=0.6、U=0.75、U1=0.7、K=0.7给出不同光源的m值见表2.
P=m×E4
式中E为最小照度，lx.
2平均照度计算法，运用以下公式可以计算出灯具的数量。
N=E×A/η×F×K5
式中：N—灯具的数量个；E—表面平均照度lx，由表1查得：A—被照面面积m2；η—灯具的效率；F—光通量1m；K—维护系数，取0.7～0.8.以上两种照度计算法应用较普遍，主要用于照度的估算，比较适合方案和初步设计阶段。
3点光源逐点计算法
采用计算机软件进行逐点计算。泛光灯的尺寸与其照射的距离相比要小的多，因此泛光灯可被当作点光源，一盏灯具照度计算的数学模型如公式6所示。
EΦcosα±D/h×sinαEh=ΨEh
6式中，Eh：一盏灯照射到垂直立面上产生的平均照度lx，Eh用公式7计算：
Eh=Iθ×cosθ/R27
Iθ—θ角照射方向的光强cd；R—光源至被照面间的距离m；h—光源至垂直立面的垂直计算距离m；D—R在垂直立面上的投影m；α—斜面与水平面的夹角，单位为度；θ—灯具光束中心与水平面的夹角，单位为度；Ψ—系数，Ψ=cosα±D/h×sinα。
4.体育场照明灯具分类与布置方式
4.1照明灯具分类
体育场照明灯具按其光束形状可分为A、B、C三类，如表3所示。
在照明设计中，应根据具体情况选择合适的灯具。通常对于侧面布灯方式，采用光束为扇形B或C型泛光灯的利用系数要高于圆柱对称光束A型泛光灯。对于四塔布灯方式，采用圆柱对称光束A型泛光灯的利用系数要高于扇形B或C型泛光灯。
4.2灯具的布置方式
为有效地利用光源的光通量，还应根据投射距离选择泛光灯光束角的大小。按光束角的大小可分为7类，如表4所示。
1四塔式布灯
①四角灯塔位置应选在球门中线民地底线成15°角、半场中心线与边线成5°角的两线相交后延长线所夹得空间范围，并宜将灯塔设置在场地的对角线上。将泛光灯安装在4个高塔上，这种布置型式适用于没有挑棚的体育场，其照明利用率较低；而且要解决好灯具的维护检修问题。
②灯塔的高度应使最低一排泛光灯至场地中心与场地水平地面的夹角在20°～30°，超过这一范围，不仅使灯塔的造价大大提高，同时也会降低垂直照度与水平照度的比例，影响物体造型的立体感和降低识别运动物体的速度。
灯塔最低一排泛光灯至场地水平面的垂直高度可由式8确定：
H≥L×tan25°或H≥0.4663L
8式中：H—灯塔最低一排泛光灯至场地水平面的垂直高度m；L—场地中心点至灯塔座的水平距离m。
上式中的L与H关系还可以采用下列比值确定：与场地水平面夹角为25°时，LH=2.1451；与场地水平面夹角为20°时，LH=2.7471
③灯塔顶部应装置防雷接地设施，接地电阻不大于10Ω。灯塔顶部应设置红色高度标志灯，且不少于2台。灯塔上安装的接线端子箱、敷设的电缆及线醴均由灯塔厂配套提供。
④灯塔设置位置及塔上最低一排泛光灯投射角度及高度应满足以下要求：α>5°，β>15°，20°<γ<30°，45°<θ<70°
2混合式布灯
①将灯带式与灯塔式有机地组合在一起的布灯方法。一般大型综合性体育场解决照明技术效果比较好的一种布灯型式。
②混合布置，灯塔的投射角和方位布置可以适当灵活处理，光带的长度可以适当缩短，光带的高度也可适当降低。
5.体育场照明供电设计
1体育场的照明供电，一般由低压配电室引来两路电源供给，互为备用，手动与自动投切，平时两路电源各带50％左右的负荷，且均匀分布，以便任何一路断电，熄灭了的灯光尚未点燃时，场地内仍能保持均匀的照度分布，使一般性比赛仍可进行。另外，由于气体放电灯的启动时间约为4～8min，再启动时间约为10～15min，因此，即使采用两种电源自投，也无法使熄灭了的灯光立即点燃，故对有人值班的控制室，可采用两种电源手动互投的切换方式。对无人值班的控制室则应采用两路电源自投不自复的切换方式，保证比赛的正常进行，延长光源的使用寿命。
①此种供电方式可不再另外考虑场地的应急照明，而且当电源转换时仍能基本保证比赛的正常进行。
②配电系统设计相对较为复杂，造价亦相应较高。
③采用四塔式照明时，将电源柜放在灯塔底部内侧，电源线沿灯塔内壁敷设，灯具的镇流器箱放在塔的顶部，这种配电方式较为合理。
④采用光带式照明时，将电源直接送到挑棚马道上的配电柜台，配电的分支线路可以采用沿马道旋转的金属线槽敷设方式。
2比赛灯的开关，主要靠交流接触器或无触点的晶闸管可控硅实现。用交流接触器控制，简单可靠，也较经济；用晶闸管控制，技术先进，但价格较贵。为了便于维护和灯光方案的变化，宜采用单灯单控，也可一个开关控制2～3个灯，以不超过3个灯为宜。
3气体放电灯点燃时，冲击电流很大，开启灯光时，单灯宜间隔0.5s；组控时，宜间隔10～30s.另外，气体放电灯的频闪效应对照明质量的影响很大。由交流电源供电的气体放电灯有二倍于电源频率的周期性频闪。频闪会使迅速运动的物体，出现幻影，这种效应对于摄像，尤其是慢动作摄像影响很大，放映时，会显示出一种令人难以忍受的闪动，频闪还会造成视觉疲劳。通常用光通量的波动深度Fbd来衡量。
Fbd=Fmax－Fmin/2Fav×100％
9式中：Fmax—光通量的最大值；Fmin—光通量的最小值；Fav—光通量的平均值。只要将波动深动降至25％以下，人的视觉对频闪将不产生疲劳效应。这可通过改变配电方式来实现。例如：将相邻的气体放电灯接在不同相位的电源上；在方案设计时，还可考虑氢不同相位的气体放电灯所发出的光通量相到重叠等。总之，在大量使用气体放电灯的体育场照明设计中必须考虑频闪对照明质量的影响。
6.体育场照明控制
体育场及观众席照明控制主要形式为在专设的灯光控制室采用计算机控制台集中控制。计算机控制台为人机对话形式，设有灯位布置模拟盘、灯光单控、组控开关等，灯光单控开关的布置应与灯位布置模拟盘相对应。可以自动控制，也可以手动控制，计算机可以模拟现场开灯状态，自动控制及检测灯具是否正常工作，并反馈显示故障灯组位置，可根据实际需要设置不同的控制方案，以满足不同比赛内容及活动对照度的不同要求及同一体育项目不同比赛级别对照度的不同需要。预先确定若干种开灯方案，编程后存入计算机内，根据不同的需要调用相应的开类方案。
7.结束语
良好的体育场照明环境的实现，主要取决于正确地确定照明设计方案，同时依赖于使用性以面优异的照明设备的选取及照明电气控制系统。这里所谈的仅是一些粗浅的认识，有待于在今后的照明设计中深入探讨，摸索出其内在的规律，使之进一步理论化、系统化，从而更有利于指导实践工作。
以上是笔者对于体育场照明及电气控制设计的一些粗浅认识，不当之处请读者指正。
参考文献
1.《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90
