自动化控制设计篇(1)

关键词：数控机床；电气控制 ； 系统设计

中图分类号： TG659 文献标识码： A 文章编号：

1、数控机床的特点

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

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

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

2、数控车床工作原理

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

3、数控车床的基本组成

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

3.11机床本体

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

3.12CNC 单元

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

3.13输入输出设备

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

3.14驱动装置

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

3.15可编程控制器

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

3.16测量反馈装置

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

4、三面铣组合机床的电气控制要求

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

4.1五台电机均为单向旋转。

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

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

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

4.5电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示必须明确。

4.6照明电路必须清晰

5、电气控制系统设计

5.1进给伺服驱动电气控制系统设计

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

5.2主轴电气控制系统设计

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

6、结束语

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

参考文献：

[1]魏杰. 数控机床结构 北京化学工业出版社2009

[2]李清新 伺服系统与机床电气控制北京机械工业出版社1994

[3]邓星钟 机电传动控制武汉华中科技大学出版社2007

自动化控制设计篇(2)

关键词：煤矿电气自动化；控制系统；机械设备选型；优化设计

中图分类号：TD614 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0217-01

引言

煤矿企业在实际的生产过程中，高安全性能、高效率的煤矿圣生产需要大量的数据资料和模型量的监控设备来完成，例如：计算瓦斯含量，检测实际通风情况，控制矿井水泵的开合等。而基于PCL嵌入型电气自动化监控系统可以适应复杂的工作环境，也能够实现煤矿电气设备的自动化监控。但是在构建煤矿电气自动化系统的过程中，如何优化设计，如何降低煤矿电气自动化控制系统的构建成本，如何提升监控系统的稳定性是煤矿企业目前面临的主要问题。笔者针对煤矿企业电气自动化控制系统中机械设备的优化选型和结构优化进行研究。

1.优化煤矿电气自动化控制系统中机械设备的选型

1.1确定煤矿电气自动化监控系统规模

按照煤矿实际规模和煤矿自动化监控系统规模来决定PLC机械设备的选型。例如：西门子公司生产的PLC产品，假设只需要对瓦斯浓度的检测过程进行控制，可选择SIEMENSS7-200等机械设备。假设需要结合煤矿井的水位变化情况来决定水泵机房的具体工作情况，这主要包括了复杂的逻辑型控制和闭环型控制，这就需要选择SIEMENSS7-300等机械设备；而结合矿井下的瓦斯浓度和其他参数对井下工作人员进行科学化的管理，这会涉及到通信、智能化检测和控制，这需要选择大型的PLC产品。

1.2明确I/O点的种类

按照煤矿电气自动化控制的具体要求和被监控对象的复杂情况，对机械设备的I/O点的种类和数量进行详细的统计，并列出清单；再通过估计系统的监控内容容量来明确需要保留软件和硬件资源的余量，同时需要充分注意不能过度浪费资源。此外，还需要按照煤矿实际供电情况来明确机械设备输出点的具体动作频率，进而判断出输出端口是采用继电器输出或是利用晶体管来完成输出工作。

1.3选择适合的软件编程工具

从目前情况来看，煤矿电气自动化控制系统的软件编程工具包括了手持编程工具、计算机加PLC包、图形编程工具等主要方式。（一）手持编程工具只适用于厂家明文规定的语句表的编程中，这种工具的工作效率较低，只能用在小规模的PLC的编程中。（二）计算机加PLC包属于效率最高的编程方式，但这种编程方式的单价较高，并不适用于操作现场调试。通常情况下在大型或中型煤矿电气自动化控制系统中进行软件编程和硬件组态工作，为进一步提升机械设备的自动化控制效率，要求结合具体情况，选择是适合的软件编程工具。

2.优化煤矿电气自动化控制系统的结构

2.1硬件结构设计的优化

硬件结构作为整个煤矿电子自动化控制系统的核心部件，对整个煤矿电气自动化控制系统的安全、稳定运动起着直接的影响。所以需要对硬件结构设计进行优化。因为使用要求的不同，所使用的硬件也会出现一定的差异，而本文针对所有控制系统需要高度关注的输出电路、输入电路和系统抗干扰部件等进行研究。

