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然而在实施建筑节能的过程中,会遇到各种各样的情况:当各种节能宣传资料、通知发往各公共建筑、各级公共机构和相关人员手中后,由于各种各样的原因,下班后电脑还是未被正常关闭,照明灯光也没有按时熄灭,空调依然在规定温度范围以外运行,打印机等办公设备闪亮着的电源指示灯表明它依然在运行之中,尽管三令五申强烈要求相关人员做到节能行为规范,可收效甚微。
因此依赖于传统人力监督的方式很难达到节能计划所希望的目标,只有将人力监督和科学技术统一起来,才能达到最佳的节能效果。圣特丽科技潜心研发的建筑节能智能化控制系统能辅助您进行有效的节能监督和管理,帮助您真正达到节能降耗的目的。
下面就圣特丽建筑节能智能化控制系统的优势、适用环境及节约能源效率进行逐一介绍。
系统具有优势
1.技术先进,节约投资
圣特丽建筑节能智能化控制系统是结合了先进的计算机技术、通信技术和自动化控制技术,采用开放的以太网传输标准,将各种受控电器的工作状态上传至中心机房,并由计算机自动统一处理后实现对电器的控制。该项技术居国际领先水平,完全实现无人值守、自动控制、实时监测记录,能最大程度地节约宝贵的人力监督资源。
2.施工简单,安装方便
该系统包含采集控制模块(空调状态采集控制模块采用86底盒安装、灯光控制模块采用120底盒安装)和一套管理软件(32个控制空间内的可直接用液晶键盘),系统建设造价低廉。下端信号采用RS485传输,只需简单布线(单根四芯线即可),上端信号采用TCP/IP协议的传输方式,直接利用建筑现有的局域网,非常适合旧式建筑的改造施工和新建建筑的统一施工。
3.性能稳定,控制精确
该系统属于圣特丽智能家居系统的一个分支系统,获得“CCC”认证证书,一直以来在无人值守机房使用,自动实现机房温湿度的采集和控制、灯光自动控制功能。能检测房间温度变化值为0.06℃,能精确控制空调温度变化值为1℃。
4.功能强大,实时性强
可集中实时查看/控制照明灯光状态和空调运行状态,实时显示房间环境温度,可实现温度和照明自动/手动控制,温度超过设定温度范围时可输出声光报警。所有控制均由配套的计算机软件进行参数设置,开放性好,可根据不同的环境条件进行不同的设置。
系统可满足需求
1.对空调的实时监控
目前公共建筑对空调的控制比较粗放,控制环节薄弱。根据国务院办公厅指示:包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户,除医院等特殊单位以及在生产工艺上对温度有特定要求并经批准的用户之外,夏季室内空调温度设置不得低于26℃,冬季室内空调温度设置不得高于20℃。《公共机构节能条例》第三十条又强调指出:公共机构应当严格执行国家有关空调室内温度控制的规定,充分利用自然通风,改进空调运行管理。可见,对空调系统的节能控制迫在眉睫。
圣特丽建筑节能智能化控制系统对所有空调的控制均由后台服务器设定,可设定夏季模式、冬季模式等多种模式,在夏季模式里将最低温度设定为26℃,最高温度设定为30℃,最低报警温度设定为16℃,最高报警温度设定为40℃。当温度在26-30℃内变化时,服务器根据设定条件参数自动调整空调的运行状态。当温度高于40℃或者低于16℃时,会输出报警信号,提示被控房间温度失常,系统管理员需要根据情况作相应处理。同样,在冬季模式里将最高温度设定为20℃,最低温度设定为16℃。最高报警温度25℃,最低报警温度-3℃。还可以根据情况设定多种季节模式,所有温度设定值均是全开放的,由管理人员根据环境要求进行灵活设置。
2.对照明用电的实时监控
根据《公共机构节能条例》 第三十二条指出:公共机构办公建筑应当充分利用自然采光,使用高效节能照明灯具,优化照明系统设计,改进电路控制方式,推广应用智能调控装置,严格控制建筑物外部泛光照明以及外部装饰用照明。目前,各种公共建筑对照明的控制并没有完全实现智能化,特别是旧式建筑,多采用人工控制的方式,比如下班后关闭电源,一般管理员都需要每个房间逐一检查,以确认所有需要关闭的电源都正常关闭,以防能源浪费和发生火灾。这种传统的人工控制方式存在很多漏洞,管理员很难对每条线路进行检查,难免有疏忽遗漏。
圣特丽建筑节能智能化控制系统对照明用电的控制非常方便,当使用该系统灯光控制模块后,在服务器上即可实时显示各路灯光的使用情况,管理员只需要在服务器上根据情况控制各路灯光即可;也可灵活设置各种条件参数,比如下午6点下班后,自动关闭所有办公室的灯光。该系统集中控制和本地控制相互并存,当集中控制时,不影响本地开关的使用。
系统节能
根据目前该系统在某旧式办公楼节能改造项目中的运用情况,简述该系统的节能效率。本办公楼拥有办公室57间,所有办公室均安装空调控制系统和灯光控制系统。由于所建年代较早,所使用的空调品牌有很多种,每间办公室的照明用电功率为300W左右,空调功率1.5匹。要求做如下控制:根据国务院办公厅文件要求,对各办公室的室温做监测,保证室内温度夏季不低于26℃,冬季不高于20℃,下班后自动关闭所有空调,服务器能实时监测空调运行状态。同时要求集中查看和控制各办公室的照明回路状态,要求下班后自动关闭所有照明设备。
根据严格测算,在夏季时段,该办公楼安装圣特丽建筑节能智能化控制系统后,每天每台空调平均可缩短用电时间为1.5小时,按空调平均功率1.5匹约1100W计算,每台空调可节省用电为1.65KW左右。同时,由于温度控制在26-30℃之内,每台空调制冷量又可大幅减少,平均每天节约用电2KW左右。相当于每天每台空调节约3.65KW,所有空调每天节约用电57X3.65=208.5KW,同时照明用电平均每办公室每天节约用电时间为0.5小时,所有照明节约用电57X0.3X0.5=8.55KW,总计每天可节约用电217.05KW,按每年正规工作日251天计算,每年可节省用电54479.55KW。此计算过程还不包括极端气候及节假日所节约的电量。
关键词:自动化 网络 安全
中图分类号:TN914 文献标识码:A 文章编号;1672-3791(2012)01(c)-0035-01
1 设计思路
1.1基本情况
我台是县级无线广播电视转播台,主要转播中央,省一套广播节目和转播中央、省一套电视节目为主。随着局里对老设备更新改造力度的加大,我台已实现了转播广播节目主机的固态化。现在已有DAM-10型数字调幅发射机二台。这些都为实现转播台智能化控制系统提供了必要条件。
1.2设计思路
组建一个技术先进,功能齐全,反应快捷,数据准确,具备职能控制能力的县级中波转播台自动化控制系统,并逐步与市中波智能管理控制系统联网,实现资源共享。利用两台数字固态化中波发射机自身的微机控制系统搭建中波发射台智能化控制子系统,并通过传输系统(可以是有线或者无线)将监控数据送到局里监测站。在局里监测站建设全县广播电视转播综合管理系统,待通沟岭电视差转台实现智能化以后,一起联网到局里。
2 系统总体设计
全县广播及电视转播智能化控制系统采用两层结构,主要包括数据处理系统,各转播台站相对独立的智能控制系统和局里广播电视智能控制综合管理系统,具体结构如图1。
