电器自动化论文范文

时间:2023-02-27 09:31:41

电器自动化论文

电器自动化论文范文第1篇

【关键词】智能电器 低压配电自动化 智能电器应用 低压配电电器 应用

中图分类号: TM642+.2 文献标识码: A 文章编号:

一.引言。

所谓的智能电器,就是将电力电子、数字信号处理、电磁兼容、数控制造、传感器、现场的总线局域网、计算机及动态模拟仿真,加入新材料和新工艺,和现场的质量监控技术进行有机结合而产生的新一代具有智能化的电器。随着我国微电子技术的快速发展,各种微处理芯片和各类通讯协议芯片、电流传感器、电压及功率电子器件等技术得到迅速提升,通过各种组合,将智能电器嵌入到低压电器中,而成为网络化、智能化和小型化的具有稳定可靠,节能环保,安全有效的新时代电器。

二.智能电器的发展及应用

我国智能电器的发展已有20多年的历史,从开始的引进、仿制和消化吸收到自主创新,其控制器的性能和断路器的极限分断能力已与国外的品牌产品一样,有些指标已超过国外同类产品。1000V以下的低压电器智能化程度较高,3kV、6kV、10kV、24kV和35kV中压电器智能化速度较慢。而110kV、220kV、330kV、500kV、750kV和1000kV高压电器由于传感器技术、电磁兼容和可靠性等方面因素,智能化水平更低一些。本文所述的智能电器主要是指1000V以下(含AC230V、400V和690V)低压电器。

目前国内低压配电柜中使用较多的智能电器主要有:智能框架断路器(简称ACB)、智能塑料外壳式断路器(简称MCCB)、智能漏电断路器(简称RCCB,又称剩余电流断路器、零序电流断路器)、智能双电源自动切换装置(简称ATSE)、智能无功功率自动补偿控制器(简称JKG、JKF、JKL和JKW)、智能数字仪表系列、智能电动机保护器、智能软起动器、变频调速器、智能型接触器、智能型CPS、智能型微型断路器和智能型防爆电器等。

智能框架断路器(简称ACB)。ACB是低压配电柜中的主开关或分支开关,我国年用量约65万台,全部是智能型的。它具有过载长延时反时限保护,短路短延时、短路瞬时保护,单相金属性对地短路保护,中性极保护,负载监控保护,区域联锁选择性保护,MCR(合闸短路开断保护),缺相及三相电流不平衡保护,过电压、欠电压、失电压和三相电压不平衡保护,需量电流、需量功率保护,过频、欠频及逆功率保护等。

随着建筑电气的发展和智能电网的建设,拥有智能化功能的低压电器越来越受住宅配电系统供应商重视。,在南京举办的第二届中国国际电工电器装备博览会上,就有很多智能化的低压电器产品亮相。法泰电器(江苏)有限公司展出的FTB1带选择性保护小型断路器.就是智能低压电器的典型代表。FTB1由法泰电器、上海电器科学研究所等联合开发.具有完全自主知识产权。该产品属于第四代低压电器.填补了我国低压终端配电系统在选择性保护领域的空白.不仅分断能力高、产品体积小.而且具有选择性保护、智能化通信功能.能满足智能楼宇和智能终端配电回路系统的使用需求。同样具有智能化功能的还有百利特精电气股份有限公司研制的VW60新一代智能低压框架断路器。VW60万能式低压断路器产品具有体积小、短路性能强、操作机构新颖和现场总线技术水平高等特点。该产品的成功开发.可促进智能化低压配电与电控成套开关设备的发展,从而推动配网智能。

四.智能电器在低压配电自动化中的应用。

1.低压电器。

传统的开关电器无法满足现代化控制与配电系统的需求,限制了现代化控制与配电系统的发展。随着电力系统自动化程度的不断提高,对开关电器提出了高性能、高可靠性、小型化、多功能、组合化、模块化、智能化的要求。

电器智能化技术几乎是与微机技术(特别是单片微机控制技术)、微电子技术、计算机网络和数字通信技术同步发展的。早在20世纪70年代末和80年代初,从世界上第一片8位单片机问世起,西欧、日本和美国就开始研究通过超大规模集 成电路技术,把单片机及其所需电路芯片制成可与电动机供电电器相结合的专用集成电路IC (Integrated Circuit)芯片,替代体积庞大的继电器控制电路,完成电动机起动、控制和多种保护功能。日本和美国在20世纪80年代中期将这种产品成功推向市场,开发出第一代智能电器产品—单片机化电动机多功能保护装置。

在智能电器发展初期,对智能电器的定义曾有过一个很不确切的认识,即“微机控制+开关电器”就是智能电器。从大多数智能电器元件和成套设备的硬件结构看,它们确实主要包含这两部分。把这类产品称为智能电器的实质是因为微机控制和现场各类参量的数字处理技术的应用,使这类产品具有了自动识别有无故障及故障类别的能力,并能根据现场情况控制开关电器的操作机构进行不同的操作。

2.智能低压电器的优点。

智能低压电器具有五大优点:

一.普通配电电器会使配电系统产生高次谐波,而智能配电电器能够消除输入信号中的高次谐波,从而避免高次谐波造成的误操作。

二.智能过载保护电器可以保护多种起动条件的电动机,具有很高的动作可靠性,如电动机过载与断相保护、接地保护、三相不平衡保护以及反相或低电流保护等。

三.智能保护继电器具有监控、保护和通信功能。

四.智能电器可实现中央计算机集中控制,提高了配电系统自动化程度,使配电、控制系统调度和维护达到新水平。

五.智能电器采用数字化新型监控元件,使配电系统和控制中心提供的信息最大幅度增加,且接线简单、便于安装,提高了工作可靠性。

3.应用。

(1)低压电器基本智能化技术。

目前,智能化低压电器基本含义主要包括以下功能,保护与控制功能齐全,兼有电参数测量,外部故障检测、报警和开关内部故障自诊断与报警,系统运行状态监控,电能使用管理等功能(或其中一部分功能)。

(2)智能配电系统过电流保护新技术。

当配电系统发生非正常过电流时,低压电器应及时断开。为了使故障停电限制在最小范围,低压电器应有选择性断开。即故障级保护电器迅速切除故障电路上级保护电器不跳闸,这对智能电网尤为重要。

(3)智能电网过电压保护技术。

由于智能电网中大量采用网络化、信息化技术及相关设备,这些设备中含有大量电子器件,相当一部分设备本身就是电子化的。它们容易受雷电和系统中其他开关设备操作过电压伤害。另外智能电网中必然包括分布式新能源系统,这些系统无论是发电设备还是控制设备同样易受过电压伤害,因此智能电网过电压保护尤为重要。

五.结束语。

目前,我国国产的低压智能电器还存在许多问题亟待解决,通过继续研发新产品,深入技术研究,拓展低压电器领域,利用新型能源技术,积极开发新能源配套的电器和控制系统,在保证产品可靠性的基础上,逐步完善产品功用,实现智能化、网络化。

