电气期刊论文李启峰

摘要：随着电气行业的日益发展，电气智能化已经普遍应用在人们的社会生活中，推动着电气行业的发展。本文首先阐述了电气工程及其自动化和智能化技术，然后阐述了其在电气自动化中应用的意义，最后分析了其当前应用的具体工程领域。1 电气工程自动化及智能化技术简介1电气工程自动化技术电气工程作为一门综合性很强的学科，包含很多学科领域的内容，将电子工程，电机工程，电气工程，信息工程等领域，它主要以电子理论和控制理论作为基础，并通过电子技术和计算机技术来维持电气工程的智能化和自动化。随着我国产业链结构的升级和现代化进程的进一步加快，电气工程及其自动化在工业生产中的地位逐渐得到重视。随着信息化和工业化时代的进一步加快，工业生产对电气工程自动化和智能化的需求也越来越旺盛，电气工程及其自动化产品的研发和使用也暴露出了自己的不足，比如耗费的时间比较长，自动控制系统的效率不高，人们需要用科学的手段对电气工程的自动化进行改进和改善，不断的推动电气工程及其自动化的发展。2 电气工程智能化技术随着社会市场竞争的日益加剧，电气产品的智能化优势也越加明显，智能化技术已经应用到社会的方方面面，人工智能技术已经走入到人们的生活中去，获得了研究者的青睐，从生物学，语言学和医学等领域都活跃着人工智能的身影。在具体的工程领域，人工智能主要靠机器人和电脑来模拟人的大脑高难度，智能化技术可以按照人类的思想和判断去完成一项工作，而电气工程及其自动化中可以很好的提高电气工程的效率。2 智能化技术在电气工程及其自动化中的意义1 智能化技术调节和控制电气工程自动化的效率智能化技术应用到电气工程中，能够明显的提高操作系统的便捷性，在电气工程自动化的操作中，通过智能化这种实时监控和自动调整，减少了电气工程自动化的消耗成本，提高了电气工程的安全系数，而且摆脱了对工作环境的依赖性，还能够保证产品质量，在电气工程自动化中应用智能化技术，对促进电气工程的发展，维护整个电气工程的发展环境意义重大。2 信息处理的一致性电气工程可以通过智能化的处理器将实际发生的数据进行处理，同时快速的对每个环节进行分析判断，对不同的处理器产生不同的影响。采用智能化的电气工程处理方式帮助解决了电气工程系统信息不一致的问题，克服了信息缺陷的问题，保证了信息资源的正确性和精准性，对整个电气工程的信息化有着至关重要的影响。3信息处理的整体性在电气工程中采用智能化技术可以很好的对电气工程中的数据进行处理，监督控制好设备的运行管理，让电气工程可以整体系统运行良好，克服安全问题，除此之外，对一些设备进行调控时，还能够及时检查和预警，排除电气工程中的一些安全隐患，尽快的发现问题解决问题，显著提高整体系统运行的稳定性，运用智能化技术还可以很好的实现电气工程的远程控制，提高电气工程的控制能力和运行效率。3 智能化技术在电气工程中的应用1 编程逻辑控制器的应用随着科技的进一步发展，可编程逻辑控制器逐渐取代传统的机电控制器，电气工程中的可编程逻辑控制器，人们可以借助其优势不断的协调电力工程上的优势，对电气工程的各个环节进行控制监督，提高其系统的稳定性。利用可编程的逻辑控制器，可以很好的提升电气系统的自动切换功能，不断的提升电气工程系统的稳定性和安全性，结合可编程的逻辑控制技术，保障整个电气工程和自动化的有效性，更好的实现电气工程的自动化。2 故障诊断技术的应用在整个电气工程运行过程中，电气工程会出现一些问题及故障。人们利用故障诊断技术可以在第一时间发现整个系统运行中的故障，并分析出故障原因，对于电气工程这种精度要求高的系统，这样的方式是非常有必要的，传统的电气工程故障诊断，需要投入大量的人力对整个电气工程进行定期和不定期的检测和维修，但是通过电气智能化技术，可以从很大程度上降低设备的维修成本和故障损失，在电气工程中运行故障检测技术，还可以减小变压器渗漏分解进行细致检测，这样就可以缩小故障位置和检修故障的范围，降低了故障维修的时间，可以从很大程度上保障电气工程系统运行的效益。3 电气工程在优化设计中的应用传统的电气工程优化设计，主要是工作人员根据自己的经验，靠着工作人员以往的经验，根据现场的人工测量，并运用手工技术进行设计，很显然，这样的设计效率是很低的，一旦出现设计返工，或者由于设计人员自身水平导致设计结果不达标，就会给后期的电气安装和使用带来不必要的麻烦，而且更容易导致系统故障，不利于电气工程的安全性和稳定性。通过智能化设计，就可以从很大程度上对电气工程的设计进行提前优化，大大的降低了设计人员的工作量。智能化设计的成果通过实际检验后还可以很好的提升电气工程的适用性，尤其是遗传算法的使用，可以从很大程度上实现对设计的优化，降低设计的错误，提升整个系统设计的有效性，保证电气工程设计更加高效。结论综上所述，现代电气工程的建设和发展过程中，对于自动化技术及智能化已经取得了明显的进步，通过智能化技术已经提升了电气工程的发展效果，为了保障整体电气工程的技术应用，还应该注重对电气智能化控制技术进行分析，充分发挥电气工程智能化和自动化的优势，将电气智能化更好的应用到电气工程的各个领域，从PLC技术到故障诊断技术全面提升电气智能化的技术效果。原文地址：网页链接

