時間:2022-08-02 14:09:53
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能化控制系統,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:智能樓宇、系統組成、功能
Abstract: intelligent building is an important part of the information technology, has long been in the modern Western developed countries, the rise of intelligent buildings, but fresh technology of intelligent building or in recent years appear intelligent buildingpresentations and programs designed to solve.Keywords: intelligent building system components, functions
(一)前言
樓宇智能化是信息化的重要組成部分,在現代的西方發達國家,樓宇智能化興起已久,但在我國,樓宇智能化還是近些年出現的新鮮技術,本文對樓宇智能化進行了介紹和方案的設計解決。研究、開發出的樓宇網絡智能化控制軟件系列是采用引進的國際最先進的樓宇專利技術性處理法及計算機網絡和人工智能技術,(可編程控制器)控制系統進行數據通信,監控整個系統主要工藝參數和設備運行情況,操作人員可通過可視化軟件對現場進行調控,根據過程儀表提供的主要工藝參數,按樓宇工藝要求對生產工藝過程進行必要調整,使生產過程更合理、處理效果更好、運行成本更低。所開發系統軟件包,均源自國內外業界權威經驗。該軟件系統的成功開發將真正實現智能化運行機制,使國內樓宇智能化系統技術現狀有一個革命性的飛躍
(二)智能樓宇的概念
1、智能樓宇的起源和發展
二十一世紀是信息化的世紀,目前推動世界經濟發展的主要是信息技術、生物技術和新材料技術,而其中信息技術對人們的經濟、政治和社會生活影響最大,信息業正逐步成為社會的主要支柱產業,人類社會的進步將依賴于信息技術的發展和應用。
近年來,隨著計算機技術和網絡通信技術的發展,使社會高度信息化, “樓宇智能化”的概念運應而生。 樓宇智能化是采用計算機技術對建筑物內的設備進行自動控制,對信息資源進行管理,為用戶提供信息服務,它是建筑技術適應現代社會信息化要求的結晶。
2、智能化樓宇的基本要求
智能化樓宇的基本要求是,有完整的控制、管理、維護和通信設施,便于進行環境控制、安全管理、監視報警。簡言之,樓宇智能化的基本要求是:辦公設備自動化、智能化,通信系統高性能化,建筑柔性化,建筑管理服務自動化。 樓宇智能化提供的環境應該是一種優越的生活環境和高效率的工作環境:
3、智能化樓宇的解釋
目前世界上的對樓宇智能化的定義很多,歐洲、美國、日本的提法各有不同,其中,日本的國情與我國較為相近,其提法可以參考,日本電機工業協會樓宇智能化分會把智能化樓宇定義為:綜合計算機、信息通信等方面的最先進技術,使建筑物內的電力、空調、照明、防災、防盜、運輸設備等協調工作,實現建筑物自動化(BA)、通信自動化(CA)和辦公自動化(OA),將這3種功能結合起來的建筑,就是智能化樓宇。
(三)系統的構成
如系統結構圖所示,整個系統可以由以下四個部分組成:智能大廈集成管理系統、樓宇自動化管理系統、智能大廈內各弱電子系統、遠程IE瀏覽站。
1.智能大廈集成管理系統:負責對大廈內各個子系統的進行集中監控管理,接收各個子系統傳來的各種實時數據(視頻、設備信息和報警信息等),顯示監控畫面和視頻內容,實現對監控數據的實時整理、分析、存儲、顯示和輸出等功能,處理所有的報警信息,記錄報警事件,打印系統信息,發送管理人員的控制命令給各子系統,使得管理者能夠對各類事件進行全局管理,實現一體化服務,提高系統管理的效率,方便大廈的決策部門進行合理的組織,并進行調度、協同、指揮,減少事故帶來的損失。
2.樓宇自動化管理系統:負責對樓宇設備自控系統、CCTV電視監控系統、防盜報警系統、智能卡控制管理系統、、停車場系統等5個子系統進行集中監控管理,接收各個子系統傳來的各種實時數據(視頻、設備信息和報警信息等),顯示監控畫面和視頻內容,實現對監控數據的實時處理分析、存儲、顯示和輸出等功能,處理所有的報警信息,記錄報警事件,根據需要可以通過電話語音或手機短信等輸出報警內容,打印系統信息,管理人員也可以通過該平臺發送控制命令給各子系統。
3.智能大廈內各弱電系統:實時采集本系統下掛的各類設備的參數、報警信息等現場信號,將采集的信號經過分析、處理以后上傳。弱電系統包括下列自動化子系統:
3.1配電子系統:包括低壓配電系統、計算機不間斷UPS電源系統、冷凍站配電、變壓器、高壓系統和高壓二次線中的各個點進行監測控制。
3.2空調監控子系統:中央空調是智能樓宇的重要組成部分,通過樓宇自控監控組態軟件不僅可以為用戶提供舒適的工作環境,而且可以通過一些調度算法滿足節能需求。
3.3照明子系統:對整個大樓的照明實施控制,包括公共區域照明和泛光照明。根據上班時間和季節的差異實施不同的照明控制方案,以達到節能目的。
3.4給排水子系統:對水泵、水池和管網等進行監控。
3.5電梯控制子系統:根據電梯數量已經用戶請求,智能調度電梯,合理滿足用戶需求。
4.遠程IE瀏覽站:遠程IE瀏覽站的主要功能是進行遠程的IE瀏覽功能。通過樓宇自控的WEB功能,便于管理人員隨時隨地了解整個大廈的實際運行狀況,實現管控一體化,在遠程的管理人員可以通過瀏覽器,直接觀看監控畫面。
(四)系統主要功能
通過管理軟件平臺把各個子系統有機集成,系統主要完成下列功能:
管理各子系統:可以在弱電、視頻等系統中無縫切換,各個系統實現聯動。如火警信息可以和電梯、空調、大廈廣播等系統聯動。
流程圖顯示功能:以動畫形式顯示各設備的運行情況,如空調機組、停車場車位、電梯運行狀態等。根據用戶要求設計個性化界面,可以直觀、方便地對大廈內各子系統實施監視、控制和管理。場景逼真、鼠標控制、操作簡單。
實時、歷史數據管理功能:采集各子系統的實時數據,進行數據的顯示、存儲;對所有的歷史數據/實時數據可以靈活查詢、統計、輸出及打印,可按設備、樓層、功能等進行分類記錄和存儲,同時也可以按時間區間、設備類別、樓層、功能進行分類統計和打印。
報警管理:軟件支持各類報警系統,包括限值報警、偏差報警等,而且支持不同的優先級別。報警可以以聲音、動畫、打印、郵件、短信等多種方式警示相關人員,以便進行相應的操作。
趨勢分析:根據實時歷史數據庫,可以對用電量、空調機組運行情況等進行分析,以形成最優控制方案,達到節能目的。
報表系統:根據各系統的采集數據自動形成報表數據,并提供查詢功能。
WEB:通過IE瀏覽器可以遠程瀏覽各系統運行情況。
照明控制
照明控制主要分為兩類控制,一類是通過PLC或單片機進行控制,一類是主要通過軟件的腳本進行控制,在實際中也可能兩種控制都會使用到。無論是哪種控制,都是把數字信號通過PLC或者模塊等轉化為實際的開關控制。在通過PC控制的時候,通常是通過腳本進行控制,可以實現多種控制方式;
電力監測
電力監測主要是通過采集智能電力儀表的數據。智能電力儀表可以自行測量電流、電壓、功率、電量等電參數,并且會提供通訊接口(通常為Modbus協議)。采集智能電力儀表的數據即可實現對電力的監測。
空調監測
空調監測通常都是監測工業空調或者中央空調。一般通過直接和空調自身攜帶的通訊接口進行通訊監測,或者通過PLC等進行間接監測。
其他監測
其他監測主要是指關于溫度、濕度、氣壓等參數,這類數據的監測主要通過相關智能儀表或者PLC進行監測。
相對于其他的樓宇監控系統,比如江森、西門子等,基于樓宇自控軟件的樓宇監控系統由于其開放性具有如下的特點:
監控的設備通常為常見的各種硬件設備,一般無需購買專用的一些控制設備,比如燈光控制器等;
連接設備的種類很多,可以根據現場的情況自由選擇性價比高的產品;
通訊的方式多,可以根據現場需求選擇串口、以太網、無線等多種方式;
界面需要根據實際情況和客戶需求進行繪制,提供了多種繪圖工具,繪圖便捷;
軟件提供了多種控件,可以方便的實現歷史曲線、報警查詢、報表和Web等功能;
使用樓宇自控軟件構建樓宇監控系統時,通常按照以下步驟進行:
調研現場情況,和客戶溝通,統計需要采集數據種類、數量;
分析采集的數據源是否有直接的通訊接口,如果有通訊接口要確定具體的通訊協議,如果沒有通訊接口看能否通過其他方式采集數據;
設計整體框架,估計工程量;
確定具體到硬件設備和布線工作;
軟件工程開發,繪制界面,采集數據。
(五).經濟和社會效益
樓宇監控分采集的數據的種類和個數不同,成本懸殊。常見的樓宇監控會包括燈光、
空調、濕度等數據。單就這里監控系統,成本包括以下內容:
監控所需的智能儀表、PLC、線纜、配電柜;
通訊所需的布線費用;
對應采集點數的軟件費用;
工控機的費用;
軟件開發的人工費用;
項目后期維護的費用
Abstract: Urban road lighting automation control and intelligent management as the symbol of modern city, its promotion and implementation will be one of the important contents of municipal construction. This system technologies are discussed in this paper from principle and composition of YS intelligent lighting and application scope of this system etc..