（一）针对系统输出电路进行优化。对于系统的输出电路进行优化，需要结合煤矿生产的具体要求，对所有指示标志与调速设备等均需要利用晶体管来完成输出工作，使得它能够负荷高频率的动作，并提升了响应的速度。例如：煤矿水泵机房电气自动化控制系统中的PLC系统输出率假设控制在5次/min以下，能够利用继电器进行输出，这种设计方式可以保证电路的简单化，并能够提高抗干扰能力和带负载能力。但是假设PLC系统输出带电磁线圈在断电时，可能会出现浪涌电流，使得PLC芯片受到损坏。所以为防止这种问题的发生，能够在其他的电路盘并能连接流二极管，使得它能够吸收浪涌电流，并对PLC芯片起到很好的保护。假设PLC系统动作频率控制在6次/min到10次/min之间，也可以利用继电器来完成输出工作，但是通常情况下利用固态型继电器或中间式继电器有效控制水泵房的开合。

（二）针对系统输入电路进行优化。对于系统的输入电路进行优化，重点考虑PLC系统供电电源，通常情况下，是控制在交流90到250V之间，这具备了加强的宽幅适用性能。但是因为矿井下工作环境较为复杂、恶劣，且我国现阶段供电的不稳定，所以为了实现抗干扰目的，保障系统的安全运行，要求在输入电路部件中安装电源净化设备，例如：安装电源滤波器、隔离变压器等。

（三）抗干扰的优化设计。系统的抗干扰设计是所有煤矿电气自动化控制系统需要引起高度关注的问题。而对抗干扰进行优化设计可以从二点出入：其一，利用隔离变压器进行抗干扰优设计。电网中存在高频率干扰主要是由于原副边绕组间的分布式电容耦合形成，因此要求利用超隔离变压器，并把中性点通过电容和地面连接起来。其二，优化布线。利用强点动力线路或是弱电信号线方式分开走线，并保证这之间有一定的间距，从而起到较好的抗干扰效果。

2.2软件结构的优化设计

软件结构的优化设计可以与硬件结构设计一同进行，其关键工作在于按照煤矿电气自动化控制系统送的基本步骤，把软件结构设计转化成梯形图，这也属于PLC系统在电气自动化控制系统的具体应用中出现的主要问题。对软件结构进行优化设计主要从两点出发：其一，对软件程序设计过程进行优化，而这关键在于对I/O点的优化。按照煤矿电气自动化控制喜用的具体要求分配I/O点，最大限度地实现I/O信号的集中编制，进而全面提高系统的维护质量。其二，对软件结构进行优化设计，包括了对基础程序与模块的优化设计。在实际的煤矿生产过程中，把煤矿电气自动化控制系统的控制对象分为数个模块，再对其进行调试与编写，最后把它们组合成一个完成的软件程序。对于模块的优化设计使得煤矿电气自动化控制系统调整起来更加方便。

自动化控制设计篇(3)

【关键词】电气自动化；控制系统；设计思想；系统功能；理念

0 引言

随着我国经济的快速发展，工业电气自动化日趋完善，先进的科技被广泛应用于电气自动化控制系统的设计中去。使得工业的发展融入时代气息，并为工业的发展提供了可靠的保障。目前，经济发展逐步全球化，外资企业和登金剑雕翎地电气自动化控制系统的要求很高，PLC控制技术，现场总线技术，变频技术，计算机集胜诉老板说（DGS），微电子技术等新知识在各行各业中广泛应用，因此，电气自动化控制系统的设计显得尤为重要。

1 电气综合自动化系统的功能

根据单元机组的运行和电气控制的特点，应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。其基本功能为：

1）发变组出口220KV/500KV断路器，隔离开关的控制及操作。

2）发变组保护，厂高变保护，励磁变压器保护控制。

3）发电机励磁系统。包括启励，灭磁操作，控制方式切换，增磁，减磁操作，PSS的投退。

4）220KV/500KV开关自动同期并网及手动同期开网。

5）6KV高压厂用电源监视，操作，厂用电压快切装置的状态监视，投退，手动启动等。

6）380V低压厂用电源监视，操作，低压备自投装置控制。

7）高压启、备变压器控制和操作（2台机共用）。

8）柴油发电机组和保安电源控制和操作。

9）直流系统和LPS系统的监视。

对于发变组保护等主保护和安全自动装置，因其设备已经很成熟而且要求全部在DCS中实现其功能尚有一定难度，可能增加相当大的费用，故可以保留。但是它们与DCS间要求口接，控制采用硬接线，利用通讯方式传输自动装置信息，并可以通过DCS进行事故追忆。