例如：家居布线 节能开关 节能电路

2004 年第18 卷第1 期测试技术学报Vo 18 N 1 2004(总第47 期) JOURNAL OF TEST AND MEASUREMENT TECHNOLOGY (Sum N 47)文章编号: 167127449 (2004) 0120001204感应同步器宽度测量方法的研究X 潘海鹏, 王丽丽, 戴文战(浙江工程学院自动化所, 浙江杭州310033)摘 要: 通过对传统的感应同步器位移测量方法的分析, 提出了一种将软件与硬件有机结合的位移ö数字转换新方法 利用该方法所研制的大位移传感装置、位移ö数字转换装置与工业控制计算机配合, 成功实现了对钢板宽度的测量与控制关键词: 感应同步器; 位移2数字转换; 宽度测量中图分类号: TH822 文献标识码: AThe Research ofW idthMeasuremen tMethodby Induct Synchron izerPAN Hai2peng, WAN G L i2li, DA IW en2zhan( Inst itute of A utomat ion, Zhejiang Inst itute of Science and Techno logy, Hangzhou 310012, Ch ina)Abstract: Th rough the analysis of the disp lacem en t m easu rem en t m ethod of t radit ional inductsynch ron izer, a new disp lacem en t2digital conversion m ethod w h ich com b ine the sof tw are and hardw aretogether is app A cco rding to th is m ethod, the system of the huge disp lacem en t inductin st rum en t and disp lacem en t digital conversion in st rum en t com b inew ith indu st rial compu ter ism ade andis successfu lly realized in the con t ro l and w idth m easu rem en t of steel p Key words: induct synch ron izer; disp lacem en t2digital conversion; w idth m easu rem en t0 引 言宽度是冶金、机械加工、纺织等行业的重要尺寸检测参数, 其测量精度与测量水平直接影响到企业的生产与经济效益 目前宽度测量一般是通过位移量检测来实现的, 而位移量的检测方法主要有电感式、电容式、光电式等 对于直线位移测量则主要为CCD 摄象传感器、光栅传感器和感应同步器[ 1～ 3 ]其中, CCD 摄象传感器与光栅传感器都是依靠光电学机理通过系统实现位移量检测 其优点是分辨率高, 测量精确 缺点是环境适应性较差, 且现场安装调试工作复杂 而利用电磁耦合原理实现位移检测的感应同步器就具有明显的优势[ 4 ]: ① 可靠性高, 抗干扰能力强, 对工作环境要求低, 在没有恒温控制和环境不好的条件下能正常工作, 比较适应于工业现场的恶劣环境; ② 测量范围宽, 0～ 9 999mm , 测量精度高, 分辨率为 01 mm; ③ 安装方便、维护性好, 使用寿命长本文通过对传统的感应同步器位移测量方法的研究, 针对直线位移的测量, 提出了一种以感应同步器为传感器, 将软件与硬件有机结合的位移ö数字转换新方法, 应用该方法笔者所研制的面向冶金企业X 收稿日期: 2003208228 基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目(602016) (603194) 作者简介: 潘海鹏(1965- ) , 男, 副教授, 主要从事智能检测技术与应用研究钢板宽度测控装置已成功运用于天津中板厂, 其测量范围达1m ( 3m～ 3m ) , 测量误差≤1mm , 闭环控制误差≤2 mm , 取得了满意的控制效果1 位移2数字转换方法的研究直线型感应同步器由定尺和滑尺组成, 其相对面是采用光刻腐蚀法刻成的铜箔绕组, 当定、滑尺作相对运动时, 