2.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92
3.日本照明学会编。《照明手册》。中国建筑工业出版社。1995
4.李恭慰等。《体育建筑照明设计手册》。原子能出版社。1993
5.《建筑电气专业设计技术措施》。中国建筑工业出版社。2000
6.CIEPublicationNo83.《GuideforThelightingofSportsEventsforColourTele－visionandFilmSystems》。1989
电气控制设计论文范文第3篇
在对电器的设计中,要等到客户对电器的线路的控制要求下达以后,再根据要求,结合当前的资金限制,以及现有的操作条件,选择合适的,同时具备经济性、合理性、安全性等多个方面的设备配置。在控制线路的设计操作中,首先应该对主电路进行优化设计。因为主电路是控制线路的设计基础,它是整个设计线路的总领,在运行过程中,起到绝对的领到地位,和支配地位。因此,主电路设计的优劣状况将会直接影响到电器的正常运行和控制线路的设计和控制器编程工作的复杂、难易程度。所以,我们首先要做的就是通过对主电路的设计和优化把设备的设计问题进行转化,在这个过程中,我们要注意一些基本的问题。当我们了解电气的控制线路的设计之后,就需要根据现行的控制任务进行认真的,具体的,谨慎的分析,具体问题具体分析,实事求是的解决问题,提出可行的操作方案。比如,在对发动机的电气的控制线路的设计时,首先要了解的就是,所需要的电动机的控制是点动控制、连续控制还是正反转控制等。只有全面的对电器的设备需求有所了解后,才能正确的处理问题,实现主电路的优化。在对电气的主电路的优化设计中,我们可以借用,或者说参考已经熟悉的电路设计。这样,既可以提高工作的效率,也能在一定程度上,帮助我们更完善的设计其它线路的优化。还有一个非常重要点,就是要注意及时利用工作原理来进行分析。当在操作过程中,遇到挫折或是瓶颈时,我们应该查看电气控制图。比如,我们在上文中提及到的电气原理图,以及电气接线图。这些图画的功能,可以帮助更好的了解问题,排查麻烦。也就是当你不知道怎么办时,首先应该想到的是查看工作原理图,然后再考虑把它转化为控制电路图。这样,有助于我们更好地对电气控制线路的优化设计。
2控制电路的优化
我们知道,一件电器的运行,需要各个零件的集体配合。正如我们所熟知的木桶效应一样,如果在设计中,存在一些短板,那么,电气线路的整体优化效果就会不如人意。因此,在对电气的主电路进行优化设计之后,我们也应该对其它部分进行整合与优化。比如,对控制电路的优化。当电气线路的主电路设计出来后,我们应该认真的,具体的对其探讨和分析,把对电器的控制转化为对接触器和继电器的控制,也就是提出更为适合的控制要求,然后进行控制电路设计和优化。对电气的控制电路的控制要求,是我们进行控制电路设计的基础和重要依据。只有认真分析主电路的设计,并且结合实际,完备的选择合适的控制方法和控制手段,才能得到具体的控制线路。当然,就像对主电路的优化设计一样,我们同样可以用已知的或熟悉的控制电路来对电器设备进行控制。因为在很多种情况下,我们会发现,虽然设备的运行不同,但实际上,其中的控制电路是完全一样的。因此,我们可以借鉴已知的电路来帮助我们更好更快的解决当前的问题。这样,可以简化我们的设计工作,节约操作用时,提高工作效率。
3控制方法的优化
俗话说,只有对症下药,才能彻底解除病症。在对电气的控制电路的优化中也同样如此。选择对一个正确的控制方法,对于我们的工作来说,简直就是事半功倍。因此,我们要谨慎的选择控制方法。当然,在这个过程中,是一定要符合要求进行选择的。比如,如果选择的控制方法和控制手段不合适则会使控制电路的设计工作复杂或难以进行。举个例子,在对一件电器的设计中,选择手动控制,还是自动控制,就需要结合当前的情况,来进行选择。如果是设计走廊的声控灯那么,灯亮以后的熄灭,就需要线路的自动控制来进行。如何选择手动控制,就会加大人们的操作,那么显然,这样的设计,就是不合理的。再比如,一件电器的手动控制和时间控制,同样也需要根据实际来正确选择。在煲饭的电压锅中,人们所需要的,就是食物烹饪结束之后,能够自行关闭电源,这样,既可以便捷的通知我们食物的烹饪状况,又可以节约电能。由此可知,电气的控制方法的选择,对于电气控制线路的优化的重要性。
4接触器控制系统的优化
在电气的控制线路的优化中,接触器控制系统的优化,也具有非常重要的作用。继电器接触器控制系统中,主要是通过触点之间的接触运作,进而控制电气设备而运行的。也就是通过常开触点以及常闭触点二者组合而成的。通过一些物理知识,我们可以了解到一些对接触器的控制系统的优化。比如,当几个条件中,只要具备一个其中任何一个条件,所控制的电器线圈就能通电,这时可以使几个常开触点采用并联的方法来实现。而当几个条件同时具备,使电器线圈通电,可以使这几个常开触点串联,进而能够正常运行。复合按钮的使用,也可以促进控制线路的优化。也就是说,当控制要求中,有一次动作要求连续进行几个动作指令才能完全进行时,就可以采用复合按钮。比如,在日常的家居电器中,很对按钮都可以采用复合按钮。最常见的就是电源的开启与关闭功能,时间预约与时间增减等等一系列情况。
5结语
本文通过对电气控制线路的概念,电气控制线路设计的重要性,以及电气控制线路设计的优化三个方面着手,对电气的控制线路进行了分析与探讨。从对电器的主电路,控制电路,控制方法,以及接触器控制系统的优化等4个方面进行了分析。电气控制线路的优化设计,有助于电气设备的正常运行,以及有助于节约能源。
电气控制设计论文范文第4篇
关键词：电气控制；PLC技术；自动化；无人值守
1 引言
随着可编程逻辑控制器（PLC）技术的逐渐发展，很多工业生产要求实现自动化控制的功能，都采用PLC来构建自动化控制系统，尤其是对于一些电气控制较为复杂的电气设备和大型机电装备，PLC在电气化和自动化控制方面具有独到的优势，如顺序控制，可靠性高，稳定性好，易于构建网络化和远程化控制，以及实现无人值守等众多优点。基于此，PLC技术逐渐成为工业电气自动化控制的主要应用技术。
本论文主要结合数控机床的电气化功能的改造，详细探讨数控机床电气化改造过程中基于PLC技术的应用，以及PLC技术在实现数控机床自动化控制功能上的应用，以此和广大同行分享。
2 数控机床的电气化改造概述
2.1 数控机床的主要功能
数控机床是实现机械加工、制造和生产中应用的最为广泛的一类机电设备。数控机床依托数控化程序，实现对零部件的自动切削和加工。但是目前我国仍然有超过近1000万台的数控机床，主要依靠手动控制完成切削加工，无法实现基本的电气化和自动化控制。为此，本论文的主要的目的是基于PLC控制技术，实现数控机床的电气化改造，主要实现以下功能：