關鍵詞: 道路照明;YS智能化;控制系統;研究
Key words:road lighting; YS intelligentize; control system;research
中圖分類號:TU998.9文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)19-0134-02
0引言
隨著時代的發展,城市現代化建設步伐不斷加快,對城市景觀照明和道路照明及城市亮化工程需求也更大,而能源的供需矛盾也越來越突出,節電節能、綠色照明的要求越來越迫切,越來越高。現在再采用那些傳統的手控、鐘控城市照明系統的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當前照明控制領域一個新的和緊要的課題。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現代化的標志之一,它所帶來的經濟和社會效益是十分顯著的,它的推廣和實施也將是市政工程建設中的一項重要內容。真正的智能照明管理系統,它不僅要控制照明光源的發光時間、亮度來配合不同應用場合做出相應的燈光場景,而且還要考慮到管理智能化和操作簡單化以及靈活適應未來照明布局和控制方式變更等要求。一個優秀的智能照明系統可以提升照明環境的品質,確保在建筑物里工作和生活群體的舒適和健康。
1系統原理
YS智能照明管理控制系統是一個二線制的總線型式的智能控制系統,主要用于對照明系統的控制。也可用于消防等系統中的聯動控制;除此之外還可以與其他如空調、消防、保安等系統聯動。系統所有的單元器件(除電源外)均內置微處理器和存儲單元,由一對信號線(雙絞線)連接成網絡。每個單元均設置唯一的單元地址并用軟件設定其功能,通過輸出單元控制各回路負載。輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對應聯系。當有輸入時,輸入單元將其轉變為通訊信號在系統總線上廣播,所有的輸出單元接收并做出判斷,控制相應回路輸出。系統通過兩根總線連接成網絡。總線上不僅為每個組件提供直流電源,還加載了控制信號。通過系統編程使控制開關與輸出回路建立邏輯對應關系,因此在設計時更加簡單、靈活。
2系統協議
系統遵從國際通訊協議標準, IEEE Standard 802.3。
3系統組成
一個YS智能照明管理控制系統是由系統單元、輸出單元、輸入單元三部分組成。智能照明管理控制系統將所有的單元器件用一對非屏蔽雙絞五類線串聯起來,組成一套完整的智能控制系統,具有方便的可擴展性、良好穩定的系統運行性能,并具有非常直觀、友好的圖形化監控界面。利用系統的場景控制功能,在控制室或現場均可非常方便的控制和管理照明狀況,減少無效照明,這樣不僅能夠節約用電,還能大大提高照明燈具的使用壽命。YS智能照明管理控制系統可以根據不同類型的照明控制要求,把路燈和景觀燈分成若干組,分別采用時控方案或時控和光控相結合的控制方案,自動遙控開/關全夜燈、半夜燈和景觀燈;也可以手動對全夜燈、半夜燈和景觀燈進行遙控開/關操作;在特殊情況下,可以實現白天亮燈。
系統采用時控和光控相結合的控制方式,以當地365天日出日落的時間作為基本條件,設定一個有效的開/關燈時段,在此時段內根據光照度的具體情況自動執行相應的開/關燈命令;若該時段結束時光控仍未起作用,則在該時段結束時,監控終端自動按時控方式開/關燈。光控時段值和光照度值均可在線修改。此系統可根據當天的實際光照度及時地開/關燈,既可節省大量電力,又可產生較好的社會效益。在特殊情況下,系統也可以實現白天亮燈。根據已建的照明監控運行表明,如果原來是采用日出日落時間作為開關燈時間的話,則在采用時控和光控相結合的控制方案后,每天大概可以減少路燈開燈時間25分鐘左右。如果以每天平均開燈10小時計算,則可節約4%左右的電費。采用先進的監控軟件,通過中央控制室的計算機,可任意設置一年中的開/關燈時間以及每周固定的開/關燈時間。通過群控方式,可將景觀燈進行分組,不同組采取不同的控制方案;也可通過選控方式,將相應的飾燈逐點控制,更增強了系統的靈活性。正確選用系統通訊方案,是城市照明監控系統得以成功運行的必要前提,在照明監控系統中目前可采用的通訊方案主要有無線(超短波、微波、GPRS等)和有線(RS485、以太網、光纜等)通訊方式。根據要求本系統通訊方案選擇RS485總線方式。當發生中控室微機或通信線路發生故障時,終端會根據預先設定的程序定時自行開/關燈,以確保景觀燈照明線路的正常運行。終端所有工作參數都可通過終端或中控微機中的設置軟件包進行在線設定和修改。工作參數包括:站號、通信參數、現場物理量參數、模擬量的計算方式、采集方式、矢量設置和組合報警等內容。用戶可隨時根據現場情況(如全夜燈、半夜燈、景觀燈等各種類型)自行組態各終端的工作參數,從而既保證了監控終端設備的通用性,又保證了系統具有極大的靈活性。系統可與保安、消防系統聯動,例如:一旦發生火警,系統會自動打開所有燈光。通過合理的設計,簡化了控制系統的線路,減少了強電線纜的用量。安裝方便,可縮短安裝工期。使用靈活,根據需要隨時增減控制元件。照明布局改變時無須修改線路,節省了二次裝修的費用。系統功能強大,可實現區域、群組、場景、多點控制等各種復雜的功能,使用方便。可以作為子系統納入樓宇自控系統統一管理,減少物業管理的工作量。通過亮度閉環控制,時間控制等功能,延長燈具的使用壽命,節約電能 20-30%。當監測到供電主電壓改變后,通過調節輸出負載的電壓來補償主電壓的改變。它能夠線性的控制亮度,保證在控制范圍內改變的亮度是一致的。符合澳洲和歐洲的EMC安全標準
實時監控:可將照明系統的狀況用圖形模擬顯示在監視器上,操作者可在屏幕上觀察到燈具的實際開關狀態,并可通過鼠標點擊燈具圖形來控制各個回路。場景控制:在軟件菜單上設置多種場景模式,使用時只需點擊相應的模式,系統自動執行。場景模式根據需要可隨時增減和修改。時間控制:根據季節、作息時間、照度變化編制好時間控制程序,回路自動按程序開關。數據采集:系統可定期采集照明系統的各項數據,便于掌握燈具的使用壽命及更換光源的時間。自動報警:回路開啟時間接近光源壽命時系統自動報警,通知使用者更換光源以保護鎮流器。報表打印:系統將各種數據存儲在數據庫內,可根據需要打印報表。系統安全:監控軟件內設置安全密碼,對不同的操作人員的權限進行限制,只有高級程序員才能對場景模式進行修改,同時系統會自動記錄修改的時間。YS智能照明管理控制系統成功應用于克拉瑪依世紀公園燈光亮化及穿城河園林景觀燈光亮化工程中。近兩年的使用證明:該系統性能先進,功能齊全,可靠性高,可以長時間在無人干預的情況下連續運行,安全性和可靠性良好,受到了操作和維護人員的歡迎。具有方便的可擴展性、良好穩定的系統運行性能,并具有非常直觀、友好的圖形化監控界面。非常方便的控制和管理照明狀況,減少無效照明,節約用電,還大大提高照明燈具的使用壽命。
4系統的應用范圍
系統可對白熾燈、日光燈、節能燈、石英燈等多種光源調光,對各種場合的燈光進行控制,滿足各種環境對照明的要求。
4.1 寫字樓、學校、醫院、工廠利用時間控制功能使燈光自動控制,利用亮度傳感器使光照度自動調節,節約能源。可進行中央監控并能與樓宇自控系統連接。修改照明布局時無需重新布線減少投資。
4.2 劇院、會議室、俱樂部、夜總會利用系統調光功能及場景開關可方便地轉換多種燈光場景,實現多點控制。可通過系統控制空調、電扇、電動門窗、加熱器、喇叭、蜂鳴器、閃燈等其它設備。
4.3 體育場館、市政工程、廣場、公園、街道等室外公共場合照明
利用系統的群組控制功能可控制整個區域的燈光,無需考慮開關容量問題,利用亮度傳感器、定時開關實現照明的自動化控制,利用系統監控軟件實現照明的智能化控制。
4.4 智能化小區的燈光控制用智能化小區的路燈、景觀燈的遠程、多點、定時控制,中央監控中心監控;小區會所、智能化家庭中燈光的場景、多點、群組、遠程控制;以及與其它家庭智能控制器配合使用。照明監控端的工作環境溫度范圍滿足-20℃~+65℃,主站為0℃~+40℃
參考文獻:
[1]自動控制理論基礎.西安交通大學出版社,1999年.
[2]智能控制――基礎與應用.國防工業出版社,1998年.
[3]現代電力系統自動化與電子計算機的應用與發展.水利電力出版社,1996年.
關鍵詞:消防自動控制系統;建筑智能化;研究
在我國的建筑設計中由于各個方面的原因,消防系統沒有特別規定納入到建筑的自動控制系統中。這種做法非常不利于建筑智能化系統和消防自動控制系統的結合,隨著我國國民經濟的快速發展加強消防自控制系統和建筑智能化的融合已經成為了社會發展的必然。特別是隨著建筑智能化的不斷發展,把消防自動控制系統納入到建筑智能化系統對于提高建筑的自動化水平和管理水平具有重要的意義,也是當今社會發展的潮流。
1 消防自動控制系統簡介
建筑智能化是建筑技術和信息技術結合的產物,也是人們生活方式不斷變革的產物,同時也改變了人們的生活和工作方式。消防安全問題作為現代建筑使用過程中的重要問題,特別是對高層建筑的影響比較大。高層建筑具有人流量大、疏散困難等特點,因此其消防設施和安全控制就顯得非常重要。消防自動控制系統能夠有效的提高系統響應的可靠性,降低火災所造成的損失[1]。消防自動控制系統作為高層建筑消防控制中的重要系統,在應用的過程中要求反應快速、靈敏,同時消防自動控制系統的作用有限,它在火災發生的初步階段有著比較好的效果。當火災范圍擴大,場面失去控制的時候消防自動控制系統可能不再發揮作用,因此除了消防報警系統,還應當和建筑智能化系統中的其它子系統結合起來,這對于爭取人們的逃生時間具有重要的意義。
消防自動控制系統是在火災自動報警的基礎上利用探測器對火災產生的煙霧和聲光等進行檢測,并且將采集到的信號傳輸給報警控制器,通過控制器對信號的判斷和傳輸利用監控系統發出相關的指令并且組織相關人員及時的消除火情,從而降低火災損失率的一種系統。消防自動控制系統一般具有低成本、方便管理的特點,它能夠對火情進行準確的預報[2]。而且不需要專業人員進行操作,在安裝完成之后只要通電就可以連續使用,維護方便。同時消防自動控制系統能夠在火災的初期進行及時的預報,對于爭取救火時間、保護人民的生命和財產安全具有重要的作用。
2 消防自動控制系統在建筑智能化設計中的應用
消防系統作為建筑智能化的一個重要的分支,對于建筑的安全具有重要的保障作用。隨著建筑智能化向網絡化和總線控制結合的方向發展,消防自動控制系統也逐漸的實現了網絡化,而且隨著建筑智能化程度的不斷提高,消防自動控制系統必然向建筑智能化連動的方向發展,從而提高了建筑的管理效率,同時也降低了建筑智能化設計的技術難度。
按照智能建筑的設計標準的要求,智能建筑需要將其中不同功能的智能化子系統中物理和功能上連接在一起,從而實現信息的綜合、共享。建筑的智能化設計將不同系統和技術設備等有效的結合在了一起,從而實現綜合管理的目標[3]。消防自動控制系統是火災自動報警系統的執行結構,它能夠使消防監控中心在接到報警信息之后通過自動或者手動的方式來起到消防設置,并且對設備的運行狀態進行監控。在智能化建筑中消防自動控制系統包含了多個設備和附件,火災報警控制器能夠快速的接收、顯示和傳輸火災報警信號,并且根據系統的設置對自動消防設備發出信號。消防自動控制系統還能夠根據發生火災時人員距離火災的遠近而發生警報,組織人員進行疏散。消防自動控制系統在接收到火災信號之后,切斷非消防電源系統,并且接通火災警報系統和火災應急照明燈以及疏散燈。在建筑智能化的設計中其核心是系統的集成,消防自動控制系統作為建筑自動化系統的重要子系統,是智能建筑安全防火的關鍵系統。消防自動控制系統通過中心監控系統,和建筑物的配電、燈光、廣播以及電梯等實現聯動控制,從而和整個建筑物的通信、辦公和保安系統聯網,實現建筑物的智能化管理。消防自動控制系統能夠獨立的進行火災信息的采集、判斷和確認,從而實現自動報警和聯動控制,同時還能夠通過網絡通信的方式和建筑物的安全保護中心已經產生的消防中心實現信息共享和聯動控制[4]。
火災探測器對于火災自動報警系統具有重要的關系,在選擇的過程中要考慮到火災的發生規律,根據火災探測區域內火災的大小和發生的特點以及周圍的環境條件來選擇合適的類型。由于在建筑火災中都屬于引燃性質的火災類型,它特征主要是煙霧,因此在選擇上可以考慮使用感煙式火災探測器。同時在火災發生的過程中會產生大量的煙霧和熱量,以及表現出火焰輻射,可以選擇感溫、感煙相結合的探測器[5]。在具有可能散發可燃性氣體的建筑環境中,可以選擇使用可燃氣體探測器,例如在廚房以及建筑的燃氣管道周圍可以布設燃氣泄漏探測器。當房間的高度大于12m的時候,感煙探測器的效果比較差。在房間高度超過8m時不應當使用一級感溫探測器,當房間高度超過6m時不應當選擇使用二級感溫探測器,在高度小于4m的房間中可以使用三級感溫探測器。火焰探測器在高度為20m以下的房間中都可以使用。
消防自動控制系統在火災發生時執行的動作復雜,而且消防自動報警系統和建筑物中的其它控制系統實現聯動是非常有必要的,因此在建筑智能化的設計中應當考慮到消防自動控制系統的重要作用。消防自動控制系統雖然包含的檢測點和控制點比較多,但是在成本投入上相對比較低。這主要是由于消防控制系統的功能結構比較單一,因此在研發成本上也比較低。同時消防自動控制系統之考慮到了內部的數據處理,其數據數量比較少,傳輸協議也比較簡單,在同一網絡上可以連接多個傳感器、控制器[6]。但是隨著消防自動控制系統和建筑智能化綜合系統的融合和結合,以及其功能外延性的不斷增強,智能控制器在消防自動控制系統中得到了比較廣泛的應用。智能控制器也有效的解決了消防自動控制系統和建筑智能系統的聯動問題,使消防自動控制系統很好的融入到了建筑的智能化設計中。
3 結束語
消防自動控制系統不僅是建筑智能化設計中的關鍵內容,而且也是建筑智能化系統聯動的必然要求。因此在進行建筑智能化的設計中,應當綜合考慮消防自動控制系統和其它建筑智能系統之間的聯系,使消防自動控制系統能夠更好的發揮其在建筑安全防護中的作用。通過將消防自動控制系統融入到建筑的智能化設計中,對于提高建筑的管理效率,降低火災的危害都具有重要的促進作用。
參考文獻
[1]李穎.淺談智能建筑樓宇自動控制系統[J].中國科技信息,2009,(4):142-143,145.
