自動化專業的研究論文

來源:才華庫 1.73W

自動化專業是以電子技術、計算機資訊科技、感測器與檢測技術等為主要技術手段,對各種自動化裝置和系統實施控制。下面是小編推薦給大家的自動化專業的研究論文,希望大家有所收穫。

自動化專業的研究論文

自動化專業的研究論文

摘要

本文闡述了國內電氣自動化的現狀,並結合國外的一些新發展,對其發展狀況進行了展望。

關鍵詞

電氣自動化 發展現狀 趨勢

1 電氣自動化概述

電氣自動化運用電力電子技術、微機控制技術和計算機網路技術來實現電氣自動控制,以計算機技術實現程式控制,並且通過系統整合實現自動控制電力系統和執行維護功能。其明顯特徵是整合化、智慧化和綜合化、故障反映迅速自動化。

電氣自動化範圍較廣,包括配電自動化、變電站自動化、饋線自動化。配電自動化包括配電系統所有硬體設施和控制流程,通過輸電、配電和用電實現配電自動化流程。變電站自動化通過饋電自動化實現系統監控和管理。而饋電自動化方面,則是高度整合化,除了常規的遙測、遙信和遙控,包括自動重合閘、饋線故障監測、電能質量等監測,還集成了斷路器監視功能,逐步發展成為智慧化開關。

2 電氣自動化發展史

伴隨著電子技術和資訊科技的飛速發展,電氣自動化已經走出了工廠,並且在辦公、交通等多個領域得到了廣泛的應用。

(1)全控型電力電子開關時期。在上個世紀五十年代閘流體出現,標誌了運動控制新紀元的開始。繼後出現了交流變頻技術和全控制式器件GTR等,即電力電子器件第二代。第三代器件包括IGBT和MGT這類複合型電力電子器件。而第四代器件則由功率積體電路PIC構成。

(2)電路低頻向高頻發展。隨著電力電子器件的更新,變換器電路也隨之改變。在普通閘流體時期,整流控制主要由直流傳動變換器完成。交流變頻傳動由交-直-交變頻器完成。在第二代時期,PWM變換器得到廣泛的應用。PWM技術可以提高工作效率,並且減少高次諧波對電網的影響,可以改善電動機低頻轉矩脈動問題。

(3)交流調速理論發展。德國學者F99Blasche提出了交流電機磁場定向遠離市,並得到德國大學教授Depenbrock的繼承和發展。教授D繼F99Blasche提出了直接轉矩控制思想,並將他推廣到了弱磁調速範圍。這一控制思想具有結構簡單、思想新穎、訊號處理物理概念明確的特點,屬於高靜動態效能的新型交流調速方法。

(4)通用變頻時期。通用變頻器是一種系列化、批量化和佔市場量最大的中小功率變頻器,經歷了由普通功能型U/F控制型到高功能U/F型再到高動態效能適量控制型的發展過程。

(5)單片機發展。由於占主導地位的MCS-51微控制器的8位機功能簡單,指令短小,後來就有了適合大批量生產的PIC系列微控制器的推廣和使用,其可靠性和保密性都非常高。

3 國內電氣自動化現狀

3.1 平臺開放式發展

OPC技術的出現,Microsoft Windows平臺的廣泛應用和IEC61131的頒佈,為電氣技術的發展奠定了良好基礎。基於PC技術的人機介面已經成為主流趨勢,而基於PC技術的控制系統具有靈活和易於整合特點也正在被廣泛的採納和應用。

3.2 現場匯流排和分散式控制技術

現場匯流排是一種序列的連線智慧裝置和自動化系統的數字式、雙向傳輸分支結構的通訊匯流排。包括位於中央控制室內的計算機、監視控制軟體和PLC的CPU以及位於現場的遠端的I/O站、智慧儀表、低壓斷路器和變頻器等構成,中央控制室和現場通過一根序列電纜連線,並且將這些現場裝置的大量資訊採集傳輸到中央控制室。而資訊化技術的發展必將導致基於網路整合自動化系統的基礎資訊系統的發展。

3.3 IT技術與電氣自動化

市場需求的發展促進了電氣自動化和IT技術平臺的融合,資訊科技對工業的影響主要分兩個方面:一是縱向滲透管理層;二是橫向擴充套件到自動化的裝置、機器和系統中。其中,資訊科技縱向滲透能夠幫助企業對當前生產資料進行實時的存取,提高管理資料處理系統工作效率。橫向,資訊科技已經滲透到了產品的所有層面,包含感測器和執行器,也包含控制器和儀表。

4 國外電氣自動化發展新方向

法國ICC技術又稱使用者通訊介面試驗,能夠實現實時讀表、停電控制和遠端管理功能,並且能夠幫助廣大使用者群眾實時瞭解電價,為使用者實現用電優化管理提供了條件。優化用電是指使用者根據實時電價制度,合理選著自己的用電裝置和用電時間段,或者是在不同時間段用部分裝置。