（1） 数控机床的所有电机、接触器等实现基于PLC的自动化控制；
（2）数控机床的进给运动由PLC控制自动完成，无需人工手动干预；
（3） 自动检测零部件切削过程中的相关参数，如加工参数、状态参数等等；
（4） 结合上位机能够实现对数控机床的远程控制，以达到无人值守的目的。
2.2 电气化改造的总体方案
结合上文对于数控车床的电气化、自动化改造的功能要求，确定了采用上位机与下位机结合的自动化改造方案。该方案总体结构分析如下：
（1） 上位机借助于工控机，利用工控机强大的图像处理能力，重点完成数控车床的生产组态画面显示，以及必要的生产数据的传输、保存、输出，同时还要能够实现相关控制指令的下达，确保数控车床能够自动完成所有切削加工生产任务。
（ 2）下位机采用基于PLC技术的电气控制模式，由传感器、数据采集板卡负责采集数控车床的生产数据、环境数据、状态数据等所有参数，由PLC实现对相关数据的计算，并传输给上位机进行相关数据的图形化显示和保存；另一方面，PLC控制系统还接收来自于上位机的控制指令，实现对数控车床的远程控制。
（3） 对于数控车床最为关键的控制――进给运动的控制，利用PLC+运动控制板卡的模式实现电气化和自动化的控制。具体实现方式为：选用合适的运动控制板卡，配合PLC的顺序控制，对进给轴电机实现伺服运动控制，从而实现对数控车床进给运动的自动化控制。
3 数控车床电气化自动控制改造的实现
3.1 系统改造结构设计
数控车床的电气化自动控制改造，其整体结构如下图1所示，其整体结构主要由以下几个部分构成：
3.1.1 底层设备
底层设备主要包括两个方面，首先是实现数控车床自动切削加工运转等基本功能的必要电气、机电设备，如电源模块、电机模块等，这些机电设备能够保证数控车床的基本功能的稳定可靠的实现；其次，底层设备还包括各类传感器，比如监测电机转速、温度的速度传感器和温度传感器，监测进给轴运动进给量的光栅尺等，这些传感类和数据采集类设备为实现数控车床自动化控制提供了基础数据源。
3.1.2 本地PLC站
本地PLC站主要负责接收底层传感设备传送过来的传感参数、状态参数及其他检测参数，通过内部程序的运算，判断整个数控车床的工作状态，并将其中的重点参数上传到远程控制终端进行数据的图形化显示、存储、输出打印等操作；另一方面，本地PLC站同时还接收来自于远程控制终端所下达的控制指令，比如停机、启动等控制指令，PLC站通过对相应执行器（比如电机）的控制，从而实现自动化控制的功能。
3.1.3 远程控制终端
远程控制终端主要是依赖于工控机实现的上位机数据管理和状态监控，需要专门开发一套面向数控车床加工、生产和自动控制的软件程序，以实现对数控车床的远程化、网络化、自动化控制，真正实现无人值守的功能。
基于PLC的数控车床电气自动化改造框图
3.2 PLC电气控制系统的设计实现
本研究论文以CK6140普通数量机床为具体研究对象，详细探讨其电气化、自动化控制的改造。通过上文对机床改造方案和结构功能的分析，可以确定整个机床电气化、自动化改造，一共需要实现14个系统输入，9个系统输出。结合控制要求，这里选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，输入回路采用24V直流电源供电方式。根据对数控机床的各模块控制功能的分析，选用合适的接触器、继电器、开关、辅助触点等电气控制元件，与PLC共同实现对电气设备的控制，比如PLC通过接触器控制电机模块，PLC通过继电器控制电磁阀等部件，从而完成基于PLC控制的数控车床电气化改造。
4 结语
随着电气设备的越来越复杂，工业生产对于电气控制的要求也越来越高，基于PLC的自动化控制技术得到了广泛的应用，逐渐成为了当前工业自动化生产控制中的主流技术之一。采用PLC技术最大的优势在于实现自动化控制同时具有较高的可靠性和抗干扰能力，极大的避免了由于采用单片机技术而造成的系统不稳定现象。本论文结合电气控制详细探讨了PLC自动化技术的应用，给出了具体的系统设计实例，对于进一步提高PLC自动化技术的工业化应用具有很好的指导和借鉴意义。
参考文献：
电气控制设计论文范文第5篇
论文关键词：可编程序控制器（plc）； 电气控制； 应用
可编程序控制器（plc）主要以计算机的微处理器为基础，综合计算机的应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。虽然plc由较为复杂的微处理器组成，但是在实际应用过程中，完全不必了解微处理器的内部结构。最初，plc还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品，而自从进入电气控制系统领域后，凸显了其独有的优越性，以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能等，提高了电气控制系统的可靠性，基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题，经过调试后可长期安全可靠地运行。本文将对plc的特点、基本工作过程、在电气控制中的应用等问题进行分析与阐述。
1 可编程序控制器（plc）的特点
1.1 体积小、重量轻
超小型的plc底部尺寸＜100mm，重量＜150g，其功耗仅为数瓦。由于其体积小，很容易装入机械中，便于机电一体化的实现。
1.2 实用性普遍
plc可适用于各种规模的电气控制场合，除了基本的逻辑处理功能之外，当前大多plc具有数据运算能力，并可应用于数字控制领域中。近年来，plc的功能日益完善，plc的应用已经普遍到温度控制、位置控制及cnc等多个控制领域。
1.3 抗干扰能力强
由于plc采用了现代化的大规模集成电路技术，在内部电路、生产工艺等方面均采取先进的抗干扰处理技术，具有较高的可靠性。另外，plc还自备硬件故障自动检测功能，一旦出现故障即可发出警报。在软件应用中，应用者还可编入器件的自诊断故障程序，让系统中出了plc之外的电路与设备也能获得自我保护功能。
1.4 应用简单、普遍
plc作为直接面向企业的工控设备，具有接口容易、编程语言易于被工程技术人员接受并理解等特点，尤其图形符号及梯形图语言、表达方式等与继电器电路图基本类似，只需通过plc的少量开关量逻辑控制指令就能熟练实现在电气控制中的应用。
1.5 维护与改造方便
plc通过存储逻辑替代了接线逻辑，减少了控制设备外在的接线，极大减少了控制系统设计和建造的时间，为后期维护提供了方便，同时程序较易改变，可极快应用于生产过程的改变。
2 可编程序控制（plc）的基本工作过程