[2]馬守強,馬勁松,姜再生等.濰坊學院消防自動控制系統雷災分析及防護措施[J].山東氣象,2009,29(z1):53-55.
[3]胡亦軍.消防報警及聯動自動控制系統的設計與實現[J].電子世界,2012,(17):128-129.
[4]梁芝松.淺談建筑消防中火災自動報警及聯動控制系統的設計以及實現[J].中國建筑金屬結構,2013,(12):163-164.
關鍵詞:單片微控制系統;智能儀表;C51;匯編語言
中圖分類號:TP368 文獻標識碼:B
文章編號:1004-373X(2008)06-045-02
Application of MCU Control System in Intellectualized Meter
SUN Xiangguang,CHENG Jibing,SHI Chengjiang
(Mechanical Engineering College,Liaoning Shihua University,Fushun,113001,China)
Abstract:This article introduces the chief component of MCU control system,with the design of one kind of force′ testing device this article also introduces the data acquisition,data processing and keyboard dispose parts particularly.Some parameter and operating principle of the chief slug is given by this article.The software of this system is designed by using C51 and assembler.Some program of the software is given.With the testing showing this system has a stable performance and a high sensitivity.
Keywords:single chip microcontroller system;intellectualized meter;C51
1 單片微控制系統的主要模塊
單片微控制系統是一種集數據的采集與處理、鍵盤、顯示以及控制信號的輸出為一體的微型控制系統。具有體積小、性價比高、穩定可靠、通用性強等優點,廣泛應用于工業生產的各個領域。一個典型的單片微控制系統由如圖1所示部分組成。
2 便攜式力測試儀的開發
便攜式力測試儀體積小、攜帶方便,變送器受壓或受拉后將信號傳入該測試系統,要求該系統有自動校零及能夠存儲多組數據的功能。要實現該測試儀器的功能,需完成以下幾個模塊的設計,如圖2所示。
2.1 鍵盤顯示接口的設計
該測試儀的鍵盤顯示接口采用專用芯片HD7279實現,使用該智能化芯片可以縮短產品的開發周期,減化電路和應用程序的設計。HD7279A采用串行接口方式接收和發送數據,采用動態掃描的方式顯示數據,可直接驅動8位LED數碼管及64鍵鍵盤,內部含有譯碼器。該芯片控制指令十分豐富,能夠滿足多種LED顯示狀態的需要,典型的鍵盤顯示連接圖如圖3所示。串行數據從DATA引腳送入芯片,并由CLK端同步。當片選信號變為低電平后,DATA引腳上的數據在CLK引腳的上升沿被寫入HD7279的緩沖寄存器。KEY引腳用來檢測是否有鍵按下,當有鍵按下時,KEY引腳自動置低,如果此時接收到“讀鍵盤”指令,HD7279將自動輸出按下鍵的代碼,代碼以10進制表示,鍵號即為鍵盤代碼。鍵盤顯示模塊因實時性要求不高,故采用C51語言編程,可移植性好,經修改后可方便用于其他系統的鍵盤顯示處理模塊。
2.2 A/D轉換接口的設計
該測試儀為量具類儀器,所需測試精度較高,應選用高精度A/D轉換芯片ICL7135來實現該部分的設計。
2.2.1 ICL7135主要技術指標
(1) 在6 MHz晶振下,ALE輸出穩定的1 MHz頻率(不使用MOVX命令),經CD4040B芯片4分頻后,對ICL7135輸入250 kHz的穩定頻率,此時ICL7135的轉換速率為每秒6.25次;
(2) 分辨率為 4位半,相當于14位二進制數,百分數表示為1/(212-1)*100%=0.006%;
(3) 轉換精度為±1字;
(4) 轉換形式為雙積分形式。
2.2.2 ICL7135接口電路
ICL7135接口電路如圖4所示。
2.2.3 轉換過程及程序設計
ICL7135的BUSY信號接至單片機的(INT0)引腳上,并且將定時器T0的選通控制信號GATE置1。此時定時器T0是否工作將受BUSY信號的控制。當ICL7135開始工作時,ICL7135的BUSY信號自動跳高,定時器T0開始工作;當轉換完成后,BUSY信號自動置低,在此時間內定時器T0的TH0,TL0所記錄的數據與ICL7135的測試脈沖存在一定的比例關系。ICL7135在積分過程中的時間是固定的10001個時種脈沖,反積分過程的時間由測試的脈沖信號絕定,因此將TH0,TL0所記錄的數據減去10001個脈沖即為所需數值。對ICL7135轉換部分的程序設計,為了提高顯示的靈敏度,要求該部分的程序代碼最少,運行最快,因此采用了C51語言與匯編語混合編程的方式,對于關鍵的轉換子程序部分采用匯編語言編寫,并將其改寫成可被C51語言調用的子函數形式,具體改寫方式如下:
(1) 匯編語言程序必須以C51的方法建立參數傳遞段和全局變量段,并向其他模塊公布局部數據段和局部數據位段的別名和全局變量名;
(2) 在C51語言程序中,必須將被調用的匯編子程序聲明為外部(extern)函數,將所引用的由匯編語言程序定義的全局變量聲明為外部變量;
(3) 建立項目工程文件,將上述可調用的匯編語言子程序以及調用匯編語言程序的C51高級語言程序都引入其中。進行編譯、匯編和鏈接,即可生成可執行文件“*.HEX”文件。匯編程序改寫部分如下:
NAME ICL7135;定義模塊名
?PR?_a_func?ICL7135 SEGMENT CODE;定義程序代碼段
?DT?_a_func?ICL7135 SEGMENT CODE OVERLAYABLE
?DT?ICL7135;定義全局數據段段名
;定義公共符號
PUBLIC chai;全局變量chai
PUBLIC ?_a_func?BYTE;局部數據段段名
PUBLIC _a_func;函數名
RSEG ?DT?_a_func?ICL7135;可覆蓋局部數據段
?_a_func?BYTE:
RSEG ?RP?_a_func?ICL7135;程序代碼段
_a_func:;超始地址
3 結 語
應用單片微控制系統研究開發的力測試儀是一種便攜式的測試儀器,具有體積小、重量輕、測試結果精確、抗干擾能力強等特點。由于采用混合語言編程的方式設計系統的軟件因此產生的目標代碼小、運行速度快。用該測試儀器在學校的壓力機上進行實際測試實驗,實驗結果表明,測試數據穩定可靠、重復性好、顯示敏捷、測試精度符合要求。
參考文獻
[1]徐愛鈞.智能化測量控制儀表原理與設計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2004.
[2]張大明,彭旭昀,尚靜基.單片微機控制應用技術[M].北京:機械工業出版社,2006.
[3]李華.MCS-51系列單片機實用接口技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,1993.
[4]朱祥賢,葛素娟.單片機應用系統的抗干擾技術\[J\].現代電子技術,2007,30(11):151-153.
作者簡介
孫祥廣 男,1982年出生,遼寧瓦房店人,碩士。研究方向為化工機械。
關鍵詞:低壓配網 快速復電 智能化 控制系統
中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)10-0012-01
低壓電網中出現故障后,能否進行快速復電是縮短用戶停電時間,保障通信機房各類設備正常運行,增強用戶滿意度的一個重要標志,怎樣增強低壓配網實時監控水平,做到對故障快速報警、快速診測、快速定位及快速修復,是供電單位和用戶都關心的問題,怎樣快速準確的修復低壓支線及干線出現的故障,值得我們去仔細研究,這里就需要我們依靠新產品、新技術及對管理理念的不斷創新,來解決這些問題。
1 低壓配電網運行現狀
隨著我國電力系統規模的不斷擴大,電力系統所暴露出的問題也越來越多,在長距離配電系統電網中的電壓線路問題準確定位、漏電保護器的有效運行,對用戶用電量的智能抄收,電壓無功優化等問題復雜程度逐步提高。截至目前,主要存在問題有以下幾點:(1)仍然沒有一個有效統一的智能化管理控制平臺,尤其是對低壓臺區剩余保護器的管理仍是以人工管理為主,這種管理往往因為某單個某個站點用戶出現漏電而導致大面積的停電。(2)由于南水北調工程本身特點,輸送線路長,沿途站點多,一旦出現故障,專業的施工隊伍往往不能第一時間趕到現場。(3)人工進行合閘,致使停電時間長,供電得不到很好保證,并且基層工作管理人員缺乏有效的監控手段,對所有電流保護器的工作狀態不能很好的把握。(4)對電量的抄收依舊處在過去的手工抄表,這些方式費力、費時且及時性和準確性并不能得到很好的保證,因為對這些基礎信息數據的處理的不夠正確、詳細,致使很多的管理系統軟件不能正常應用。(5)對電功的優化控制、功率因素控制仍為配電柜單個的自動控制。(6)僅僅為局部進行控制,沒有使得整個電網實現最優化。
2 智能化低壓電網控制系統的構成及其特點
智能化低壓電網遠程控制系統其主要是由EA3-2剩余電流保護器、計算機、EAZD控制終端(該終端包括短信收發平臺)、管控人員手機等幾部分共同組成。而該系統的特點主要有以下幾點:(1)該系統主要有一個平臺,即建構一個對電網自動化運行過程中出現的數據進行收集和管理的交流平臺,其完成了對數據的集成、查找及信息的遠程控制,該平臺兼具有較好的功能兼容性和擴展性;(2)該系統具備五條主線,即智能控制終端、監控計算機、智能集成電流保護器、智能無功優化補償及智能抄表系統;(3)該系統有著幾大應用功能,即配網自動化、遙控安全約束、電網分析軟件、電網安全監控、電網實時管理、電網有效運行、數據傳導及、數據選擇入庫及電網遠程控制合閘,該智能控制終端安裝在配電側面,對數據和剩余電流保護器運行狀態進行實時監控,如果電流保護器運行出現異常,其自動向監控計算機及管理人員手機發送信息,完成了對保護器運行狀態遠程智能監控。其中單個供電站電腦可對本范圍內做出監控,而遠程控制終端和監控計算機通過GSM進行通信連接,就可實現對線路所有配變覆蓋,即使偏遠地區的配變保護器也可有效的監視,并完成指令動作。另外管控人員可利用監控電腦或手機對轄區內的所有低壓配網的運行參數實時監控,在加上剩余電流保護器發出的告警消息,就可完成遠程剩余電流保護器的分合閘,及時設置調整運行參數等。
3 低壓電網遠程控制系統的實際應用
3.1 實際應用分析
智能化低壓電網遠程控制系統在南水北調京石河北段干渠等幾個有代表性的低壓臺區進行了安裝并試運行取得了成功,當前該系統已經在河北段全面建設應用,效果理想,在日常運行中,值班工作人員如果需要獲取剩余電流保護器參數時,不再需要去剩余電流保護器工作現場,僅僅需要使用手機發送中文短信“河北段某中心查詢信息”;智能終端接收到查詢短信之后,對該中心剩余電流保護器信息讀取,然后發送,此時監控計算機及工作人員手機上就可收到如下信息:河北段區某中心保護器:A相負載電流XXXA,B相漏電電流XXXA,B相負載電流XXXA,C相負載電流XXXA,相應負載電壓XXXV。如果工作人員需要對漏電電流進行遠程更改時,僅需要編輯短信如“河北段區某中心設置漏電電流為500”;短信經發送,智能終端接收到需要設置的參數命令后,就會對對應的電流保護器參數進行調整,并讀取數據信息,向設置參數的監控計算機或手機發送短信,當更改參數動作成功之后,短信顯示為:“河北某中心保護器參數設定成功,漏電檔位XXXmA,運行方式三相,負載電流檔位XXXmA,分段時間XXXms。”當需要進行遠程合閘時,可直接編輯短信:“河北段區X號控制合閘。”如果操作合閘失敗,終端就會向監控計算機或手機發送信息如下:“河北段區X號保護器控制合閘失敗”。
3.2 該系統具備的效益
(1)具備的經濟效益,通過該系統的應用,首先所有用電保護器的運行維護費及工人開支費用大大減少,其次實現了智能開合閘,使得停電時間大大減少,最后其和電子表相互配合,可完成遠程抄表和線損分析實時監測功能。(2)具備的社會效益,該系統在應用以來供電可靠性得到了提升,提高了用戶滿意度,并且該系統大大減輕了工作人員的工作勞動量,使得工作人員勞動效率得到了大大提高。
4 結語
智能化低壓電網遠程控制系統的運用,使得低壓區電流保護器在自動控制及遠距離監控方面的空白得到了填補,智能遠程終端其體積相對較小、重量輕,操作便利、全中文顯示,適應性很強,其有效的增強了低壓電網控制和檢測的速度,完成了在異地對電流保護器運行的實時監測,但是在該系統的應用中,依舊有一些不足還需要相關工作者研究并進一步解決。
參考文獻
[1]蔡銳丹,許少云.GSM /GPRS 通信在配電自動化系統中的應用[J].電子設計應用,2004(37).