義大利開發了家庭用電智慧助理,藉助使用者的電視機實現供電資訊實時顯示和控制,便於供電服務資訊隨時查詢。這不僅便利了居民的生活,同時便於供、用雙方互動,供方可以記住此平臺向用戶釋出各類通知,並且幫助用方進行節能降耗方案建議,用方不僅可以得到實時的電價資訊和供電服務,還可以從中節約用電,減少經濟消耗。這種功能的實現還可以節能減耗,保護環境。

西班牙和法國共同研發的系統,可以幫助家庭優化電能應用和管理,他藉助部分諮詢配置機和用電能量管理系統實現對使用者提供最優配置建議和削峰填谷功能。他可以根據不同使用者的生活習慣和要求,為不同使用者提供既優化經濟又舒適滿意的用電建議。

國外這些先進、人性化的裝置代表了現代電氣自動化實時性、自動化和管理功能發展的方向,這可以改進供電可靠性和電能質量,還可以對使用者的供電服務質量,在未來高科技社會中將有優越的經濟性和良好的社會綜合效益。

5 電氣自動化發展趨勢

未來電氣自動化的發展趨勢具有分散式、開放式和資訊化三大特點。分散式是指能夠確保網路中每個智慧的模組都能夠獨立工作的網路結構,能夠完成系統危險分散的功能;開放化是指系統具有與外界聯通的介面,能夠實現系統與外界網路系統的連線功能;資訊化則是指系統資訊具有綜合處理能力,實現與網路技術相結合的網路自動化和管理控制一體化。

(1)系統監控綜合化。現代電氣裝置逐步向通用化、模組化及系列化發展,能夠實現組態靈活特點。由於計算機技術的所有功能都能夠通過螢幕軟體按鈕直接完成,系統監控的綜合化得到很大提高。採用綜合化監控,能夠完成雙重或者多重的冗餘,可以為系統改善和可靠性提高做出貢獻。

(2)系統網路化。為了提高系統的可靠性,控制網路大多采用冗餘結構,能夠完成數字化和高效自動化代替繁瑣複雜的人工操作,大大提高了工作效率,減輕了工作人員的工作量,改善了工作人員的工作環境。同時,高度自動化還能夠減少頻繁操作,減少誤操作率,進一步提高系統可靠性。

(3)系統人性化。伴隨互動式網路發展,供用雙方資訊互動更為方便。通過人性化、自動化的電氣自動裝置,供方能夠實時瞭解用方資訊,為用方提供更加實用、經濟、安全的用電建議,也可以更多的掌握使用者用電資訊,為系統的穩定可靠執行提供資料。用方可以藉助高科技的技術,更加詳細的瞭解自己的用電情況,結合供方資訊,改善個人生活舒適度,提高生活經濟性。

6 結語

電氣自動化技術雖然已經廣泛應用,並深入到國民經濟各個領域,但他仍然在不斷革新和發展。在市場競爭越來越激烈的形勢下,為了在經濟上取得利益,我們必須積極吸取先進的經驗和技術,為實現自主研發創造條件。

自動化專業的研究論文二

【摘要】

工業控制自動化技術是一種現代生產技術,他綜合了精密儀器、計算機軟體技術、控制論、統籌學等多種學科技術,通過對工業生產過程實施檢測、修正、調整、優化和管理等,不斷提高工業生產效率,以最少的工業投入收到更高的產出,不斷提高產品質量。工業自動化控制系統主要由三個部分組成:即工業自動化軟體、工業機械和資訊系統。通過發揮工業控制自動化技術能夠有效提高工業生產效率,幫助企業不斷優化生產流程,提升綜合生產效益。工業自動化技術的出現,是工業化水平提高的重要標誌。今天,自動化技術已得到十分廣泛的應用,在機械設計、機床加工、石化冶煉、資訊科技、建築施工以及航空航天等領域都有他的影子。本文將全面分析工業自動化技術以及其的未來發展方向。

【關鍵詞】

工業自動化控制;系統組成;趨勢;分析

一、工業自動化簡介

工業自動化以生成活動中的各項引數為基礎,採用現代管理技術和裝置對整個生產過程實施控制,通過大量使用現代工業裝置和技術不斷降低人力資本投入,充分利用人以外的生產性資源來組織生產活動,這就是工業自動化生產模式,而工業生產過程自動化就是工業自動化。

1、我國工業自動化的發展過程

隨著經濟、科技發展水平的不斷提高,我國工業自動化水平也得了快速提升,如今在多個生產部門和領域都應用到了工業自動化技術。自動化技術是實現工業生產完全自動化或者部分自動化的`基礎,他可以有效節省工業生產人力資本的投入。自動化技術涉及到多個學科知識和內容,例如機械、力學、電子資訊、軟體等。當前,工業自動化技術應用水平成為衡量一國工業化水平的重要指標和尺度,也是提高工業生產效率的重要手段。我國工業自動化主要經歷了三個主要階段,即20世紀40年代至60年代,以單機自動化加工裝置出現為標誌的初級發展階段;20世紀60年代中至70年代初期,以流水線工業自動化技術應用為標誌的階段;20世紀70年代中期至今,以高科技技術為應用的現代發展階段。

