论文部分内容阅读
[摘 要]本文回顾了电气控制技术发展历史,探讨了电气控制技术的应用范围,并展望了电气控制技术及其发展趋势。
[关键词]电气控制技术;现状;发展
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0347-01
一、电气控制技术发展阶段
电气控制技术发展的周期相对较长,其发展的历史主要分为三个阶段,包括从手动化到自动化、从简单化到智能化、从逻辑化到网络化三个阶段的发展历程。
1、从手动化到自动化。电气控制技术发展的初始阶段是由手工控制的,然后随着技术的发展和创新,逐步走向了半自动化、自动化,主要表现在控制方法上从手动控制发展到自动控制,应该说,这一阶段是电气控制技术的一次技术革命性的变化,使得人力在这次技术革命中得到了解放,也为电气技术快速发展奠定了基石。
2、从简单化到智能化。电气控制技术实现简单的自动化后,有时还是因为人为的操作,经常性地出现这样或者那样的失误,而且这种失误既是不可避免的,也是发生频率较高的,故此,技术专家们开始绞尽脑汁地研究更为先进的电气控制技术,于是就出现了智能化。不可否认的是,迈上智能化台阶后,出现的人为失误明显减少,而且机械或机器自我纠错的能力也是特别的强,从此,电气控制技术从控制功能的简单控制发展到智能化控制,实现了一次质的飞跃。
3、从逻辑化到网络化。因为信息化和网络化在电气控制技术中的广泛应用。电气控制技术在控制操作上,已经从繁琐笨重的数据整理发展到了信息化高效、快捷处理,电气控制技术在控制原理上,也从单一的有触头硬接线逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统,体积小了但是本领却大了,用人数量少了,但是工作量越来越大了。
二、电气控制技术应用及现状
当前,标志着电气控制技术应用的国际先进水平,表现为以下四个方面。
1、以电子计算机和其它电子装置为主要控制手段。工业生产中需要大量的顺序性和逻辑性的动作,过去要用大量继电器,现在采用以微处理机为基础的PC,使控制设备结构简单,改编程序灵活方便,可靠性大大提高。有不少生产设备需要自动调节与控制,采用微型计算机以后,除能实现常规的PID控制规律以外,还能很方便地实现非线性控制、变结构控制,进一步实现最优控制、自适应控制等等,大大扩展了电气控制的功能。此外,还从单一的控制作用,发展到控制、保护、诊断。除了用微型计算机进行直接控制之外,还可用小型或中型计算机对整条生产线或车间实行监督控制((SCC)和协调管理,再用中型甚至大型计算机负责整个工厂和全企业的经营管理,构成分级分布控制系统。
2、以电力电子装置为弱电控制强电的媒介。在各种电气控制设备中,能够实现弱电控制强电的关键是电力电子装置。由于微电子制造技术的进步,给电力电子器件生产以极大的推动力,各种新型电力电子器件向着高电压、大功率、高动态参数和高可靠性的方向发展,装置结构的改善与制造水平的提高也是很受重视的问题。采用组合式安装元件,改进通风冷却方式,都能提高单位安装面积的变流容量,从而获得经济效益。
3、自动控制理论和信息传输理论为电气控制技术的理论基础。自从计算机用于实时控制之后,提供了实现各种控制规律的方便,情况发生了根本的变化。举例来说,变结构控制在线性电路的基础上实现起来比较麻烦,用软件来实现就容易得多。计算机的高速运算能力使现代控制理论中较复杂的控制规律都能够得到实时的应用。在单台计算机DDC控制中,信息的传送已有一定的模式。采用多计算机控制,以至分级分布系统中的计算机网络,通讯向题就变得复杂起来。现在,在通信工程中的信号处理和信息传输理论已被用到电气控制中来,没有这些理论基础,是很难设计出全面自动化的系统的。