[2]易傳炳.基于GPRS/SMS的農村低壓配變綜合管理系統[J].湖北電力,2008(12).
關鍵詞:DSP;LAN91115;工業以太網;網絡控制器;TCP/IP協議
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)27-7790-02
Intellectualized Control System to Switch Equipment of High and Low Voltage Based on Industrial Ethernet
TANG Ran
(Bengbu College, Bengbu 233030, China)
Abstract: The text introduce a intellectualized control system to switch equipment of high and low voltage based on TCP/IP agreement ,it has DSP and LAN91115 composition. System realization network-rization real time data collect,data memory and electrical equipment actions being long-range control.It has discussed the DSP controller control method to the chip lAN9115.
Key words: DSP; LAN91115; industrial Ethernet; Network controller; TCP/IP agreement
目前,隨著計算機技術發展,要求在電力系統中能夠對電氣柜內的各種工作狀態、溫濕度能夠進行高精度的控制。在電力系統中,由于溫度過高、過低引起的元件失效或由于濕度過高而引起的爬電、閃絡事故時有發生,嚴重影響系統安全,造成巨大的經濟損失。在高低壓成套開關設備控制柜體內安裝控溫、除濕設備,可以有效地避免這些故障的發生,保障企業的生產安全,具有良好的經濟效益和社會效益。
本系統利用上位計算機和嵌入DSP對電氣柜的溫濕度采用Fuzzy-PID復合控制,并對柜內的電器的工作狀態(接地刀、斷路器等)、溫濕度通過計算機對其進行遠程集中顯示、控制和數據記錄管理,并可完成對電壓、電流、溫度、濕度的實時取樣并在顯示屏上對上述參數的變化曲線動態顯示、對過電壓、過電流、溫度過高實時保護并報警。
1 工業以太網
工業以太網是繼現場總線之后結合以太網的優點而發展起來的,適合于工業控制和管理的一種局域網絡技術,與目前的現場總線相比,工業以太網有很多優點。1)它是一種開放性的通信網絡,各個廠家的設備能夠互相兼容;2)以太網貫穿于整個網絡的各個層次,它使網絡組成透明、覆蓋整個企業范圍的應用實體,實現了辦公自動化與工業自動化的無縫結合;3)以太網的通信速度從幾十兆可以達到幾千兆,甚至幾萬兆,可以滿足大量數據通信的要求。隨著全集成自動化在工業中的深入發展,企業內部設備、管理、控制一體化將成為工業控制發展的主要趨勢。
2 工業以太網控制網絡接口硬件設計
高低壓開關設備智能化控制系統實行主機集中管理、現場監控節點分散控制的原則。主機通過工業以太網和監控節點進行實時通信,并可通過以太網接入Internet 實現遠程上網,對多個現場進行集中監控;現場監控節點利用工業以太網交換機構成星型拓撲結構,將網絡劃分成多個控制網段,防止信息流過大而引起的信息沖突,避免競爭從而提高了網絡的實時性。
系統采用DSP經網絡芯片接入以太網,實現網絡通信。硬件設計核心部分是DSP處理器TMS320F2407及網絡接口芯片LAN9115,網絡芯片經隔離單元通過RJ45連接到以太網中。
2.1 TMS320LF2407A
DSP處理器TMS320LF2407A ,具有32位低功耗的定點處理器,有強大的操作能力和迅速的中斷響應處理能力,內置2.5k字SRAM和32k字Flash ROM,完全可以滿足嵌入式TCP/IP協議棧的實現需要。16通道的12位模數轉換器(ADC)可以簡化采樣設計,56個獨立的可編程、多用途通用I/O口,使它既具有數字信號處理能力,又具有強大的事件管理能力和嵌入式控制功能,特別適用于有大批量數據處理的測控場合,如工業自動化控制、電力電子技術應用、智能化儀器儀表及電機、馬達伺服控制系統等。
2.2 網絡控制器LAN9115
LAN9115是SMSC公司為嵌入式應用系統推出的第三代快速以太網控制器。芯片集成了遵循SMSC/CD協議的MAC(媒體層)和PHY(物理層),該以太網控制器片上集成了以太網的MAC和PHY,內部PHY可以針對10M/100M通信實現自動協商功能;支持10BASE-T和100BASE-TX;支持全雙工與半雙工通信,并能對全雙工通信進行流控制;自動產生并檢驗32CRC;帶有的高性能SRAM總線接口,方便與主機進行通信。
LAN9115以太網控制器遵循802.3以太網傳輸協議。該電路還集成了EEPROM接口,自舉時再通過EEPROM接口輸入到芯片中,從而實現自動初始化。總線仲裁器(Arbiter)用來監視以太網總線的數據交流情況,一旦發生阻塞,仲裁器一方面通過總線接口單元與外部CPU聯系,另一方面控制內存控制單元(MMU),實現總線數據協調。內存控制單元可控制8kB動態SRAM的存儲情況,實現與DMA控制器之間的數據聯絡。DMA控制器與總線控制器一起控制DMA與以太網協議處理器(EPH)之間的數據交換。以太網協議處理器(EPH)之間的數據交換。以太網協議處理器出來的數量最終經過10Mb/s/100Mb/s的物理層(PHY)直接到達以太網總線。
2.3 網絡變壓器YL18-2001S
以太網控制器輸出信號必須要經過網絡隔離變壓器,再通過RJ45接口連接到以太網中,網絡隔離變壓器是聯系以太網芯片(10/100/1000)與終端接口(RJ45)之間的磁性組件,起信號傳輸、阻抗匹配、波形修復、雜波抑制以及高電壓隔離等作用。
2.4 電源模塊
由于 TMS320LF2407的是3.3V,其他芯片多用到5V,所以電源模塊的設計有二種不同的電源輸出。電源經MC7805后成為5V電壓,再采用DC-DC芯片LM1117-3.3V引出3.3V的直流電壓。
高精度低電壓監控器SP708R其集成有眾多組件,可監測系統中的供電及電池的工作情況。SP708R包含一個看門狗定時器,一個復位模塊,一個供電失敗比較器,及一個手動復位輸入模塊,適用于+3.0V或+3.3V環境。
2.5 溫濕度采集模塊
溫濕度模擬信號經過調理電路處理后,送到LF2407的片上ADCIN00- ADCIN03中,使得A/D得輸入限制在0~3.3V。DSP采用Fuzzy-PID復合控制算法對采集的溫濕度數據進行計算以后,通過外部數據總線D0-D7輸送給D/A轉換器AD7237對執行機構進行輸出控制。
2.6 電氣柜的電器狀態檢測顯示電路
為了增強系統的抗干擾性能,各種電器狀態通過光耦引入LF2407的輸入引腳IOPE0-IOPE7,存入相應的數據存儲單元,CPU通過IOPB0-IOPB7送給緩沖驅動及保持電路SN74HC574,在開關柜面板上進行現場顯示。
3 系統軟件設計
整個系統的軟件部分主要有DSP對LAN9115的控制和現場數據采集控制兩個部分組成。
3.1 DSP對LAN9115的控制
3.1.1 初始化
上電后,LAN9115內部寄存器的值均設置為缺省值,DSP首先根據需要設置其中的Configuration Base和Individual Address寄存器,以保證電路正確工作。
3.1.2 發送數據包流程
1)DSP向LAN9115發送命令,將MMUCOM寄存器設置為0x0020。
2)DSP查詢Interrupt Status寄存器中的ALLOC INT位,直到該位被置成1,,然后等待硬件中斷,并將TX packet number放在Allocation Result寄存器中。
3)將Allocation Result寄存器中的packet number復制到Packet Number寄存器中,對Pointer寄存器進行設置,然后將數據從Upper layer傳送到Data Register。
4)DSP向LAN9115發送命令,將Packet Number寄存器中的packet number拷貝到TX FIFO,同時設置Transmit Control寄存器中的TXENA位,啟動transmitter。
5)當控制器傳送完包以后,memory中的第一個字寫入相應的Status Word,然后將TX FIFO中的packet number移到TX completion FIFO,當TX completion FIFO不為空時產生中斷。
6)DSP接收到中斷后,讀入Interrupt Status寄存器,如果產生發送中斷,則從FIFO ports寄存器讀入packet number,并將它寫入Packet Number寄存器,然后從memory中讀人Status Word,判斷包發送是否成功。
3.1.3 接收數據包流程
1)DSP設置Receive Control寄存器中的RXEN位,允許接收包。
2)含有正確地址的包被接收到,從MMU請求存儲空間,并分派一個packet number,并將接收到的字寫到memory中,如果超界,包被丟棄,存儲空間被釋放。
3)DSP接收到中斷后開始執行中斷處理程序,如果產生接收中斷,則可從FIFO ports寄存器得到接收包的packet number。當處理結束,DSP向LAN9115發送命令以釋放使用的存儲空間和packet number。
3.2 現場控制模塊
現場處理控制由自控模塊、手控模塊和參數設置模塊三大模塊組成,上電后或運行過程中的任何時候,都可通過按鍵操作,分別切換進入各個模塊。
自控模塊包括數據采集、數字濾波、標度變換、動態顯示、鍵盤掃描、控制算法、控制輸出和報警處理8個子模塊。
4 結束語
在電氣柜的控制中,由于柜中控制元件很多,留給CPU板的空間有限,而需要顯示的內容又很多,本系統顯示、輸入均采用串口芯片,很好的解決了這個問題,而PID-Fuzzy復合控制系統對于溫濕度耦合系統具有良好的控制精度。系統并可通過工業以太網實現網絡化的實時數據采集和數據存儲管理以及電氣柜電器動作遠程控制,對于現場設備的網絡化控制有著較好的參考價值。
參考文獻:
[1] 楊振江.智能儀表與數據采集系統中的新器件及應用[M]. 西安:西安電子科技大學出版社,2002.12.