2 设计流程序

电气自动化控制系统是机电一体化产品最重要的组成部分，相当于人的“大脑”，用以实现控制及信息处理功能。因此，在电气气自动化控制系统的设计上要遵循以下思路：根据控制要求确定控制系统的设计方案――确定控制算法――选择微型计算机――控制系统总体设计――硬件――软件设计。电气自动化控制系统的设计流程虽显复杂，但在设计思想上仍然要根据实际情况，将集中监控方式，远程监控方式，现场总路线监控方式进行综合考虑，才能设计出符合要求的电气自动化控制系统。

3 电气自动化控制系统的设计思想

3.1 集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响，由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降，电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成的误操作可能性。

3.2 远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆，节省安装费用，节约材料，可靠性高，组态灵活等优点。由于各种现场总线的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统临控，而不适应平均于全厂的电气自动化系统的构建。

3.3 现场总线监控方式

可以根据间隔的情况进行设计，采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设施，端子柜，I/0卡件，模拟量变送器等。而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本，另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统，因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

4 电气自动化控制系统的设计要点

4.1 智能化设计

电气自动化控制系统的智能化设计是借助软件模块的设计来实现的。如发电厂电气自动化控制系统的数据采集系统是由多线程在线可编程并行数据参数设计实现，以及PLC控制器作为控制系统的单机控制系统，集中控制系统和分布式控制系统等。无论是哪一种的PLC控制系统，都要根据实际需要，在编辑器内进行自动化参数设置，然后通过操作系统和应用软件对智能化的PLC模块进行激活，因此在电气自动化控制系统的设计上，较为重要的一点是软件的设计。

4.2 节能化设计

电气自动化控制系统的设计需要体现节能的特点，由于目前我国加强对环境的保护政策，提供低碳节能，因此在设计要点上同样要体现节能化，在能源紧张的世界格局下，人类越发地珍惜历史给人们留下的这部分财产，每用一点都要小心翼翼，生怕浪费，当节能成为所有这些行为的发生基础时，我们就不得不在能源使用上另辟蹊很苦。

4.3 可靠性设计

电气自动化控制技术无论是PLC控制技术，现场总线技术，还是变频技术以及DCS技术，微电子技术，在控制系统设计上都要考虑可靠性。尽管这些新的电气自动化控制技术具有较高的可靠性和安全性，但一旦出现问题，往往会给用户带来极大的损失，因此在设计上要加强可靠性措施，提高控制系统的可靠性。

4.4 规范化统一设计

由于电气化控制系统应用于各行各业，它的规范化，标准化是促进设计科学合理的有效手段，为了更好地将控制模块应用于各行各业，在自动化模块设计上要充分实现规范化设计。总结典型的设计思路，从而使典型设计起到部分标准和规范性的作用。PLC控制系统应用在企业自动化控制中时，同一企业或系统应尽量使用同一机型或同一生产厂家的PLC，因为这样的PLC的接口，标准以及对软件的兼容性要强于不同厂家的PLC备件，同时PLC外部设备和工具软件还可以共享，降低成本。

5 结束语

目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠。

【参考文献】

[1]谢常华.电气自动化的发展[J].企业导报，2010（11）.

[2]周艳惠.电气自动化控制系统的设计[J].中国新技术新产品，2010，02.

自动化控制设计篇(4)

【关键词】炼油 工业自动化 控制系统 设计 可持续发展

随着我国市场经济发展和社会建设水平的不断提高，我国的工业经济发展十分迅速，各行各业在发展和建设过程中均取得了较为可喜的成绩，对能源的需求越来越旺盛，导致我国成品油市场一度出现“油荒”现象。据相关的调查资料显示：长期以来，我国的炼油行业都存在着炼厂数量多，生产规模小，效率低下等阻碍炼油行业健康持续发展的不利因素，加快炼油工业自动化控制系统设计和建设成为推进我国炼油行业可持续发展的关键因素。

1 炼油厂的自动化控制系统的作用与设计目标

1.1 炼油厂的自动化控制系统的作用

目前先进的炼油化工厂都采用了自动化控制与管理系统，自动化的控制可以帮助石油化工企业在管理中采用更加精细的控制方式，可以最大发挥工艺的过程中的生产能力，利用计算机的智能化控制可以掌握各种原材料添加过程，也可以精确控制设备的运行，使得工程实现长期安全稳定的运行，实现企业整体智能化管理的重要基础，指导企业按时按需进行生产，保证利润降低能耗等等。