2.1系统的主要构成
我台中波广播职能化控制系统由发射机监控系统,音频监控系统,配电系统,射频监视系统,远程遥控系统和GPS校时系统组成,采用局域网架构互连,稳定可靠。几大系统相辅相成,共同实现了中波广播自动化的控制。图2为单频中波广播发射台智能控制系统示意图。
系统硬件主要包括前端数据采集卡,多路信号处理器,通讯转换控制器,音频采集器,系统报警器,系统服务器及调制解调器等设备。系统服务器通过对发射机自动化控制和对设备运行,信号源,供电,射频信号等系统数据进行采集分析之后,输出相应的指令及控制信息,实现自动控制,自动监测,自动报警,自动转换,自动存储等功能。
系统软件部分主要包括计算机管理控制模块,数据分析处理模块,查询与统计模块,信号转换处理模块,循环监听模块,远程监控模块等几大块。可根据系统的规模和实际需要合理选择模块,提高系统的实用性。模块采用了数字技术,网络技术,遥控技术,语音压缩技术和远程通讯技术,具备较强科学性和先进性。
2.2系统主要功能
发射机自动化功能,音频系统监控功能,射频监视系统,配电系统,远程遥控功能,GPS时钟系统等。
3 系统的主要特点
(1)运行安全可靠。系统在硬件上采用了独特的控制单元设备,控制单元具有独立的工作能力,服务器在运行过程中即使出现异常或死机现象时也能独立工作,保证系统的不间断运行,在软件上。考虑了各种异常情况的发生,并在发生异常时能及时采取相应的策略,保证节目的正常接收和发送,实现系统运行的安全可靠。
(2)抗干扰性强。系统在硬件上采用多种防护措施:各种电源之间相互隔离,信号线屏蔽,输入端带通滤波等。软件上针对可能产生的干扰信号进行处理,以保证系统不会根据干扰信号对发射机进行误操作或报警。
(3)传输可靠,操作安垒。使用快速可靠的数据通信接口与连线,保证发射机与控制单元之间,控制单元与数据库服务器之间的数据传送快速可靠。
(4)易于扩展与连接。系统在软硬件上均保留一定的扩展接口,以便日后能方便地监测其它设施状态的相关信号和完成其它的控制功能。
随着农业节水灌溉控制技术不断改进和成熟,智能化灌溉设备开始取代传统农机灌溉,在节水灌溉中实现了系统化和自动化运作。结合国内外先进节水灌溉经验,研究提出适合我国国情发展的节水灌溉控制系统,其控制的核心主要有两点:一测、二控。
关键词:智能化;农业用水;节水灌溉;控制系统
我国是农业大国,农业的是我国经济发展的基础,但是受水资源不足、人多地少、环境污染严重以及技术落后等原因的影响,我国农业用水的浪费率高,这对于发展现代农业是严峻的挑战,也是现代农业必须解决的重要问题。本文通过分析国外经验,研究分析适合我国的智能化设备农业节水灌溉控制系统。
1节水灌溉技术及国内外发展
(1)节水灌溉技术。节水灌溉技术主要包含两个方面:工程节水技术;灌溉控制技术。①工程节水技术:工程节水技术主要指的是利用原有的灌溉设施并对其进行现代化技术改造,或者重新建设先进的灌溉设备其目的是通过设备改造和创新减少水资源的损失,节水利用原则一是减少输水损失、二是减少无效灌溉;具体技术有管道输水,滴灌等等。②灌溉控制技术:灌溉控制技术主要指的是利用自动化控制技术,根据自然环境、农作物用水需求以及可用水量等因素,综合协调保障供水,其供水原则更加精细化和可控化。相比较传统的人工控制灌溉,灌溉控制技术不再依靠人的经验进行控制灌溉,而是利用对地理环境以及作物生长的特性,大大提高了水资源的利用率,从而满足用水需求的同时,做到不浪费水。
(2)国外农业节水灌溉控制技术应用。国外在农业节水灌溉控制技术上有发展时间长,智能化水平高,其自动控制系统更加完善和先进。主要是利用计算机控制灌溉系统,检测和掌握土壤环境,从而有效控制和掌握实际需水量,使用滴灌和喷灌,并且实现了自动化管理,只需要在控制室就能够完成整个操作过程,在自动灌溉配套设施中,流量控制阀、减压阀等,能够大大提高整个设备的运行效率,促使作物获得最佳的生长环境。
(3)国内农业节水灌溉控制技术发展。国内节水灌溉技术开始于20世纪50年代,但是由于在管理和推广方面的问题,开展的效果并不理想。进入新时期以来,我国在灌溉技术上取得了较快发展,但是先进的设备住哟还是依靠从外国进口,并且未能形成完备的控制体系,相比较国外地区,我国在农业生产中,有其特殊性,土地相对分散,并且地形较为复杂,一些国外的灌溉控制系统在适应性上存在不小的问题,并且这些设备价格昂贵,在我国推广的难度大,我国在发展灌溉控制系统时需要加强自主创新,提高对控制系统的整合和升级,开发适用性强、成本低、效率高的智能化灌溉控制系统。
2节水灌溉控制系统
(1)节水灌溉控制系统工作原理。节水灌溉控制系统是利用土壤测量仪器探测田间土壤各种信息,并对于收集到的信息进行转化成数字量,并在控制器上予以显示。同时这些信息及时传输和推送到PC上位机的人机界面上,实现对信息的掌握和控制。从接收的信息上结合预设的农作物需水量和以及整个灌溉系统的灌溉用水量、水速进行有效控制。一旦需要灌溉就可以启动相关按钮进行灌溉操作,整个过程中的信息都能够在人机界面中得到显示,主要包括灌溉时间、灌溉量以及剩余时间和水量等信息,如果不需要进行灌溉,就可以发出控制指令,机器就会停止操作。
(2)灌溉实现与控制。在灌溉系统中,最核心的是采用电机驱动离心泵的方式将水注入管道,从而实现灌溉的目的。而这个过程中,执行灌溉任务的是电磁阀,电磁阀在这个系统中充当管理者角色,它能够控制区域灌溉与否,并且连接着灌溉干支流的各个管道,在整个系统中形成若干个连接点。灌溉支管上安置了若干个喷头,根据区域需水量进行灌溉或对区域实行轮流灌溉。对于分片区域,安放一定量的土壤水分传感器,土壤水分传感器的主要作用是监控所在地点的土壤水分,并将检测到的数据和结果通过通讯设备传输到单片机中,单片机再根据预先的参考数据进行对比分析,根据对比分析结果实施灌溉。
(3)节水灌溉控制系统总体结构。根据具体的原理和实际的需求,对于灌溉控制系统的总体结构进行了分析,其工作采用的是某型单片机,并采用控制电磁阀对于田间进行灌溉操作,其系统主要是利用传感器测量电路、模数转换电路、控制电路等等,结合上述的功能及总体结构,其总体结构框如图1所示。在研究智能化设施农业节水灌溉控制系统时,将灌溉控制系统划分成两个部分,一个是硬件电路,另一个是软件程序。硬件电路主要是负责对数据的处理和执行,并且硬件设备能够根据其实际情况进行调整和完善,软件部分主要负责协调各个部分之间的关系,控制硬件的执行,属于整个系统的核心部分,而整个系统的完成质量主要是硬件设备和软件服务相互协调的结果,只有二者相互协调才能发挥节水灌溉系统的最大功效。
3节水灌溉控制系统的设计及建议
(1)系统设计主要内容。智能化设施的农业节水灌溉控制系统设计可以分为硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计主要集中在四个方面:①单片机主机;②模数转换电路;③LED数据现实电路;④超限报警电路。软件主要从五个方面进行设计:①灌溉系统主系统设计;②采样子程序设计;③数据处理程序设计;④尺度变换程序设计;⑤转码程序设计。