關鍵詞:智能化技術;電氣工程;自動化控制
前言
隨著科學技術的進步,智能化技術已經成為人們生活生產過程中不可缺少的一部分,為人們提供了大大的方便。將智能化技術應用帶電氣工程的自動化控制系統中,對電氣工程的設計起到了一定的優化作用,實現了電氣工程自動化系統的智能化診斷,為電氣行業的發展提供了非常大的動力。
1 什么是智能化技術
智能化技術是人工智能理論和計算機技術相互融合之后形成的一項先進的科學技術。智能化技術是對計算機技術、機密傳感技術、GPS定位技術的綜合應用。智能技術被重點運用于信息的收集、圖文識別、信息分析、判斷中,利用計算機技術來實現各種問題自動的解決。
智能化技術在電氣工程自動化控制系統中的實際應用包括:信息的收集、處理、分析、系統運行等。
2 智能化技術的特點、優勢
2.1 特點
2.1.1 智能化具有高精度高效化的特點
智能化技術在電氣工程的自動化控制中應用,主要對高速的CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統進行了應用,大大提高了電氣工程自動化控制系統的精度和效率,有利于提高電氣產品的質量,促進電氣行業的發展。
2.1.2 工藝復合型和多軸化
在電氣工程的自動化系統中采用智能化技術最終的目的就是促進電氣工程的生產工藝簡單化,減少工藝的輔助時間。智能化技術在電氣工程自動控制中應用的發展趨勢是多軸化控制功能。
2.1.3 計算科學化,可視化
智能化技術的引用,能夠保證對數據的處理和分析過程持續高效的運行,使得信息在傳遞的過程中不再受到傳統傳遞模式的限制,突破了文字和語言的表達模式,可以通過視頻、動畫等模式實現數據的傳輸,減少傳輸過程中的錯誤率。
2.2 優勢
2.2.1 智能化技術具有一定的一致性
智能化技術可以保證電氣工程的自動控制系統對陌生數據進行合理的估計,并保證驅動器不會對數據造成使用性的影響。對于不同的控制對象所產生的反應不會相同,因此,在對電氣設備進行初步設計的時候應該仔細的進行審核。如果發現智能控制器對數據的處理效果不理想,應該及時排查,恢復智能控制器的正常運行。
2.2.2 智能化技術的應用能夠提高電氣自動化的控制性能
正常意義上的電氣自動化是需要對其進行控制模型的設定的,智能化電氣控制器打破了傳統的自動化控制,其在運行的過程中戶根據需要自動對控制對象進行調整,不需要設置固定的控制對象模型,比如對下降時間的調整就不需要進行控制對象模型設置,提供了自動控制的效率。智能化控制器的自動調節功能提高了智能控制器的精度,也實現了自身性能的提高。
3 智能化技術在電氣工程自動控制系統中應用的理論基礎
電氣工程自動化控制系統對智能化技術的應用過程中,涉及到的理論基礎包括了編程語言,計算機基礎,生物學和醫學等學科,理論基礎具有較強的綜合性。智能化技術在電氣自動控制中的應用主要是對機器的人性化發展的研究,希望經過相應的技術設置能夠使機器智能化,具有能夠單獨進行高風險,高復雜性作業。
為了保證智能化技術在電氣自動化控制系統中具有一定的實用性,可以促進智能化技術和計算機技術的高度結合,提高智能化技術的可靠性,安全性以及高效性。
4 智能化技術在電氣工程自動化控制中的實際運用
4.1 實現對電氣自動化的智能控制
電氣自動化控制工作中應用了智能化技術之后,變得簡單,能夠保證電氣自動化控制工作高效的進行。實現了對某些特點的控制部門進行無人化操作,遠程監控,簡化了工作任務,在一定程度上提高了工作的效率。智能化技術為電氣行業的高度發展提供了一定的技術基礎,開辟了廣闊的發展空間。
4.2 優化設計
電氣自動化控制包括了對電氣設備的設計,不僅要求設計人員具有過硬的電路知識,還要求設計人員能夠對磁場、電子、其他學科進行有效的關聯。建議設計人員在設計過程中采用CAD技術和計算機技術輔助完成,這種方式既能夠減少設計時間,還能夠提高設計的質量,提高設計方案的可行性。
4.3 對電氣工程系統進行故障診斷
電氣工程系統在運行過程中是無法避免機器發生故障的問題,但是我們可以在機器發生問題之前及時發現以及蛛絲馬跡,提前準備預防措施,減小機器發生故障帶來的損失。這就應用到了智能化技術的故障診斷功能。智能化技術可以對機器的運行情況進行實時的監控,對機器進行不定期的測試和維護,能夠有效的預防機器發生故障,發現機器發生故障的跡象及時報警,能夠有效的減小故障損失。
5 結束語
總而言之,智能化技術對電氣工程自動化控制系統具有十分重要的意義。智能化技術能夠有效的提高電氣工程故障診斷的準確率和效率,有助于優化電氣產品的設計。實現電氣工程中控制系統的智能化控制的過程中,要對電氣設備的自動化控制能力進行強化,對促進智能化控制的安全性、可靠性具有十分重要的意義。
參考文獻
[1]張雪.智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用[J].科技展望,2015,10(2):94.
[2]劉斌.淺析智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用[J].中國新技術新產品,2013,12(5):187.
家電智能化浪潮勢不可擋,2020年,智能家電生態圈將創造產值超過萬億元的巨大商機。智能家電中,控制系統發揮著“大腦”和“中樞神經”的作用,為進一步完善智能控制系統,傳統家電企業、互聯網企業、通訊設備廠商都已參與進來,發揮在各自領域的特長,不斷完善智能家電控制系統,積極推進家電智能化進程。
“家電智能化浪潮勢不可擋。”某企業老總在參觀完2014年AWE、IFA、CES三大國際家電展后曾用這句話概括自己的感受。的確,隨著技術層面不斷突破創新,產品功能不斷完善,家電企業智能化轉型思路日漸成熟,消費者使用習慣逐步形成,再加上家庭網絡環境日益改善,中國家電產業的智能化已從最初的“紙上談兵”跳脫出來,進入實質性發展階段。據奧維云網(AVC)測算,智能家電將帶動生態圈內相關產業快速發展,2010年,智能家電生態圈產值達到50億元,2014年達到1200億元,2015年預計將達到1500億元,而到了2020年,智能家電生態圈產值將超過萬億元。
巨大的市場空間引來眾多企業的高度關注,家電智能化成為業內的焦點話題。然而,家電產業實現智能化并不是一件容易的事,事實上,家電智能控制體系橫跨通訊產業與傳統家電產業,要求對電子技術、通訊技術、顯示技術等多學科融會貫通。此外,家電智能化還是一個新課題,需要家電產業鏈上下游企業協同作戰,共同推進,上游配套企業更要顛覆傳統的思維模式,用更開闊的視角為整機廠提供更完善的智能控制解決方案。
高手云集,積極推動
在白色家電制造領域,智能的概念其實并不陌生,一些幫助家電整機實現智能化控制的控制器早已被廣泛應用。國際整流器公司(以下簡稱IR)西安應用中心主任李明告訴《電器》記者說:“凡是裝有MCU的家電都可以被視為能夠實現智能控制的產品。”在這種概念下,智能控制器是指在儀器、設備、裝置、系統中為完成特定用途而設計實現的計算機控制單元,一般是以微控制器(MCU)芯片或數字信號處理器(DSP)芯片或專用控制器為核心,依據不同功能要求輔以外圍模擬及數字電子線路,并置入相應的計算機軟件程序,經電子加工工藝制造而成的電子部件。李明進一步解釋說:“這種智能控制器可以實現多種智能控制,IR公司智能控制器是針對家電中永磁電機的無傳感器智能控制而設計的,能夠通過智能化的程序設置簡化使用操作步驟,并控制家電高效節能運轉,最為業內熟知的應用就是幫助家電實現變頻控制。”
大數據時代到來,傳統制造業受到互聯網思維模式的深刻影響。最先立于智能化潮頭的是手機,智能手機開啟新時代,全觸屏操作、可自由裝卸各種應用軟件、簡潔易用操作系統等體驗都使傳統手機難以匹敵,智能手機已經成為集通話、短信、網絡接入、影視娛樂為一體的綜合性個人手持智能終端設備。緊接著,智能電視作為集高清、大屏、多屏互動、網絡搜索、在線購物、實時互動等多種應用和功能的開放平臺,極大地提升了消費者家庭娛樂的生活體驗,并被看作硬件、內容、流量、支付等為一體的智能生態的重要平臺。智能化浪潮席卷手機、電視領域,反映出國內消費者對智能化產品的快速適應和接受能力。“手機、電視的現在,就是白色家電不久的將來。”對于白色家電智能化趨勢,這一觀點已在業內達成共識。
在這樣的大背景下,智能控制器被賦予更多使命,從完成簡單控制程序的元器件“變身”為以自動控制技術和計算機技術為核心,集成微電子技術、電力電子技術、信息傳感技術、顯示與界面技術、通訊技術、電磁兼容技術等諸多技術門類的復雜控制體系,承擔家居環境下,家電與網絡、家電與使用者、家電與家電、家電內部各部件之間數據交換、智能控制的重任。
“我們要的,是各種技術碰撞出的顛覆傳統的創新產品。”某整機生產企業智能產品研發負責人明確表示,“今后,不能接入網絡,提供云服務的將不再被家電企業定義為智能家電。”整機企業提出需求,上游配套企業面臨新的問題,與網絡連接、提供基于網絡的智能服務,這一點已經跳出了傳統家電制造業駕馭的范疇,一步跨入通訊領域,家電智能控制體系的設計必須融入更多新技術,跨界合作勢在必行。南京點觸智能科技有限公司總經理潘興修告訴《電器》記者:“目前,對于新概念下的家電智能控制體系,業內并沒有形成統一的認識,大家都還在摸索中,傳統家電廠商、互聯網企業、通訊設備廠商都已參與進來,發揮著在各自領域的特長,積極推進家電智能化的進程。”
側重不同,各顯神通
雖然家電企業對什么是家電智能控制系統仍處摸索階段,但全新智能控制系統提供商隊伍已能分出“流派”。首先,傳統智能控制器生產企業已經把家電與網絡互聯互通、增加智能控制功能的思路融入控制器研發、設計、生產中。他們的競爭優勢在于,已與家電整機廠展開合作多年,手中握有客戶資源,與家電企業溝通比較方便,更了解整機廠的需求。其次,智能家電的核心是通過互聯互通創造新的價值,一些互聯網企業、通訊設備企業,具備超前的互聯網思維模式,能夠憑借在另一個專業技術領域取得的成就,將傳統家電制造帶入互聯網模式下。此外,一些近年來新成立的高新技術企業,沖著家電智能化而來,瞄準的是家電智能化商機,有著清晰的思路和極高的熱情。
《電器》記者通過采訪發現,現階段,不同派別的智能控制系統提供商采取的市場運營模式有很大差別。
目前,家電智能控制配套領域有很強的包容性,某控制器生產企業相關負責人說:“智能家居營造了一個巨大的商業生態圈,越來越多的企業參與其中,尋求發展。
完善的智能控制系統由很多元素共同組成,任何手中握有相關技術成果的企業都可以嘗試用自己的方式找到切入點,參與家電智能控制平臺的搭建,為家電整機廠提供智能控制配套服務。”
無錫和晶科技有限公司是傳統家電智能控制器的主要供應商,接受《電器》記者采訪時,市場總監王雅琪表示,和晶將堅持實行技術為先導的經營理念,在“高端、智能化、節能環保”的產業發展趨勢下,以技術創新為動力,科技進步為依托,拓寬產品應用領域,尋求更快發展。但王雅琪同時強調,現階段,和晶科技的工作重點仍然放在圍繞家電變頻技術和傳統家電主控技術兩個層面,對于家電網絡智能化發展趨勢,和晶科技將密切關注。王雅琪解釋說:“和晶科技的業務重點還是放在傳統控制器技術開發、積累上,畢竟這是公司賴以生存的核心業務,網絡智能家電雖然概念炒得火熱,但整機市場出貨量十分有限,反射到上游采購,能夠鏈接網絡的新型智能控制器的需求量并未出現激增,因此和晶科技各項實現家電智能化控制的研究工作都還處于嘗試和摸索階段。”日前,和晶科技宣布,收購無錫中科新瑞100%股權,全面控股無錫中科新瑞系統集成有限公司。據了解,中科新瑞系統集成有限公司創立于2001年6月,主營業務為智能化工程、系統集成產品以及運維服務。交易完成后,和晶科技將通過整合自身在白色家電控制器領域的研發、制造及市場優勢,以及中科新瑞的項目實施經驗和技術研發優勢,實現公司智能控制器業務從智能家電向智能建筑、智慧城市等領域的拓展。
上海慶科(MXCHIP)信息技術有限公司創辦于2004年,提到智能家居,慶科CEO王永虹想要做的就是“將一切未聯網的都連起來!”
