河北科技大学电气毕业论文

电气自动化应用逐渐深入人们日常的工作与生活之中,使人们的生活方式发生了巨大的变化,电气自动化就是电气信息及其自动化工程,常见的家用电器都与电气自动化息息相关。下面是我为大家整理的电气自动化专业 毕业 论文 范文 ，供大家参考。

《 电气自动化技术在电气工程的运用 》

【摘要】所谓电气工程内部自动化应用技术，就是希望透过不同类型自动检测途径，以及专属控制器具，进行远程性电力系统精准调试和监管，进一步确保对周边不同区域企业、居民的电力供应质量，同步处理好内部各项经济、安全类事务。尤其最近阶段，我国不管是经济或是高新技术研发实力，都产生本质性的变化结果，这对于后期一线技术人员专业技能、素质等，更提出较为严格的规范要求。笔者的核心任务，便是依据如今我国电气自动化控制系统设计规范要求和发展态势，进行后期各项全新应用方案筹备，希望能够为相关领域工作人员，提供些许指导性建议。

【关键词】电气工程;自动化;系统功能;应用 措施

电气工程，在当今高新科技领域中的支撑地位毋庸置疑，其主张时刻以计算机网络为主导媒介，透过本质层面上整改基层人员生活、工作模式。而电气自动化涉足行业类型繁多，如电气开关设计和航天科技研究等，毕竟电力才是全方位提升人民生活质量的物质基础，针对电气工程中自动化技术应用细节，加以充分论证解析，绝对是迎合时代发展步伐的必要途径。

1目前我国电气工程内部电气自动化技术设

计规划的核心原则论述(1)其主张利用有限地资源，进行不同产品工艺制备流程电气自动化改造诉求满足。(2)电气自动化应用方案切勿过于复杂，旨在清晰划分处置机械、电气之间的关联特性。截至至今，大多数民用或是高新科技产品，都主张借助电气自动化技术予以改造，不可避免地牵涉到工艺形式创新、制造成本缩减、维护便捷性控制等问题。归根结底，技术人员在进行电气自动化方案布置应用过程中，需要精准地控制不同类型电器部件，确保现场施工的安全可靠状况，以及人工智能操作维护的简单、人性特征。

2电气自动化技术在电气工程中灵活拓展沿

用的措施内容解析在电气工程领域内部改良延展自动化应用技术，其优势特征包括：①大幅度提升电气设备全程运行的安全、稳定水准。②全面深入地克制以往定期故障检修方式下遗留的诸多弊端，同步提升电力系统日常工作绩效，获取更多企业的广泛认知和大力推广沿用成就。尤其是透过技术应用层面观察，全新时代背景下的电气工程，有关内部状态检修技术，具体倾向于在电气工程中应用资产管理系统事务，将其在工程状态监测、故障诊断等方面的功能如数发挥，届时提供状态检修过程所需中的状态数据信息;同时，结合相应的数据，准确预测电气工程中各种电气设备的实际运行状态、存在的安全故障以及故障出现的因素等。有关诸多应用控制细节表现为：

电网调度层面

处理电气工程内部的电网调度自动化改造事务，需要快速集合调度中心内的 显示器 、打印装置、计算机网络、服务终端等，其核心动机在于针对电网运营质量加以经济化调度，使得电网运行细节，都能够得到细致地监控、验证解析，方便在任何时间范围内，快速搜集电力生产期间的数据，使得发电控制、电力系统状态科学评估、合理调度、电力负荷预测等工序，都能够自动交接。如若当中衍生任何事故，电气自动化系统会快速追踪发生源，辅助技术人员在当下制定实施合理对策，尽量防止事故扩散，节省合理数目的成本资金。

发电厂分散测控系统应用层面

此类系统主要包括以太网、工程师工作站等分层分布结构单元，可以直接接受热电阻、电气量、开关量，以及脉冲量等信号，经过自行处理过后，针对既有设备运行参数加以实时显示，稳定内部信号输出效率，并将最终结果予以打印，妥善的处理设备与设备，线路与设备，线路与线路之间的关联，长此以往，对于快速贯彻电气生产中各类细节的实时监、保护指标，辅助功效异常深刻。