plc及相关设备的设计原则应满足“与工业控制系统为一个整体、方便功能扩展”，所有的电气控制系统的实现都是根据工艺要求，最终提高生产效率及产品质量。因此，在设计plc控制系统时，应满足被控对象的基本要求，并对实际工作现场进行研究、收集资料，并实现设计人员与操作人员的密切配合，共同拟定可操作方案，对可能潜在的问题进行共同分析、共同解决。并在满足各方控制要求的前提下，考虑控制系统的简单性与经济性，方便后期的使用及维修，并确保电气控制的安全性、稳定性。plc在电气控制中的基本工作过程为：
（1）现场信息的输入：在系统软件的控制下，按照顺序对输入点进行扫描，并读取输入点的状态。
（2）程序的执行：对用户程序中的指令按顺序扫描，并根据输入的状态及指令进行逻辑性运算。
（3）控制信号的输出：根据以上逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。
以上过程完成后，再重新开始，并反复执行，每执行一次即完成一个扫描周期。 在实际应用时，很多机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作，而plc的工作程序恰与其相似，因此plc程序能很好地与机器动作相对应，且程序的编制简单、直观，易于修改，减少了开发软件的费用，并缩短软件开发周期。
3 可编程序控制器（plc）在电气控制中的应用
3.1 开关量逻辑的控制
这是plc控制技术中最基本、最广泛的应用领域。替代了传统的继电器电路，并同时实现顺序控制及逻辑控制，既适用于单台设备的控制，也可以应用于自动化流水线中，如生产线、组合机床、磨床、镗床和龙门刨床等。
3.2 控制模拟量
在实际工业生产过程中，会出现很多连续变化的物理量，如温度、速度、流量、液位、压力等模拟量。这些模拟量可通过数字量之间d/a转换和a/d转换得以实现，确保编程器对模拟量实现处理。
3.3 集中式控制系统
集中式控制系统主要采用一台功能较强大的plc监视系统、对多个设备进行控制，已形成“中央集中式”的计算机控制体系。在该项系统中，每个设备之间的连锁、联络关系以及运行顺序等都由中央plc来统一完成。可见，集中式控制系统比单机控制系统的成本低，更经济实惠。但如果其中一个控制对象的程序需要做出改变，就要停止中央plc的控制，同时其他控制对象也随之停止运行。
3.4 分散控制系统
在分散控制系统中，每一个控制对象都需要设置一台plc，每台plc之间能通过信号的传递而产生内部响应、发令或连锁等，或者可由上位机通过数据通信总线完成通信任务。分散控制系统中采取多台机械生产线控制的方式，每条生产线之间都有数据相连接，由于每个控制对象都是由自身的plc来控制，所以如果某台plc运行停止，对其他plc不会产生影响。随着技术的不断进步，目前可由plc承担底层的控制任务，通过网络连接，将plc和过程控制二者结合。
3.5 运动控制
plc能够对圆周运动或者直线运动进行控制。在控制机构的配置中，过去进行的为直接应用于传感器及执行机构中，而现在则可以采取专用的运动控制模块。例如多轴位置的控制模块、伺服电机其单轴、可驱动步进电机等，plc可广泛应用于机器人、机械、电梯、机床等多种场合。
3.6 数据处理的应用
plc在数据处理过程中，具备数据传送、数据转换、数学运算、查表、排序及操作等功能，并完成对数据的采集、分析与处理。这些数据可以与存储于存储器中的数据同时具备参考价值，并完成控制操作。另外，这些数据也可以通过通信功能的实现而传输到智能装置中，或者打印成表。目前数据处理多应用于大型控制系统中，如过程控制系统、柔性制造系统等。
电气控制设计论文范文第6篇
关键词:课程设计;职业标准;实践技能;考核方式;职业素质
0引言
《电气控制与机床电路检修技术》是电气自动化技术、机电设备维修与管理专业的一门专业必修课，也是中级维修电工、高级维修电工职业技能鉴定的岗位能力课程之一，重点培养学生对机电设备控制系统故障分析与处理的能力。以真实工作任务为教学项目，从低压电器的认识到低压电器的使用;从复杂电路的故障分析到电气控制线路设计，使教学内容与职业标准相对接，教学过程与生产过程对接，通过模块化、项目化教学手段，强化教学的系统性和拓展性。充分体现现代职业教育的职业性、实用性、可操作性的要求。激发学生学习兴趣，提高自主学习能力，实现岗位职业能力的培养目标。
1课程设计理念
以“学中干，干中学”作为课程设计的理念，将“职业岗位能力”培养作为课程设计的核心，以电气技术员、电气施工员、设备管理员岗位职责及工作任务为依据，将职业教育的特征融入到整个教学过程之中，使其贴近工作实际，贴近职业岗位要求，为企业培养“下得去，留得住、用得上”，具有良好职业道德的高技能人才［1］。更好地为企业的生产、建设和管理服务。
2课程设计思路
2.1采用“点、线、面”的逻辑思维设计教学内容
在工业生产中，电气控制技术应用十分广泛，特别是在机械设备的控制方面使用更为普遍。因此，企业需要大批从事机电设备运行、维护、检修与管理的技术人员，如何培养满足企业对技术人才要求，正是课程设计思路的主线。(1)所谓“点”:是指以熟悉低压电器的结构、原理、作用、参数、使用、维修等作为从事机电设备运行、维护、检修与管理工作的“点”;图2(2)所谓“线”:是指掌握单向控制、可逆控制、异地控制、顺序控制、降压启动、制动控制等典型电路的原理、安装配线、线路检查等作为从设备运行、维护、检修工作的“线”;(3)所谓“面”:是指掌握车床、磨床、钻床、铣床、镗床、桥式起重机等机床控制系统结构、原理、控制特点、故障分析、检修方法等作为系统维护、故障处理工作的“面”。从典型工作任务对照职业能力标准，强调教学内容是由不同的学习情境的整合，在每个学习情景构建中包含不同的知识点［2］、技能点，为提高学生职业能力、创新能力和素质能力培养开拓新的有效途径。
2.2采用“教、学、做一体化”方式开展教学
《电气控制与机床电路检修技术》是一门岗位能力课程，实践性很强，适合采用理实一体化教学方式。有功能齐全、设备先进的电气技术实训基地来支撑。建有标准多媒体教室，在硬件方面为实现“教学做一体”方式的教学创造良好条件。选取真实工作任务做为实训教学项目，使教学内容与职业标准相对接，教学过程与生产过程工艺要求相一致［3］，充分体现了教师“做中教”、学生“做中学”，将“教、学、做”融为一体，突出职业教育的特点，极大地提高了学生学习的积极性，提高了人才培养质量。
2.3采用“递进式”设置教学内容，提升教学质量
提高教学质量，教学必须是从职业需求入手。集中体现“以职业活动为导向，以职业技能为核心”的指导思想，突出职业培训特色［4］。《电气控制与机床电路检修技术》课程有五模块，分别是低压电器模块、单元电路模块机、机床线路模块、起重机控制模块、电路设计模块，每个模块包含不同的教学项目，内容的安排通过由点到线、由线到面、由简单到复杂、由局部到整体、由内到外的“递进式”内容设置，根据教学内容的特点，灵活采用讲授法、示范法、讨论法、案例法等多种教学方法，使学生对职业教育有一个更深的理解，从而帮助学生掌握知识、形成技能、提高能力。建立设备安装、调试、运行维护和检修所必需的基础理论和基本技能，为企业培养高素质的、具有电气维护与管理能力的劳动者和高级专门人才［5］。
