電氣自動化的發(fā)展前景論文

　　電氣自動化的發(fā)展前景論文【1】

　　摘 要 本文闡述了國內(nèi)電氣自動化的現(xiàn)狀，并結(jié)合國外的一些新發(fā)展，對其發(fā)展狀況進行了展望。

　　關(guān)鍵詞 電氣自動化 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢

　　1 電氣自動化概述

　　電氣自動化運用電力電子技術(shù)、微機控制技術(shù)和計算機網(wǎng)絡技術(shù)來實現(xiàn)電氣自動控制，以計算機技術(shù)實現(xiàn)程序控制，并且通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)自動控制電力系統(tǒng)和運行維護功能。

　　其明顯特征是集成化、智能化和綜合化、故障反映迅速自動化。

　　電氣自動化范圍較廣，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(tǒng)所有硬件設施和控制流程，通過輸電、配電和用電實現(xiàn)配電自動化流程。

　　變電站自動化通過饋電自動化實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和管理。

　　而饋電自動化方面，則是高度集成化，除了常規(guī)的遙測、遙信和遙控，包括自動重合閘、饋線故障監(jiān)測、電能質(zhì)量等監(jiān)測，還集成了斷路器監(jiān)視功能，逐步發(fā)展成為智能化開關(guān)。

　　2 電氣自動化發(fā)展史

　　伴隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化已經(jīng)走出了工廠，并且在辦公、交通等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

　　(1)全控型電力電子開關(guān)時期。

　　在上個世紀五十年代晶閘管出現(xiàn)，標志了運動控制新紀元的開始。

　　繼后出現(xiàn)了交流變頻技術(shù)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這類復合型電力電子器件。

　　而第四代器件則由功率集成電路PIC構(gòu)成。

　　(2)電路低頻向高頻發(fā)展。

　　隨著電力電子器件的更新，變換器電路也隨之改變。

　　在普通晶閘管時期，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(shù)可以提高工作效率，并且減少高次諧波對電網(wǎng)的影響，可以改善電動機低頻轉(zhuǎn)矩脈動問題。

　　(3)交流調(diào)速理論發(fā)展。

　　德國學者FBlasche提出了交流電機磁場定向遠離市，并得到德國大學教授Depenbrock的繼承和發(fā)展。

　　教授D繼FBlasche提出了直接轉(zhuǎn)矩控制思想，并將它推廣到了弱磁調(diào)速范圍。

　　這一控制思想具有結(jié)構(gòu)簡單、思想新穎、信號處理物理概念明確的特點，屬于高靜動態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。

　　(4)通用變頻時期。

　　通用變頻器是一種系列化、批量化和占市場量最大的中小功率變頻器，經(jīng)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(tài)性能適量控制型的發(fā)展過程。

　　(5)單片機發(fā)展。

　　由于占主導地位的MCS-51單片機的8位機功能簡單，指令短小，后來就有了適合大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機的推廣和使用，其可靠性和保密性都非常高。

　　3 國內(nèi)電氣自動化現(xiàn)狀

　　3.1 平臺開放式發(fā)展

　　OPC技術(shù)的出現(xiàn)，Microsoft Windows平臺的廣泛應用和IEC61131的頒布，為電氣技術(shù)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

　　基于PC技術(shù)的人機界面已經(jīng)成為主流趨勢，而基于PC技術(shù)的控制系統(tǒng)具有靈活和易于集成特點也正在被廣泛的采納和應用。

　　3.2 現(xiàn)場總線和分布式控制技術(shù)

　　現(xiàn)場總線是一種串行的連接智能設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸分支結(jié)構(gòu)的通訊總線。

　　包括位于中央控制室內(nèi)的計算機、監(jiān)視控制軟件和PLC的CPU以及位于現(xiàn)場的遠程的I/O站、智能儀表、低壓斷路器和變頻器等構(gòu)成，中央控制室和現(xiàn)場通過一根串行電纜連接，并且將這些現(xiàn)場設備的大量信息采集傳輸?shù)街醒肟刂剖摇?/p>

　　而信息化技術(shù)的發(fā)展必將導致基于網(wǎng)絡集成自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的發(fā)展。

　　3.3 IT技術(shù)與電氣自動化

　　市場需求的發(fā)展促進了電氣自動化和IT技術(shù)平臺的融合，信息技術(shù)對工業(yè)的影響主要分兩個方面：一是縱向滲透管理層;二是橫向擴展到自動化的設備、機器和系統(tǒng)中。

　　其中，信息技術(shù)縱向滲透能夠幫助企業(yè)對當前生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時的存取，提高管理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作效率。

　　橫向，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到了產(chǎn)品的所有層面，包含傳感器和執(zhí)行器，也包含控制器和儀表。

　　4 國外電氣自動化發(fā)展新方向

　　法國ICC技術(shù)又稱用戶通信接口試驗，能夠?qū)崿F(xiàn)實時讀表、停電控制和遠程管理功能，并且能夠幫助廣大用戶群眾實時了解電價，為用戶實現(xiàn)用電優(yōu)化管理提供了條件。