参考文献:

[1] 方祥 王成多 陈栋智能电器在低压配电自动化中的应用 [期刊论文] 《建筑电气》 -2011年8期

[2]翟成亮 智能电器在低压配电自动化中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年10期

[3]魏方兴 闵忠海 WEI FangxingMIN Zhonghai 现场总线在智能建筑配电自动化子系统中的应用 [期刊论文] 《低压电器》 ISTIC PKU -2008年22期

[4]邓健 智能配变监控终端的设计 [学位论文]2009 - 华中师范大学:电路与系统

[5]刘虎民 CAN总线在低压配电系统中的应用 [期刊论文] 《低压电器》 ISTIC PKU -2002年3期

[6]马宇清智能型低压配电监控系统的研究 [学位论文] 2007 - 江苏大学:电气工程

电器自动化论文范文第2篇

【关键词】全自动洗衣机;PLC;编程设计;步进指令;运行功能

Completely automatic washer control circuit PLC automatic control

Luo Jihong

(Hunan commerce professional technology institute,Hunan Changsha 410205)

Abstract:In view of the typical completely automatic washer actual control request,step-by-steps the STL instruction programming method using the Mitsubishi PLC sequential control,in the I/O assignment foundation,carries on the PLC trapezoidal chart programming,and analyzes the explanation to the procedure movement function.After the PLC hands-on simulation debugging,is completely consistent with the actual control request.

Key word:Completely automatic washer;PLC;Programming design;Step-by-steps the instruction;Movement function

1.引言

可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置,它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起,具有高可靠性、灵活通用、易于编程和使用方便等特点,近年来在工业自动控制、机电一体化以及改造传统产业等方面得到了广泛的应用,被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之首[1]。本论文针对全自动洗衣机的实际控制要求,运用三菱PLC技术中的经验设计法,在I/O分配的基础上,将整个全自动洗衣机实际控制系统分解为进水、搅拌、排水和清洗四个部分[2],进行PLC梯形图程序设计和程序功能分析。

2.控制要求

全自动洗衣机分为洗涤和清洗两大工作过程,其工作周期和控制要求相同,故整个控制要求如下:

2.1 接通电源,开进水按钮,等待到达额定水位,关进水阀门;

2.2 正转洗3s停机1s反转洗3s停机1s,反复100次;

2.3 开排水阀门,排水1min;

2.4 继续开着排水阀门,高速正转2min;

2.5 关排水阀门,开进水阀门,等待到达额定水位,关进水阀门;

2.6 正转洗3s停机1s反转洗3s停机1s,反复100次;

2.7 开排水阀门,排水1min;

2.8 继续开着排水阀门,高速正转2min停机。

3.I/O分配

全自动洗衣机的I/O分配,见表1。

4.I/O接线图

5.状态转换图

6.程序梯形图

7.程序功能分析

7.1 洗衣机进水

当PLC处于等待状态S0时,按下进水按钮X0,计数器C1复位,同时状态继电器S20置位,输出继电器Y0得电,打开进水电磁阀;当到达额定水位X1时,状态继电器S21置位。

7.2 搅拌机正反转

STL S21闭合后,输出继电器Y0失电,关进水电磁阀;同时输出继电器Y1得电,搅拌机开始正转,3s之后,状态继电器S22置位,Y1失电搅拌机停止,1s之后,状态继电器S23置位,Y2得电搅拌机开始反转,3s之后,状态继电器S24置位,Y2失电搅拌机停止,计数器C0计正反转1次;当计数器C0未达到100次时,状态继电器S21置位,进入下一个搅拌正反转周期。

7.3 洗衣机排水

当计数器C0达到100次时,状态继电器S25置位,输出继电器Y3得电,打开排水阀门,1min之后状态继电器S26置位,输出继电器Y3、Y4得电,打开排水阀门,并启动高速正转电动机,2min之后,计数器C1计数1次,排水完毕,洗济周期结束。

7.4 洗衣机清洗周期

此时计数器C1未达到2次时,状态继电器S20置位,输出继电器Y0得电,打开进水电磁阀;当到达额定水位X1时,计数器C0复位,同时状态继电器S21置位,进入洗衣机清洗周期,完成搅拌机正反转100次之后,再进行排水,排水完毕,计数器C1达到2次,PLC返回等待状态S0。

8.结束语

以上全自动洗衣机的PLC程序经过上机模拟调试,与实际控制要求完全一致,方便实用。在程序设计上,本系统还可采用PLC基本指令编程法或经验设计法。另外,由于论文篇幅原因,没有绘制本系统的外部接线图,读者可对照I/O分配表进行设计(输入接PLC内部工作电源,输出接外部负载工作电源)。

参考文献

[1]孙振强,王晖,孙玉峰.可编程控制器原理及应用教程[Z].清华大学出版社,2008(1).

[2]吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].家用电器科技,2000(8).

[3]蒋金周.全自动洗衣机的PC智能控制[J].机电一体化,2004(8).

[4]胡学林.可编程控制器教程(实训篇)[Z].电子工业出版社,2004,168.

[5]石玉明,张屏.基于PLC的自动洗衣机控制系统[J].机械工程与自动化,2007(3).

[6]王盛.用PLC实现洗衣机的“一键式”全自动控制[J].硅谷,2008(11).

[7]王少华,刘晓魃.电气控制与PLC应用[Z].中南大学出版社,2008,226.

电器自动化论文范文第3篇

[关键词]电气工程自动化 低压电器 继电器 运用

中图分类号:TM58;TM76 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0398-01

我国为了响应市场的需求对电气工程的重视程度不断加深。继电器广泛应用于电气自动化低压电器,是现今常用的电控制开关之一。自动化低压电器设备是自动化工程不可或缺的设备之一,该设备根据对电路电压、电流变量的控制,从而控制大型电路的断开和闭合,实现保护电路的安全设备,但是在使用过程中仍然存在一定的缺陷,而继电器可以很好的解决这一缺陷,因而被广泛应用于电气工程。

一、 继电器的概述

1. 组成部分

继电器由线圈和接触点两部分组成,其具有隔离功能的自动开关元件。继电器都具有能够反应输入变量的感应机构,例如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度和光等变量;还具有对被控电路实施“闭合”、“断开”控制的执行机构;还有处于输出与输入部分之间,并对输入量进行耦合隔离,输出部分驱动的中间机构。

2. 工作原理

继电器在电气工程自动化的电路中担任电子控制器件的角色,其通过控制被控电路的小电流,从而控制其大电流,执行“闭合”和“断开”的指令。继电器的输入量达到规定的数值时,就可以实现对被控电路的“闭合”或“断开”;继电器具有切断电源以及隔离的功能,除此之外继电器还可以结合感应机构,反应被控电路中电压、电流等数据的变化量,因此被广泛应用于电气工程的自动化设备。