1.2 炼油厂的自动化控制系统的设计目标

控制系统的设计是针对生产需求进行层次化和结构化设计，对设备进行网络化连接，并设计之间的通讯与控制功能，利用新型的仪器和仪表结合控制系统的设计概念与方案，适应炼油化工的生产需要与组织需求，适应新的经济发展模式与企业战略需求，分析多种设计方案并集中优选，选择相对可靠且适用的控制方案，以此建立一个可靠的管理与控制系统，帮助企业在实际生产中达成智能化管理的目标。

2 自动化系统与管理模式的结合

ISO标准管理模型中，设计人员主要将检测、执行以及驱动到一级的控制和管理分为六层功能。以构成这种六层功能结构作为整个自动化控制系统设计提供了要点。但是随着我国市场经济体制的不断发展和完善，我国的市场竞争越来越激烈。多层次计算机系统在运行过程中数据采集和管理等方面的功能已经无法满足我国经济发展和社会建设的需求。随着科学技术的不断发展和创新，炼油行业在发展过程中规模越来越大，使用的技术和引进的设备也越来越先进，企业中的施工人员数量越来越多，因此炼油行业在发展过程中对炼油控制系统的需求越来越多，完善炼油工业自动化控制系统的设计，建立科学、严谨的炼油工业自动化控制系统势在必行。

3 炼油化工自动化控制系统的设计

3.1 硬件支持

近些年来，随着计算机信息技术的不断发展，部分PLC和DCS生产商抓住了商机，利用先进的科学技术，将PLC和DCS的软件工具和系统硬件的设备两者之间有效分离开来，从而为设计和开发具有实施监控功能的自动化控制系统奠定基础。

3.2 整体控制系统

为了实现自动化控制的需求，实现炼油的大型化、集约化生产的战略目标，在生产和建设过程中实现高效、节能、环保的可持续发展要求，设计人员在进行炼油工业自动化控制系统设计过程中，可以设置一个全厂范围内的中心控制室并设置多个现场机柜室，形成一个分布式的系统模式。实现集中操作分散控制的效果。现场控制室按照分区设置，解决电缆过长增加成本且影响传输的情况。利用可靠的结构设计来保证现场机柜室的安全，且进设置检查与调试接口，不设施常驻岗位。同时在企业范围内改造系统硬件，统一利用大规模的DCS，改变多数应用硬件不同厂商的问题，让小型系统、PLC等都具有统一的硬件支持，提高了系统统一性，最大限度的发挥DCS的功能与优势。同时系统通讯采用光缆技术，使得系统实现高速、抗干扰、可靠的性能优势。

3.3 通讯系统设计方案

为了能够从根本上提高炼油工业自动化控制系统设计方案的全面性和严谨性，设计人员需要完善DCS控制系统，将工程师控制站，操作员管理站、中央归档服务器（CAS）、I/O卡以及相关的机柜和OPC服务器等设备全部纳入到DCS控制系统的设计范围当中，选用性能较高的SCALANCE X-400交换机构成1Gbit/s的冗余环线网，采用1Gbit/s的冗余环线作为炼油工业自动化控制系统运行过程中控制器层和服务器层之间系统总线。从而将所有的控制器和服务器进行连接，充分的发挥数据输送和交换的功能，从而争取在最大程度上提高网络运行服务的安全性和可靠性。实现信号交流和输送。

4 防雷系统设计

在控制系统设计中还需要对防雷系统进行细致规划与设计，在了解厂区基本情况后，应进行综合防治，即利用综合性的措施来设置防雷系统，仪表和控制系统的防雷采用的是分类屏蔽、区域等电位连接、合理布线、设计信号类电涌防护等措施，以此提高整个体系的防雷抗干扰的能力。因为系统采用了光缆，在系统中提高抗了干扰的性能，保证其防雷效果提高。

5 结束语

在炼油化工厂的自动化控制系统设计中，应明确系统建立的目标与方式，即分析与研究现场需求后再进行细化设计，在设计中应本着提高仪表和控制系统效率与效果的思路，实现平稳运行和整体化控制，并尽量提高操作的工作环境，提高管理的平台化。同时关注信息处理能力提升与管理效果，为生产决策与调整提供第一手资料，这样才能使得系统设计体现其自动化的优势。