关键词:高岭土 烧结 炉窑 控制 设计和改造
一、引言
高岭土烧结窑炉的发展,已由过去的矩形手工操作立窑,向着自动化、大型化、绿色化(环保、节能和智能型)窑炉的方向发展。大家知道,绿色窑炉的标准是:低消耗(节能型)、低污染(环保型)、低成本、高效率。实现绿色窑炉,需要努力的方向是:研究新的自动控制方式和方法、降低窑炉风机电耗和噪音、研究先进的燃烧器、使用新型的耐火材料和涂料、建立废气净化研究检测中心。实现绿色窑炉的目标:燃料消耗进一步下降10~20%、窑炉热效率提高10~20%、电力消耗下降10~30%、噪音和烟尘有较大程度的下降。为此,这样就对原有的窑炉控制手段和方法提出了更高的技术要求。
在窑炉的控制方法上,目前已由九十年代的手动调节控制,发展成为智能化控制;由分散型控制变为集散型控制;温度由以前的单纯PID调节方法变为PID加上模糊控制的调节方法;传动由常规控制变为变频技术的线速度控制等。随着窑炉长度的增加和生产量的提高,烧成的周期也大大缩短。多种因素的变化,加上窑炉控制目标又是一个多输入、多输出、多变量、大滞后、非线性的变化量,这样过去的控制方法就越来越不适应当前的窑炉发展要求了。随着计算机技术和电子技术的发展,计算机控制技术逐渐取代了传统控制技术,并且系统控制中的容错技术对窑炉的控制实现也成为了可能。
二、控制系统总体设计
1.系统的管理
系统设计利用过程控制级计算机和先进的控制软件,并在软件中加上先进的容错技术,依靠计算机本身的高可靠性和高稳定性,对各项过程进行控制,从而实现系统的实时监视,实时管理、实时控制、出错实时报警、实时控制过程中的数据存储。同时,通过光纤通讯管理人员管理计算机进行通讯,完成技术数据的监控、记录存储和报表打印等功能。
2.风机系统的控制
系统设计时,利用独立的可编程序控制器,风机用变频器和外用控制硬件组成,以及可编程的通讯端口和过程控制级计算机通讯,实现计算机的管理控制。结合容错技术、在线检测到风机及控制设备出现故障时,自动切换到另一台备用电机运行,这样确保了设备的安全可靠运行。
3.传动系统的控制
设计利用独立的速度反馈信号模块和电机专用三相交流模块,对传动电机实现线速度的闭环控制,并利用专用的RS232/RS485信号通讯模块,同过程控制级计算机实行通讯,这样可以方便,可靠,准确地设置每台传动电机之间的速度差,以保证产品在窑内烧成段的运行不重叠。同时,利用容错技术、检测设备的实时运行情况,发现异常能自动切换到备用控制回路,保证传动的正常运行,防止堵窑等事故的发生。
4.控制窑炉温度
作为窑炉的温度,它是一个大滞后的非线性量,在窑炉的控制中占有非常重要的地位。如何解除温度的滞后性,是成为窑炉温度控制的关键所在。我们可以利用计算机的混沌模糊控制技术,再外加容错技术的方法,从而取代传统的智能仪表。而外加计算机管理,则是常规模式。
5.其他项目控制
除了上述窑炉控制方法外,还有气体、压力、报警(其中报警控制由报警输入模块和报警输出模块组成)等控制,并用过程控制级计算机连接,从而完成其余各项控制。
三、实现的功能与特点
1.整机系统
1.1整机利用高可靠的控制软件和人机界面,从而实现了友好的人机对话,使得操作更为方便、快捷了。
1.2减少了由车间设备管理员每时、每日需要查看现场,或向上一级领导递送报表的繁锁程序。
1.3在系统软件设计中,利用了混沌模糊控制技术和超强容错技术,切实保证了设备运行中的高可靠性。
1.4在温度的控制过程中,利用了模糊控制技术,使得控制温度的精确度和准确度都得到了提高,这样精度可达≤±5℃,大大避免了在窑炉设备压力和气氛变化过程中温度出现超调和欠调的现象。
1.5利用三相交流电机模块和速度反馈模块,对传动电机实行闭环控制,从而实现传动电机的线速度控制,避免了传统变频器调速的不一致性,使得传动电机的速度更加准确。与此同时,也避免产品在窑内运行过程中前后不一致的现象。
1.6这样设计,实现了无纸自动记录实时控制过程中的有关参数,方便以后备查,打印和调用。
1.7设计通过网络技术,实现管理人员同时直接管理设备,随时进行实时数据,报表的打印,且随时撑握设备的运行工况。
1.8准确、实时、完善的报警功能,使设备运行更加安全、更加可靠。
1.9系统正常运行后,产品质量有了保障,可提高5~8%,其节能率达3~5%以上,达到较好的节能增效效果。
2.系统的缺点和存在的问题
2.1系统集成性、可靠性、安全性要求的提高,从而导致了项目设备的成本增加,投资增大。
2.2如此多项的高新技术运用,对负责维护、修理的技术人员来说,就需要专门技术培训了,并提出了更高的技术水准和要求。
四、效益核算
根据其他类似的炉窑设计、控制运行经验,该控制系统正常运行后,确实在经济运行上效果显著,大致体现在如下几个方面:
1.系统采用在线检测试粉料设备,可以节省了相应的现场测量粉料的工作人员。由于采用在线检测设备,可以实现多台由一个人定期抽检的方式进行,这样便减少了操作工人及现有测量设备的能耗。同时,也减少了人工操作失误造成的损失。
2.初步核算,仅上述与过去方式相比,最多可节约操作工人20个,按目前每人一年工资加管理费15000元计算,每年便可节约人力成本费30万元。再说,从目前测量耗电角度来看,有的采用微波炉测量水分,这样的节电效果可计算如下:一台微波炉功率(P)按1200W计算,那么年耗电量(W)便为:
W =Ph=1.2×24×300=8640 (KWh)
折合电费:
F=8640×0.8元=6912(元/年)
3.由于实现了料粉在线检测和自动控制温度,从而稳定了粉料的质量,减少了损毁和残次的缺陷,并可提高产品质量5~8%,整体能耗又下降了5%左右。显然,其经济效果也是非常显著的。
五、结束语
炉窑系统实行多项自动化控制,不但自动化程度提高,而且用能也得到了优化,总的能耗得到下降,并可提高产品质量、产量几个百分点,其产品缺陷与损毁率大为降低,可谓一举多得。
1.该系统采用应用成熟的设备,安装调试时间仅一个月左右,其系统控制部分为工控机,使用年限可达到50万小时,且系统稳定耐用性也强。
2.以投入的角度来讲,虽然投资较大,但可以分步实施。第一期工程安排一部分,第二期工程完成一部分,最后对整个系统进行完成的调试。这样既不影响生产,又能完成相应的控制改造工作。
参考文献
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关键词:低压配网 快速复电 智能化 控制系统
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)10-0012-01
低压电网中出现故障后,能否进行快速复电是缩短用户停电时间,保障通信机房各类设备正常运行,增强用户满意度的一个重要标志,怎样增强低压配网实时监控水平,做到对故障快速报警、快速诊测、快速定位及快速修复,是供电单位和用户都关心的问题,怎样快速准确的修复低压支线及干线出现的故障,值得我们去仔细研究,这里就需要我们依靠新产品、新技术及对管理理念的不断创新,来解决这些问题。
1 低压配电网运行现状