3. 类型以及特性

功率方向继电器主要分为电气量继电器和非电气量继电器两大类,具有反应快、寿命长、体积小等特点。被广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通讯等领域;电磁继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片组成。线圈在一定电压的环境下产生一定电流,从而产生电磁效应。衔铁在电磁力和弹簧拉力的相互抵消的过程中吸合,线圈断电的情况下,电磁力消失,在弹簧拉力的作用下返回到原来的位置,从而实现电路的“闭合”和“断开”。该继电器分为低压控制电路和高压控制电路两股电路;固态继电器是两个输入端和两个输出端的四端器件。中间利用隔离器实现电隔离的效果。固态继电器按照负载电源类型可分为交流型和直流型两类,按开关形式分为常开型和常闭型两类,按隔离型式分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型三类。该继电器具有短路保护、过载保护、过热保护功能,与组合逻辑固化封装可以组成智能模块,运用于控制系统。固态继电器已经成功运用在工业自动化装置、自动洗衣机、自动消防等系统;除此之外还有热敏干簧继电器、磁簧继电器、光继电器、时间继电器、中间继电器等不同类型的继电器。

4. 主要作用

继电器是具有隔离功能的自动开关控制器,被广泛应用于自动控制系统,作为自动控制元件,其作用主要体现在以下几个方面:一是扩大控制范围的作用。例如在多触点继电器的运用过程中,当控制信号达到某一定值时,根据触点组的不同形式,换接、开断、接通多路电路;二是放大的作用。例如灵敏型继电器、中间继电器等,通过控制微小的变量,从而控制很大功率的电路;三是综合信息的作用。例如当多个控制信息按规定的形式输入多绕组继电器时,通过对输入信息的比较综合,从而实现预期的控制目标;四是自动、遥控、监测的作用。例如在自动装置系统中继电器与其它电器组合,形成综合的程序控制线路,从而实现自动化控制。

二、电气工程自动化低压电器中继电器的运用要点

根据我国电气工程自动化发展阶段而言,继电器已经广泛应用于自动化系统,特别是在低压电器中发挥显著的作用,继电器的可靠性,直接影响整机的可靠性,在家用电器、电气工程、工业等多个领域广泛应用。

1. 家用电器领域

继电器在家用电器领域中广泛应用,例如洗衣机、电加热器、微波炉等电器。在各个电器的设计中继电器的触点负载各不相同,小负载包括继电器线圈、驱动螺线管等负载;大负载包括220V、5000W的加热器。根据电器的使用特性,普遍对家用电器中继电器的使用寿命达到5年以上的要求;家用电器中继电器的使用温度一般控制在0-55℃的范围类,电加热器和微波炉等特殊家用电器除外,其继电器应的使用温度应控制在85℃;其继电器的使用空间的相对湿度应控制在20%-95%。

2. 电气工程自动化领域

继电器这一控制元件的可靠性不仅仅与其元件本身的可靠性相关联,还与其应用时的可靠息相关。继电器控制元件本身的可靠性与产家的设计与生产质量的可靠性有着直接的联系,其应用过程的可靠性与元件结构在整机的运作过程的协调性和其发挥最大作用的可靠性相关联。为了保证其继电器在使用过程总的可靠性,在保证其本身设计结构和质量可靠性的前提下,提高继电器的运用环境,提高其作用的发挥效果。例如人们严格按照正确的操作规程正确操作;挑选高绝缘、强抗电性能的材料投入继电器进行生产与组装;保证继电器的湿度、温度、机械应力、密封性和低气压等外部条件的控制等。

3. 工业领域

在工业领域中电器的继电器主要采用交流继电器对其进行“闭合”和“断开”的控制。工业领域的电器主要通过开关对继电器触电的“闭合”和“断开”进行控制,再通过继电器的“闭合”和“断开” 来控制大型设备的“闭合”和“断开”,从而控制大型机器的运转和停止,例如六角车床和钻床。

结束语

综上所述,随着我国科学技术的飞速发展,电气自动化程度的不断加深,继电器被广泛应用于自动化低压电器。人们利用继电器的特性,结合先进的科学技术,在电气工程自动化低压电器中充分发挥其作用,并开发其它新的功能,应用于新的领域的控制系统。在继电器的发展道路上,我们不断研究、创新和应用,实现高效率、低成本的目标,从而推动企业“更好、更快”的发展。

参考文献

[1] 李业昌.电气工程自动化低压电器中继电器的应用研究[J].房地产导刊.2015(30).

电器自动化论文范文第4篇

关键词:人工智能 电气 自动化控制

人类智能主要要包括三个力面,即感知能力,思维能力,行为能力,而人工智能是指由人类制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。

1.人工智能应用理论分析

人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是门边沿学科,属于自然科学和社会科学的交叉。涉及哲学和认知科学、数学、心理学、计算机科学、控制论、不定性论,其研究范畴为自然语言处理,知识表现,智能搜索,推理,规划,机器学习,知识获取,感知问题,模式识别,逻辑程序设计,软计算,不精确和不确定的管理,人工生命,神经网络,复杂系统,遗传算法等,应用于智能控制,机器人学,语言和图像理解,遗传编程。

当今社会,计算机技术已经渗透到生产和生活的方方面面,计算机编程技术的日新月异催生自动化生产、运输、传播的快速发展。人脑是最精密的机器,编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈,所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环,实现自动化,就等于减少了人力资本投入,并提高了运作的效率。

2.人工智能控制器的优势

不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但AI控制器例如:神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解,也有利于控制策略的统一开发。这些AI函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势,这些优势如下

(1)它们的设计不需要控制对象的模型(在许多场合,很难得到实际控制对象的精确动态方程,实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素。例如:参数变化,非线性时,往往不知道。)

(2)通过适当调整(根据响应时间、下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如:模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍,下降时间快3.5倍。

(3)它们比古典控制器的调节容易。

(4)在没有必须专家知识时,通过响应数据也能设计它们。

(5)运用语言和响应信息可能设计它们。论文格式,自动化控制。

(6)它们有相当好的一致性(当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计),与驱动器的特性无关。论文格式,自动化控制。。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果非常好,但对其他控制对象效果就不会一致性地好,因此对具体对象必须具体设计。

3.人工智能的应用现状

(1)优化设计电气设备的设计是一项复杂的工作,它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识,还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的。因此,很难获得最优方案。随着计算机技术的发展,电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD),大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进,使传统的CAD技术如虎添翼,产品设计的效率及质量得到全面提高。

用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法,非常适合于产品优化设计,因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。

(2)智能控制的功能实现

①数据采集与处理:对所有开关量、模拟量的实时采集,并能按要求处理或存贮。

②画面显示:模拟画面真实显示一次设备和系统的运行状态,可实时显示电流、电压等所有模拟量、计算量、隔离开关、断路器等实际开关状态及挂牌检修功能,能生成历史趋势图。

③运行监视:具有对各主要设备的模拟量数值、开关量状态的实时智能监视,有事故报警越限和状态变化事件报警,事件顺序记录、声光、语音、电话图象报警。

④操作控制:通过键盘或鼠标实现对断路器及电动隔离开关的控制,励磁电流的调整。按顺控程序进行同期并网带负荷或停机操作。系统对运行人员的操作权限加以限制,以适应各级运行值班管理。