参考文献

[1] 张维忠.现代化炼油厂自动化技术的集成开发和应用通过技术鉴定[J].石油化工设备技术，2009（04）

[2] 张建国.SIS在过程工业应用中的典型问题探讨[J].石油化工自动化，2010（01）

[3] 郭磊，倪冬.OPC技术在多现场总线控制系统中的应用[J].仪表技术与传感器，2008，（8）

自动化控制设计篇(5)

在当前的机电控制领域，机电一体化和自动化控制应用愈加广泛，能够有效发挥对机电产品质量的优化，切实提升生产效率，推动机电企业发展模式的改革，在根本提升行业智能化水平，促进整个经济和社会的进步。为此，机电企业需要重视自动化和一体化新的发展形势。本文阐述了机电控制系统和自动化控制技术的涵义，分析了自动控制技术在机电控制系统中的价值，与当前机电领域发展实际相结合，探讨了机电一体化在机电控制系统中的应用方式，以期实现机电一体化的持续、长远发展。

关键词：

机电控制系统;自动化控制技术;一体化设计

0前言

随着科技的不断进步，自动化控制技术应用更加广泛，在整个社会发展中必不可少。借助自动化生产控制技术，能够实现生产规模的合理扩大，技术先进性突出。生产力的提升对机电制造业提出了了更高的标准和要求，需要满足多层次机电标准，借助自动化控制系统，切实提升生产效率。因此，机电一体化发展迅速，在整个行业发展中意义重大。

1对机电控制系统和自动化控制技术涵义的阐述

1.1对机电控制系统涵义的分析

对于机电控制系统，主要是借助计算机进行生产程序的设置，实现对装备的远程控制，达到对生产过程的掌握，其主要特征是自动化、智能化和高效化。立足机电控制系统自身的性质，自动化是其突出的特点，与通信领域的能力进行结合，达到对整个过程的全面监控，同时，强化对细节的检测，及时解决生产中的问题。立足机电工作人员，其智能化的特点能够有效降低工作压力，减少人工失误，一旦遇到机械生产环境威胁，能够借助智能机电控制系统对人的操作的替代，有力维护工作人员的安全。立足机电行业自身，在机电控制系统的应用下，整个行业更具整体性，能够高效地提升生产效率，综合控制能力得以增强。

1.2对自动化控制技术的阐述

自动化控制技术依赖的是控制装置和控制器，先行进行生产程序的设定，在无需人力协助的情况下，遵守生产规程，与人力控制相比，其优势十分明显，如借助硬盘驱动，能够实现伺服系统的精准定位，即使运行环境比较复杂，也能实现较为稳定的工作状态。

2自动控制技术在机电控制系统中应用途径的分析

2.1对自动控制技术在机电控制装备中应用的介绍

对于自动控制而言，其核心和关键性的内容就是装备和控制器，简言之，就是如果需要进行装备运转速度的记录，借助控制器测试就能够实现。很多机电企业都关注新型自动控制技术的应用，例如，PLC技术。将控制器置于机电控制装备中，能够实现整个生产系统的有效合成，在生产监控中，能够有效、快速地发现问题所在，防止出现较大程度的损失，实现了对产品的全面优化。在整个自动化进程中，控制器的作用是实现了对人工的替代，借助精密仪器，避免误操作的产生。

2.2对自动控制技术在机电微型计算机领域的应用的介绍

这一应用主要是借助控制装备实现模型的构建，通过微信计算机，实现对生产程序的有效控制，其优势十分突出，首先，实现了对自动控制和机电规模管理的调整和协调，使得单元性的技术得到有效结合，生产价值巨大，产品科技含量提升，生产时间被显著缩短，对产品使用寿命也产生了正面影响，给企业减少了相对一部分投入。立足这些优势，需要研发人员不断进行新机电模型的研发，切实满足生产需要。其次，立足安全，将自动化融入微型计算机，对危险的感知和反应能力增强，能够及时发现生产漏洞，有效控制机器的运行状态，降低损失。再次，立足机电一体化，自动化技术为机电一体化奠定了技术基础，主要体现在传感检测领域。