他進一步解釋說:“慶科在嵌入式無線連接技術上已經擁有10年的經驗,隨著行業發展,現在的技術能力和服務范圍更加全面,可為智能家電、照明、安防、健康、娛樂等行業提供整體智能化解決方案。”據了解,慶科的智能化解決方案包括硬件端的底層操作系統、云端接入服務和手機端的APP訂制,幫助整機生產企業短期內實現設備端智能化開發。針對智能家電應用領域,上海慶科提供的Wi-Fi模塊集成度高、外設資源豐富,可滿足家電多樣化需求。出于對制作工藝、品質監控的高要求,上海慶科將模塊生產交給制造業領頭羊富士康,不僅滿足家電整機生產企業對零部件高性能、高精度以及低功耗的要求,更保證了供貨的穩定性。此外,慶科的智能化解決方案支持APP個性化訂制,可以對接企業自有云,更可以快速對接第三方公有云,如阿里物聯平臺、微信AirKiss等,幫助智能家電穩定安全地連接到互聯網。
幻騰智能是一家互聯網硬件公司,設計新奇實用的智能家居產品,主打產品一直是PhantomNova智能燈以及無線開關和環境控制器。近期,幻騰智能開始關注智能家電領域,嘗試與家電整機廠展開合作。與其他智能模塊配套企業不同,幻騰智能沒有選擇Wi-Fi模塊,而是以幻騰link模塊技術實現家居環境下電器設備兩兩互通,傳達操控指令,完成智能化控制。據幻騰智能CEO王昊介紹說:“我們的智能控制方案其實只是通訊方式有所不同,模塊安裝在智能家電上的作用和意義沒有改變。Wi-Fi是星狀通訊,以路由器為中心,而幻騰智能采用的幻騰link是網狀通訊。未來家居環境下,需要接入網絡實現控制的智能家電會越來越多,如果網絡不能負載這么多電器同時在線,或者Wi-Fi信號中斷,植入Wi-Fi模塊的智能家電則無法被控制。而網狀通訊協議搭建起的設備與設備之間的局域網還是可以實現智能控制。因此,我們認為,在智能家電應用領域,幻騰link模塊也將有自己的一片天地。”
與其他智能控制器配套生產企業有所不同,深圳市英唐智能控制股份有限公司開展業務的側重點為小型生活電器。目前,英唐智控的小型生活電器智能化方案已被Conair、Delonghi、Black&Decker、Philips、Tefal等歐美著名品牌及美的、創維、華旗資訊等國內著名品牌采用。據企業相關負責人介紹,英唐智控擁有多種研發平臺,以及反應迅速的資深研發團隊,能夠根據客戶的要求,在較短的時間內提供各種性能優越,符合安全要求的生活電器智能化服務。這位負責人在接受《電器》記者采訪時進一步介紹說:“我們提供的是一站式服務,根據家電整機廠產品設計的特點,為其提供專業的智能化解決方案,增加電控部分并提供相關技術安全認證等資料,積極協助整機廠在終端市場銷售環節進行推廣。”
為智能家電整機提供配套服務,潘興修認為,觸摸顯示人機交互系統至關重要,他說:“對于智能家電,這是一個非常重要的部分,直接關系到用戶最終是否能夠得到良好的操作體驗,我們的目標就是要將iPhone、iPad美好的用戶體驗轉移到智能家電上,以此為基礎,智能家電強大的功能才能以最恰當的形式體現,才能得到使用者的最終認可。”選準市場切入點,南京點觸逐步擴大業務范圍,將電容觸摸屏、液晶面板、控制系統融合在一起,為家電整機廠設計生產智能觸摸顯示人機交互系統。在與《電器》記者的交談中,潘興修還提到一個設計思路,他說:“可以使智能控制系統與家電原有控制系統分離,相對獨立地存在于家電整機內部,通過協議建立兩個控制系統間的關聯。由智能控制系統完成連接網絡、信息寫入、數據處理等任務,為家電增添智能化新功能,而原先的控制系統不用做太多改進,仍舊完成指定任務。這種設計不需要家電整機廠過多調整產品設計,保證了家電整體運行的穩定性,便于維修以及智能控制系統硬件更換升級。”
精彩技術,創新產品
上游配套企業的積極探索不斷取得成果,各種新技術、新產品層出不窮,不斷完善家電智能控制系統。
2014年7月,上海慶科了中國第一款物聯網操作系統MiCO-趙州橋版,MICO(Micro-controllerbasedInternetConnectivityOperatingsystem)是基于MCU的全實時物聯網(IoT)操作系統。是一個面向智能硬件優化設計的、運行在微控制器上的、高度可移植的操作系統和中間件開發平臺。MiCO作為獨立的系統,擁有開放架構,它并不依賴于微控制器(MCU)型號,同時具有硬件抽象層(HAL)。此外,固件的應用開放接口已實現多種應用層協議。MiCO包括了底層的芯片驅動、無線網絡協議、射頻控制技術、安全、應用框架等模塊,上海慶科同時提供阿里物聯平臺、移動APP支持、以及生產測試等一系列解決方案和SDK,助力“軟制造”創業者簡化底層的投入,真正實現產品的網絡化和智能化并快速量產。上海慶科技術人員介紹說:“簡單地講,MiCO是智能硬件底層的一個開源系統,有先進的動態功耗管理技術,可靈活適用于廣泛的MCU,支持常見處理器;具有完整的云端接入框架和應用范例,支持多種類云平臺;數據可實時更新、安全可靠,便于進行二次開發。”
“拓邦現已發展成為以智能控制技術為核心,不斷拓展應用領域的中國一流智能控制方案提供商。”深圳拓邦股份有限公司相關負責人介紹說:“除了為家電企業提供傳統的智能控制器,拓邦在智能家居控制器開發上也取得了成績,完成了從單體智能化到實現智能化單體間的互聯互通再到與互聯網的互聯互通的轉變。已形成智能烤箱控制系統、燈光控制系統、云空調控制系統等二十多種產品。目前,拓邦部分應用于智能家居的產品已投入應用,基于Zigbee、Wi-Fi、藍牙、DALI的智能遠程燈光控制系統已成熟,智能烤箱控制系統已批量供貨,云空調控制系統已向整機生產企業廣泛推廣。”
該負責人在接受《電器》記者采訪時還反復強調,拓邦將積極尋求與優秀互聯網公司的業務合作。
關鍵詞:電氣工程;自動化控制;智能化技術
0引言
隨著信息技術的發展,網絡技術與通信技術都與信息技術相結合,特別是智能化技術的運用,使電氣自動化控制實現了智能化運行。特別是目前的企業中普遍使用了自動化技術,使電氣工程的運行效率有所提高,而且運行質量明顯改善。實施了智能化管理,電氣自動化控制工作效率有所提高,不僅確保企業運營的穩定,而且還可以發揮智能遠程控制的作用,保證了生產安全。智能化技術使得電氣自動化控制功能得以充分發揮,使得電氣設備處于良性的運行狀態。
1目前電氣工程自動化控制技術的應用情況
中國電氣工程自動化控制所發揮的作用是有目共睹的,很多企業都采用這種控制方式,可以提高自動化控制質量,控制效率也得以提高[1]。設備的自動化運行是目前的技術發展趨勢,而且隨著自動化技術的不斷升級,自動化控制作用的充分發揮,使得產品的性能得以充分發揮。中國的電子工程發展中,自動化技術起到了引領作用,多年的發展進程中,電氣工程自動化技術適應應用領域的需求不斷地升級,也使得該技術應用越來越得廣泛。從目前的電氣自動化工程的應用情況來看,廣泛應用的系統包括分布式控制系統(distributedcontrolsystem),簡稱“DCS”、IE語言系統、WindowsNT系統,電氣自動化控制系統以及自動控制系統[2]。這些系統處于自動化運行狀態,其中,電氣自動化控制系統為集中控制,自動控制系統為信息集成化控制。分布式控制系統的優點是具有良好的擴充性,而且具有實時性。但是,運行分布式控制系統,所使用的是傳統的儀表設備。要保證系統安全穩定地運行,就需要重視后期的運維工作,即便如此,也會由于技術維護不到位而導致系統運行故障,特別是設備的維修難度比較高,就更增加了系統運行故障的發生率。IE語言系統是可視化的語音控制系統。該系統的運行中,如果語言有多個,就需要對語言按照順序排列。通過操作“上移”“下移”按鈕,就可以對語言有效排雷。在對語言編碼進行選擇的過程中,要參考網頁內容,讓瀏覽器自動選取需要的語言以及字元集。在具體點操作中,首先是開啟InternetExplorer瀏覽網頁,之后在網頁上點擊鼠標的右鍵,就可以彈出列表,點擊其中的“編碼”項,之后點擊“自動選擇”[3]。如果通過“自動選擇”不能夠自己所需要的語言編碼,就可以采用將手動的方式進行操作,就可以按照自己的要求調整語言編碼。具體的操作方式是,在網頁上按一下鼠標右鍵,選擇“[編碼”,用手動操作的方式選擇相應的語言編碼。如果在選項中沒有自己所需要的編碼,就可以點擊“其他”,選擇語言編碼。WindowsNT是可視化的控制系統,可以使得電氣工程設備運行中進行可視化操作。WindowsNT(WindowsNewTechnology),是可以進行PC操作的系統,主要是用于計算機網絡操作、網絡服務器等等。WindowsNT與通信服務集成。微軟公司給予原有的系統開發了“新技術”,此即為“NewTechnology”,即為“NT”。所謂的“NT”還有另一個解釋,就是指模擬器“N10”,即“N-Ten”。WindowsNT在電氣工程中的應用,可以通過可視化操作起到了智能控制的作用。WindowsNT的操作是非常容易的,而且具有集成化的特點,可以實施一體化操作。當進入到后期的技術維護階段的時候,也是非常容易的。集中控制下的自動控制系統在運行中,不僅運行的速度非常慢,而且所有的運行都是在遠程監控下運行的,這樣就會導致主機的運行空間減小了,自動控制系統所具備的性能也會受到影響。這就必然會導致系統在運行中可靠性比較低,很容易產生故障[4]。信息集成化的電氣自動化控制系統在運行中,是通過操作可視化的瀏覽器進行操作信息的,這樣就可以及時地了解系統運行情況,對于故障發生點以及故障的原因都能夠及時掌握。對于信息處理的過程中,系統還可以在運行的過程中對信息進行整理,還可以對信息進行智能化分析,提高信息的準確率。
2電氣工程自動化控制應用智能化技術所具備的特點
2.1智能化技術可以實現無人化超控
智能化技術的優勢在于,任何情況下都能夠得到認可。在對電氣工程自動化控制系統的調節中,所調節的是魯棒性(Robustness)、下降的時間和系統響應的時間。通過對各項參數的調整,就可以將自動化控制工作調整到自己所需要的狀態[5]。智能化技術環境下,電氣設備得到調節,就可以實行自我控制的作用,由此,實現無人化操作控制,人力成本得以降低。
2.2智能化技術并不需要控制模型
智能化技術的優勢在于,使得自動化控制器的安全系數有所提高,面對復雜的動態方程,不會產生難以控制的現象。與傳統的控制模型相比,自動化控制器應用智能化技術,工作效率都會有所提高,而且還能夠對未來的運行情況作出預測。
2.3使用智能化技術對于不同數據的處理存在著一致性
智能化技術對于不同數據的處理,所使用的是智能化控制器,無論是輸入任何的的數據,都可以做出準確的評估。即便是一些數據不屬于是常用數據,通過運行智能化控制器也會獲得準確的結果,而且還可以自動啟動評估功能。智能化控制器的控制對象具有較強的變更性,對于控制對象就會產生不同的控制效果,要實現全面控制是難以實現的,所以,需要對該技術進一步完善。
3電氣工程自動化控制中智能化技術的應用
3.1診斷電氣工程自動化控制中所存在的問題解決
電氣工程系統運行中,如果存在故障,就需要進行診斷。如果采用傳統的診斷方式,就是通過人工操作來完成的。這種診斷方法不僅診斷的準確率不高,而且很難得到正確的病因[6]。但是,這種技術對于專業技術人員的技術要求是非常高的。如果電氣工程自動化設備存在問題,特別是在數據上存在誤差,就必然會對電氣工程自動化控制的效果產生不良影響,但是這種失誤是難以避免的。人工診斷的效率必然會很低,導致故障不能夠及時發現,更是難以查找到故障原因,所以,對于故障難以及時處理,必然是后果非常嚴重。將智能化技術應用于電氣工程自動化控制中,可以對系統進行智能化管理,而且還可以遠程控制和監督,通過實時跟蹤進行檢測診斷,由此可以避免系統運行中存在潛在的問題。
3.2應用智能化技術對電氣工程的設計進行優化
電氣工程的設計中,如果采用傳統的技術,就會導致不斷地重復勞動,設計人員還要對設計方案進行改良,還要通過實驗試驗。很多時候,一些設計中所存在的問題,設計人員還沒有考慮到,如果涉及應用中出現了問題,要將問題的原因查找出來也是非常難的,導致很多的問題都不能夠在有效的時間內解決。通常從事設計工作的人員要具有非常高的專業水準,不僅要精通專業知識,還要懂得相關的業務知識,對于理論知識的應用能力是非常強的。將智能化技術應用于電氣工程自動化控制中,就會使得原有的工作狀態發生了改變。設計工作通過運行設計軟件就可以完成,而且所有的設計信息都可以在網絡平臺上傳遞,由此提高了設計效率,而且設計的精準性也有所提高。由于設計軟件都有修改功能,可以在保存原圖的情況下進行修改,就可以節省大量的設計時間,而且設計樣式也更為豐富了。
3.3整個的電氣工程對采用智能技術控制
電氣工程控制系統的運行中,有很多的環節都處于控制之中。要實現控制的系統化和集成化,就要采用智能技術。智能化技術主要運行的是專家系統控制對電氣工程進行控制,使得自動化運行效率更高。另外還會采用神經網絡控制和模糊控制,可以對電氣工程實施多層次控制、神經網絡控制不僅層次結構多,還可以運行反向學習算法,特別是其子系統中,通過判斷系統參數,對參數進行調控,就可以判斷轉子的速度。正是由于神經網絡控制的優勢性能,才能夠對運行識別模式,使得信息的處理更為及時準確。
4結束語
綜上所述,科學技術的發展進程中,信息技術起到了重要的推動作用。電氣自動化控制中,信息技術發揮著重要的作用,特別是智能化技術的應用,實現了自動化控制的智能化運行。目前的電氣自動化控制設備得以廣泛應用,主要是智能技術發揮著遠程監督控制的作用,可以提高電氣工程自動化控制效率設備的應用價值,電氣工程自動化控制所具備的價值都充分發揮出來。
參考文獻:
[1]李玲玲,張志全.智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用漫談[J].城市建設理論研究,2014(10):2095-2104.