⑤故障录波:模拟量故障录波,波形捕捉,开关量变位,顺序记录等(包括主要辅机)。论文格式,自动化控制。。

⑥在线分析:不对称运行分析、负序量计算等。

⑦在线参数设定及修改:保护定值包括软压板的投退。

⑧运行管理:操作票专家系统,运行日志,报表的生成及存储或打印,运行曲线等。

人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开,但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种:模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。

4.恒压供水案例简析

恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用,由于系统的负荷变化的不确定性,采用传统的PID算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾采用多种进口的调节器,系统的动态特性指标总是不稳定,通过实际应用中的对比发现,应用模糊控制理论形成的控制方案在恒压系统中有较好的效果。在实施过程中选用了AI 一808人工智能调节器作为主控制器,结合FXIN PLC逻辑控制功能很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。对于单独采用PLC实现压力和逻辑控制方案,由于PLC的运算能力不足编写一个完善的模糊控制算法比较困难,而且参数的调整也比较麻烦,所以所提出的方案具有较高的性价比。

本案例中只是一个人工智能在电气自动化中的一个小小的应用,也是电气元

件生产供给的一个方向,实现机械智能化是我们努力的追求,将人工智能的先进的最新成果应用于电气自动化控制的实践是一个诱人的课题。

人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能完成的复杂的工作,电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力,人工智能的应用体现在问题求解,逻辑推理与定理证明,自然语言理解,自动程序设计,专家系统,机器人学等方面。而这诸多方面都体现了一个自动化的特征,表达了一个共同的主题,即提高机械的人类意识能力,强化控制自动化。因此人工智能在电气自动化领域将会大有作为,电气自动化控制也需要人工智能的参与。

参考文献:

[1]陈洪峰.国内电气自动化发展状况与趋势[N].科技创新导报,2009

电器自动化论文范文第5篇

关键词:卓越工程师教育培养计划;教学改革;创新教育;培养模式

作者简介:朱培逸(1980-),男,安徽潜山人,常熟理工学院电气与自动化工程学院,讲师;徐本连(1974-),男,江苏镇江人,常熟理工学院电气与自动化工程学院,副教授。(江苏常熟215500)

基金项目:本文系常熟理工学院教研教改项目“大电类专业实践教学体系平台设计与研究”(JX11012104)的研究成果。

中图分类号:G642     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2012)13-0017-02

根据常熟理工学院电气与自动化工程学院自动化专业培养卓越工程师计划的标准,以个人发展和行业企业需求为导向,以自动化专业所需的工程技术为主线,以企业工程项目为背景,遵循企业开发实际项目的要求,以增强学生的工程实践能力、设计能力和创新能力为核心,改革、整合和优化现有的课程体系,以满足培养复合型、高素质、满足未来需要的优秀工程型人才的需求。[1-3]从提高人才培养质量、实现培养标准的角度,在坚持人文精神与科学精神融合、通识教学与专业教育整合、个性培养与社会责任并重的同时,着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法,加强学生创新意识和创新竞赛训练,“真刀真枪”做毕业设计,从而进一步提高学生能力和素质的培养,充分发挥课程教学在卓越工程师培养中的重要作用。[4,5]本文将介绍实践教学、创新教育、国际化教育和校企合作培养模式等方面的探索实践。

一、加强实践教学

常熟理工学院自动化(智能低压电器技术)专业“卓越工程师教育培养计划”坚持联系工程实际,强调以智能低压电器行业为背景,通过学生在本科四年学习期间的专业认识实习、专业课程群实践、专业综合性工程实践和毕业设计四个环节进一步加强实践教学。通过专业认识实习建立智能低压电器领域的整体概念,以各生产车间现场轮流实习、集中讲解、个人调研等形式完成实习,使得学生了解智能低压电器、智能低压电网供配电系统等电气技术对工农业生产及社会生活的影响和作用;了解智能低压电器、智能低压电网供配电系统的工作原理、基本结构与组成、生产工艺与组装流程等;重点了解智能型低压电器、智能低压电网供配电系统生产过程、技术工具、系统架构、管理规范、实施过程、电气技术及应用系统的发展趋势等。专业课程群实践主要是与专业课程知识密切相关的企业学习阶段,通过结合生产实际,系统学习自动化(智能低压电器技术)专业的企业核心课程群即智能低压电器技术课程群中的低压电器设计与制造、智能电网供配电系统、运动控制系统、现代电力电子应用技术四门课程;课程的理论部分由相关企业导师进行讲解,结合课程的理论学习所进行的现场参观、考察、讲解和操作,使学生验证、理解并掌握课程理论的内容,提高学生应用理论解决实际工程问题的能力。同时增加专业综合性工程实践,通过采取跟班工作或顶岗工作方式让学生了解智能低压电器产品的设计、制造和检测等过程,掌握工程研发过程管理及文档编写,全面提高学生工程意识、创新意识等。毕业设计环节是实践教学改革最为关键的部分,要求学生能结合企业的实际工程问题进行有针对性的工程研究与实践,毕业设计的题目和内容由校内导师与企业导师共同制订,设计指导采取双导师制,在企业完成;毕业设计要求学生独立完成,通过设计、毕业论文的撰写和答辩过程使学生具备综合运用所学理论知识和工程技术与解决实际问题的能力,独立完成具有智能低压电器行业背景和实际应用价值的毕业论文,使学生运用知识的能力和解决工程实践问题的能力得到显著提升。