2.4改变评价体系，采用过程考核方式，促进学生学习的兴趣
《电气控制与机床电路检修技术》作为一门岗位能力课程，不仅要掌握电气控制技术的基本理论知识，更要有较强的实践能力。传统的笔试方式，注重理论知识的掌握，轻视学生的技能，已不适应现代职业教育的要求。为提高教学效果，推行有效课堂，教学团队经过深入调研，认真分析，对《电气控制与机床电路检修技术》课程考试进行改革，考试不再局限于理论考核，更要注重能力和技能的考核;考试内容不再局限在教材上，而以灵活多样方式，考察学生分析问题、解决问题的实际操作能力;考试方式不再仅局限于闭卷一种方式，有机试、有开卷、有论文、有实际操作、有、作业、有产品等形式。实践表明，通过全面考核的评价体系，激发了学生的创新思维和独立思考能力，使学生的学习方式发生了重大转变，将实践环节提升到新的高度，注重技能与知识、结果与过程、学习成绩与能力评价的有效结合，学生的学习态度有了根本性的改变，积极性得到了大幅提高。
3结束语
为了落实人才培养方案和建设优质共享课，探索制定培养具有良好职业道德、专业知识和职业能力的技术与技能型人才［6］，寻找提高实训教学效果的新思路、新方法，就必须把职业岗位能力培养作为课程设计的核心。通过低压电器的结构与工作原理、低压电器安装与使用方法、各类典型机床控制系统原理与检修技术、大型起重设备的电气控制系统分析及综合电气控制系统的设计等内容。使教学内容与职业标准相对接，使学生熟练掌握常用低压电器的使用方法、安装与维护技术、电动机基本控制线路检查，典型机床控制线路的分析与故障检修，培养学生应用电气控制技术解决机电设备控制问题的能力。
参考文献
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电气控制设计论文范文第7篇
关键词：柴油机 电气控制系统 硬件 软件
中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0103-02
1 NY210主推用柴油机的背景介绍
自1897年柴油机问世至今，在一百多年的发展过程中，柴油机已充分显示出它的实用价值和适用性。NY210柴油机的功率等级为1200～1950 kW，适用于船舶和陆用发电，本篇重点介绍此机型在船舶主推上的应用，此机型与其他同类型的柴油机相比，具有高度更低，长度更短的结构特点，充分利用上面空间，使整机结构更为紧凑。
众所周知，船舶动力装置可分为推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械和机舱自动化设备，而主推用NY210柴油机就是作为船舶推进装置的主机部分，是推进船舶航行的动力机，动力装置最主要的部分。柴油机的电气控制系统就是船舶的“血液系统”，是船舶赖以生存的基础。
对于现有的船用、陆用NY210系列柴油机，其发动机中的各缸在很大程度上还是采用人工、机械的控制方式。这种方式依赖于操作人员的经验、工作状态，控制误差较大，不能保证发动机时刻处于最佳的工作状态。针对上述存在的问题，设计一种用于船舶发动机的电气控制系统，集数据采集、报警、起/停、调速及泵组控制等功能于一体，使得操作方便，自动化程度高。
2 NY210主推用柴油机电气控制系统的设计
2.1 设计依据
确定设计过程的理论基础，根据有关技术规格书、技术要求和技术指标，确定系统各功能指标、环境条件等要求。
2.2 设计原则
在推进用NY210柴油机电气控制系统的设计过程中，应满足以下原则：（1）设计应符合合同或技术协议的规定。（2）在可靠第一的情况下，优先采用成熟先进的技术。（3）在设计中观测标准化、系列化、通用化、模块化。（4）选用设备的原则为优先选用船用产品，如没有时选择用户认可的陆用产品，电子元器件尽量通过老化筛选。
3 电气控制系统的硬件设计内容
3.1 传感器的选用
3.1.1 传感器选用的要求
传感器是一种信号输入装置，采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号通过线路输送给电子控制单元。对其选用的要求为：（1）可靠性高：可靠性高是确保系统高可靠性的基础，因此要求使用中的传感器执行元件能在恶劣环境下仍能可靠地工作，失效率最低。（2）精度高：精度高的电气控制系统必须有相应精度的传感器执行元件来支撑。（3）响应速度快：各传感器元件、中间执行元件和最终执行元件的响应速度决定了电气控制系统对时间的输入输出响应能力和动作能力。
3.1.2 监控点的确定
由于此篇讨论的是NY210柴油机在船舶主推上的应用，严格根据船检CCS的要求进行监控点的分布。监控点包括：（1）转速监控：故障停车转速传感器和报警转速传感器。（2）温度监控：各缸排温及重要位置的温度监控。（3）压力监控：重要位置使用压力传感器进行监控。
上述监控点在设计过程应该考虑在柴油机上安放位置。
3.2 其他硬件的设计
3.2.1 硬件选型的原则
性能价格比最高原则、技术上先进原则、技术上成熟原则、使用原则和方便升级扩展原则。
3.2.2 硬件模块的划分
硬件划分应根据用户使用要求的实际情况，采用相适宜的划分发放，并对这些模块进行剪裁。按硬件功能划分，可分为开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、信号预处理模块、中央处理器模块、控制模块、显示模块、通信模块、人机界面模块和电源模块。
3.3 柴油机监控系统的设计
NY210主推用柴油机的监控系统主要分两个部分：控制系统和安全保护系统。其中，控制系统是全面控制柴油机的运行，负责监测柴油机运行参数和故障报警的作用；安全保护系统是控制和监测系统在运行过程中失效或发生危及系统内主要设备的故障时，产生自动保护性的动作。控制系统和安保系统电源、输入输出通道及控制器完全独立，满足CCS相互独立性的原则。（如图1）
3.3.1 控制系统
（1）主要组成：一套功能完善的PLC，包括CPU以及与其相连的热电偶输入模块、模拟量输入模块、开关量输入/输出模块，还包括用于输出数据的串口模块。并且其分别与安全保护系统、集中控制台及人机界面连接。（2）工作原理：发动机要进行运行和各个保护操作时，则通过开关量输出模块完成。控制系统中的模块与安全保护系统内的FX系列PLC进行通讯，同时也通过工业总线将各种运行数据传送到集中控制台（简称集控台）处理，发出相关指令输出报警、额定转速/怠速、故障停车等信号；与此同时，控制系统也与人机界面连接，在人界界面上实时反映出发动机的重要工况参数及报警信号等数据，人性化程度更高。整体上说，控制系统这部分是对发动机进行整体的控制及保护，是此电气控制设计的核心内容。