　　優(yōu)化用電是指用戶根據(jù)實時電價制度，合理選著自己的用電設備和用電時間段，或者是在不同時間段用部分設備。

　　意大利開發(fā)了家庭用電智能助理，借助用戶的電視機實現(xiàn)供電信息實時顯示和控制，便于供電服務信息隨時查詢。

　　這不僅便利了居民的生活，同時便于供、用雙方互動，供方可以記住此平臺向用戶發(fā)布各類通知，并且?guī)椭�用方進行節(jié)能降耗方案建議，用方不僅可以得到實時的電價信息和供電服務，還可以從中節(jié)約用電，減少經(jīng)濟消耗。

　　這種功能的實現(xiàn)還可以節(jié)能減耗，保護環(huán)境。

　　西班牙和法國共同研發(fā)的系統(tǒng)，可以幫助家庭優(yōu)化電能應用和管理，它借助部分咨詢配置機和用電能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)對用戶提供最優(yōu)配置建議和削峰填谷功能。

　　它可以根據(jù)不同用戶的生活習慣和要求，為不同用戶提供既優(yōu)化經(jīng)濟又舒適滿意的用電建議。

　　國外這些先進、人性化的設備代表了現(xiàn)代電氣自動化實時性、自動化和管理功能發(fā)展的方向，這可以改進供電可靠性和電能質(zhì)量，還可以對用戶的供電服務質(zhì)量，在未來高科技社會中將有優(yōu)越的經(jīng)濟性和良好的社會綜合效益。

　　5 電氣自動化發(fā)展趨勢

　　未來電氣自動化的發(fā)展趨勢具有分布式、開放式和信息化三大特點。

　　分布式是指能夠確保網(wǎng)絡中每個智能的模塊都能夠獨立工作的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠完成系統(tǒng)危險分散的功能;開放化是指系統(tǒng)具有與外界聯(lián)通的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡系統(tǒng)的連接功能;信息化則是指系統(tǒng)信息具有綜合處理能力，實現(xiàn)與網(wǎng)絡技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)絡自動化和管理控制一體化。

　　(1)系統(tǒng)監(jiān)控綜合化。

　　現(xiàn)代電氣設備逐步向通用化、模塊化及系列化發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)組態(tài)靈活特點。

　　由于計算機技術(shù)的所有功能都能夠通過屏幕軟件按鈕直接完成，系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化得到很大提高。

　　采用綜合化監(jiān)控，能夠完成雙重或者多重的冗余，可以為系統(tǒng)改善和可靠性提高做出貢獻。

　　(2)系統(tǒng)網(wǎng)絡化。

　　為了提高系統(tǒng)的可靠性，控制網(wǎng)絡大多采用冗余結(jié)構(gòu)，能夠完成數(shù)字化和高效自動化代替繁瑣復雜的人工操作，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(huán)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(tǒng)可靠性。

　　(3)系統(tǒng)人性化。

　　伴隨交互式網(wǎng)絡發(fā)展，供用雙方信息互動更為方便。

　　通過人性化、自動化的電氣自動裝置，供方能夠?qū)崟r了解用方信息，為用方提供更加實用、經(jīng)濟、安全的用電建議，也可以更多的掌握用戶用電信息，為系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行提供數(shù)據(jù)。

　　用方可以借助高科技的技術(shù)，更加詳細的了解自己的用電情況，結(jié)合供方信息，改善個人生活舒適度，提高生活經(jīng)濟性。

　　6 結(jié)語

　　電氣自動化技術(shù)雖然已經(jīng)廣泛應用，并深入到國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，但它仍然在不斷革新和發(fā)展。

　　在市場競爭越來越激烈的形勢下，為了在經(jīng)濟上取得利益，我們必須積極吸取先進的經(jīng)驗和技術(shù)，為實現(xiàn)自主研發(fā)創(chuàng)造條件。

　　參考文獻

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　　[4] 孫琥.科學發(fā)展觀旗幟下的工業(yè)電氣自動化發(fā)展.硅谷,2009(1).

　　電氣自動化的發(fā)展【2】

　　一、電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

　　1.平臺開放式發(fā)展。

　　(1)IEC61131國際標準使得編程接口標準化。

　　現(xiàn)階段,世界上眾多PLC廠商生產(chǎn)的近四百種PLC產(chǎn)品,在編程語言和表達方式上迥異。

　　為了使IEC61131標準適用于不同的PLC產(chǎn)品,又能為 PLC制造廠商所接受和支持,IEC61131-3規(guī)定了二大類編程語言即文本化編程語言和圖形化編程語言。

　　前者包括指令清單語 言(IL)和結(jié)構(gòu)化文本語言(ST);后者則有梯形圖語言(LD)和功能塊圖語言(FBD)。

　　在標準的文本中沒有把順序功能圖(SFC)單獨列入編程語言,而是將它在公用元素中予以規(guī)范。

　　不論在文本化語言中,或者在圖形化語言中,都可以運用SFC的概念、句法和語法。

　　結(jié)構(gòu)化的編程方式使得程序更易管理,也提高了代碼的使用效率,縮短了程序編程的周期。

　　(2)Windows正成為事實上的工控標準平臺。

　　微軟的技術(shù)如Windows NT、Windows CE和Internet Explore已經(jīng)正在成為工業(yè)控制的標準平臺、語言和規(guī)范。