二、注重创新教育

卓越工程师创新教育就是以培养学生的创新精神和实践能力为基本的价值取向,就是以实现学生的全面发展和培养创新型人才为主的教育;就是增强学生锐意进取、开拓创新的精神,使学生形成创造性的思维和能力,具有坚强的意志、持久的毅力,具有求真务实的科学态度和科学精神;就是培养学生善于发现问题和解决问题的能力;就是培养学生善于质疑、乐于动手、勤于实践的意识和习惯,提高实践操作能力;就是培养学生能够参与生产经营、推动技术进步的实践,促进科技成果向现实生产力转化的能力,能够适应和支撑产业发展,掌握过硬实用技能,具有较高科学文化素质的工程人才。[6]注重创新教育,抓住关键环节,掌握其内在规律,才能取得理想的效果。首先,培养创造型人才的关键是要有创造型教师,因此,对教师进行创新教育要加强教学团队和专业平台建设。通过在教学团队和专业平台上精心设计教学内容,提高教师的创造能力,譬如自动化(智能低压电器技术)专业的核心课程群(即智能低压电器技术课程群中的低压电器设计与制造、智能电网供配电系统、运动控制系统、现代电力电子应用技术四门课程)在教学内容上抛弃了传统的教学内容,完全采用基于工程背景的方式来编写教材,将传统教材中的原理描述融合到工程问题、工程案例和工程项目中,将课程理论的讲述直接搬到企业的工程现场,派工程经验丰富的企业导师和实践能力较强的校内导师共同讲解,将以前学生感觉工程原理和工程实际完全脱钩的现象彻底扭转。其次,还要加强创新教育的课程和内容,增强学生学习的兴趣,利用课程知识运用所产生的社会价值激发学生浓厚的学习兴趣和强烈的创新激情。树立以人为本的教育理念,注重学生的个性发展。因此卓越计划教育不仅要培养学生的创造才能,更要注重学生的个性和志向的发展,做到爱护、尊重和激发学生学习的主动性、积极性和独立性,让每个学生的个性和潜能得到更大的发展。再次,需要加强教学方法的创新。在教学方法方面,凡教学内容与生产实践关系密切、工程知识密集的课程,如智能低压电器技术专业课程群所涉及的课程(现代电力电子应用技术、低压电器检测技术、低压电器制造过程控制工程、计算机控制技术、电网供配电系统组态软件及其应用等),以工厂、车间、工段、生产线、单机设备等为教学背景,或结合工厂实际讲授,或在企业培训期间对相关课程的内容进行强化。通过自学、讨论、设计、研究、训练和竞赛等方式设置能力培养型课程。以课程设计类的大作业替代部分作业和考试,进行基于问题、基于项目、基于设计的教学,增强学生的工程设计能力和工程知识运用能力,改革课程的考核方法。考核方式应该使学生由评价的客体转变到评价的主体,增加学生课堂学习的主动性和参与实践的积极性,充分发挥学生的学习自。最后,作为卓越计划的最后一个环节――毕业设计不仅要求毕业设计的内容形式上注重其创新性,同时还可以检验卓越计划的效果。毕业设计要求结合企业的实际工程问题进行有针对性的工程研究与实践,毕业设计的题目和内容由校内导师与企业导师共同制订,设计指导采取双导师制,在企业完成。毕业设计要求学生独立完成,通过设计、毕业论文的撰写和答辩过程使学生具备综合运用所学理论知识和工程技术与解决实际问题的能力,独立完成具有智能低压电器行业背景和实际应用价值的毕业论文,使学生运用知识的能力和解决工程实践问题的能力获得显著提升。

三、强调国际化

“卓越工程师教育培养计划”树立了“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念,因此要加强学生国际化的培养。[4]首先,课程体系的国际化。一方面培养学生能在国际化和多元文化的社会工作环境下生存的能力;另一方面吸引外国留学生到本校学习,他们的参与对本专业学生和教学过程都有益处。通过设置与国际接轨的课程体系和教学内容,提高课程国际通用程度,实现课程的精品化、国际化与网络化,从而提高学生应用外语来学习和掌握学科专业先进知识的能力。其次,语言学习国际化。为学生提供国际化的语言学习环境,采用前两年分级模式的英语课程、后两年自主选修提高层次的英语课程,辅以英语专题实训、竞赛等课外活动实现外语教学四年不断线,因材施教,使不同水平基础和不同发展需求的学生的英语水平和能力得到发展,具备外语交流的可持续发展能力。同时积极组织学生参与国际交流、到海外企业实习,拓展学生的国际视野,提升学生跨文化交流、合作能力和参与国际竞争的能力。最后,教师队伍国际化。积极引进国外先进的教育资源和具有高水平国际知识、经验的工程教师,提高师资队伍的国际化水准,一方面可以通过增加教师出国访问进修的人员比例以及到国外进行学术交流的人数,另一方面邀请知名学者、专家来校进行访问和举办讲座,聘请著名学者为客座教授或高级访问学者等措施,使教师构成呈现国际化的特征。[7,8]

四、注重企业参与

“卓越工程师教育培养计划”实行3年校内的系统理论学习、1年校外的企业工程实践的人才培养模式,因此企业的参与是该计划的关键。首先,专业认识实习阶段将以企业的各个生产车间现场为主题,轮流实习、集中讲解、个人调研等形式完成实习,企业将为学生认识阶段的学习提供场地――企业的生产车间,提供学习的对象――企业生产的产品以及讲授的老师――企业提供具有丰富实践经验的企业导师,学生通过听取企业文化教育专题报告、参观企业产品展示中心、到企业各生产车间现场实习与轮流调研、网上调研与查找资料等方式,增加对自动化(智能低压电器技术)专业的认识。其次,针对智能低压电器技术课程群教材的编写,我们将充分发挥企业导师实践经验丰富、校内教师归纳、概括能力较强的优势,结合企业的工程问题、工程案例和工程项目编写出版《低压电器设计与制造》、《智能电网供配电系统》、《低压电器检测技术》、《低压电器制造过程控制工程》、《电网供配电系统组态软件及其应用》等教材,而且课程的理论部分也由相关企业导师进行讲解,结合课程的理论学习所进行的企业现场参观、考察、讲解和操作,使学生验证、理解并掌握课程理论的内容,提高学生应用理论解决实际工程问题的能力。再次,专业综合性工程实践环节采取跟班工作或顶岗工作方式让学生了解智能低压电器产品的设计、制造和检测过程;通过参与企业实际项目完成规定的实践环节学习。在企业进行专业综合工程实践过程中安排具有工程师资格的现场人员做指导教师,锻炼学生的专业综合应用能力。最后,毕业设计环节也是结合企业的实际工程问题进行有针对性的工程研究与实践,设计指导采取校内导师与企业导师双导师制,在企业完成。整个学习过程中,企业将全程提供场地并且通过向学生展示或学生参与智能低压电器领域相关产品的设计、制造、检测、调试、维护、系统集成、管理等过程。同时,从实习单位聘请一批稳定的、经验丰富的工程师担当学生在企业学习阶段的指导老师,其中包括企业实习教师、企业授课教师和企业导师。企业实习教师承担学生企业实习环节的指导;企业授课教师承担在学校内或企业中的课程教学、专题讲座等;而企业导师主要负责学生的日常学业指导和学生的毕业设计(论文)指导,进行学生实践能力的培养。企业导师一般为企业有丰富工程实践经验的工程技术人员,在企业学习阶段实行校内导师和校外导师指导的双导师制,在企业学习过程中通过学校教师、企业相关技术人员授课,学生现场学习,通过认识实习、专业课程群实践、专业综合性工程实践和毕业设计四个环节参与企业的生产、工程项目和科研实践。

参考文献:

[1]张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010,(4).

[2]林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式[J].中国高等教育,2011,(6).

[3]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究,2011,(4).

[4]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究,2010,(4).

[5]袁剑波,郑健龙.工程实践能力:培养应用型人才的关键[J].高等工程教育研究,2002,(3).