若在滑尺两相绕组上加励磁电压, 则定尺绕嘴就有感应电动势产生, 检测该电势的变化即可获得位移量的大小[ 5 ] 例如, 在滑尺的正、余弦绕组上分别加幅值按正、余弦规律变化的励磁电压V s = V m sinHe sinXt, (1)V c = - V m co sHe sinX (2)则当定、滑尺相对移动Hm 时, 定尺上分别感应出的电势为es = K mV m co sXtsinHeco sHm , (3)ec = - KmV m co sXtco sHe sinH (4)根据选加原理, 总的感应电动势为e = es + ec = K mV m co sXtsin (He - Hm ) (5)式(1)～ 式(5) 中: V s为滑尺正弦励磁电压; V c为滑尺余弦励磁电压; V m 为励磁电压最大值; Hm 为机械位移角度; He 为可变的用以平衡Hm 的电角度; X 为励磁电压角频率; es为定尺正弦感应电势; ec为定尺余弦感应电势; e 为合成感应电势(即误差信号) ; Km 为耦合系数由此可见, 实现位移测量的关键是将模拟的误差信号转换为响应的位移脉冲, 并进行累加与数字显示, 即位移ö数字转换 从目前讲, 其转换方法主要有两种: ① 纯硬件转换; ② 纯软件转换纯硬件转换的方法就是位移ö数字的转换完全由分立及集成器件构成的电路实现 其基本工作原理是首先对被检测的误差信号进行放大, 然后通过分立元件组成的门槛电路使连续的位移信号变成与之对应的脉冲信号, 该脉冲经整形处理送至由多个计数器组成的记数电路进行脉冲累计, 脉冲的多少就代表了位移量的大小, 最后将计数值按位输出到译码驱动电路显示出来, 其置数功能通过机械码盘实现 该方法的不足在于: ① 价格贵, 精度低; ② 电路结构复杂, 可靠性差, 维修不便; ③ 未考虑与计算机的接口, 不便实现闭环控制纯软件转换的方法是通过软件编程实现位移ö数字转换及脉冲累积显示 其系统一般由单片机、RAM、ROM、8279 等芯片组成, 它将位移逻辑、脉冲计数及控制部分全部由微机实现, 提高了测量精度, 增强了系统的可靠性 但其不足之处是由于采用软件计数, 限制了定滑尺的相对位移速度, 影响测量系统的动态特性2 新型宽度测控系统的研制针对纯硬件与纯软件转换两种方法的不足, 本文提出一种采用软硬件相结合实现位移ö数字转换的新方法, 并将其应用于钢板宽度测控系统 其基本设计思想是: ① 在硬件设计上采用功能强的大规模集成电路代替中小规模集成电路, 简化系统结构, 并将其集成于一块电路板上, 直接与工业控制计算机进行通讯; ② 对于占用硬件资源多而软件上又易实现的功能则直接由软件实现 如位移脉冲累积、运动方向的判别、置数、清零等功能 该方法的优点在于它既发挥了硬件转换电路工作的快速性, 又发挥了软件编程的灵活性; 既扩充了系统功能, 又节约了资源, 简化了结构, 降低了造价 新型位移测量系统的结构如图1 所示1) 前置放大器由两级同相比例放大器组成, 对感应同步器产生的误差信号进行放大, 分别为门槛电路提供粗、精计数输入2) 门槛电路由电压比较器和逻辑电路组成, 粗门与精门将放大器送来的连续位移信号转换成为断续的计数脉冲 粗门输入来自第一级放大, 精门输入来自第二级放大 当滑尺慢速滑动(< 12m öm in)2 测试技术学报2004 年第1 期时, 精门开启, 每输出一个脉冲表示 01mm; 当滑尺快速滑动(> 12 m öm in) 时, 粗门开启, 每输出一个脉冲表示 1 3) A öD 转换控制器主要提供A öD 转换所需要的各种控制信号 如计数脉冲输出控制、方向控制、粗精转换控制等4) 模拟开关与函数变压器主要由双十选一双向模拟开关和函数变压器构成, 实现在BCD 码作用下20 路开关状态控制, 从而实现DöA 转换[ 6, 7 ] 其原理如图2 所示 由振荡器提供的10 kHz 的正弦信号经函数变压器耦合后输出10 个中心抽头接在第一级开关上, 通过不同的连接方法形成sinA A和co sA A,即将0°～ 180°十等分, 而sinA A和co sA A又分别作为第二级函数变压器的输入, 耦合出20 个信号, 形成sin (A A+ B B) = sinHe , (6)co s (A A+ B B) = co sHe , (7)式中: A , B = 0, 1, 2, ⋯, 这样, 由模拟开关的通断改变(A A+ B B) 的值, 就可改变He, 使其跟踪定滑尺相对位移Hm , 从而使系统处于平衡状态5) 接口电路的功能是将脉冲输出、方向控制、清零与置数相关信息与计算机控制系统连接起来, 利用软件中设计的控制算法实现对宽度的闭环控制利用该方法所研制的钢板宽度测控系统如图3 所示 轧制后边部不齐的钢板首先被送到1# 剪切去一边, 然后通过辊道送到2# 