電氣自動化畢業論文（新版多篇）

參考文獻 篇一

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電氣自動化在電氣工程中的應用分析 篇二

2.1 電網排程中的應用分析

電網排程體系中，組成部分有自動化電廠的信點通道、站端和控制中心三個環節，其中涉及到的主要元部件為電網排程工作站、大螢幕顯示器以及中心伺服器。藉由電力系統區域網，把發電廠、電網排程中心、變電終端連線為一體，實施測量監控工作。同時，電氣工程及其自動化技術應用在電氣工程中，可以隨時對電網工作狀態進行資料監測，從而瞭解實時資訊，並在對資料計算分析的基礎上，進一步確認電力系統是否能夠負荷當前用電量，真正實現了對電網排程的自動化控制。因此，電網排程中應加強電氣自動化及相關技術使用，提升自身排程工作水平的同時確保電力系統執行穩定性。

電氣自動化的現狀與發展論文 篇三

1. 前言

用電系統是電廠發電中的重要組成部分，使發電機能有足夠的電源保證。其中，電廠用電系統的安全、穩定、可靠是十分重要的因素，能夠保證用電系統性能的有效發揮。電廠電氣綜合自動化技術是基於電廠的安全、穩定、可靠要求，是保證電廠正常執行的重要技術力量。電廠電氣綜合自動化技術通過對電廠用電系統的實時資料收集，對裝置狀態情況進行分析，在實時監視狀態下實現電氣系統的控制和管理。在不斷改進和發展電氣綜合自動化技術時，該技術具有越來越廣的應用空間。根據近年來電廠電氣綜合自動化技術的發展，我們可以預見該技術的發展方向是：向更為先進的控制技術、提高用電系統工作的質量和效率、降低能耗、環保節能、成本的進一步降低、優化、協調電廠的裝置技術等方面。本文一方面回顧近年來電廠電氣綜合自動化技術的發展程度和發展水平，另一面來展示該技術發展的成果。

2. 電廠電氣系統的監控裝置

電氣系統的監控區域的控制特點。以電氣裝置的數量和佈置情況而言，電廠電氣系統的各裝置的分佈較於分散，配電室和控制室的裝置元件多，具有控制難度大、檢修難度大。電氣裝置在操作頻率相對較低的情況下，許多裝置在較長的時間內操作次數很少。且其可靠程度要求高，裝置執行速度較快。總之，電氣綜合自動化技術包括了各組成結構、保證可靠性的要求、保證正常的系統啟動和關閉功能和執行狀態，對急需維修的執行狀態有預警，能應急的分析和處理各種系統內部問題，指導檢修和維護工作。

3.電廠電氣綜合自動化技術的現狀分析

自20世紀90年代起，我國確定火電廠電氣系統使用接入DCS系統的計算機控制，由人工監控到計算機自動化的監控的過渡，這就是電廠電氣綜合自動化技術的開端。接入DCS系統的電廠系統裝置，具有廣闊的發展空間，研究方案、成果也較多。其中分為集中式和分層式的兩種不同技術實現方式。集中式是通過硬接線方式，模擬電氣量和開關量訊號，並通過硬接線電纜各自分別接入DCS系統的輸入、輸出通道。分層式則是採用數字通訊的匯流排技術，在DCS系統內接入各微機型智慧保護測控裝置來實現，這種方法是電廠電氣綜合自動化技術發展的總趨勢，裝置都採用分層式的實現方式，因其真正實現了電氣系統監控自動化的功能。下面分別對集中式設計電氣自動化方式與分層式自動化設計方式作個闡述。

3.1集中式電氣自動化設計分析。集中式是通過硬接線的方式，相對較為傳統、落後。通過轉化了強電訊號為弱電訊號，在空接點和直流訊號下，模擬電氣量和開關量在硬接線電纜下，與DSC系統的輸入、輸出裝置相連線，由此可發揮DCS系統監控電氣裝置的`功能。DCS系統的輸入、輸出裝置的連線又可分為兩種方式，即直接接入方式和遠端接入方式。直接接入方式通過電纜連線電子間集中阻屏，遠端接入方式則通過現場設遠端採集櫃實現資料集中處和裝置相距較遠情況下的連線，DCS控制系統的連線是在通訊方式下完成。也就是，直接接入方式、遠端接入方式是兩種在本質上沒有區別的連線方式。