[2]蔣敦旗.淺議在電氣工程自動化控制中智能技術的應用[J].科技創新導報,2014(32):106.
[3]趙曉樂.淺談在電氣工程自動化控制中智能化技術的運用[J].建筑工程技術與設計,2014(34):849.
[4]張書春.探討基于電氣工程自動化智能化技術的應用[J].城市建設理論研究(電子版),2013(03):2095-2104.
[5]史東旭.電氣工程自動化控制中智能化技術的應用探究[J].民營科技,2014(07):1673-4033.
關鍵詞:電氣工程 自動化 智能技術 意義 應用
中圖分類號:B819文獻標識碼: A
一.智能化技術概況及其特點
智能化技術是隨著計算機技術和信息技術的不斷發展而出現的,是計算機技術、精密傳感技術、GPS定位技術的綜合應用。一般來說,智能化技術具有環保、節能、實現故障診斷的智能化、提高作業質量和工作效率、提高機器自動化程度及智能水平、提高設備的可靠性等優點。具體來說主要表現在以下幾個方面:第一,智能化技術在處理不同數據的時候,無論是對陌生的數據還是對熟悉的數據,都能夠正確的估計,而且還能忽略掉驅動器對它的影響。第二,智能化技術能夠幫助提高機器的控制性能。在自動控制系統中,智能化控制技術相比于傳統的控制技術,不用花費過多的時間和精力對對象的模型進行有效的控制,只需要充分的考慮、分析機器變動的時間和性能的變化,然后就可以根據這些分析數據進行調整,從而提高機器性能。第三,智能化技術在運用的時候,根據相關的信息,以及機器運轉的實際情況,不但可以實現近距離的自動調節,還能實現遠距離的自動調節。
二.在電氣工程自動化中應用智能化技術的重要意義
(一)把智能化技術應用到電氣工程自動化中,可以提高電力系統的高速、高精、高效化
智能化技術應用在電氣自動化系統當中,主要表現在CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統等智能系統上。電氣工程實現自動化的重要依據就是電氣工程運行的速度、精度、及其效率。利用智能技術,改善電氣工程自動化系統,可以提高電力系統的自動化、智能化水平,從而使電氣工程自動化系統實現高效、高精、高效化的運行目標。
(二)把智能化技術應用到電氣工程自動化中,可以實現對機器運行圖片的動態跟蹤
把智能化技術應用到電氣工程自動化系統當中,能夠實現圖形的智能化。在電氣自動化系統中,用戶要通過圖像截面實現對電氣自動化數控系統的觀察和控制。智能化的圖形方便用戶的使用,在實際的使用過程中,用戶只需要通過窗口、菜單就能觀察到電氣自動化系統的運行,從而更加方便控制電氣自動化系統。所以說把智能化技術應用到電氣工程自動化中,可以實現對機器運行圖片的動態跟蹤。
(三)把智能化技術應用到電氣工程自動化中,可以提高電氣工程自動化數控系統的集成度
把智能化技術應用到電氣工程自動化系統中,采用的是高度集成化的CPU、RISC芯片和大規模的可編程集成電路CPLD、EPLD芯片,此外,還應用了LED平板顯示技術,這不僅可以提高集成電路的密度、減少互聯長度、改進整個系統的性能、提高系統的可靠性,還能夠提高電氣自動化數控系統的集成度和軟硬件運行速度。
三.智能化技術在電氣工程自動化中的應用要點
(一)智能化技術在電氣工程自動化設計方面的應用
電氣工程自動化是一門新興的具有較高專業性的學科,在對電氣工程自動化系統進行設計的時候,不僅需要選擇具有很高的專業理論學科知識和較豐富的實踐經驗的設計人員來設計,還需要進行大量的實驗,通過綜合這些實驗來驗證。傳統的電氣自動化系統設計方式主要靠大量的實驗以及人工來完成的,沒有相關的技術支持,工作量比較大,設計效率低下,設計出來的電氣工程自動化系統方案或圖紙精度和可靠性比較低。智能化技術是隨著計算機技術和信息技術的不斷發展而出現的,是計算機技術、精密傳感技術、GPS定位技術的綜合應用。智能化技術具有環保、節能、提高機器自動化程度及智能水平、提高設備的可靠性等優點。把智能化技術應用到電氣工程自動化系統的設計環節當中,利用計算機、信息技術等先進的技術輔助人工進行設計,使設計從人工邁向自動化、智能化、高效化、優質化的時代,增加了設計數據的精確性和設計的多面性,降低了電氣工程自動化系統從構思到設計完成所用的時間,提高了設計方案的可靠性和精度。
(二)智能化技術在電氣工程自動化控制系統當中的應用
把智能化技術應用到電氣工程自動化控制系統當中,可以充分發揮自動化和智能化技術,實現電氣工程的自動化、智能化控制。首先,在電氣工程自動化控制系統中運用智能化技術,可以智能的采集系統全部模擬量和開關量的有關數據,并能夠及時的儲存、處理這些數據信息。第二,智能化技術具有顯示畫面的功能,在電氣工程自動化控制系統中,系統及設備的運行情況可以通過智能化技術模擬、顯示的畫面適時地反映出來,此外還能夠適時地反映系統運行的電壓、電流情況,利用這些動態畫面,自動控制斷路器、隔離開關等電氣自動化控制系統設備。第三,在電氣自動化控制系統中運用智能化技術,在控制電動隔離開關以及斷路器的時候,可以利用鼠標進行遠距離的控制,有效的調整勵磁電流,實現停機操作,但在操作的時候,還是需要有值班人員的。
(三)智能化技術在電氣工程自動化系統中故障診斷中的應用
在電氣工程自動化系統運行的過程中,會發生一些例如數據信息、設備故障等問題,這就需要對故障進行診斷,排除故障,恢復電氣工程自動化系統的運行。人工檢測和排除故障是比較復雜的一項工作,并且效率比較低。把智能化技術應用到電氣工程自動化系統中故障診斷中,可以充分發揮智能化技術的優勢,提高故障診斷以及故障排除的優勢,此外,利用智能化技術還能夠對故障檢測設定自動定時檢測系統,對電氣設備進行跟蹤檢測,及時發現故障隱患,從而更早的排除故障,保證電氣工程自動化系統正常、穩定的運行。
四.結語
綜上所述,電氣工程自動化是電力系統中的關鍵環節,對于電力系統的運行質量起著關鍵的作用。把智能化技術應用到電氣工程中,可以實現故障診斷的智能化,能夠大大改善操作者的作業環境、減輕工作強度、提高作業質量和工作效率。智能化技術在電氣工程自動化中的應用要點主要包括:智能化技術在電氣工程自動化設計方面的應用、智能化技術在電氣工程自動化控制系統當中的應用、智能化技術在電氣工程自動化系統中故障診斷中的應用。
參考文獻:
[1]劉文濤.智能化技術在電氣工程自動化中的應用分析[J].房地產導刊.2014,(12):164.
[2]劉璐.基于電氣工程自動化的智能化技術應用分析[J].科技資訊.2013,(21):119.
關鍵詞:電子技術;燈光控制;應用探討
一、電子開關的種類
電子開關的種類繁多,其中常見的是聲光控延遲開關、觸摸式延時開關、紅外線感應開關、光電感應開關等。日常樓道中的燈光控制一般采用聲光控延時開關與觸摸式延時開關。
二、工作原理
1、聲光控延時開關
所謂聲光控延時開關,就是通過聲音和光線來實現開關的開啟,并于一段時間后開關自動閉合,等待下次的聲音或光線來重新啟動開關。聲光控延時開關主要由以下幾部分構成,即與門電路、活筒和光敏電阻、由光控電路、聲控電路和延時電路等。其原理可以簡單的解釋為利用話筒來搜集聲音,比如擊掌聲、腳步聲等,將這些聲音信號轉換為電信號,再經過耦合與放大處理后,實現電子開關效應。
當聲光控延時開關所處環境光線較強時,光敏電阻阻值會很小,其兩端電壓近似為零,失去光控作用,電子開關始終處于斷開狀態,與此同時,即使發生很大的響聲,燈也不會變亮,以利于白天的節電作用;當聲光控延時開關所處環境光線較暗時,光敏電阻阻值會很大,兩端電壓變高,光控電路處于導通狀態,此時一旦有足夠的聲響,再有聲控電路處理聲音信號,從而實現電子開關開啟,達到了延時照明的作用,待一定時間后,開關自動斷開,保持節電,等再有聲響實現照明。
聲光控延時開關的結構為開關面板的表層配有光敏二級管,其內部配有柱極體話筒。光敏二級管在黑暗之中時會非常敏感,有效發揮其作用。當光線的暗度達到一定程度時,光敏二級管可以感應,并在其電子線路板上形成一股脈沖電流,此時光敏二級管一路電路為關閉狀態,此時一旦有足夠的聲響,柱極體話筒會形成一樣的脈沖電流,使得開關電路連通起來,出現燈亮照明。
2、觸摸式延時開關
觸摸式延時開關的工作原理較為簡易,其主要由電源電路、晶閘管開關電路、延時電路等來構成。無人觸摸其開關外面的金屬片時,整個電路處于斷開狀態,以節約電量。一旦人觸摸了其電極,即那片金屬時,燈就會變亮,其原理是利用人體泄露電流形成回路,待觸摸時產生一個觸摸電壓,使得電路中的融發器發生作用,開通了開關,實現亮燈。待人手離開后,電路失去了觸發電壓,開關被斷開,電容逐漸向外放電,待一定時間耗盡電容電量時,燈自動滅掉。如果想要經觸摸后長時間照明,通過提升電容數值即可滿足。
3、電子技術在燈光控制中的應用趨勢
多年以來,我國的建筑物使用的都是傳統的照明控制技術,很多樓宇都是使用電子開關來進行區域內的照明或是定時開關。隨著科學技術與經濟水平的飛速發展,人們對生活與工作環境條件的不斷提高,傳統的照明系統已經無法滿足節能、環保、舒適等要求,從而一種智能化的照明控制系統應運而生。
智能化照明控制系統就是利用了電子等現代高科技手段,輔以改良的燈具設備,通過計算機系統來控制整個照明,實現人性化服務。目前智能化照明控制系統主要包括兩種,即中央集中控制系統與區域式控制系統。
以日常工作的樓宇為例進行分析,依照其功能來劃分區域,通常包括門廳、會議室、辦公區、多功能廳等,每個區域對于照明度都有相應的要求。辦公區域的光源常以白熾燈、熒光燈為主。在白天進行工作時,智能化照明系統可以融入自然光,實時配以燈具來補償照明度,在節約能源的同時,維持了工作人員舒適度視覺環境。
一座辦公樓宇按時間劃分,常包括白天、午休、晚上、清掃等,利用智能化照明控制系統預先設定好相應時間段的照明效果,在白天工作人員進入室內時,系統會自動開燈,配合自然光調節至合理程度。即使是陰天下雨時自然光變弱,但是室內等會相應增加亮度,確保工作人員舒適工作。當午休時間來到時,室內光線會變得柔和,保障工作人員能夠休息或放松精神;待一天工作結束,進入晚上時,樓宇內的光線會在智能照明系統控制下,相應關閉或調暗不同區域的照明度,與此同時,智能傳感器的動靜探測功能啟動,以保證萬一有人員進出時,可以提供有效照明,保障其安全。當處于清掃時間時,需要打掃區域的燈僅保持清掃所需亮度,并有智能傳感器配合發揮作用,有清掃時提供照明,待保潔人員離開后,燈會自動關閉,節省電源。
三、現代智能照明技術的優勢
科學技術不斷更新、進步,提升了當今照明技術走向智能化,發揮出了其顯著的優越性,目前智能照明技術在我國建筑當中的應用日益普及,因為它可以為我們的工作生活帶來五個方面的好處。