随着我国电力系统规模的不断扩大,电力系统所暴露出的问题也越来越多,在长距离配电系统电网中的电压线路问题准确定位、漏电保护器的有效运行,对用户用电量的智能抄收,电压无功优化等问题复杂程度逐步提高。截至目前,主要存在问题有以下几点:(1)仍然没有一个有效统一的智能化管理控制平台,尤其是对低压台区剩余保护器的管理仍是以人工管理为主,这种管理往往因为某单个某个站点用户出现漏电而导致大面积的停电。(2)由于南水北调工程本身特点,输送线路长,沿途站点多,一旦出现故障,专业的施工队伍往往不能第一时间赶到现场。(3)人工进行合闸,致使停电时间长,供电得不到很好保证,并且基层工作管理人员缺乏有效的监控手段,对所有电流保护器的工作状态不能很好的把握。(4)对电量的抄收依旧处在过去的手工抄表,这些方式费力、费时且及时性和准确性并不能得到很好的保证,因为对这些基础信息数据的处理的不够正确、详细,致使很多的管理系统软件不能正常应用。(5)对电功的优化控制、功率因素控制仍为配电柜单个的自动控制。(6)仅仅为局部进行控制,没有使得整个电网实现最优化。
2 智能化低压电网控制系统的构成及其特点
智能化低压电网远程控制系统其主要是由EA3-2剩余电流保护器、计算机、EAZD控制终端(该终端包括短信收发平台)、管控人员手机等几部分共同组成。而该系统的特点主要有以下几点:(1)该系统主要有一个平台,即建构一个对电网自动化运行过程中出现的数据进行收集和管理的交流平台,其完成了对数据的集成、查找及信息的远程控制,该平台兼具有较好的功能兼容性和扩展性;(2)该系统具备五条主线,即智能控制终端、监控计算机、智能集成电流保护器、智能无功优化补偿及智能抄表系统;(3)该系统有着几大应用功能,即配网自动化、遥控安全约束、电网分析软件、电网安全监控、电网实时管理、电网有效运行、数据传导及、数据选择入库及电网远程控制合闸,该智能控制终端安装在配电侧面,对数据和剩余电流保护器运行状态进行实时监控,如果电流保护器运行出现异常,其自动向监控计算机及管理人员手机发送信息,完成了对保护器运行状态远程智能监控。其中单个供电站电脑可对本范围内做出监控,而远程控制终端和监控计算机通过GSM进行通信连接,就可实现对线路所有配变覆盖,即使偏远地区的配变保护器也可有效的监视,并完成指令动作。另外管控人员可利用监控电脑或手机对辖区内的所有低压配网的运行参数实时监控,在加上剩余电流保护器发出的告警消息,就可完成远程剩余电流保护器的分合闸,及时设置调整运行参数等。
3 低压电网远程控制系统的实际应用
3.1 实际应用分析
智能化低压电网远程控制系统在南水北调京石河北段干渠等几个有代表性的低压台区进行了安装并试运行取得了成功,当前该系统已经在河北段全面建设应用,效果理想,在日常运行中,值班工作人员如果需要获取剩余电流保护器参数时,不再需要去剩余电流保护器工作现场,仅仅需要使用手机发送中文短信“河北段某中心查询信息”;智能终端接收到查询短信之后,对该中心剩余电流保护器信息读取,然后发送,此时监控计算机及工作人员手机上就可收到如下信息:河北段区某中心保护器:A相负载电流XXXA,B相漏电电流XXXA,B相负载电流XXXA,C相负载电流XXXA,相应负载电压XXXV。如果工作人员需要对漏电电流进行远程更改时,仅需要编辑短信如“河北段区某中心设置漏电电流为500”;短信经发送,智能终端接收到需要设置的参数命令后,就会对对应的电流保护器参数进行调整,并读取数据信息,向设置参数的监控计算机或手机发送短信,当更改参数动作成功之后,短信显示为:“河北某中心保护器参数设定成功,漏电档位XXXmA,运行方式三相,负载电流档位XXXmA,分段时间XXXms。”当需要进行远程合闸时,可直接编辑短信:“河北段区X号控制合闸。”如果操作合闸失败,终端就会向监控计算机或手机发送信息如下:“河北段区X号保护器控制合闸失败”。
3.2 该系统具备的效益
(1)具备的经济效益,通过该系统的应用,首先所有用电保护器的运行维护费及工人开支费用大大减少,其次实现了智能开合闸,使得停电时间大大减少,最后其和电子表相互配合,可完成远程抄表和线损分析实时监测功能。(2)具备的社会效益,该系统在应用以来供电可靠性得到了提升,提高了用户满意度,并且该系统大大减轻了工作人员的工作劳动量,使得工作人员劳动效率得到了大大提高。
4 结语
智能化低压电网远程控制系统的运用,使得低压区电流保护器在自动控制及远距离监控方面的空白得到了填补,智能远程终端其体积相对较小、重量轻,操作便利、全中文显示,适应性很强,其有效的增强了低压电网控制和检测的速度,完成了在异地对电流保护器运行的实时监测,但是在该系统的应用中,依旧有一些不足还需要相关工作者研究并进一步解决。
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关键词:DSP;LAN91115;工业以太网;网络控制器;TCP/IP协议
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号: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,随着计算机技术发展,要求在电力系统中能够对电气柜内的各种工作状态、温湿度能够进行高精度的控制。在电力系统中,由于温度过高、过低引起的元件失效或由于湿度过高而引起的爬电、闪络事故时有发生,严重影响系统安全,造成巨大的经济损失。在高低压成套开关设备控制柜体内安装控温、除湿设备,可以有效地避免这些故障的发生,保障企业的生产安全,具有良好的经济效益和社会效益。
本系统利用上位计算机和嵌入DSP对电气柜的温湿度采用Fuzzy-PID复合控制,并对柜内的电器的工作状态(接地刀、断路器等)、温湿度通过计算机对其进行远程集中显示、控制和数据记录管理,并可完成对电压、电流、温度、湿度的实时取样并在显示屏上对上述参数的变化曲线动态显示、对过电压、过电流、温度过高实时保护并报警。
1 工业以太网
工业以太网是继现场总线之后结合以太网的优点而发展起来的,适合于工业控制和管理的一种局域网络技术,与目前的现场总线相比,工业以太网有很多优点。1)它是一种开放性的通信网络,各个厂家的设备能够互相兼容;2)以太网贯穿于整个网络的各个层次,它使网络组成透明、覆盖整个企业范围的应用实体,实现了办公自动化与工业自动化的无缝结合;3)以太网的通信速度从几十兆可以达到几千兆,甚至几万兆,可以满足大量数据通信的要求。随着全集成自动化在工业中的深入发展,企业内部设备、管理、控制一体化将成为工业控制发展的主要趋势。
2 工业以太网控制网络接口硬件设计
高低压开关设备智能化控制系统实行主机集中管理、现场监控节点分散控制的原则。主机通过工业以太网和监控节点进行实时通信,并可通过以太网接入Internet 实现远程上网,对多个现场进行集中监控;现场监控节点利用工业以太网交换机构成星型拓扑结构,将网络划分成多个控制网段,防止信息流过大而引起的信息冲突,避免竞争从而提高了网络的实时性。
系统采用DSP经网络芯片接入以太网,实现网络通信。硬件设计核心部分是DSP处理器TMS320F2407及网络接口芯片LAN9115,网络芯片经隔离单元通过RJ45连接到以太网中。