3.2集中式的特點。電氣量的的採集集中組屏，易於管理，裝置執行環境好，硬接線方式簡易，響應速度快等。但同時也有不完善的地方，由於通過電纜硬接線連線，電纜使用量較大，所佔空間較大，長電纜容易相互干擾、電能損耗量大，又影響DCS系統的穩定性、可靠性。DCS系統的費用高，投資成本高，限制了接入DCS系統的裝置數量，僅有幾個重要的裝置是連線DCS系統，而其他裝置沒能實現自動化，實際電廠內電氣綜合自動化的水平較低。再加上所有資訊採集量都基於DCS系統下進行處理，工作量大會影響系統的風險係數，系統使用的可靠程度也隨之降低。並且，DCS系統的除錯環節靠後，而根據集中式的技術實現方式，難以滿足倒送廠用電要求。缺少電氣監控的主裝置系統，稍微複雜的電氣系統執行的管理較難把握，綜合自動化監控技術尚未達到。

3.3分層式電氣自動化設計分析。電氣綜合自動化技術的分層式技術使用，由3層組成，分別是站級監控層、通訊層、間隔層。其中，站級監控層則是在通訊技術，實現對間隔層的資料管理及資訊交換。信管理機、光纖或電纜網路構成網路層，在現場匯流排技術下實現了各種功能，如資料彙總、規約轉換、轉送資料及傳控制命令等。終端保護測控單元組成間隔層，設計時使用電氣一次迴路或電氣間隔方法完成，在各個開關櫃或其他一次裝置附近分佈安裝各測控單元和保護單元。

3.4分層式技術的特點。就地安裝間隔層測控終端，在較少的佔地面上，提高各裝置的獨立性、靈活性、可靠性。交流取樣的方式得到的模擬量資料，節約電纜使用，從而減少了成本支出。又由於分層技術較好的抗干擾能力，使得采集資料的精確性上升。這樣，有較廣的空間採集更多資料，監測的分析資料較為完善，遠距離修改保護定值和復歸訊號得以實現，檢修維護工作較為簡單。分層式技術在原有的基礎

上，具有較為廣闊的發展空間，體現在對系統的擴充套件和維護上。依據分層式技術特點，單個故障不影響周邊裝置的執行，維修成本降低。電氣監控主站的設立，能獨立的進行除錯和投運工作，就能實現倒送電，同時還具備其他的有利條件，提高了系統的監測規模和水平。

3.5分層式技術的關鍵。

（1）間隔層終端測控保護單元。以間隔層一次裝置為單位，分層式技術得以發揮，設立配置測控保護單元。配置測控保護單元是用於保障電廠的用電系統發揮的關鍵技術，該單元有較高的靈敏性、可靠性、速動性和選擇性要求，而集中式所使用的DCS系統操作不適用，而一般採用專用保護裝置。電廠用電系統的保護裝置由線路、電廠中的電動機綜合保護測控裝置和其他裝置構成。能提高實時資料採集、計算機保護、遠端資料控制和故障的記錄功能。

（2）通訊網路。基於ECS系統的操作環境較差，所以通訊網路是一項關鍵技術，能直接影響電氣自動化監控系統的整體發揮。現階段使用較多仍是電纜現場匯流排網路方式，而光纖通訊則逐漸被使用。通訊網路通過通訊管理機雙機熱備用或雙通道備用原則配置，一旦資料通訊網路有問題出現，系統能自動切換至冗餘裝置或通道，增強系統的可靠性。

（3）設立監控主站。監控主站能監控和管理將電廠用電系統，配置成單機或雙機或多機系統，由發電機機組的容量和執行管理要求而定。配置的軟體有前置機軟體、實時資料庫軟體、人機介面軟體和圖形建模軟體等組成，實現了監控系統、管理系統、管理資料、應用及分析等功能。