2、工業自動化控制系統組成

自動化控制技術是一種現代化工業生產技術,在多個行業和領域得到了充分的利用和發展,在農業、教育、加工業等行業中都可以看到他的影子,他是集機械、電子、資訊以及電氣等學科知識為一體的綜合性應用技術。工業控制系統則是指工業生產裝置、控制系統以及自動化裝置和技術的統稱。

3、工業自動化控制系統產品

(1)可程式序控制器(PLC):按功能及規模可分為大型PLC,中型PLC及小型PLC。(2)分散式控制系統(DCS):按功能及規模亦可分為多級分層分散式控制系統、中小型分散式控制系統、兩級分散式控制系統。

(3)工業PC機:在一些生產環境比較惡劣地方比較使用,他通過與各種控制指令輸入輸出介面相結合組成綜合性工控機。

(4)嵌入式計算機及OEM產品,包括PID調節器及控制器

二、工業自動化控制的現狀

1、PLC

PLC主要是指數字運算操作電子系統的可程式邏輯控制器,他可全程監控和控制工業生產全過程。他配置了可自動程式設計的開發系統,能夠自動儲存和利用各種儲存程式,執行邏輯運算,順序控制,定時,計數與算術操作等面向使用者的指令,並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種型別的機械或生產過程。PLC是工業自動化控制的核心部分,好比人的神經中樞。

2、DCS

在國內工業領域,DCS也被稱作集散式綜合控制系統。他是一個綜合性的多級資訊通訊計算系統,主要由過程控制級和過程監控級組成,主要組成部分有微機、通訊網路、輸出終端和控制調配器等多項科技技術,其主要工作原理是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。DCS具有諸多優點,例如高穩定性、靈活性和相容性等。可以用一句話來簡單概括DCS的主要功能特點:分散控制,集中管理。

3、工業PC

工業PC主要有兩種型別:IPC工控機和CompactPCI工控機。工業自動化技術應用對工業PC的執行提出了更高的要求,對其的工作穩定性、冗餘配置以及相容性給出了苛刻的技術要求。過去的IPC技術逐漸難以滿足現代工業自動化生產的要求,慢慢退出了歷史舞臺。多種不同的PC機能夠兼做伺服器和客戶機,並形成了按區域劃分的工業PC機群,依靠網路形成了集管理和控制為一體的綜合系統,實現了企業內部之間的資訊交換和溝通。

三、工業自動化控制的未來發展趨勢

1、未來PLC

自面世以來,PLC就一直沒有停止創新和發展的腳步,他通過利用當前最新的微處理技術和電子資訊科技可以實現快速掃描。從技術應用趨勢來看,電腦軟體技術將會在程式化控制器的設計和生產上得到更多的應用,未來必然會出現儲存功能強大、運算速度更快、智慧化水平更高的PLC產品。一個小型的PLC相當於8-10個繼電器,具有十分廣泛的應用空間。從產品規模上看,會進一步向超小型及超大型方向發展;從產品的配套性上看,產品的品種豐富、規格齊全,完美的人機介面、完備的通訊裝置會更好地適應工業控制的需求。從市場上看,少數幾個品牌壟斷國際市場,會出現國際通用的程式語言。

2、控制系統正在向現場匯流排方向發展

現場匯流排是近年來迅速發展起來的一種工業資料匯流排,他主要解決工業現場的智慧化儀器儀表、控制器、執行機構等現場裝置間的數字通訊以及這些現場控制裝置和高階控制系統之間的資訊傳遞問題。由於現場匯流排簡單、可靠、經濟實用等一系列突出的優點。現場匯流排是安裝在製造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通訊網路。現場匯流排使測控裝置具備了數字計算和數字通訊能力,提高了訊號的測量、傳輸和控制精度,提高了系統與裝置的功能、效能。他不僅是一個基層網路,而且還是一種開放式、新型全分佈控制系統。國內現場匯流排的發展趨勢是:①多種現場匯流排在國內展開激烈競爭,競爭的重點是應用工程;②自己開發的現場匯流排產品開始投入市場;③各行業的現場匯流排應用工程迅速發展。

3、工業自動化控制軟體的發展趨勢

IDE為每個應用程式元件提供了一種歷史記錄稽核跟蹤機制,包括使用者識別符號、時期與時間戳、以及關於變化的詳細的摘要資訊。IAS對使用者而言可顯著降低工程成本,為簡化分散式自動化的開發、部署、維護與管理提供了基礎。最近的工業自動化軟體系統正利用先進的軟體技術朝著整合化、網路化、平臺化、綜合管理等方向發展。

四、結束語

總體而言,現代工業自動化技術的應用和普及,將會顯著提升社會總體生產效率,同時也會加快促進傳統產業結構的優化和升級。藉助現代工業自動化控制技術,可以大大節約工業生產過程中人力資本的投入、不斷提高惡劣環境下的生產安全性、有效提高工業生產效率和質量。隨著工業自動化技術的不斷髮展和普及,人類改造世界的能力將會不斷增強,促進社會經濟的快速發展。

熱門標籤