1、智能照明系統實現了智能化的照明控制。智能化的照明控制能夠令建筑照明系統處于全自動狀態,系統可以預先設定好所需要的工作運行狀態,并且這些狀態可以按照規定時間自動實現切換,實現照明效果的最佳程度。智能化照明系統在任何地點、時間、氣象條件下都可以順利運行,因為系統會搜集自然光,自動化地調節照明強度,以確保每個區域的照明度符合預先設定的要求,滿足人們的正常工作與生活。
2、智能化照明系統可以改善環境,提高效率。在工作場所中良好的光線是保證工作效率的必要條件之一。適宜的照明度、人性化的照明控制系統需要有智能化的照明系統來實現。智能照明系統能夠調節光模塊的控制面板,來保證每個房間內相適宜的照明度,在提升了照明均勻度的同時,也卓有成效地解決了頻閃效應問題,避免了工作人員出現頭昏腦脹、眼睛疲勞等身體不適問題。
3、智能照明系統可以靈活地變換場景。智能化照明系統可以預先設定好在不同場景中,提供相應的照明效果,僅需要操作其控制面板即可設置照明場景模式,不同的場景模式可以更好地配合具體工作環境所需的照明度,比如會議照明模式、工作照明模式、酒會照明模式等。此外,用戶利用便捷式編程器來接入編程接口,也可以來變換各種場景模式。
4、智能照明系統能延長燈具壽命、減少維修工作量。電網過壓是損害燈具的主要原因之一,然而智能化照明系統是一種軟啟動方式,可以控制電網的沖擊電壓或浪涌電壓,避免燈絲遭受熱沖擊,據試驗統計表明,智能化照明系統可以延長燈具壽命至少為原來的2倍。
【關鍵詞】現場總線控制系統;結構特點;火電廠;應用;存在的問題;策略
【中圖分類號】TK323;TM769 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158(2013)01―0055―02
1、引言
隨著控制技術、計算機技術和通信技術的快速發展,數字化作為一種趨勢正在從工業生產過程的決策層、管理層、監控層和控制層一直發展到現場設備。現場總線的出現,使數字通信技術迅速占領工業過程控制系統中模擬量信號的最后一塊領地。一種全數字化、全開放式的、可互操作的新型控制系統――現場總線控制系統正向我們走來。現場總線控制系統的出現代表了工業自動化領域中一個新紀元的開始,并將對該領域的發展產生深遠的影響。
目前在工業生產中廣泛應用的DCS系統采用分散式的體系結構,專利型的網絡支撐和模擬式的現場信號,但隨著各種智能傳感器、變送器和執行器的出現,數字化到現場、控制功能到現場、設備管理到現場的趨勢越來越明顯,一種新的過程控制系統――現場總線控制系統已呈現在我們面前。
2、現場總線的結構特點和優勢
2.1.結構特點
2.1.1 現場總線最核心的部分是總線協議,總線協議是一種數字通信協議,圍繞總線協議構成一種應用于生產現場、在智能化控制設備之間實行雙向串行通信、多節點的數字通信系統,一種開放的、數字化的、多點通信的低層控制網絡。它使得自控系統和設備有了通信的能力。
2.1.2 現場總線的基礎部分是數字智能現場裝置。通過數字通信總線將所有的數字智能現場裝置連成一個控制網絡,構成現場總線的硬件支撐。
2.1.3現場總線的關鍵部分是信息管理。上位機與數字智能現場裝置在信息管理上的分工合作達到高度的集中和統一、分散和和諧。做到信息處理現場化和信息管理系統化。
2.2 現場總線的優勢
2.2.1 簡化了控制系統的結構。信鼠處理實行現場化,減少了計算機控制系統I/O卡件的使用量和簡化了功能組態。
2.2.2 節省了I/O電纜的投資。數字智能現場裝置完成信息處理,只通過單一的數字通信總線實現網絡信息共享,使過程I/O電纜的使用量大大減少。
2.2.3 提高了I/O信號的可靠性和精度。信息處理實行現場化,避免了小信號的長距離傳送,使信號的保真度大大提高;采用數字通信技術,抗干擾能力增強了,也確保了信號的傳遞可靠。
2.2.4 信息管理和控制更系統化和專業化。通過大量的數字智能現場裝置的數字通信技術,使計算機控制系統的信息管理擁有充足的信息,進一步在信息化的基礎上實現信息管理系統化、控制專業化、系統診斷專家化。
3、現場總線技術在火電廠中應用思路
目前,現場總線技術已被廣泛認知,并逐步應用于部分實際工業過程控制中。下面試結合火電廠自動化技術的發展,提出將現場總線技術應用于全廠輔助公用系統監控網絡、智能化現場設備的應用以及智能化設備狀態檢修管理方面的應用思路。
3.1 全廠輔助公用系統監控網絡
在火電廠中,相對獨立的輔助公用系統大約有10-15個,這些輔助公用系統包括化學車間、工業用水車間、污水處理車間、輸煤車間、除灰車間、除渣車間、除塵車間、空壓機車間、制氫站、油庫等等,這些車間的監控信號主要是以開關量為主,模擬量調節項目較少,因此多數都是采用PLC可編程控制器來實現系統的監視和控制的。通過采用PROFIBUS現場總線通信標準或MODBUS通信協議標準,建立全廠輔助公用系統的PLC監控網絡,并設置車間工作站(主要用于現場調試和維護)和中央工作站,以達到集中監控點,分散控制,并通過通信接口將信息向上通信至廠級控制網絡。
3.2 智能化現場設備的應用
智能化現場設備包括智能化的傳感器、變送器、執行器以及通信接口設備等。根據生產過程控制的需要,通過嵌入在智能化現場設備中的功能塊軟件組態,對需要監控的生產過程對象,實現測量信號處理、開方、加減、PID運算、函數運算等功能,將控制指令傳至智能化執行器中,自動在現場完成生產過程對象的調節和控制。正因為FCS現場設備具有智能化功能,在火電廠的應用中,可以有選擇的將一些測量點和控制點的單位調節采用智能化現場設備,來實現現場控制。
3.3 智能化設備狀態檢修管理
智能化設備通過現場總線傳遞數字信號,不僅包括反映生產過程參數的測量信息,還包括設備制造商提供的原始信息,如:被測量參數的單位、量程、阻尼、設備型號、版本號,材料等等,除了這些設備通常具有的共性外,對于一些特定設備,還有一些特定的描述。如:溫度傳感器,可以包括有熱元件型號、連接方式、允許測量范圍等信息通過智能化設備傳的設備本體信鼠,電廠的設備管理系統可以對智能化設備進行有效的管理。目前多數智能化設備遵循HART通信協議標準,通過專用的遵循HART通信協議標準的現場儀表校驗設備,就可以方便的完成設備的定期檢查和校驗,再通過總線通信,將數據信息傳送到上層設備管理系統,從而實現科學管理。
4、火電廠應用現場總線控制系統存在的問題和策略
目前大型火力發電(300-600MW)機組十分復雜,具有測點多(一般單臺300MW機組有5000多點)、參數變化快及控制對象數量多(一般400-600個)、子系統之間關聯性強等特點。另外火電廠控制系統通常包括自動檢測、自動控制、順序控制和自動保護等任務,因此控制系統地穩定性和可靠性對機組安全和經濟運行至關重要。雖然現場總線有很多優點,但在使用中仍有不少擔憂,主要有冗余和故障隔離、高級控制、企業資源規劃、現有設備向現場總線升級等問題,下面我們就問題逐一列出并制定對策:
4.1 DCS系統整體升級到現場總線控制系統的方法不可取
雖然可對目前的部分DCS系統通過增加現場總線接口卡件和網關等方法實現現場總線功能,但軟件也需升級,費用相當昂貴,并且限于DCS的網絡結構,硬件組成,通信模式,升級后的效果也存在許多問題。
4.2 積極穩妥的推進現場總線技術的運用
當前,必須大力開展現場總線控制系統的研究、開發和應用。對現場總線控制系統在電廠自動化系統中應用的問題及解決辦法,應不斷地實踐、總結、提高。
4.3 全面采用現場總線控制系統可能會存在的問題
4.3.1 高級復雜控制的問題。電廠中最復雜的控制系統是協調控制系統,通常包含負荷控制、主蒸汽壓力控制、主蒸汽溫度控制以及汽包水位控制等內容。若采用現場總線控制系統的典型做法,將控制和處理功能下移到智能現場設備處理,由于各子控制系統之間相互關聯,必然導致H1與上層網絡HSE之間通信的信息量劇增,會增大控制系統的處理周期,建議應采用集成控制發式,將高級復雜的控制系統經TCP/IP等聯入系統中。
4.3.2 聯鎖保護、順序邏輯控制中的問題。對于處在協調級的SCS、APS系統,其SCS的作用是控制機組啟停,而APS是全廠機爐大聯鎖。在采用現場總線控制系統時,響應時間是關鍵因素。在實際使用上可以采用以下措施進行控制:①采用PROFIBUS DP或通過MODBUS可實現開關量的監控,還需增加前端的智能I/O。②利用PLC及遠程I/O設備掛接到現場總線控制系統上。
4.4 300MW及以上機組應用現場總線的建議
在300MW及以上的運行機組上,可在部分輔助車間的系統上進行試用,以便于我們從中積累現場總線應用的經驗,具體方法是將原有控制系統上增加現場總線接口卡件,但會造成綜合性能下降,且系統越改越復雜,因此建議在化水車間、循環水系統,除灰系統等相對獨立的工藝流程,采用開關總量線技術;另外在高、低壓加熱器,除氧器等系統中采用FF H1技術。
4.5 現場總線系統中的智能設備管理
在選擇現場總線控制系統時,應充分考慮該系統是否具有軟件界面友好、功能豐富的智能設備管理功能。現場總線技術只是一種國際標準,不同廠家的系統功能與實現手段各不相同,因此,我們必須考慮現場總線系統的同時,評估相應的智能現場設備以及監控、診斷和管理軟件性能的高低。
4.6 建議選擇有成熟經驗、管控一體化的現場總線控制系統
火電廠生產管理的特殊性突出的表現在對安全可靠的高度重視,甚至還會因此放慢采用新技術的步伐。因此在選擇現場總線控制系統方案時,必須慎重地考慮其系統和方案是否有過成功地應用經驗,系統地結構是否具有良好的互聯性和開放性,是否有機的集成了過程控制和設備管理以及信息管理系統。
在各種現場總線技術發展地同時,統一的TCP/IP協議使得以太網技術得到了快速發展,并逐漸應用到工業控制領域,而不再局限于傳統得IT領域,并由此產生了系列工業以太網產品,高速以太網也越來越多得應用到過程自動化得監控網絡中。
5 結束語
由于現場總線適應了過程工業控制向智能化、數字化、網絡化和分散化的發展方向,作為工業過程控制的發電企業,應該適時引入基于總線技術的控制系統。但考慮到火電廠主輔設備和系統的復雜性和運行監控的特點,必須解決一系列電廠復雜控制特有的問題,否則很難取得預期的效果,而這一過程也是現場總線技術發展和完善的過程,但隨著技術的不斷深化和發展,相信現場總線控制系統在火電廠自動化領域的應用也會繼DCS系統之后,再創火電廠自動化控制的輝煌。
參考文獻
[1]分散控制系統與現場總線控制系統――基礎、選評、設計和應用,白焰、吳鴻、楊國田編著,2001年3月第一版、2004年3月第三次印刷,北京中國電力出版社
[2]現場總線技術及其應用,陽憲惠主編,1999年第一版,北京清華大學出版社
[3]現場總線控制,周明,2002年第一版,北京中國電力出版社