3.6電廠電氣綜合自動化技術的發展趨勢。乙太網能快速傳輸資料、成本低廉、容量大、網路技術靈活等優勢成為電氣綜合自動化的網路通訊技術的最佳選擇。嵌入式技術實現工業化的乙太網，具有強大的功能和廣闊的發展空間，因此嵌入式乙太網是電氣綜合自動化系統絡通訊的主要發展方向。

③無功補償。 篇四

在電力系統中，無功功率佔有供配電裝置的很大一部分容量，因此增大了線路的損耗，從而造成電網的電壓下降，也因此影響了電能質量和電網的經濟執行。而對於使用者而言，無功功率的直觀表現為功率因數偏低，而當功率因數小於0.9時，使用者就會向供電部門繳納一定比率的罰款，因此使用者用電的成本也增高，經濟效益就會下降。但是我們若選用恰當的無功補償裝置的話就可以實現無功就地平衡，提高功率因數，從而事項節能減耗、提高電能質量、穩定系統電壓的目的，而且能夠提高經濟效益和社會效益。

比如，在受導電抗的作用下，電機發出的交流電流和交流電壓的相位角不為零，因此電機發出的電能不能完全被用電器吸收，不能被吸收的部分則在電機和用電器之間往返變化而不會釋放出來。又因為電容器產生的是超前的無功，因此採用電容器補償可以與無功率的電能進行抵消，即Q=QL-QC。