剪, 由推床调整位置后, 2# 剪将以切齐的一边为基准, 按设定宽度切去另一边, 从而使钢板边部齐整, 又符合宽度要求 感应同步器检测系统由安装于大位移传感装置上的5块接长的定尺与1 块滑尺组成, 推床通过钢丝绳和滑尺连接,这样, 就把推床的位移转换为滑尺的位移, 将宽度量转化为位移量, 再经位移ö数字转换系统, 将宽度数字信号送入工业控制计算机, 实现了钢板宽度的自动检测 利用红外辐射高温计对钢板的实际温度进行检测, 以实现钢板宽度的自动温度补偿; IPC2610 工业控制计算机将位移信号与温度补偿后的设定值进行比较后, 对偏差进行运算处理, 通过最优控制算法[ 8 ]输出- 8 V～ + 8 V 电压信号控制直流驱动系统, 使推床自动定位到给定宽度上, 从而实现了钢板宽度的自动测控(总第47 期) 感应同步器宽度测量方法的研究(潘海鹏等) 33 误差分析与校正由感应同步器作位移传感器构成的宽度测量系统中, 测量误差主要有以下几个方面的因素造成:1) 感应同步器连接误差由于笔者使用的感应同步器定尺长度为250mm , 工艺要求的测宽范围为1 m , 所以要用5 块定尺连在一起才能满足要求 但在定尺接长的过程中, 定尺与定尺之间存在一定的间隙, 当滑尺在接长的定尺上滑行时, 该间隙的长度也会计入在内引起误差 因此, 在设计位移传感装置时采取: ① 提高机械加工精度, 使5 块定尺保持在一个水平面上, 减少安装误差; ② 在传感装置的某一固定处, 设计零点自校正电路, 以消除滑尺往复运动所引起的接长误差2) 位移脉冲的累积误差这部分误差主要由位移ö数字转换电路受干扰、温漂及函数变压器细分等因素的影响引起的 解决的办法是对电路参数进行调整及采取相应的抗干扰措施 如在现场将定、滑尺以及导轨封闭起来, 既防止了粉尘, 又起到了屏蔽作用3) 温度对被测对象的影响物质的热膨胀往往给对象物理尺寸带来很大影响 对于温度给热钢板宽度测量带来的误差是不能忽视的 解决的办法: 依据在线被测钢板的温度、钢材的材质及热膨胀系数对钢板宽度进行在线自动温度补偿, 取得了较好的效果4 应用效果应用新型位移ö数字转换装置所研制的钢板宽度测控系统已在天津中板厂投入运行, 系统不仅能实现钢板宽度的测量, 而且还具有前进、后退、设定、急停、手动ö自动无扰切换、超行程保护、报警等功能, 测量性能均达到或优于设计要求 表1 为一组现场在线测量数据表1 在线测量数据表T 1 A n online measurement data table序号温度补偿öm m 设定量ömm 实测量öm m 误差量öm m 序号温度补偿ömm 设定量ömm 实测量ömm 误差量ömm1 4 1 807 1 809 2 6 5 1 807 1 812 02 4 1 857 1 862 - 1 7 4 1 807 1 811 03 4 1 857 1 859 2 8 5 1 607 1 613 - 14 5 1 807 1 812 0 9 5 1 807 1 813 - 15 5 1 807 1 810 2 10 6 1 807 1 813 0研究和应用结果表明, 利用新型位移ö数字转换系统所设计的宽度测控装置具有可靠性高、测量精度好、结构简单、适应性强等特点 在工业生产的位置测量中具有广泛的应用前景和推广价值参考文献:[1 ] 王建民, 浦昭邦 图像式绝对码位移测量系统的研究[J ] 光电工程, 2000, 27 (4) : 25- [2 ] 冯显英, 姜乃春 机床传动链感应同步器高精度测量系统[J ] 山东工业大学学报, 2000, 30 (2) : 127- [3 ] 赵育良, 张青臣 基于线阵CCD 的全息光栅位移传感器[J ] 测试技术学报, 2002, 16 (3) : 167- [4 ] 单成样 传感器的理论与设计基础及其应用[M ] 北京: 国防工业出版社, 80- [5 ] 端木时夏 感应同步器及其数显技术[M ] 上海: 同济大学出版社, 26- [6 ] Chau L P, SiuW C T ransfo rm Domain Recursive A lgo rithm to Compute D iscrete Co sine and Sine T ransfo rm s[J ]IN T J EL ECTRON ICS, 1996, 80 (3) : 433- [ 7 ] M ansour I Irsh id N ew D igital2to2A nalogue Conversion Technique[J ] IN T J EL ECTRON ICS, 1989, 67 (1) : 27- [8 ] 潘海鹏, 郭绍毅 基于最优控制的钢板宽度测控系统[J ] 工业控制计算机, 2003, 16 (9) : 37- 4 测试技术学报2004 年第1 期