[6]王志伟,邹超英.应用型理工类本科人才创新教育的研究与实践[J].黑龙江高教研究,2010,(11).

[7]王庆石,刘伟.我国高等教育国际化的相关问题及其对策[J].现代教育管理,2009,(5).

电器自动化论文范文第6篇

关键词:自动化生产线;教学方法;电机与电气控制;PLC;课程设计

中图分类号:G712文献标识码:B文章编号:1006-5962(2013)02-0027-02

高职机电一体化专业课程设置的培养目标是:面向工业企业生产现场,电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司,培养适应社会需要,全面发展,适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才,主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等,本专业有五个主干学科:电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程,都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。

1自动化生产线的课程设置

机电一体化专业人才培养能力有:识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制,后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到:机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程;能力目标有:对已安装的机械手机械部件进行测量;对机械手的气路进行基本调试;根据故障现象判断故障部位;检查分析、找到故障点并分析解决故障;遵守安全操作规程;素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。

此核心课程以项目驱动教学开展课程教学,提升学生的职业能力,以具体自动化生产线为载体,融合认知、安装、调试和检测等内容,实现教、学、做、评一体化教学,突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体,采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程,涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域,设置六个学习情境:零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试,分成20个任务。

项目一:供料站的安装,有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务;项目二:加工站的安装,设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务;项目三:装配站的安装,设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务;项目四 :分拣站的安装,设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务;项目五:输送站的安装,设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务;项目六:整体运行调试,有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。

2自动化生产线的教学方法与评价设计

2.1教学方法。

(1)讲授法:讲解项目任务,传授项目任务相关的知识点,针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。

(2)现场教学法:在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践,提高职业氛围,在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。

(3)任务驱动法:将教学过程融入项目任务中,让学生自主讨论分析实施,学生在工作过程中得到知识。

(4)小组讨论法:学生每六~八人为一个小组,小组讨论分析,讨论解决,分工协作完成项目任务。

六步教学实施:明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标,注意观察和记录小组对现象分析情况,解答学生提出的问题,对跟主题分析偏离太远的小组予以引导,让学生自行摸索,在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正,最后老师组织小组进行故障排除工作汇报,互评,并对每组进行考核评价,再引导学生自行总结。

2.2评价设计。

课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式,利于理论联系实际,有利于学生的学习创新和思考,更督促他们到实际中去发现和改进,去寻找合适自己的项目和课题。

课程考核为:校内项目,企业,综合实训三大类。当堂课的考核有:教师考核、小组互评、小组自评;教师考核内容为五项:任务分析情况,实施方案制定,任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。

和很多专业课一样,多种教学方法和全面的评价方案,有效保证了教学效果。

3相关课教学

3.1电机与电气控制的教学。

本课程以发电机为主题,以工作任务为导向,以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程,用实物进行直观性教学,使学生感性认识强,理性认识够。

典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制(或三相异步电动机Y-降压启动)、机械手控制等。

课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号;了解个元器件的工作原理和使用方法;把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求:两台电动机都存在重载启动的可能,任何一级传送带停止工作时,其他传送带都必须停止工作,控制线路有必要的保护环节,有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。

3.2PLC教学。

PLC是可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)的简称,早期是一种开关逻辑控制装置,随着计算机技术和通信技术的发展,其控制核心采用微处理器,功能有了极大扩展,除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外,还有过程控制,数据处理,通信联网与显示打印,PLC接口采用光电隔离,实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。

PLC有5种编程语言:

(1)顺序功能图(SFC)。

顺序功能图常用来编制顺序控制类程序,包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态,这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。

(2)梯形图(LD)。

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式,是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的,形象、直观、实用,电气技术人员容易接受,要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号,是目前用得最多的一种PLC编程语言。

(3)功能块图(FBD)。

功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言,与数字电路中的逻辑图一样,极易表现条件与结果之间的逻辑功能。

(4)指令表(IL)。

采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表,使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读,其中的逻辑关系很难一眼看出,所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器,必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC,在用户程序存储器中,指令按步序号顺序排列。

(5)结构文本(ST)是文字语言。

编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容,中间加以不同的应用实例:顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理,使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计,LED数码管显示设计,还经常根据继电器电路图设计梯形图。

增加的学习情境还常有如下任务:洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制;寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。

3.3单片机。

单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面,在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域也都有广泛应用。

数据大都在单片机内部传送,运行速度快,抗干扰能力强,可靠性高,微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句,以实例应用为线索:单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。

教学采用ISP-4单片机实验开发板,可以完成大量的单片机学习、开发实验,对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机,有程序下载功能,可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。

3.4变频器技术及应用。

变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术;掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围;掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术;了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统,掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等,是强电应用和现代技术推广的有力体现。

3.5传感器与自动检测技术。

传感器技术代替人的感观,在各种环境下应用,检测技术是一套有效的反应体系,包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能,并能正确选用,了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成,对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案,能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。

教学过程进行小论文制作,让学生提高计算机应用水平,使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。

4毕业论文指导分析

毕业论文专业联系实际,通常小型自动化系统以单片机为主,大型自动化生产线以PLC为主,系统运行动力离不开电机,观察离不开传感器,调速可用变频器,综合所学,学生的论文涉及广泛,有效教学可对应从如下方面侧重指导。

4.1立意选题。

根据实际和研究方向做好侧重和体现,如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性,“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。

4.2材料整合。

在任务要求明确的基础上,首先确定相关技术指标,对应查找并列出论文结构,一份毕业论文至少含有三到五门课的内容,对应于研究方向进行相应编排和取舍。

4.3技术处理。

所搜集图片的背景往往有水印,要去掉,图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五,注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。

多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生,系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生,专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。

参考文献

[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》,中国铁道出版社,2010年7月

[2]马玉春.《电机与电气控制》,北京交通大学出版社,2011年1月

[3]李建新.《可编程控制器原理及应用》,机械工业出版社,2012年9月

[4]张玉莲.《传感器与自动检测技术》,机械工业出版,2007年年9月

电器自动化论文范文第7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:

电器自动化论文范文第8篇

关键词:舞台艺术灯;PLC;编程设计;运行功能

中图分类号:TP311文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)27-0061-02

0引言

可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置,它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起,具有高可靠性、灵活通用、易于编程和使用方便等特点,近年来在工业自动控制、机电一体化以及改造传统产业等方面得到了广泛的应用,被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之首。本论文针对典型舞台艺术灯的实际控制要求,运用三菱PLC基本指令和功能指令两种编程方法,在I/O分配的基础上,将整个舞台艺术灯实际控制系统分解为拱形和梯形两个部分,进行PLC梯形图程序设计和程序功能分析。

1舞台艺术灯的控制要求

(1)如下图所示,共有8道灯,其中5道灯呈拱形,3道灯呈梯形;

(2)7号灯一亮一灭交替进行;

(3)6、5、4、3号灯由内到外依次点亮,全亮后再全灭;