電氣自動化畢業論文 篇五

電氣自動化畢業論文

基於plc的電氣自動化畢業論文

數控機床電氣控制簡析

摘要：對數控機床電氣控制系統的控制方式、系統功能、主要實現部件，進行了選擇和分析，然後給出一個完整的基於plc的數控機

床電氣控制系統工作原理方案。

關鍵詞：plc；數控機床；電氣控制

目前數控機床相關技術的發展，不僅要對各機床各個坐

標軸的位置進行連續控制外，而且需要對機床主軸停止、轉向

和進給運動的啟動和停止、刀庫及換刀機械手控制、切削液開

關、夾具定位等動作，進行特性次序控制。特定次序的控制信

息，由輸入/輸出控制，如控制開關、行程開關、壓力開關、溫

度開關等輸入元件，繼電器、接觸器和電磁閥等輸出元件控

制，同時還包括主軸驅動和進給伺服驅動的使能控制和機床

報警處理等[1~5]。

隨著可程式序控制器（plc）技術的發展，上述綜合功能是

可以由數控機床中的可程式序控制器來完成的[1~2]。它是由輸

入部分，邏輯部分和輸出部分組成，輸入部分收集並儲存被控

制部分實際執行的資料，邏輯部分處理輸入部分所取得的信

息，並判斷哪些功能需做出輸出反應。輸出部分提供正在被控

制的許多裝置中，哪幾個裝置需要實時操作處理。筆者基於

plc控制來分析對一類數控機床的電氣控制設計，主要包括

對控制方式的選擇和分析；對電氣控制系統中的主要實現部

件進行分析和選用，以及提出完整的基於plc的數控機床電

氣控制系統工作原理方案。

1基於p lc的數控機床電氣控制方式的選擇

數控機床電氣控制方式優劣，決定了控制系統的成敗[3,5]。

本文所提及的系統，要控制機床實現高速高精度的加工，所以

系統的效能至關重要：首先要根據預定要求和被控物件的特

徵、控制精度、系統執行速度等限制進行了綜合考慮，同時，充

分考慮系統的效能價格比等因素，確定x、y軸採用pc機+

運動控制器+電機+光柵尺的方式進行閉環控制。採用此種

方式，pc機發揮了強大的檔案處理功能、人機互動功能以及

高速的資料處理功能，運動控制器則體現了高可靠性、高速

性、高精度等優點，光柵尺則為系統提供了高達1μm的精度

的位置資訊。同時，運動控制器可以接入機床的各種感測器，

並及時做出處理，提高了整個系統的可靠性和穩定性。運動控

制卡只能接入少數幾根軸，而運動控制器可以大量擴充套件軸的

數目，為系統以後的升級帶來便利。運動控制器同時還可以通

過一個標準介面接入一個plc系統，即運動控制器同時可以

執行plc功能。

2數控機床的功能分析

本文分析的數控機床，是一拖四的機床，有x、y軸和四

個z軸上的伺服電機，來進行工作臺定位；x、y、z軸可以聯

動，四個z軸可以同時運動，也可以分開運動。

為了提高加工精度，工作臺的x、y軸運動，利用光柵尺

實現全閉環控制，對工作臺進行精確定位。通過外擴模擬量

i/o點對高速變頻器進行控制，實現四個主軸電機可以進行啟

停分開控制，轉速同步控制。x、y軸進行兩側硬限位和軟限位

雙重保護，對z軸下側進行軟硬限位。主軸轉速高達16萬

r/min，實現較高的加工效率，並配備專用的冷卻水泵對電機

進行冷卻，同時實時檢測電機溫度，提供溫度保護。為每根主

軸安裝機械手和刀庫，實現自動換刀和手動換刀可選擇。為了

提高加工質量，機械手換刀後，進行刀具深度和位置檢測。加

工過程中，實時檢測刀具磨損以及斷刀情況，出現刀具失效，

可以自動通過機械手換刀或者提示操作者手動換刀。為了穩

定加工，系統具有高速的上下位機通訊功能，上位機可以隨時

對下位機進行控制，下位機也把各種資訊傳到上位機。

3電氣控制系統組成

控制系統由pc機（工控機），simotion，電源模組，電機模

塊，電機，光柵尺，smc30（感測器模組），分散式1/0et200m(包括

數字量模組和模擬量模組)，機械手，主軸變頻器，高速主軸以

及多個感測器以及限位開關組成。具體的分析及其選用如下：

3.1上位機

上位機是一臺pc機（工控機），主要負責從加工檔案中讀

取需要數控機床加工流程（以鑽孔為例）的鑽孔的孔位和孔徑

資訊，以及為使用者提供友好的介面設定加工引數，最後通過

tcp/ip協議，把這些資料傳到運動控制器。3.2 s imotion運動控制器

simotion d是整個控制系統地核心，所以simotion d

的執行速度和可靠性，會對整個系統產生決定性影響。本系統

選擇的simotiond內部結構，是由西門子plc5300和西門子

的運動控制cpu組合而成，所以繼承了plc工業運用上的高

可靠性優點，同時也繼承了運動控制系統對運動控制的靈活

性。simotion是一個全新的西門子運動控制，它是世界上第

一款針對生產機械而設計的控制系統。simotion的目的是為

實現各種運動控制任務提供一種簡單、靈活的控制系統。為了

確保成為最佳的控制方案，simotion的功能得到了很大程度

的擴充套件。simotion主要有三大功能：

（1）運動控制；

（2）邏輯控制，例如，對輸入訊號的邏輯閘處理，以及對輸

出訊號的分析與賦值；

（3）工藝控制，例如壓力控制、溫度控制等。

目前simotion面向的行業，主要是運動複雜、速度及精