4、以數字仿真和计算机辅助设计、辅助制造((CAD/CAM)等为科研和生产的有力工具。对于一般比较简单的电气控制系统,设计、安装之后,在实际装置上进行调试就可以了。由于某种原因,设计计算与实际有些距离是难免的,这样在调试中就可能产生振荡,或者某个参量超出容许范围,如果保护措施又不充分,将会造成事故。对于比较重要或贵重的设备,应该先在小型装置上进行模拟试验,这叫做物理仿真。计算机科学和控制对象数学模型技术发展以后,可以用数学模型代替实际系统在计算机上进行试验和研究,这是数学仿真。数学仿真既快又方便,即使某些量越限,最多是限幅(模拟量)或谧出(数字量),不会损坏设备。对于比较复杂的控制系统,数学仿真更是不可缺少的了。
对于一个电气控制工程设计人员来说,除了控制系统的原理设计和计算之外,控制装置的结构设计、印刷电路板的设计、安装接线设计等等往往占据了他主要的工作量,这些工作许多都是可以用计算机来代替的。实现整个控制装置的计算机辅助设计,可以把设计工作者从图板面前繁杂而重复的劳动中解放出来,从事更具有创造性的工作,设计的成果也不再是大量的图纸,而是各种程序、数据和指令。再加上计算机辅助制造,整个自动化装置的生产就出现了崭新的面貌。
以上四个方面标志着现代电气控制技术的特点。它表明,现代的电气控制技术已经不仅是一些电控设备的应用,它正在成为电工、自动控制、计算机应用、电力电子学、数字仿真与CAD几门学科互相交叉的新兴学科。
三、电气控制技术发展趋势
1、向开放性趋势发展。单片机技术不断的发展和创新,使得电气控制系统软硬件技术也在不断的发展,尤其向开放性发展目前来看,新电气控制技术下的系统硬件设计不仅快捷、性价比高,其灵活性、可靠性也比较好,能为相关企业发展创造更多平台电气控制系统硬件技术的更新,使得电气控制技术升级开放性成了时代发展必然选择,尤其是网络化发展的今天。网络模块分布式的出现为现代化电气控制技术提供了最佳通信和联系方式电气控制技术的网络化,也将会给电气控制设计及发展带来更多新的思路,也会提高电气控制技术的叮靠性和稳定性,在一定程度上也会使电气控制装置局部性和整体性的提升成为可能。因此,开放性发展趋势已经成为电气控制技术发展的必然趋势。
2、向智能化趋势发展。随着科学技术小断的发展,以人工智能技术为主的神经网络、遗传算法、模糊逻辑等技术已经在电力系统中应用,相关应用研究也在不断的进行。目前来看,神经网络作为一种非线性映射,已经成为解决无法列出方程式或求解较难的线性问题关键技术。当输电线两边系统电势角呈现摆开状态时,很容易造成电阻短路。这时使用神经网络技术,就可以对其进行大量的故障样本训练并对训练进行分析,就能找出距离,保护故障以解决实际问题。其他人工智能技术在电气控制技术中也能发挥其作用。
3、向网络化趋势发展。网络化保护装置原理能将传统集中式母线保护分散成小同母线保护单元,并将其显示在不同回路保护屏上,以实现装置的保护在装置保护中,可以用计算网络将不同母线保护连接在一起,只要保护单元输入相应回路电量,就能从不同回路流量和计算机网络流量中获得回路电流量。此基础上的母线差别计算较小,能对故障和母线进行隔离用计算机网络来实现母线保护原理,与传统集中式母线保护原理相比,其可靠性更高当其中一个保护单元受到相应干扰或是出现误动时,相应保护单元能跳开回路,能最大限度的降低母线被切故障障率,因此,网络化技术在高压母线中使用效果较佳。
结语
对于电气控制技术来说,包含电气原理、线路、系统设计,也涉及到编程方法及生产机械应用等相关内容,要想将电气控制方法和相应内容连接起来,更好的满足时代发展需求,还需要对电气控制技术进行不断的研究。
参考文献
[1] 王为晓,孙健.浅谈MXG-47S型采煤机电气设备与电气控制技术[[J].中国科技博览,2011(20).
[2] 刘祖茂.两种电气控制技术在电厂中的应用与分析[J].机电工程技术,2006.
[3] 徐雷.电气控制技术应用现状及其发展趋势研究[J].中国新技术新产品,2013(2).