(4)2、1、0号灯由上到下依次点亮,全亮后再全灭。

2I/O分配表

4Y和M的逻辑关系

Y0=M0+M2+M4;Y1=M0+M4;Y2=M1+M4;Y3=M2+M4;Y4=M3+M4

Y5=M11+M14;Y6=M12+M14;Y7=M13+M14

5程序梯形图

6程序功能分析

(1)本程序分控制和输出两大部分,控制部分运用PLC功能指令编写,输出部分则运用PLC基本指令编写。

(2)将舞台艺术灯的控制要求划分为以下两部分:其一,7号灯一亮一灭交替闪烁,同时6、5、4、3号灯由外到内依次点亮,全亮后再全灭;其二,2、1、0号灯由上到下依次点亮,全亮后再全灭。

(3)7、6、5、4、3号灯运行周期为6秒,分别用辅助继电器M0~M5表示,启动X0和停止X1分别运用PLC置位和复位指令(操作对象是M20)实现。指令LDI T0和OUT T0 K10实现每间隔1秒的循环。PLC左位移功能指令传送M0在此6秒周期内,只有第1秒为ON(即逻辑为“1”),其他5秒都为OFF(即逻辑为“0”),故每隔1秒,M0~M5依次只有一个线圈得电。当第6秒未传送到M6线圈得电时,启动区间复位指令ZRST,辅助继电器M1~M6全部复位,自动进入下一个周期循环。

(4)2、1、0号灯运行周期为5秒,分别用辅助继电器M11~M15表示。PLC左位移功能指令传送M11在此5秒周期内,只有第1秒为ON(即逻辑为“1”),其他4秒都为OFF(即逻辑为“0”),故每隔1秒,M12~M15依次只有一个线圈得电。当第5秒未传送到M16线圈得电时,启动区间复位指令ZRST,辅助继电器M11~M15全部复位,自动进入下周期循环。

(5)输出部分运用PLC基本指令编写,即用M辅助继电器来控制输出继电器Y:某一输出量在某几步中都为ON(即“多对一”),就将代表各步的辅助继电器的常开触点并联后,驱动该输出继电器的线圈。

7结语

以上舞台艺术灯系统的PLC程序经过上机模拟调试,与实际控制要求完全一致,方便实用。在程序设计上,本系统可以采用经验设计法,达到精简程序的目的。另外,由于论文篇幅原因,没有绘制本系统的外部接线图,读者可对照所给出的I/O分配表进行设计(输入接PLC内部工作电源,输出接外部负载工作电源)。

参考文献

[1] 孙振强,王晖,孙玉峰.可编程控制器原理及应用教程[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2] 胡学林.可编程控制器教程(实训篇)[M].北京:电子工业出版社,2004.

电器自动化论文范文第9篇

关键词:DSP;变压器;继电保护;测控装置

1引言

目前,电力自动化的应用可以分为变电站自动化、调度自动化、配电自动化、电能计量自动化和电力市场等。03年以来,我国的电力供应紧张,根据国家电网的统计,电力自动化行业呈现不断增长的趋势。由此,继电保护产品的需求也急剧增长,而且对于继电保护产品的性能、新技术的应用等方面也提出了更高的要求。而变压器是电力系统自动化控制设备中普遍使用的一款电气设备,变压器的继电测控保护对于电力系统的安全可靠运行具有重要意义。

本论文主要借助于新型的DSP处理芯片,对基于DSP的变压器继电保护测控装置进行设计研究,以期从中能够找到合理可靠的变压器继电测控保护装置应用,并以此和广大同行分享。

2继电保护测控装置总体设计

(1) 继电保护装置的功能设计

① 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,并保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。

② 反应电气元件不正常运行情况,并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件,发出信号,由运行人员进行处理或自动地进行调整或将那些继续运行会引起事故的电气元件予以切除。反应不正常运行情况的继电保护装置允许带有一定的延时动作。

③ 继电保护装置还可以和电力系统中其他自动化装置配合,在条件允许时,采取预定措施,缩短事故停电时间,尽快恢复供电,从而提高电力系统运行的可靠性。

综上所述,继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。继电保护装置是电力系统中重要的组成部分,是保证电力系统安全和可靠运行的重要技术措施之一。在现代化的电力系统中,如果没有继电保护装置,就无法维持电力系统的正常运行。

(2) 变压器继电保护装置

电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备,它在电力系统的发电、输电、配电等各个环节广泛使用。因而其安全运行与否是整个电力系统能否连续稳定工作的关键,是电力系统可靠工作的必要条件。

根据变压器的不正常运行状态,变压器一般应装设以下一些继电保护装置[6]:

① 为反应变压器油箱内部各种故障和油面降低,对于0.8MVA及以上的油浸式变压器及户内0.4MVA以上变压器应装设瓦斯保护。

② 为反应变压器绕组和引出线的相间短路及中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路,应装设纵联差动保护或电流速断保护;对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器,以及6.3MVA及以上的厂用变压器,应装设纵差保护;对于10MVA以下变压器且过流时限大于0.5s时,应装设顶流速断保护;对于2MVA以上变压器,当电流速断保护的灵敏系数还不满足要求时,则宜装设纵差动保护。

③ 为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵差保护(或电流速断保护)的后备保护,应装设电流保护。例如。复合电压起动的过电流保护或负序电流保护,适用于升压变压器;过流保护适用于降压变压器。

④ 为反应中性点直接接地电网中,外部接地短路的零序电流保护。

⑤ 为反应对称过负荷的应装设过负荷保护。

⑥ 为反应变压器过励磁的应装设过励磁保护。

3基于DSP的变压器继电保护测控装置设计

3.1 测控装置硬件架构设计

本文从紧凑型和多功能两方面入手,设计了一款基于新型DSP芯片的测控保护装置。DSP芯片需要完成电压、电流等输入信号的采集和处理,并且根据一定的保护逻辑驱动继电器动作,另外,还需要处理人机接口任务和通信任务。根据这些任务的不同优先级,DSP芯片还需要分配不同时间片的进程以满足各项任务合理有序地执行。

硬件设计的总体框架如图1所示,输入信号包括电流、电压、频率和开关量,而输出则通过继电器来实现。其中电流信号包括三相保护电流和一路零序电流,电压信号包括三相测量电压和一路辅助电压。主控制器采集并处理这些信号,分别用于显示和实现保护逻辑判断等功能。本装置的测量数据、设备信息、事件记录信息、保护定值和保护配置信息等内容都是通过菜单的方式进行显示,装置还提供了按键用于接线方式、保护功能等基本设置功能的实现。设备提供了基本的串行通信功能,可完成装置和服务器之间的报文传输,实现遥信、遥测、遥调、遥控等功能。同时还提供了GPRS模块、方便远距离无线通信功能的实现。