2.1 TMS320LF2407A
DSP处理器TMS320LF2407A ,具有32位低功耗的定点处理器,有强大的操作能力和迅速的中断响应处理能力,内置2.5k字SRAM和32k字Flash ROM,完全可以满足嵌入式TCP/IP协议栈的实现需要。16通道的12位模数转换器(ADC)可以简化采样设计,56个独立的可编程、多用途通用I/O口,使它既具有数字信号处理能力,又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能,特别适用于有大批量数据处理的测控场合,如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表及电机、马达伺服控制系统等。
2.2 网络控制器LAN9115
LAN9115是SMSC公司为嵌入式应用系统推出的第三代快速以太网控制器。芯片集成了遵循SMSC/CD协议的MAC(媒体层)和PHY(物理层),该以太网控制器片上集成了以太网的MAC和PHY,内部PHY可以针对10M/100M通信实现自动协商功能;支持10BASE-T和100BASE-TX;支持全双工与半双工通信,并能对全双工通信进行流控制;自动产生并检验32CRC;带有的高性能SRAM总线接口,方便与主机进行通信。
LAN9115以太网控制器遵循802.3以太网传输协议。该电路还集成了EEPROM接口,自举时再通过EEPROM接口输入到芯片中,从而实现自动初始化。总线仲裁器(Arbiter)用来监视以太网总线的数据交流情况,一旦发生阻塞,仲裁器一方面通过总线接口单元与外部CPU联系,另一方面控制内存控制单元(MMU),实现总线数据协调。内存控制单元可控制8kB动态SRAM的存储情况,实现与DMA控制器之间的数据联络。DMA控制器与总线控制器一起控制DMA与以太网协议处理器(EPH)之间的数据交换。以太网协议处理器(EPH)之间的数据交换。以太网协议处理器出来的数量最终经过10Mb/s/100Mb/s的物理层(PHY)直接到达以太网总线。
2.3 网络变压器YL18-2001S
以太网控制器输出信号必须要经过网络隔离变压器,再通过RJ45接口连接到以太网中,网络隔离变压器是联系以太网芯片(10/100/1000)与终端接口(RJ45)之间的磁性组件,起信号传输、阻抗匹配、波形修复、杂波抑制以及高电压隔离等作用。
2.4 电源模块
由于 TMS320LF2407的是3.3V,其他芯片多用到5V,所以电源模块的设计有二种不同的电源输出。电源经MC7805后成为5V电压,再采用DC-DC芯片LM1117-3.3V引出3.3V的直流电压。
高精度低电压监控器SP708R其集成有众多组件,可监测系统中的供电及电池的工作情况。SP708R包含一个看门狗定时器,一个复位模块,一个供电失败比较器,及一个手动复位输入模块,适用于+3.0V或+3.3V环境。
2.5 温湿度采集模块
温湿度模拟信号经过调理电路处理后,送到LF2407的片上ADCIN00- ADCIN03中,使得A/D得输入限制在0~3.3V。DSP采用Fuzzy-PID复合控制算法对采集的温湿度数据进行计算以后,通过外部数据总线D0-D7输送给D/A转换器AD7237对执行机构进行输出控制。
2.6 电气柜的电器状态检测显示电路
为了增强系统的抗干扰性能,各种电器状态通过光耦引入LF2407的输入引脚IOPE0-IOPE7,存入相应的数据存储单元,CPU通过IOPB0-IOPB7送给缓冲驱动及保持电路SN74HC574,在开关柜面板上进行现场显示。
3 系统软件设计
整个系统的软件部分主要有DSP对LAN9115的控制和现场数据采集控制两个部分组成。
3.1 DSP对LAN9115的控制
3.1.1 初始化
上电后,LAN9115内部寄存器的值均设置为缺省值,DSP首先根据需要设置其中的Configuration Base和Individual Address寄存器,以保证电路正确工作。
3.1.2 发送数据包流程
1)DSP向LAN9115发送命令,将MMUCOM寄存器设置为0x0020。
2)DSP查询Interrupt Status寄存器中的ALLOC INT位,直到该位被置成1,,然后等待硬件中断,并将TX packet number放在Allocation Result寄存器中。
3)将Allocation Result寄存器中的packet number复制到Packet Number寄存器中,对Pointer寄存器进行设置,然后将数据从Upper layer传送到Data Register。
4)DSP向LAN9115发送命令,将Packet Number寄存器中的packet number拷贝到TX FIFO,同时设置Transmit Control寄存器中的TXENA位,启动transmitter。
5)当控制器传送完包以后,memory中的第一个字写入相应的Status Word,然后将TX FIFO中的packet number移到TX completion FIFO,当TX completion FIFO不为空时产生中断。
6)DSP接收到中断后,读入Interrupt Status寄存器,如果产生发送中断,则从FIFO ports寄存器读入packet number,并将它写入Packet Number寄存器,然后从memory中读人Status Word,判断包发送是否成功。
3.1.3 接收数据包流程
1)DSP设置Receive Control寄存器中的RXEN位,允许接收包。
2)含有正确地址的包被接收到,从MMU请求存储空间,并分派一个packet number,并将接收到的字写到memory中,如果超界,包被丢弃,存储空间被释放。
3)DSP接收到中断后开始执行中断处理程序,如果产生接收中断,则可从FIFO ports寄存器得到接收包的packet number。当处理结束,DSP向LAN9115发送命令以释放使用的存储空间和packet number。
3.2 现场控制模块
现场处理控制由自控模块、手控模块和参数设置模块三大模块组成,上电后或运行过程中的任何时候,都可通过按键操作,分别切换进入各个模块。
自控模块包括数据采集、数字滤波、标度变换、动态显示、键盘扫描、控制算法、控制输出和报警处理8个子模块。
4 结束语
在电气柜的控制中,由于柜中控制元件很多,留给CPU板的空间有限,而需要显示的内容又很多,本系统显示、输入均采用串口芯片,很好的解决了这个问题,而PID-Fuzzy复合控制系统对于温湿度耦合系统具有良好的控制精度。系统并可通过工业以太网实现网络化的实时数据采集和数据存储管理以及电气柜电器动作远程控制,对于现场设备的网络化控制有着较好的参考价值。
参考文献:
[1] 杨振江.智能仪表与数据采集系统中的新器件及应用[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2002.12.