[4] 姜明国.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].硅谷,2012,(6).
[关键词]电气控制技术;现状;发展
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0347-01
一、电气控制技术发展阶段
电气控制技术发展的周期相对较长,其发展的历史主要分为三个阶段,包括从手动化到自动化、从简单化到智能化、从逻辑化到网络化三个阶段的发展历程。
1、从手动化到自动化。电气控制技术发展的初始阶段是由手工控制的,然后随着技术的发展和创新,逐步走向了半自动化、自动化,主要表现在控制方法上从手动控制发展到自动控制,应该说,这一阶段是电气控制技术的一次技术革命性的变化,使得人力在这次技术革命中得到了解放,也为电气技术快速发展奠定了基石。
2、从简单化到智能化。电气控制技术实现简单的自动化后,有时还是因为人为的操作,经常性地出现这样或者那样的失误,而且这种失误既是不可避免的,也是发生频率较高的,故此,技术专家们开始绞尽脑汁地研究更为先进的电气控制技术,于是就出现了智能化。不可否认的是,迈上智能化台阶后,出现的人为失误明显减少,而且机械或机器自我纠错的能力也是特别的强,从此,电气控制技术从控制功能的简单控制发展到智能化控制,实现了一次质的飞跃。
3、从逻辑化到网络化。因为信息化和网络化在电气控制技术中的广泛应用。电气控制技术在控制操作上,已经从繁琐笨重的数据整理发展到了信息化高效、快捷处理,电气控制技术在控制原理上,也从单一的有触头硬接线逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统,体积小了但是本领却大了,用人数量少了,但是工作量越来越大了。
二、电气控制技术应用及现状
当前,标志着电气控制技术应用的国际先进水平,表现为以下四个方面。
1、以电子计算机和其它电子装置为主要控制手段。工业生产中需要大量的顺序性和逻辑性的动作,过去要用大量继电器,现在采用以微处理机为基础的PC,使控制设备结构简单,改编程序灵活方便,可靠性大大提高。有不少生产设备需要自动调节与控制,采用微型计算机以后,除能实现常规的PID控制规律以外,还能很方便地实现非线性控制、变结构控制,进一步实现最优控制、自适应控制等等,大大扩展了电气控制的功能。此外,还从单一的控制作用,发展到控制、保护、诊断。除了用微型计算机进行直接控制之外,还可用小型或中型计算机对整条生产线或车间实行监督控制((SCC)和协调管理,再用中型甚至大型计算机负责整个工厂和全企业的经营管理,构成分级分布控制系统。
2、以电力电子装置为弱电控制强电的媒介。在各种电气控制设备中,能够实现弱电控制强电的关键是电力电子装置。由于微电子制造技术的进步,给电力电子器件生产以极大的推动力,各种新型电力电子器件向着高电压、大功率、高动态参数和高可靠性的方向发展,装置结构的改善与制造水平的提高也是很受重视的问题。采用组合式安装元件,改进通风冷却方式,都能提高单位安装面积的变流容量,从而获得经济效益。
3、自动控制理论和信息传输理论为电气控制技术的理论基础。自从计算机用于实时控制之后,提供了实现各种控制规律的方便,情况发生了根本的变化。举例来说,变结构控制在线性电路的基础上实现起来比较麻烦,用软件来实现就容易得多。计算机的高速运算能力使现代控制理论中较复杂的控制规律都能够得到实时的应用。在单台计算机DDC控制中,信息的传送已有一定的模式。采用多计算机控制,以至分级分布系统中的计算机网络,通讯向题就变得复杂起来。现在,在通信工程中的信号处理和信息传输理论已被用到电气控制中来,没有这些理论基础,是很难设计出全面自动化的系统的。