3.2 继电保护测控装置抗干扰设计

微机继电保护装置是一个电路和结构都非常复杂的装置,其主要电路部件均采用中大规模和超大规模的集成电路器件,虽然这些器件在其它领域中的大量实践已表明其损坏率是很低的,但由于继电保护装置是在强电磁环境中长期连续工作,并且责任重大,对万一出现的元器件损坏仍需考虑对策;而且除了起主要作用的数字部件外,还有为数不少的模拟元器件,所以提高元器件可靠性的措施应考虑数字部件和模拟元器件两个方面。

微机保护装置特有的工作方式和很强的处理能力为实现自动检测提供了方便。对装置中平时工作在“静态”的部件,如出口驱动电路、出口继电器等,由于微机保护中这部分的电路比较简单,制造时容易保证其较高的可靠性,同时还可以利用微机的超强处理功能对其进行定时功能检查;对装置中平时工作在“动态”的核心部件,如DSP、MCU、A/D转换器、Flash、FRAM、CPLD等等,无论电力系统有无故障,这些硬件都处在同样的工作状态中,也就是说,总在不停地进行数据采集、传递、运算和判断,因此元器件损坏会及时表现出来;同时,由于有了DSP和MCU这些“智能”部件,可以“主动地”去查找和发现问题,使得微机保护装置可以具有完善的自动检测功能。

4结语

电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备,它在电力系统的发电、输电、配电等各个环节广泛使用。因而其安全运行与否是整个电力系统能否连续稳定工作的关键,是电力系统可靠工作的必要条件,因此必须根据变压器的容量和重要程度并考虑到可能发生的各种类型的故障和不正常工作的情况而装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。本论文所探讨设计的基于DSP实现的变压器继电保护测控装置对于进一步提高变压器的安全可靠运行具有一定指导意义。

电器自动化论文范文第10篇

论文摘要 测控系统在变电站综合自动化系统中肩负着测量与控制任务,随着电网电压等级的提高,变电站综合自动化对测控系统的要求不断提高。根据变电站综合自动化系统的设计思路.对一种由总线组成的新型现场总线型测控系统的硬件设计进行研究。

一、引言

变电站综合自动化是在微处理技术、自动控制技术和远动技术发展到一定程度的基础上,为使变电站二次设备更合理、有效地运行而提出的一种变电站自动化模式。变电站综合自动化系统除了实现对现场的监测、控制和保护之外。更重要的是能实现当地和远方对现场的监控、调节和保护。

二、变电站综合自动化中的测控系统的功能要求

(一)遥信功能。遥信功能通常用于测量下列信号开关的位置信号、变压器内部故障综合信号保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号、自动调节装置的运行状态信号和其它可提供继电器方式输出的信号事故总信号及装置主电源停电信号等。

( )j噩测功能。遥测功能常用于变压器的有功和无功采集、线路的有功功率采集、母线电压和线路电流采集、温度、压力、流量流速等采集、周波频率采集、主变油温采集和其它模拟信号采集。

(三)遥控功能。遥控功能常用于断路器的合、分和电容器、电抗器的投切以及其它可以采用继电器控制的功能。

(四)遥调功能。遥调常用于有载调压变压器抽头的升、降调节和其它可采用一组继电器控制的、具有分级升降功能的场合。

三、测控系统硬件设计研究

针对测控单元存在的不足之处.考虑到高压、超高压变电站的自动化特点及变电站综合自动化的发展对测控单元的要求,结合电子元器件发展、通信技术的进步和其它新技术的出现,提出了新型线路测控单元的模块化硬件设计方案。

线路单元测控装置的硬件构成主要包括80c196kc基本处理模块、电流型互感器模块、滤波放大电路、多路模拟开关、a/d转换电路、频率检测电路、遥信输入光祸隔离电路、遥脉输入光藕隔离电路、控制输出继电器、双can总线通信模块、串行通信模块。

(一)80c196k0

80c196kc是intel公司16位单片机系列的第三代产品,是目前应用最广泛的16位单片机,具有以下特点:

1 废除了cpu的累加器(acc)与算术逻辑运算部件(alu)的传统结构,采用了寄存器阵列/算术逻辑部件(ralu)。ooh-1ffh单元包含寄存器阵列、专用寄存器和256字节的附加ram。ooh—017h是专用寄存器区。018h—offh是寄存器阵列.可由ralu直接访问。iooh—1ffh是附加的256字节ram.这些ram通过“垂直寄存器窗”结构,也可以作为寄存器由ralu直接访问,因而给程序设计带来很大方便。

2 特殊功能寄存器直接控制i/o口,实现了i/o口的高速输入与高速输出。四个高速输入口最小能记录分辨间隔为1微秒的外部事件发生时间(时钟频率为16mhz);六个高速输出口,可在预定的时间内触发外部电路。

3 两个16位定时/计数器及四个软件定时器可以很方便地为众多的外部或内部事件提供定时与计数功能。所谓软件定时器就是对hso编程,可以按预定的时间产生中断。

4 具有高速运算处理器。80c196kc可以采用16eiz的晶振.其运行速度比12mhz的90c196kb快33%,比12mhz的8096bh快1倍。

5 3路d/a转换采用脉冲宽度调制输出(pwm),调制精度为8位,输出波形为占空比可变的方波,方波可经积分后变成直流电平.其电平随占空比变化有256级输出。

6 有16位watchdog监视定时器,用于监视软件运行是否发生故障,当系统由于干扰或其它扰动导致软件运行紊乱时,它能够使系统自动复位。

7 有高速数据交换能力。支持dma(直接存储器存取)方式数据交换和pts方式数据交换。

(二)测控单元的组成

80c196kc基本处理模块主要由80c196kcl6位中央处理器、128kbyte程序存储器eprom,64kbyte数据存储器ram,16kbyte的存储器eeprom及译码电路组成;电流型互感器模块完成将100v,5a的电压电流信号转化为+2.5ma的弱电信号,经过信号变换.放大滤波变成标准信号送入多路模拟开关,在cpu的控制下依次a/d转抉,将现场输入的模拟量转变成数字量,供cpu处理。频率检测模块对输入的交流正弦信号进行整形变成主波信号,输入cpu的高速输入口,通过测量跳变的周期测量频率及进行频率跟踪。遥信、遥脉输入光藕隔离电路完成信号变换及隔离功能,支持220v/110v/24v直流电压信号输入。键盘显示模块提供人机交互功能.采用薄膜键盘和带背光的128*64的点阵式液晶.屏幕一屏可显示16×8个英文字母或8×4个汉字。

为了满足不同应用的需要,本装置设计有5路通信接口:其中2路为冗余设计的can总线接口,用于与通信控制单元通信;1路光纤通信接口,用于与通信控制单元的通信或与智能设备通信;1路rs485接口,用于支持装置与总控单元的通信或与智能设各通信;l路为rs232接口.用于支持装置的组态功能,所有的通信接口均通过高速光藕进行光电隔离。

上一篇:口述历史论文范文 下一篇:模具制造论文范文

友情链接