度的要求較高的製造機械、包裝機械，橡塑機械，鍛壓機械，紡

織機械，以及其他生產機械領域。

3.3電源模組

一般變頻器的工作方式，為先把一定頻率的交流電變為

直流電，再由逆變器把直流電變為指定頻率的交流電。simo-

tion運動控制系統，採用通過電源模組把工業交流電變為直

流電，再分配給多個電機模組的方式。電源模組分為可調電源

模組和不可調電源模組。可調電源模組，可以根據引數把它轉

化出來的直流電穩定到一個指定的可變值，並且具有與

simotion通訊的功能；不可調電源模組，只能輸出一個固定

的直流電壓，而且不能同simotion通訊。

3.4電機模組

電機模組主要是把540v或600v的直流電，逆變成指定

頻率的三相交流電，供給電機使用。目前的電機模組有兩種類

型：書本型和裝機裝櫃型。書本型又分為單軸電機模組和雙軸

電機模組，單軸為3-200a；雙軸為3-18a；電機模組和主控單

元之間通過drive-cliq介面，進行快速資料交換。

因為要對x、y和四個z軸進行伺服控制，所以採用3個

書本型雙電機控制模組，來對6個軸進行控制。

3.5伺服電機

伺服電機是數控系統的動力提供者，本系統的x、y和4

個z軸，都採用的是高動態相應的交流伺服電機。電機可以進

行向量控制和伺服控制，電機上還帶有旋轉編碼器，用來組成

一個電機位置閉環系統，實現對電機的精確控制。

電機本身所帶編碼器的精度在10μm左右。電機也具有

drive-cliq介面，可以實時上傳電機的狀態引數，在系統自

動組態時，可以上傳自己的銘牌資料，極大地方便了系統組

態。同時電機上邊全部用標準安全介面，為電機接線時，只需

把相應的插頭插入即可。

3.6光柵尺

西門子伺服電機本身帶有編碼器，但是電機編碼器的精

度只能達到10μm，離要求的5μm差距較大。所以用外部光

柵尺檢測工作臺的位置，並把精確的位置資訊通過smc30（感測器模組）轉換成標準訊號，傳遞給simotion進行處理。光柵

尺選用業界知名的renishaw公司產品中的rg4系列。

3.7變頻器

數控機床的主軸速度，要求的非常高（12萬r/min以上），

所以為了對高速主軸進行控制，要選擇一種高速變頻器。臺達

v系列可以滿足高速主軸的頻率要求。由於simotion上沒

有用來同臺達變頻器進行通訊的485串列埠，所以對臺達變頻

器的控制，採用模擬量控制方式。方案為simotion d擴充套件

et200m獲得模擬量i/o來對臺達變頻器進行控制。

3.8高速主軸

機床的主軸採用西風的f16 160000rpm高效率pcb鑽

孔主軸，採用全流道冷卻系統，是一種高精度、高壽命、高穩定

性的全功能pcb鑽孔主軸。刀具加緊方式，採用啟動夾緊方

式，冷卻系統則為乾淨的水迴圈利用，不能使用去離子水。為

了對獨一主軸進行保護，主軸內建ntc溫度控制系統。

3.9其他感測器

（）lomron接進開關。本系統對工作臺的回零，採用外部 標誌加編碼器零位方式回零，工作臺回零時的外部標記用接近開關來實現，同時4個z軸限位，也是通過接進開關來實現 的。本控制系統的限位回零採用此接近開關。

（2）深度檢測系統。本系統可以採用機械手自動換刀或者 手動換刀，由於換刀過程中，會出現刀具的夾裝位置不同，造 成鑽孔深度不同，也會出現刀具安裝傾斜等情況。ncpcb tool setting device（刀具檢測系統）可以在自動換刀或者手動換刀 後，進行檢測刀具深度以及方向是否正確。

4電氣控制系統總體工作方案設計

如圖1所示，為該電氣控制系統總體工作方案原理圖。該 電氣控制系統總體工作方案是：pc機讀取檔案資訊，把資料 傳遞給simotion d；simotion d再根據這些收到的資料，控 制電機模組驅動電機，帶動工作臺進行位置控制；光柵尺實時 檢測工作臺的位置資訊，並傳遞給simotion d，實現對工作 臺進行位置調整，滿足對位置的精度要求。由於光柵尺訊號不 能由simotion d直接識別，所以通過感測器模組smc30轉 換為標準的訊號，傳遞給simotion d。被et200m從

simotion d接收到主軸的轉速資訊，通過模擬量模組輸出一 個相應的電壓，控制變頻器驅動主軸轉動。工作臺的工作(更多精彩內容請訪問首頁狀 態，可以通過多個感測器(如接近開關、斷刀檢測感測器、深度

檢測感測器等)檢測到並傳入系統。這些感測器的訊號先送到 simotion的擴充套件模組et200中，再送入simotion中，運用 simotion強大的工藝處理、邏輯處理能力，對這些訊號進行 處理，從而完成整個的加工任務。

5結束語

數控裝置在我國已廣泛生產和應用，但水平還不高，這嚴 重製約著我國生產加工工藝的提高。究其原因，主要體現在電 氣控制部分。本文給出的數控機床電氣控制思想和方法，經過 長期執行，證明其設計合理，控制精度高，效能可靠，能大大提 高生產效率和質量，不失為一種優秀的數控電氣控制方案。 參考文獻：

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國內電氣自動化現狀 篇六

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。