3对机电控制系统一体化设计的全面阐述

机电一体化设计具有较为广泛的覆盖领域，主要体现在机械、电子等领域，只有不断强化机电一体化加工技术，才能实现对整个机电控制系统的完善，加快机电智能化发展进程。机电一体化的集点是网络化、模块化、智能化和微型化，尤其是模块特征更加明显。鉴于制造业的庞大规模，类型复杂，在进行机电一体化产生研发的时候，要注重模块化，形成产品标准，注重新型机电产品的研发。微型化的特征主要立足信息技术的发展，不受时刻限制，较大程度地提升了机电一体化的影响力。

3.1对机电线路中一体化设计的分析

这一领域的设计主要体现在电子线路方面。传统的机电控制中，实现了线路与装备的隔离，设备运行中，很难实现对产品的全面、及时的了解，设备使用率不高。在应用机电一体化之后，微型计算机和控制器作用于系统，工作效率提升。在一体化设计中，产品质量被优化，工程流程被简化，因此，机电企业需要重视引进，对传统机电设备进行淘汰，发挥科技的力量，加快模块经济的发展。

3.2对机械装置中一体化设计的介绍

对于机电控制而言，系统性突出，能够实现对机械、控制、生产装备的有效统筹，加快一体化设计，因此机电工程师需要平衡三者之间的关系，融入一体化设计理念。要善于运用创造性思维，深入进行探讨，引进机电人才，重视实践活动，营造协作氛围，借用科技改变一体化模式，提升综合实力。

3.3一体化设计在机电功能模块中的发展

这一应用主要是指对整个机电控制系统和自动化控制技术进行统筹，将各个部分进行联结，借助控制器实现对各个部分的控制。模块一体化设计要立足整体，突破单一部分的功能，最大限度地发挥一体化的优势。要立足企业实际，选择最佳机电组合，最大限度地实现经济效益。

4结束语

综上，对于机电一体化而言，其是在机电控制系统和自动化控制技术相互融合的基础上产生的，能够有效实现对企业投资和收益的关系的调整，切实提升生产效率，推动智能化发展速度。因此，对于机电企业，需要重视研发机电一体化产品，加大信息使用，发挥自动化的优势，促进经济模式的转变，节约投资，提升人员素质，强化人才建设，形成机电一体化的整体营销战略，树立企业品牌。

参考文献：

[1]王亚.机电控制系统的自动控制技术与一体化设计[J].科学大众(科学教育),2015(03):178.

[2]王印束.基于动力传动系统一体化的双离合器自动变速器控制技术研究[D].吉林大学,2012.

自动化控制设计篇(6)

关键词：电气自动化控制系统设计思想

伴随着我国加入WTO及科学技术的日渐蓬勃,电气自动化控制系统在实际生活中的应用日益突出。了解这一系统的功能及组成,并在此基础上联系实际情况，和发展方向对电气自动化控制系统的设计做出分析研究,发挥创新精神，努力使其符合实际生产及生活要求，推进我国这一行业的繁荣昌盛是具有重大意义的。

1 电气自动化控制系统的主要功能及组成

1.1 电气自动化控制体统的主要功能

控制回路是为了保证主回路线路运行的稳定与安全，能够实现某项控制功能的若干个电子组件的组合的电气设备之一。这种设备要有以下功能：①自动控制功能。对于电气自动化控制系统，当设备出了故障时，需要开关自动切断电路以保障安全，使得具有自动控制功能的电气操作设备成为必要设备。②保护功能。电气设备在运行过程中会时常发生不可预知的故障，电压或电流以及功率等会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套能够检测这些故障信号并对设备和线路进行自动处理的保护设备。③监视功能。对于控制系统中最重要的自变量电是肉眼看不见的，一台机器设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要借助传感器的各项功能，设置各种视听信号，对整个系统的实时变化做出监控。④测量功能。视听信号只能定性地表明各设备的工作状态，具体的电气设备的工作情况还需专业设备测量出线路的各种参数（如电压、电流、功率和频率的大小等）。