3.3.2 安全保护系统
NY210柴油机的安全保护系统负责接收设置于船舶发动机上的各转速传感器和各开关发出的信号，并发出相应的停机信号或紧急停机信号。大致包括：（1）立即停止运行。如运行中的柴油机进机停车、紧急切断设备的控制系统等。（2）把设备暂时调节到可以勉强运行的状态。（3）当安全系统动作时，应在对应的机旁控制柜上发出声光报警，并显示安全保护系统的动作原因。（4）安全系统应独立于控制系统或其他任何系统。因此，安全保护系统就是在发动机处于设定的报警或停机状态下，自动对发动机进行停车的保护。
3.3.3 监控系统的优势
0上述控制系统、安全保护系统均采用独立的交直流双输入电源，设计了专门供电的电源箱，整个系统供电可靠性大大提高，各个部分不受到相互干扰。能够实时采集发动机的各种参数并通过人机界面显示，操作者可以通过对参数的修改使发动机处于最佳的工作状态。此外，控制系统、安全保护系统以及人机界面都统一封装在机旁监控柜里，布局集中，占地面积小。
4 电气控制系统的软件设计内容
4.1 可编程控制器（PLC）的程序设计的流程
程序的设计要求应满足优先选用模块化、结构化的方式。PLC功能齐全完善；编程简便；易于掌握；控制系统构成简单，通用性强；电磁兼容性好，可靠性高；便于缩短设计、施工、投产调试的周期；体积小，维护方便。
（1）根据选用的PLC，确定编程的软件。（2）编写系统结构化的流程图；NY210柴油机系统结构的流程图主要包括手动启机、自动启机、正常停机、紧急停机和甩车等流程。（3）编写整套程序，优先选用梯形图编程，并进行必要的注释。（4）程序调试，参数整定与修正。（5）打印程序成册。
4.2 计算机程序设计的流程
（1）确定编程语言，根据需要可采用C/C++等高级语言。（2）编写程序流程图。（3）编写整套程序，并进行必要的注释。（4）程序调试，参数整定和修正。（5）打印程序成册。
5 结论
经过论文的撰写，本人结合NY210推进用柴油机自身的特点，首先对NY210推进用柴油机有了全面的了解，并在其电气控制系统的设计过程中，得到了以下结论。
（1）船舶所处的环境条件恶劣，对船用电气设备有特殊的要求。无论是电气元件的选型、设计和安装、维护及保养，都应严格按照船用标准和规范进行。对于影响船舶航行安全的重要电气设备，还应采用多路供电、应急供电的方式，提高船舶在航行中的生存能力。
（2）随着船舶容量不断增大，功率密度将不断增加，与之对应的是船舶电气控制系统需要不断的创新和进步，以满足市场更新换代的需求。
（3）我国柴油机工业水平和电子技术相对落后，应加强对柴油机电气控制系统中的执行器、传感器、计算机控制技术的研发和开发。
（4）随着船舶容量、规模以及复杂程度的日益增加，传统的半自动的运行方式已经不能满足要求。只有采用基于现代控制技术的模式，才能充分发挥船舶电气化的优势，加快我国船舶现代化的发展进程。
船舶主推用柴油机的电气控制技术是随着科学技术的不断发展和生产工艺不断提出新的要求而得以不断发展的。在控制方法上，从手动控制到自动控制；在控制功能上，从简单的控制设备到复杂的控制系统；在操作方式上，从笨重繁琐到轻便灵巧；在控制原理上，从有触电的继电接触式控制到以计算机为核心的控制系统。而我国船舶电气控制系统的现代化水平与世界领先水平还有一定的距离，广泛深入地开展船舶电气控制系统各项领域的研究，促进我国船舶电气控制系统跨越式发展具有十分重大的经济、军事意义。
参考文献
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电气控制设计论文范文第8篇
【关键词】 电气控制 PLC 功率匹配 平板车
动力平板运输车（以下简称平板车）是运输重型、大型、不可拆分的设备及整体构件的重要专用运输工具，在船舶、桥梁、机械、冶金以及石油化工等各个领域的大型工程建设中发挥着不可替代的作用[1]。而基于PLC控制器的电气控制系统是平板车组织结构中的重要组成部分，其中电气控制方案的优劣可以说关乎整个车辆的运行状况，进而关系到客户对平板车产品的认可程度，所以合理的电气控制策略是平板车研发制造技术中的关键技术之一[2]。本文仅针对平板车电气系统中全功率匹配技术的控制策略的应用和实现进行研究分析。
1 平板车电气控制对象分析
平板车从整体组织结构来讲可分为机械构架、液压控制和电气控制等三个大部分，其中液压控制系统中配置的各种电控部件是电气控制的对象，在制定最佳的控制策略之前，必须充分了解和分析控制对象的各种性能要求。
全功率匹配技术的实现所涉及到的控制对象主要包括发动机、闭式泵和开式泵和等，对于发动机的控制仅局限于转速的控制，而相应的电气控制策略主要是针对用于直接消耗发动机输出功率的液压闭式泵和开式泵制定的。
所以本文提及到的全功率匹配就是发动机输出功率与液压闭式泵和开式泵吸收功率之间的匹配关系，是对三者同时工作过程中协调控制策略的进一步研究。
2 基于PLC的电气控制系统介绍
2.1 电气控制硬件组成
采用德国Inter Control公司提供的工业车载PLC控制器，主要涉及DCF 系列的控制模块，该控制模块是一种集可编程逻辑控制器、比例放大器、模拟量输入A/D模块、继电器输出等功能于一身的高性能控制器，丰富的输入输出口：DI开关量输入、IAV电压（0～10V）输入、IAI电流（4～20mA）输入、IC脉冲输入、DO开关量输出和PWM脉宽调制输出等，并且配置了有两个CAN总线接口，所以用户可以根据电气控制的要求方便自由的配置输入输出口以满足系统的控制要求。
电气控制系统采用现场总线CAN-BUS通讯协议基于PLC控制器来实现，硬件主要包括2个DCF控制模块、发动机RPM控制踏板、RPM传感器、RPM执行机构、闭式泵控制比例阀和开式泵控制相关比例阀等，其中DCF控制模块之间通过CAN-BUS进行数据通讯。上述电气控制部件的结构框图，如图1所示。
2.2 控制软件介绍
控制软件是以IEC61131-3国际标准为基础的，标准中规定了5种编程语言，包括IL指令表、ST结构化文本、LD梯形图、FBD功能块图和SFC顺序功能图等。在一个包含多个子程序的文件中，不同的子程序允许用不同的编程语言编写程序代码。标准规定了一般的软件模型，包括程序、任务、功能块、资源和配置等几个部分，而根据不同的通讯要求，标准又规定了内部通讯、局变量通讯、外部变量通讯和使用存取路径通讯等四种通讯模型[3，4]。