关键词:智能建筑 建筑电气技术 自动控制 弱电技术
中图分类号: F407文献标识码: A 文章编号:
一、前言
随着科技的进步以及时代的发展,越来越对的智能化技术被用于建筑当中,以满足人们对智能化居住环境的迫切需求,建筑物内部自动化控制设备的种类和数量在不断增加,技术水平日益更新,设计模式也日趋复杂。下面就智能建筑的特点及其发展进行简单分析。
二、智能建筑与建筑电气技术的概念与构成
智能建筑是指以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,为人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。通过对控制技术、电视技术、光纤技术、数字通讯技术、传感技术以及计算机技术等技术的综合运用,对建筑物的结构、设备、服务和管理进行优化组合,构建出一个舒适智能化居住环境,其主要构成包括楼宇管理自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统。
建筑电气包括强电和弱电两部分,强电部分的设计内容主要包括:变配电系统、电力和照明系统、防雷接地系统等。一般来说,建筑中变配电系统主要包括:高低压系统、变压器、备用电源系统等;电力系统主要包括电力系统配电及控制;照明系统则包括室内外各类照明;防雷接地系统包括防雷电波侵入、防雷电感应、接地、等电位联结和局部等电位联结、辅助等电位联结等等。
三、建筑电气自动化控制系统的组成原理
按照工作原理自动控制系统可划分为三部分:实时数据采集部分、实时控制决策部分和实时控制输出部分,随着计算机技术、控制理论和技术以及相关通讯技术的不断发展,现代模块组合型自动化控制系统已逐步形成,下图1为现代模块组合型自动化控制系统的简图:
图1 现代模块组合型自动化控制系统简图
给定信号、主控信号或设备状态信号输入接入系统输入端,而控制器是指具有给定、比较、指示、运算和操作等功能的核心环节,其工作的原理是将控制系统中实时监测的被控量数值与给定值进行比较计算出偏差量的同时根据偏差计算结果按一定的控制规律发出控制指令并最终实现对整个系统的自动控制。执行机构则是根据控制信号进行被测物输送量或能量改变的装置。
四、建筑设备自动化控制系统设计分析
智能建筑是建立在建筑电气技术基础之上的,是通过将信息技术、计算机技术、与控制技术与建筑技术进行有机的结合得以实现的。通过实现建筑设备自动化控制,可以达到合理利用设备,节省能源、节省人力,确保设备安全运行的目的。
4.1低压配电系统的设计
4.11 TN-S系统配电系统
TN-S是三相四线加PE线的接地系统。当建筑物内设有独立的变电所时进行采用该种系统,此系统的特点是中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外,不再有任何电气连接。中性线N是带电的而PE线则不带电。如果计算机等电子设备无特殊要求,一般采用这种接地系统。
4.12 TN-C-S系统
TN-C-S系统由TN-C和TN-S两个接地系统组成,分界面在N线与PE线的连接点。此系统一般用于建筑物的供电由区域变电所引来的情况,进户之前采用TN-C系统,并在进户处做重复接地,进户后变为TN-S系统。TN-S系统的特点是:中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后,不能再有任何电气连接。该系统中,中性线N常会带电,而保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时,始终不会带电,明显提高了人及物的安全性。
4.2电气保护设计
4.21交流工作接地
工作接地主要指的是变压器中性点或中性线(N线)接地。N线必须用铜芯绝缘线,以保证接地电阻较小。在配电中存在辅助等电位接线端子,等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意,该接线端子不能外露;不能与其它接地系统,如直流接地,屏蔽接地,防静电接地等混接;也不能与PE线连接。在高压系统里,采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移,保持三相电压基本平衡,这对于低压系统很有意义,可以方便使用单相电源。
4.22安全保护接地
安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的电气连接,但严禁将PE线与N线连接。强电设备、弱电设备以及一些非带电导电设备与构件,均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时,其外壳有可能带电。只有加装保护接地装置并且降低其的接地电阻,才能保障智能建筑电气系统安全,有效运行,这也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。
4.23系统屏蔽接地与防止静电接地
防止电磁干扰的有效手段是屏蔽及正确接地,方法有:将电器设备屏蔽外壳与PE线连接;将屏蔽型导线的管路两端屏蔽层与PE线可靠连接;将室内屏蔽与PE线在多点进行可靠连接。良好的接地装置可以显著减少静电对电子设备的干扰和破坏。通过将带静电物体或可能产生静电的物体(绝缘体)与导体连接并与大地构成回路的接地方式即为防静电接地。对于智能建筑的接地装置应使接地电阻尽可能减小,一般防静电电阻应小于100欧姆,独立的交流工作接地电阻小于4欧姆,独立的安全保护接地电阻小于4欧姆,独立的直流工作接地电阻小于4欧姆,防雷接地电阻小于10欧姆。
4.24直流电器设备接地
智能楼宇中大量的计算机、电子通信设备和具有计算机控制系统的自动化设备需要进行信息输入、数据传输、数模转换、信号放大昂、逻辑动作、信息输出等一系列微电位或微电流的快速信号变换,且各设备间也需要互联网设备进行信息传递。因此为了防止干扰,实现高稳定性运行,除了需要稳定的供电电源外,还需要稳定的基准电位。直流接地可采用较大截面积的绝缘铜芯线缆来作为接地引线,一端与基准电位相连,另一端接电子设备直流接地端子。并且此直流引线不宜与PE线连接,并且严禁与零线N相连接。
4.25智能建筑防雷接地
智能建筑需要大量电子设备与相关布线系统,如楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统、通讯自动化系统、火灾报警系统及消防联动系统以及其相应的布线系统。由于这些电子设备及其布线多属于耐压等级低,防干扰要求高的弱电设备,其对于防雷都有着较高的要求。因此智能化建筑的所有功能接地必须以防雷接地系统为基础,建立严密、完整的防雷结构,组成具有多层屏蔽的笼型防雷体系。
五、总结
智能建筑的电气设计要求在逐渐增高,也必须得符合国家规范,还得提高其居住的适用性等。智能建筑电气设计正逐渐走向自动化、节能化、信息化和智能化,必然对建筑电气设计有许多新的要求,这就要求广大设计人员在设计中必须认真把握好工程电气设计的基本要点,提高设备使用效率和安全性,从而满足建筑物的功能需要。