1.2电气自动化控制系统的组成

目前常见的控制系统的基本回路通常由以下几部分组成：①电源供电回路。就是为供电回路提供工作电源。②保护回路。通常由熔断器、失压线圈、稳压组件、热继电器和整流组件等保护组件组成对线路和电气设备进行失压、短路和过载等各种保护。③信号回路。信号回路是将电信号转换成能及时通过直观形式，反映或显示设备(或线路)是否正常工作状态信息的回路。④自动与手动回路。虽然控制工程中，大多使用的是自动控制环节，但是在安装、调试以及紧急故障的处理过程中，手动环节还是不可或缺，一般情况下，通过转换开关和组合开关等方式实现自动与手动的转换。⑤制动停车回路。对于一个完善的系统，有启动过程，也必有制动过程，如能耗制动、倒拉反转制动、再生发电制动和电源反接制动，均是采取了某些特定措施使电动机停车的控制。⑥自锁及闭锁同路。自锁环节是指启动按钮松开后，电气设备维持工作的环节叫做自锁环节，自闭环节则是指未来保证设备运行的安全与可靠，两台或两台以上的电气装置和组件中，简而言之，就是只能一台通电启动，另一台不能启动的保护环节。

2 电气自动化控制系统的设计思想

2.1 集中监控方式

集中监控系统以其系统设计简单，运行维护方便，控制站的防护要求较低等优点被人所熟知，由于电气设备都进入监控，监控对象大量增加，导致主机处理量增大。与此同时，电缆距离增大，在一定程度上，也势必影响了系统的稳定性，由于刀闸隔离的辅助接点部分经常连接不到位，致使设备无法正常工作。像这样的接线方式不但复杂而且维护工作量大，更严重的还存在由于查线或传动过程中因接线复杂而造成失误操作。

2.2 远程监控方式

远程监控方式系统经过实际应用,具有安装和维护成本低、可扩展性强，数据传输实时性好，组态灵活等优点。但是由于Lon works总线和CAN总线等现场总线的通讯速度较低，与电气部分通讯量无法匹敌，所以这种监控方式仅适用于小型系统的监控，无法满足大型设备的电气自动化系统的构建。

2.3 现场总线监控方式

现场总线是智能现场设备的串行连接和自动化系统双向传输的通信网络。现场总线系统具有的技术特点有：①互可操作性与可用性；②对现场环境的适应；③现场设备智能化；④系统的开放性；⑤系统结构的高度分散性。随着近几年网络技术的迅猛发展，以太网(Ethernet)、现场总线等技术已经普遍应用于各种电气自动化控制系统中，且智能化电气设备也有了较快的发展。现场总线监控方式中的PLC、CPU等控制器是开放式系统中连接上远程变频器、启动器和仪表等设备，各装置的功能紧密联系同时也相对独立，各装置之间由中央控制器采集大量信息，使得整个系统的可靠性达到满意效果，即使出现装置故障，也仅影响相应的元件，不会导致整个系统瘫痪，这也正是现场总线监控方式区别于其他监控方式的主要特点。现场总线控制系统控制算法组态和数据库组态等组态技术，生成的参数及算法不仅可以在远程I/O或智能设备上运行，还可以按照现场总线标准定义的功能块可以在智能仪表及执行机构中进行运算，以实现真正的分布式控制。

3 电气自动化控制系统的发展趋势

自IEC61131的颁布后，逐渐发展成为了一个国际化的标准，得到各大控制系统厂商广泛青睐和采纳，OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机网络日渐发挥了非常重要并且不可替代的作用。

与此同时，IT平台和自动化的融合既是市场的需求下的必然结果，也是电子商务普及带来的产物。无论是多媒体技术还是Internet技术，在自动化领域都有广泛的应用前景。随着现实各种趋势的发展，电气自动化必然将得到不断的提高和完善，在更多的领域发挥作用。同时，勇于创新的力量也不容忽视。在提高科学生产效率的同时兼顾减低生产成本，增强产品的市场适应性，满足各方面要求。

总而言之，电气自动化控制系统的设计思想要把握住各项环节的优势并使之得到有效的利用，同时也要力求符合实际的生产要求，保证我国这一行业的稳定健康发展，在不断探索的过程中认识不足并不断的通过高新技术的学校来武装自己，充分发挥创新精神，创造出属于我们自己的控制系统，为我国先进的控制系统添砖加瓦，开创出和谐的发展局面。

参考文献：

[1]周艳惠.电气自动化控制系统的设计[J].中国新技术新产品，2010年2期.