采用的PROSYD程序设计软件是由德国3S公司为Inter Control公司开放的适合于DCF系列PLC控制器的专门的CoDeSys程序设计软件。3S公司的CoDeSys软件遵循IEC 61131-3国际标准，可以把逻辑和顺序控制、运动控制、过程控制和传动控制等的编程纳入一个体系中，同时还将SCADA和人机界面软件的设计功能、程序的调试和仿真功能也包容进来。
3 全功率匹配技术的实现
3.1 开式变量系统的控制策略
一般情况下，开式变量系统中配置的变量泵均为负载敏感控制泵，变量泵的排量由负载决定，直接受控于从控制阀反馈回来的LS压力。在此，为了进一步确定该变量泵在其工作过程中消耗的发动机功率P1，在变量泵的高压油口安装了一个压力传感器，用于实时监测开式变量系统的工作压力Δp1。对于变量泵当前供油量的计算，可根据该系统自身的特点，在一定范围内，各个动作控制阀的流量总和即为当前变量泵的供油量Q1。所以，PLC电气控制参数将控制各个控制阀的最大流通量总和不大于变量泵自身的最大供油量，进而保证计算过程中变量泵供油量Q1的有效性。
假设，该变量泵的总效率是η1，计算过程中涉及到的常数量用C1表示，所以可得开式变量系统消耗的发动机功率的计算公式，如式1所示：
式1
由式1可知，只要通过PLC控制器根据当前工作压力Δp1的变化实时调整控制阀的流量总和Q1，就可以将该变量泵消耗的发动机功率P1控制在可允许的范围之内。
3.2 闭式变量系统的控制策略
本文涉及到的闭式变量泵的排量是由电比例阀控制的，电比例输入信号与泵的排量的输出呈线性关系，所以可根据当前PLC控制器提供的电信号很容易的类推出当前该变量泵的输出排量Vq，而闭式系统的工作压力Δp2也同样是靠安装在管路上的压力传感器进行监测得到。
由于该变量泵与发动机之间靠刚性的联轴器连接，所以变量泵与发动机之间的速比可近似为1，则变量泵当前的转速n2等于发动机当前的转速，而发动机的转速可根据RPM转速传感器很容易的被PLC采集到。
假设，该变量泵的总效率是η2，计算过程中涉及到的常数量用C2表示，所以可得开式变量系统消耗的发动机功率P2的计算公式，如式2所示：
式2
由式2可知，当负载变化，即闭式泵的工作压力Δp2发生变化时，实时调整闭式泵的排量Vq，可使闭式泵消耗的发动机的功率P2稳定在一定范围之内。
3.3 全局功率匹配的协同控制
发动机自身提供的功率P0可按照外特性曲线通过线性插值的算法由PLC控制程序很容易采集到，不考虑平板车的其他辅助功率消耗，结合上述对开式变量系统和闭式变量系统的分析，可得公式3：
式3
根据式3分析可知，一般工况下，要保证发动机处于不超输出功率的状态，只要保证所有负载消耗的功率P1和P2的总和不大于发动机输出的功率P0即可。
由式1和式2分析可知，如果各自分配的功率一定，则系统的工作压力与泵的供油量在一定范围内呈双曲线关系。也就是说，当工作压力很大时，泵的供油量会很小，此时平板车的某些动作可能会由于泵的供油量不足而停止，各种动作之间的协调性将会随之消失，所以在平板车的实际工况中，为了避免该工作状态发生，保证平板车各种动作能够有序进行，会通过PLC控制程序分别为两种工作泵设置功率消耗优先级，重新分配各个系统对发动机功率消耗的占比关系，达到全功率匹配过程中各种动作之间协同控制的目的。
本设计中开式变量泵功率消耗的优先级要高于闭式变量泵。
4 结语
本文研究了发动机、液压闭式泵和开式泵等三者之间的全功率匹配关系，进行了基于PLC控制器的相应控制策略的分析，并在平板车电气控制系统中进行了应用实现，实践证明效果显著。该控制策略在保证平板车电气控制系统运行的安全性和稳定性的基础之上，又提高了发动机输出功率被液压泵利用的有效性，以及确保发动机在运行过程中不会出现由于过载而导致损坏的现象。
参考文献：
[1]王洋.KAMAG400t改制90t平板车设计[D].大连：大连理工大学硕士学位论文，2007：1-16.
[2]汪星刚.重型工程运输车行走驱动控制系统的研究与实现[D].武汉：武汉理工大学硕士学位论文，2005：26-31.
[3]林小峰，宋春宁等.基于IEC61131-3标准的控制系统及应用[M].北京：电子工业出版社，2007：1-114.
[4]张敏建，裘友禧.应用IEC61131-3实现PLC编程模块化[J].信息技术与标准化，2008，（9）：48-53.
电气控制设计论文范文第9篇
一、主要内容
1.本课程的教学过程中，通过采取课程的理论内容与实训内容有机结合、课程教学与考级考证无间隙衔接、不但能够获取专业所需的技能证书，而且还能培养学生获取其他相关知识的能力，同时增强了学生知识应用的能力。
2.基于工学结合理念，分析所培养的学生能力、就业趋势与职业技能，以典型工作任务为单元，建立相应的学习情境，实现理论与实践一体化教学，从而由表及里、由浅入深、由简到繁、由局部到整体的让学生感受到电气控制在各种行业和应用领域的实实在在的应用，使学生在完成工作任务的过程中学习专业知识，得到职业能力的培养、协作意识和创新意识的培养。
3.在教研会上，集体研讨并确定了基于工作过程的《电气控制线路的安装与调试》课程改革方案，依据方案制定了新的课程标准，并在我校的2010级机电和2011级机电专业各班级试点，通过近两年的试点，通过教学反馈和调查问卷，同学们的学习积极性得到提高，通过理实一体化的教学明显看到同学们的动手能力和创新能力的提高。对实践中所用到导线进行精细化测量使用，节约制作成本，在进行电气控制电工职业资格工种的培训和鉴定中取得了良好的效果。
4.课程设计教学改革，为了工学结合的教学模式，学生在毕业设计可以和教师的科研相结进行动手自制实训教具和小型控制系统，提出并制定的设计方案等和具体方法，提高学生的动手能力。在教学资源建设中，按任务驱动、项目引导、案例分析的方式构建课程习题库、试卷库、动画素材库等基本教学资源库。制作大量的视频和仿真单元，用以生动展现教学内容，增强学生对课程的学习兴趣，提高教学效果。这在里特别要讨论一种我们正在试点的课程教学模式——“翻转课堂”，所谓“翻转课堂”，就是学生在上课前先自学老师事先录制的在线教学视频，并完成简单的作业，然后在课堂中师生把注意力集中在问题讨论上的一种教学形式。核心理念在于转变大学教育模式，由传统的School WorkHome Work转变为Home WorkSchool Work，意在弥补在线教育无法实现师生良好互动的缺陷。在2012年的“翻转课堂”教学效果讨论调研中分析，证明这是帮助学生提高成绩的一种有效方式。
二、研究成果
1.节约了教学成本，通过师生共同努力，对实践中所用到导线进行精细化测量使用，节约了制作成本，无形中培养了同学们的成本意识和环保意识。以下是我们的实训室展示图。