4、以數字仿真和计算机辅助设计、辅助制造((CAD/CAM)等为科研和生产的有力工具。对于一般比较简单的电气控制系统,设计、安装之后,在实际装置上进行调试就可以了。由于某种原因,设计计算与实际有些距离是难免的,这样在调试中就可能产生振荡,或者某个参量超出容许范围,如果保护措施又不充分,将会造成事故。对于比较重要或贵重的设备,应该先在小型装置上进行模拟试验,这叫做物理仿真。计算机科学和控制对象数学模型技术发展以后,可以用数学模型代替实际系统在计算机上进行试验和研究,这是数学仿真。数学仿真既快又方便,即使某些量越限,最多是限幅(模拟量)或谧出(数字量),不会损坏设备。对于比较复杂的控制系统,数学仿真更是不可缺少的了。
对于一个电气控制工程设计人员来说,除了控制系统的原理设计和计算之外,控制装置的结构设计、印刷电路板的设计、安装接线设计等等往往占据了他主要的工作量,这些工作许多都是可以用计算机来代替的。实现整个控制装置的计算机辅助设计,可以把设计工作者从图板面前繁杂而重复的劳动中解放出来,从事更具有创造性的工作,设计的成果也不再是大量的图纸,而是各种程序、数据和指令。再加上计算机辅助制造,整个自动化装置的生产就出现了崭新的面貌。
以上四个方面标志着现代电气控制技术的特点。它表明,现代的电气控制技术已经不仅是一些电控设备的应用,它正在成为电工、自动控制、计算机应用、电力电子学、数字仿真与CAD几门学科互相交叉的新兴学科。
三、电气控制技术发展趋势
1、向开放性趋势发展。单片机技术不断的发展和创新,使得电气控制系统软硬件技术也在不断的发展,尤其向开放性发展目前来看,新电气控制技术下的系统硬件设计不仅快捷、性价比高,其灵活性、可靠性也比较好,能为相关企业发展创造更多平台电气控制系统硬件技术的更新,使得电气控制技术升级开放性成了时代发展必然选择,尤其是网络化发展的今天。网络模块分布式的出现为现代化电气控制技术提供了最佳通信和联系方式电气控制技术的网络化,也将会给电气控制设计及发展带来更多新的思路,也会提高电气控制技术的叮靠性和稳定性,在一定程度上也会使电气控制装置局部性和整体性的提升成为可能。因此,开放性发展趋势已经成为电气控制技术发展的必然趋势。
2、向智能化趋势发展。随着科学技术小断的发展,以人工智能技术为主的神经网络、遗传算法、模糊逻辑等技术已经在电力系统中应用,相关应用研究也在不断的进行。目前来看,神经网络作为一种非线性映射,已经成为解决无法列出方程式或求解较难的线性问题关键技术。当输电线两边系统电势角呈现摆开状态时,很容易造成电阻短路。这时使用神经网络技术,就可以对其进行大量的故障样本训练并对训练进行分析,就能找出距离,保护故障以解决实际问题。其他人工智能技术在电气控制技术中也能发挥其作用。
3、向网络化趋势发展。网络化保护装置原理能将传统集中式母线保护分散成小同母线保护单元,并将其显示在不同回路保护屏上,以实现装置的保护在装置保护中,可以用计算网络将不同母线保护连接在一起,只要保护单元输入相应回路电量,就能从不同回路流量和计算机网络流量中获得回路电流量。此基础上的母线差别计算较小,能对故障和母线进行隔离用计算机网络来实现母线保护原理,与传统集中式母线保护原理相比,其可靠性更高当其中一个保护单元受到相应干扰或是出现误动时,相应保护单元能跳开回路,能最大限度的降低母线被切故障障率,因此,网络化技术在高压母线中使用效果较佳。
结语
对于电气控制技术来说,包含电气原理、线路、系统设计,也涉及到编程方法及生产机械应用等相关内容,要想将电气控制方法和相应内容连接起来,更好的满足时代发展需求,还需要对电气控制技术进行不断的研究。
参考文献
[1] 王为晓,孙健.浅谈MXG-47S型采煤机电气设备与电气控制技术[[J].中国科技博览,2011(20).
[2] 刘祖茂.两种电气控制技术在电厂中的应用与分析[J].机电工程技术,2006.
[3] 徐雷.电气控制技术应用现状及其发展趋势研究[J].中国新技术新产品,2013(2).
[4] 姜明国.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].硅谷,2012,(6).