自动化控制设计篇(7)

【关键词】电气自动化；控制系统；发展现状；系统设计

引言

随着我国科技的不断发展， 电气自动化控制系统在各行业中得到了广泛的应用，为整个电气设备行业提供了基础条件，也促进了电气行业的持续发展，其中包括工业自动化领域，建筑智能化领域的发展。但对目前来说，我国的电气工程和自动化中仍然存在许多问题，如在中央控制能力、应急预案、运行管理、配网管理、信息搜集等方面还有许多问题，需要不断去解决与完善。鉴于此，本文从实际工作经验的总结出发，主要就电气自动化控制系统的应用及其在往后的发展前景进行了研究。

1 电力自动化技术概述

随着科学技术的发展与不断的进步，电网技术也有了很大的发展，配电网技术的网络化程度也在不断地提高，因此，电力自动化技术也得到了迅速的发展。

电力自动化技术是将现代的电子技术、信息的处理技术以及网络通信技术融为一体的基础上，发展起来的综合技术，是在电力工程的电力系统中实现远程监控以及监视管理的有效地途径。电力自动化技术，为电力系统的平稳运行提供了良好的条件，并且随着发展，电力系统也得到了更为优质的服务

电力系统自动化的技术要求有：1）保证电力系统各部分的技术要求，以实现设备的安全以及经济，并以设备的实际运行为主要的依据，保证操作人员实际的控制和协调；2）尽量的利用电力自动化技术进行安全性能的改善，从而可以减少事故，并能够节省人力，避免紧急事故的发生和发展；3）还要对电力系统的整体数据以及参数进行检验、收集并对之进行处理，保证各系统的正常运行；4）保证电力系统各部分的安全以及经济。

2 电气自动化系统的发展现状

首先，电气自动化系统信息化。信息技术在纵向和横向上向电气自动化进行渗透，纵向上，信息技术从管理层面对业务数据处理进行渗透，利用信息技术可以有效存取财务等管理数据，对生产过程动态监控，实时掌握生产信息并确保信息的全面、完整和准确；横向上，信息技术对设备、系统等进行渗透，微电子等技术的应用使控制系统、PLC 等设备界线从定义明确逐渐变得模糊，而软件结构、组态环境、通讯能力等的作用日益凸显，网络、多媒体等技术得到了广泛应用。

其次，电气自动化系统使用、维护与检修简易化。WindowsNT等已经成为实施电气自动化控制平台、规范以及语言的标准，基于Windows的人机界面成为了电气自动化的主流，并且基于Windows的控制系统有着灵活、易于集成等优势，也得到了广泛的应用。采用Windows操作平台使得电气自动化系统的使用、维护和检修更加简单、方便。

最后，实现分布式控制应用。电气自动化系统通过串行电缆连接中央控制室、PLC、现场，将工业计算机PLC的CPU、远程I/O站、智能仪表、低压断路器、变频器、马达启动器等连接，将现场设备的信息收集到中央控制器。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统与相关智能设备的双向传输通讯总线，将PLC、现场设备与相应的I/O设备连接起来，使输入输出模块发挥现场检查和执行的作用。

3 电气自动化控制系统的功能

在电气自动化领域， 控制系统的功能单元机组的运行和电气控制的特点应该将发电机――变压器组和厂内用电源灯电气系统的控制全部都纳入到 ECS 监控中来。从实践中我们可以发现，其主要具备以下几点基本功能： 一是发电机，变压器组的出口断路器、隔离开关的控制与操作；二是发电机，变压器组的保护。厂内高变保护、励磁变压器保护与控制； 三是发电机的励磁系统，其中主要包括启励、灭磁的相关操作，控制手段的互相切换，进行增磁、减磁的操作，PSS（ 电力系统稳定器） 的投退；四是开关的并网可以分为自动同期与手动同期两种；五是在高压电厂内，要采用电源监视、操作、厂内用电快速切换装置的状态监视、投退、手动启动等；六是380V低压厂内用电电源监视、操作、低压设备自投装置控制；七是在高压的环境下穷或者备用变压器的控制和操作； 八是柴油发电机组和保护电源的相关控制程序与操作方法。

4 电气自动化控制系统的设计

4.1 集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

4.2 远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线（如 Lonworks 总线，CAN总线等）的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

4.3 现场总线监控方式

目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现 场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任意装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

5 结束语

电气自动化控制技术是信息技术，计算机技术，网络通信技术和电子技术相互融合产生的一种新型的专业化控制技术。随着人们对工业化生产工艺的要求越来越高，在新形势下加强电气自动化控制技术的应用成为了建筑企业，钢铁行业，火力发电行业的必然选择。本文详细分析了电气自动化控制系统的发展及设计，旨在为大家提供参考依据。

【参考文献】