在图2中的工业控制实训室是我们核心实训室，在这个实训室有一代表当前先进机电、电气自动化、PLC控制技术于一体的综合性实训室，我们进行了仿真实训开发工作，实际真实与仿真相结合，硬件与软件并进，效果非常好。图3机床电气实训室主要完成各种机床电气控制部分的理实一体化教学。
2.就电气控制线路的安装与调试中所涉及的典型机床中数控车床、铣床、磨床、钻床和自动化生产线等设备的供电部分、PLC部分、伺候系统、电路控制部分、等方面进行了理论和实践研究，重点解决PLC部分、伺候系统、仿真技术的应用，并取得了很好的效果，参与课题组的教师参加2011年全国职业院校现代制造及自动化技术教师大赛（高职组）中荣获国家三等奖，参加2011年全国第三届教学仿真软件比赛荣获二等奖。在2012全国信息化教学设计中取得三等奖。
3.收集了大量电气控制线路的安装与调试的资料，提供了一套文字、图片、视频等技术资料，实现了多元化教学和资源共享。
4.为适合行业、企业和用人单位的需要，课题组成员积极利用研究成果进行电工、电气设备安装和维修工（中级）的职业资格培训和鉴定，取得了良好的效果，2010年鉴定相关工种650人，2011年鉴定相关工种520人。
三、突破和创新
1.利用研究成果，积极为企业提供了电气设备安装、调试、维修、保养及改造等技术服务咨询，主动参与周边企业的生产线的技术改造，并取得了良好效果。
2.发表相关论文；收集大量资料并编写教学改革方案和调研报告，设计制作教学教具及相关配套的校内实训指导书，在实际运用中节约了实训成本，更加有针对性的教材更便于教学理解。
3.第学期至少调研一次，了解同学们的学习情况，修正学习过程中碰到的问题，完善数字化教学资源库建设，进一步提高同学们的学习积极性，普遍得到很好的提高，学习成绩上升效果明显。
参考文献
[1]黄卫庭主持的《电气控制线路的安装与调试》课程教学改革与创新研究：黄冈职业技术学院教改项目（编号：2010c2042123）.
电气控制设计论文范文第10篇
【关键词】浇注机；机器视觉；图像处理；ARM
【Abstract】Along with the rapid development of image sensor and embedded technology， machine vision is more and more widely used， It is possible to locate sand pouring cup position through the machine eye . Therefore， this paper adopts ARM embedded platform and PLC electric control system， using CMOS image sensor， image acquisition of casting machine， and image processing， feature extraction， and then achieve the intelligent automatic pouring.
【Key words】Casting machine； Machine vision； Image processing； ARM
0 前言
铸造是获得机械铸件的主要工艺和重要基础环节。提高浇注的智能化程度，是实现高精度、高品质铸件生产的保障，还是工人从繁重的从事浇注工作的体力劳动和恶劣的生产环境中解放出来的重要手段。
1 系统整体方案设计
本论文通过工业可编程序控制器（PLC）和嵌入式技术（ARM）的数字化平台，采用机器视觉[1]液位定位技术、伺服控制技术，实现了自动瞄准浇口杯，自动检测铁水液面变化，模拟人工示教的方法自动完成浇注过程。实时补偿浇注包，因金属液体长时间高温浸蚀挂渣所导致的浇注状态的恶化，进一步提高了自动浇注机的精确度，改善了自动浇注机的性能。
2 电气控制系统的软硬件设计
2.1 电气控制系统的硬件设计及选型
电气控制系统整体结构：PLC变频器控制柜、伺服驱动控制柜、人机界面及按钮、浇注机。
PLC选型：根据项目任务需要，该项目选择S7-300 315-2 DP作为该系统电气控制系统主控单元。
变频器选型：变频器选择高精度、高性能的SINAMICS S120 变频器。
伺服电气选型：选择德国SEW伺服电机及其驱动器。
该浇注机主要由孕育剂给料机、卷扬机、倒铁水槽、浇包、上行车、下行车、底座、电控系统等几个重要部分组成。
（1）孕育剂给料机
孕育剂经过减速电机驱动的螺旋体进入孕育剂接管，通过气流带动与铁水同时流入砂型内，即随流孕育。孕育剂接管可手动调节其角度。
（2）卷扬机
卷扬机由带有制动器的减速电机驱动，带动钢丝绳连接的浇包盖，使其掀起。
（3）倒铁水槽
倒铁水槽内也需要搪耐火材料，当浇包内铁水温度达不到浇注工艺要求或由于机器故障等原因需要长时间停机时，需将浇包内铁水通过此槽倒出。
（4）浇包及浇包模
浇包是整台浇注机的核心部分。本机浇包为扇形浇包，铁水出口在扇形圆心附近。浇包内放入浇包模并定位后，将混合好的耐火材料倒入，待凝固后可形成约140mm厚的耐火层。浇包由伺服电机带动链条驱动绕扇形中心旋转，控制精度高。
（5）上行车
上行车控制浇包X方向移动（与造型线垂直方向），此运动由减速电机变频驱动，并设有机械限位和电气限位。上行车也是浇注系统的架体，其上放有浇包平轮支架以及浇包小V型轮支架，此二支架支撑并导向浇包的旋转运动，此外倒铁水槽、孕育给料机也固定在上行车上。
（6）下行车
下行车控制浇包沿Y方向移动（与造型线平行方向），此运动由减速电机变频驱动，并设有机械限位和电气限位。
（7）底座
底座为下行车车轨，并设有机械限位和电气限位，以保证下行车运动顺畅。
2.2 电气控制系统的软件流程图
3 电子控制系统的软硬件设计
3.1 电子控制系统的硬件设计及选型
电子控制系统的结构主要为ARM和图像传感器。ARM选择四核1.6Ghz的ARM cortex-A9，图像传感器选择功耗低、价格便宜、像素高的CMOS传感器OV5640，500万像素。
3.2 电子控制系统的软件结构
ARM的软件部分，完成了图像的采集，图像的预处理，图像的特征提取[2] ，模具的定位以及部分图像信息的存储。
4 实施效果及性能检测
浇注机加满铁水后，在自动浇注生产线上配合砂型成型机，连续浇注50个铸件，浇注完后检测浇注的准确度、铸件的合格率，以及浇注机的浇注效率，这三个指标与该厂普通的浇注机的检测值进行比较计算，测试的数据如下所示：
从以上结果可看出，浇注铸件的合格率达98%，浇注机效率相对于扇形浇注机提高了1倍，相对于传统的人工操作提高了2倍多 ，浇注的准确度高达98%。经检验，控制系统达到的指标与设计性能指标一致。
【参考文献】
[1]范祥，卢道华，王佳.机器视觉在工业领域中的研究应用[J].现代制造工程，2007，6：129-133.