参考文献
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关键词:智能控制;机电一体化系统;应用分析;科技发展
随着我国经济的快速发展,愈加复杂化的市场经济使得各个行业的竞争越来越激烈,为了能够在市场中有一个立足之地,所有的企业都在进行转型和改善。随着近些年的发展,我国的机电一体化系统已经逐渐的趋于完善,但是在实际的操作过程中还存在着一定的弊端,最明显也是最重要的问题就是在实际操作的过程中不论是农业还是工业,都存在着一定的不确定性、多层次性以及非线性等特征,使得机电一体化系统在应用的过程中出现了一些不便。为了能够解决这个问题,智能控制应运而生,智能控制的出现不但有效的解决了这个问题,同时促使我国机电一体化行业的快速发展,使其能够更加从容的面对各种操作,提高了机电一体化系统的操作效率。
1什么是智能控制
所谓的智能控制指的就是在没有人为的干预下能够自主驱动智能机器,从而有效完成对目标进行自动控制的技术,换句话来说就是用计算机对人类的大脑进行模拟,从而完场智能控制。智能控制在当今的社会是一种非常重要的技术,应用范围非常广泛,有着不可或缺的作用。在机电一体化系统中,有很多复杂多样的控制任务和控制目的,这些控制任务和控制目的以传统的控制手段来完成是非常复杂和不方便的,而智能控制的出现正好可以解决这一问题,使得机电一体化系统的实际操作更加的简单方便,同时还能更好的完成控制任务。对于智能控制来说,传统控制只是其中最为简单的一个部分,真正的智能控制是由多个学科相互交叉而成,而在众多的学科中最为主要的就是自动控制论、信息论、人工智能以及运筹学等学科。与传统控制相比较而言,智能控制有着一些非常明显的优点和特征,其中最为主要的特征主要有七个方面,分别是智能控制的核心在高层控制、智能控制具有变结构特点、智能控制器具有非线性特性、智能控制器具有总体自寻优特征、智能控制一个新兴的技术、属于一门边缘交叉学科以及其能够满足更多的要求和目标。智能控制主要分为了六种类型,分别是:混合或者集成控制、专家控制系统、分级递阶控制系统、学习控制系统、人工神经网络控制系统、组合智能控制系统以及金华计算与遗传算法。
2什么是机电一体化系统
所谓的机电一体化系统又被称之为机械电子学,指的就是讲信息技术、机械技术、电工电子技术、借口技术、传感器技术、微电子技术等多种技术进行有机的结合,从而形成了所谓的机电一体化系统,同时将这种系统运用到实际的生活当中。机电一体化系统在组成的过程中需要几点组成要素,主要包括了运动组成要素、结构组成要素、智能组成要素以及感知组成要素。
3智能控制在机电一体化系统中的应用分析
随着科技的快速发展,机电一体化逐渐从传统方式向着智能控制转型和发展,使得机电一体化系统迈向了新的领域。同时随着机电一体化系统面对的任务和目标来说,智能控制也必然是其主要的发展方向,在机电一体化系统中,智能控制的水平直接决定整个系统的水平,智能控制水平越优越,那么机电一体化的整体水平也就也高,反之亦然。3.1智能控制在机械制造过程中的应用分析在机电一体化系统中机械制造只非常重要的一个部分,而对于目前的机械制造技术来说,最为先进的技术就是将计算机辅助技术与智能控制进行有效的结合,使得机械制造技术逐渐的智能化。机械制造技术的智能化其主要目的就是利用计算机技术对人脑进行模拟,以其来代替一部分的脑力劳动,从而完成整个人类制造机械的过程。在智能化的机械制造的过程中,首先是由智能控制技术对神经网络系统进行利用,通过它对机械制造的实时情况进行动态模拟,然后再利用传感器的融合技术对采集而来的信息进行处理,同时对控制模式中的一些参数和数据进行修改。在机械制造的领域中智能控制的主要应用有机械制造系统的智能监控和检测、智能诊断机械故障、智能学习以及智能传感器。3.2智能控制在数控中的应用随着科技的快速发展和我国市场化经济的不断变更,对于机电一体化系统的发展来说数控技术有着至关重要的作用,因此对于数控技术的要求也就越来越高,在实际操作的过程中,数控技术不但要有效的完成各种智能功能,同时还需要数控技术完成扩展、延伸以及模拟等一些全新的智能功能,从而可以通过利用数控技术来完成智能监控、智能编程以及对智能数据库的建立等一些目标,从而使得机电一体化系统在实际的操作过程中可以通过智能控制来完成一些目标,比如在对数控领域中一些算法不确定或者是没有明确结构的问题进行综合处理的过程中,可以通过利用推理规则对数控维修提供一定的数据和参考。3.3智能控制在机器人中的应用机器人具有非常多的特性,其中最主要的就是非线性、时变性以及强耦合,而这些特征主要都是体现在机器人的动力系统之中。同时在机器人的控制参数系统当中,机器人具有多边变性以及多任务性的特征,而这些特征的存在是非常适合智能控制技术的应用。就目前的技术和发展来说,在机器人的实际操作过程中智能控制技术主要变现在四个方面,分别是对机器人的行走轨迹和行走路径以及跟踪等方面进行控制;对机器人手臂的姿态以及动作进行智能控制;有效利用专家控制系统对机器人的运动环境进行建模、监测、定位以及规划控制;对机器人的传感器信息融合和视觉处理进行智能控制。3.4智能控制在建筑工程中的应用智能控制在建筑中的应用主要有两个方面,一方面是照明通信系统,另外的一个方面是空调系统。随着人们的生活水平不断的提高以及科学技术的不断进步,人们对于生活的质量要求也是越来越高,因此智能建筑成为了主流。智能建筑主要是通过智能控制对建筑进行智能化控制,而在众多的智能控制中最为常见也是最为实用的就是这两种。首先是照明通信系统,通信系统指的就是小区内部的互联网通讯,主要是通过小区内的控制器对每个用户的通讯线路进行控制和检测,一旦发生故障,能够对线路进行快速的检修并且进行维护,使得通讯系统在使用的过程中更加的便捷和安全。照明系统指的就是对建筑群的照明进行实时控制,在控制的过程中主要是对照明区域、照明时间、照明逻辑以及照明系统节能灯方面进行控制;另外一个方面就是对空调系统进行控制,在对空调进行智能控制的过程中,主要是通过比例积分调节器闭环的方式来模拟四季温度,同时对空调的风阀进行智能调节,不但有效提高了建筑内部的空气质量,同时还能尽可能的减少能量浪费。
4总结
随着科技和市场化经济的快速发展,机电一体化系统为了能够适应更过的工作环境和任务要求,需要进行不断的完善和转型,智能控制的出现使得机电一体化系统能够更好的面对各种各样的操作难题,不但能够有效解决问题,还可以减少工作人员的脑力和体力劳动,更加重要的是促进了机电一体化系统的快速发展,使其有了质的飞越,使其能够更加长远的发展。
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【关键词】机电一体化;智能控制技术;应用
0.前言