　　PC和網(wǎng)絡技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。

　　在工業(yè)自動化領(lǐng)域,基于PC的人機界面已經(jīng)成為主流,基于PC的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。

　　2.現(xiàn)場總線和分布式控制系統(tǒng)的應用。

　　隨著DCS在企業(yè)實踐中的應用,其缺點日益突出。

　　主要表現(xiàn)在:(1)DCS是一種數(shù)字-模擬混合系統(tǒng),DCS現(xiàn)場儀表仍為傳統(tǒng)模擬儀表,可靠性差,安裝維護成本高;(2)互換性差,各大廠商之間沒有統(tǒng)一的協(xié)議標準,使用與維修困難;(3)價格昂貴。

　　信息技術(shù)的飛速發(fā)展推動了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革,逐步形成了以網(wǎng)絡集成自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng),于是,現(xiàn)場總線技術(shù)應運而生。

　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在設計更具目的性,它是工廠底層設備之間的通信網(wǎng)絡,為底層設備信息及生產(chǎn)過程信息集成提供了通信平臺。

　　對于不同的間隔可以有不同的功能,這樣可以根據(jù)間隔的不同情況進行設計。

　　工廠底層應用現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)從管理層到自動化底層的數(shù)據(jù)存取,現(xiàn)場總線的介質(zhì)訪問控制方式可滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡的要求。

　　和DCS相比,除了具有節(jié)省安裝費用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點外,還可以節(jié)省大量控制電纜,節(jié)約投資和安裝維護工作量,從而降低成本。

　　3.IT技術(shù)與電氣自動化。

　　PC、客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)、以網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。

　　正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融合,電子商務的普及將加速著這一過程。

　　信息技術(shù)對工業(yè)世界的滲透來自于兩個獨立的方向:一是從管理層縱向的滲透。

　　企業(yè)的業(yè)務數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要對當前生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進行實時的存取;另一方面信息技術(shù)橫向擴展到自動化的設備、機器和系統(tǒng)中。

　　信息技術(shù)已滲透到產(chǎn)品所有的層面,不僅包括傳感器和執(zhí)行器,而且包括控制器和儀表。

　　Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。

　　企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務、人事等管理數(shù)據(jù),也可以對當前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控,在第一時間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。

　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應用,將對未來的自動化產(chǎn)品,如人機界面和設備維護系統(tǒng)的設計產(chǎn)生直接的影響。

　　信息技術(shù)革命的原動力是微電子和微處理器的發(fā)展,隨著微電子和微處理器技術(shù)應用的增加,原本定義明確的設備界線,如PLC、控制設備和控制系統(tǒng)變的模糊了。

　　相對應的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。

　　軟件的重要性在不斷提高。

　　二、電氣自動化的發(fā)展策略

　　1.采用統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺。

　　統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺應當可以支持一個逢動化項目周期中的設計、實施和測試、調(diào)試和開機、運行及維護等各個階段和環(huán)節(jié),這樣可以大大降低從設計到完成的時間和費用。

　　統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺還應滿足用戶另一個重要需求即開發(fā)平臺的獨立于最終的運行平臺。

　　根據(jù)項目的特點和最終用戶的需求決定將統(tǒng)一的運行代碼不載到硬件PLC、基于WindowsNT的軟件PLC、嵌入式NT系統(tǒng)還是基于WindowsCE的控制系統(tǒng)中。

　　在這方面,基于PC的自動化產(chǎn)品滿足了以上需求。

　　2.通用的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

　　一個成功的自動化系統(tǒng)離不開通用的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

　　任何企業(yè)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)對于設備控制、監(jiān)督系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊暢通無阻必須予以保證。

　　數(shù)據(jù)添加和整理工作結(jié)束后,要對中心管理機和其他通訊管理機進行網(wǎng)絡通訊配置,以便系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)工作,傳送正確數(shù)據(jù)。

　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應用,將對未來的自動化產(chǎn)品產(chǎn)生直接的影響。

　　3.標準化的程序接口。

　　成功的自動化系統(tǒng)的另一個重要因素在于標準化的程序接口。

　　基于Microsoft的標準和技術(shù),如Windows2000、OPC、ActiveX和WindowsCE,減少了工程時間和費用,方便了自動化系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享。

　　在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時,基于PC平臺的自動化解決方案意義非同尋常。

　　使用WindowsNT/Windows2000作為操作系統(tǒng),使用TCP/IP作為辦公環(huán)境的通訊標準,PC可以在自動控制和管理平臺之間建立一種最好的接口。

　　標準化的程序接口還保證了不同廠家的軟硬件產(chǎn)品的交換,不需擔心它們之間的通訊問題。

　　參考文獻

　　[1]譚濤.現(xiàn)場總線及其所組成的控制系統(tǒng)[J].能源研究與管理.2010(2)

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