当今社会,科学技术突飞猛进,电子技术也不断发展,使得机电一体化系统也在不断的完善,并且得到了广泛的应用,这就要求控制水平也要随之提高,进一步导致了控制环境、被控制对象、控制目标和任务的日益复杂。于是智能控制应运而生,它的出现以及发展,为解决许多技术上的问题提供了行之有效的方法,在机电一体化系统运作实践中得到广泛应用并取得良好成效,为机电一体化的长远发展创造了良好的外部环境。相信随着对智能控制的研究和探讨,智能控制技术的不断发展会在机电一体化系统的运作中发挥更大的作用。
1.有关智能控制的系统概要
1.1智能控制的简要介绍
所谓智能控制,就是指以智能控制为核心的智能控制系统具备一定的智能行为,在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术,是用计算机模拟人类智能的一个重要领域,主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的,为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间,解决了传统控制无法实现的复杂系统的控制。智能控制系统集合了多项控制技术,主要分为外部环境与控制器。外部环境将通过传感器与执行器感应并判断的可能影响系统控制的一切外界因素信息传输到控制器。而智能控制器将外部环境传递过来的信息通过分析、评价、处理并规划所要应用的控制决策的同时将信息存入系统数据库,为以后的认知学习提供素材。智能控制系统不仅无模型参考,而且协调适应性极强,是值得投入更大研究力度的。
1.2智能控制与传统控制的区别
(1)智能控制在传统控制理论的基础上进行了延伸,发展出更高效的控制技术。智能控制运用分布式及开放式结构综合、系统地进行信息处理,想要的是系统做到统筹全局的整体优化,并不只是简单的追求系统在某些方面的高度自治。
(2)传统控制理论体系将反馈控制理论作为核心,而智能控制综合了很多有关调控方式理论知识的学科,把人工智能、运筹学、自动控制理论、信息论的交叉部分作为它的基础。
(3)传统控制只是把线性的、单一的任务做为它的控制对象,与之相比,智能控制通常是将多层次的、有不确定性的模型、时变性、非线性等复杂任务作为主要控制对象,解决了传统控制无法解决的问题。
(4)传统控制是把运动学方程、传递函数、动力学方程等数学模型作为描述系统的方法。相较而言,智能控制系统把对数学模型的描述、对符号和环境的识别以及数据库和推力器的设计等方面设为重点。
(5)传统的控制是通过不同的定理、定律来获得所需的知识,而智能控制则通过对专家经验的学习从中获取所需的知识。因为智能控制系统可以较好的运用相关被控对象和人的控制策略和被控环境的知识,所以智能控制系统具有模拟或模仿人的智能。
1.3智能控制特征与主要类别形式
智能控制的特征:
一是智能控制的核心在高层控制,即组织级;
二是智能控制器具有非线性特性;
三是智能控制具有变结构特点;
四是智能控制器具有总体自寻优特性;
五是智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求;
六是智能控制是一门边缘交叉学科;
七是智能控制是一个新兴的研究领域。
智能控制的主要类别形式:
一是分级递阶控制系统,它的理论是在自适应控制和自组织控制的基础上提出的,由低到高分为组织级、协调级和执行级这三个级别。
二是专家控制系统,它是人机相结合的一种形式,能将人的知识、经验、技能融合进计算机系统。
三是神经网络控制系统,它可以由大量的人工神经元互联而组成,这些人工神经元与生物神经系统的神经细胞相类似,也可以由大量象生物神经元的处理单元并联互联而成。
四是学习控制系统,它是一种自动控制系统,在运行过程中逐步获得受控过程以及环境的非预知信息,积累控制经验,不断更新各种数据和资源,并在一定的评价标准体系下进行分类、估值、决策和不断改善。
2.智能控制技术在机电一体化系统中的实际应用
2.1智能控制在机械制造过程中的应用
机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分,当前最先进的机械制造技术采用经典机械理论、计算机辅助技术和智能控制相结合的方法,建立制造过程的动态模型,提高智能制造系统的技术水平,其最终目标是模拟人类的专家的智能活动,从而取代或者进一步开发人脑的部分劳动,进行制造机械活动。
智能控制在机械制造中的应用领域包括:机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。
2.2智能控制在数控领域中的应用
随着科学技术的发展,我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求,不仅需要智能控制有很高的性能,而且还要具有一定的延伸、模拟和扩展的知识处理功能,从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标,智能控制可以解决信息模糊、不确定性等控制问题,实现这些目标,取得良好的成效。比如加工运动推理、决策、规划能力以及网络通信制造的能力、感知加工环境的能力、智能般控、智能数据库、智能编程等,能够自组织、自适应、自寻优、自学习、自规划、自识别、自整定、自繁殖、自修复等。
2.3智能控制在机器人领域中的应用
机器人在动力学方面常常是强耦合、时变、非线性的,在传感器信息方面和控制参数上是多信息和多变量的,在控制任务要求上是多任务的,这些特性正适合智能控制的应用。当前智能控制技术已经在机器人领域中得到了广泛的应用。例如机器人多传感器信息融合和视觉处理,移动机器人行走过程的自主避障,行走路径规划、定位、轨迹跟踪,机器人手臂动作规划,空间机器人的姿态控制,具有自学习、自适应功能的控制器设计等。此外,智能控制还协助实现了水下自主运载器、水下无人机车、无人自主驾驶机动车在未知或复杂危险环境下完成探索、通信、合作等功能。
2.4 智能控制在交流伺服系统中的应用
作为机电一体化典型产品的重要组成部分,伺服驱动装置对控制质量、系统动态性能和功能有这决定性的影响。但交流伺服系统的参数可以随时变动、伴随着负载的扰动,与此同时交流电动机的本身与被控对象具有很强的非线性等诸多不确定的因素,所以想要建立精准的数学模型是很困难的。而智能控制技术以非线性控制方式将人工智能引入智能控制器,能很好地适应系统参数的时变情况,其在交流伺服系统的应用解决了建立精准数学模型的困难,提高了机电一体化系统的稳定性。
3.结语
虽然如何将智能控制技术与机电一体化技术以及传统控制理论结合起来实现机电一体化系统的高度智能化还有很长的距离,需要坚持不懈地探索和研究;但是智能控制技术的发展也在不断变化和前进,毫无疑义地成为在社会经济与科学技术同步发展的现代机电一体化系统中应用极为广泛的控制方式。它推进了人们生活与工业生产向信息化、智能化的发展,名副其实地成为二十一世纪机电一体化技术发展的最新方向。
【参考文献】
[1]董勇,谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用,2011(10).