变电站、配电工程层面

就是说在变电站透过不同类型自动化设备和计算机系统，替代过往复杂的人工作业，顺势提升变电站整体运作实效。透过此类角度观察验证，变电站内部自动化技术，主要是用以多层次、全方位地监控相关设备安全运行状况。技术人员需要全程利用微机设备，进行电磁式装置替代，顺势衔接自动测量、远程监控、事故信息自动记录等设备，完成操作监视图像、智能化改造指标，使得最终变电站能够顺利朝着综合自动化方向过渡扭转。

3结语

按照以上内容论述，电气自动化在电气工程中的应用结果，是一类国家综合式经济、科研实力的象征产物，特别是经过全球化、现代化科学技术发展过后，我国电气工程内部自动化应用功能获得全面新生，开始朝着不同学科领域内自由扩散。今后，相关工作人员要做的便是，主动联合不同实际状况进行思维创新，争取为我国电气自动化技术全面改造沿用，创设应有的支撑辅助贡献。

作者:张诗淋 赵新亚 单位:沈阳职业技术学院电气工程学院

参考文献

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《 电气自动化技术在供电系统中的运用 》

1供电系统中电气自动化技术应用设计的原则

电气自动化技术在我国供电系统中的应用设计占据有重要的地位，极大的提高了我国供电系统技术的现代化水平，增强了其运行的稳定性和可靠性。因此，在对供电系统中电气自动化技术进行应用设计的过程中，要严格遵循以下原则，以提高供电系统中电气自动化技术应用设计的效果。

应用选型原则

选择恰当的自动化设备是确保电气自动化技术在供电系统中有效应用的重要物质性前提。因此，在供电系统电气自动化技术应用设计的过程中，首先要遵循相应的选型原则，即主要从远程调动及自动化系统监控的角度进行自动化设备功能选型，亦要注重自动化设备选型接线的简便性以及性能的稳定性、价格的合理性，以便于日常运行过程中的维护。

应用设计原则

在将自动化技术应用到供电系统的过程中，要遵循以下方面的应用设计原则：一是开关设计原则，即在供电系统中，对于需要远程操控的计算机监控系统开关，必须选用同时具有远程分闸和合闸功能的智能开关，以便于计算机监控系统远程操作功能的顺利实现;二是继电保护原则，即在供电系统规划设计中，要综合考虑变压保护和综合电气自动化技术在机电保护装置中的应用，以便于实现继电保护装置效用发挥的最大化。

2供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性

供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性主要体现在以下方面。

有利于供电系统电力管理目标的实现

将电气自动化技术应用到供电系统中，不仅可以有效提高供电系统的信息化技术水平，亦可以实现对供电系统运行的连续性、自动化和智能化监控，从而使得相关工作人员可以随时掌握供电系统的运行状态，使整个电力系统形成一个完整的有机整体，从而更好的实行对供电系统的管理控制工作，实现供电系统的电力管理目标。

有利于实现供电系统中设备运行的高效率、低成本

在供电系统规划设计中应用电气自动化技术，不仅可以将无功补偿技术、节能结束等相关技术与电气自动化技术进行有机结合，亦可通过节能机械设备的选用实现供电系统运行的低损耗，并有效对供电系统中的超负荷运行进行调整，实现供电系统中设备运行的高效率、低成本。

3电气自动化技术在供电系统中的应用设计方向

供电系统综合自动化技术与智能保护的应用设计方向

随着我国电气自动化技术以及供电系统自动化保护理论的不断发展，微机技术、综合自动控制技术以及网络通信技术等相关技术在供电系统中的电气自动化保护装置中得到了广泛的应用，不仅实现了供电系统电气自动化保护装置控制的智能化，亦有效提高了供电系统电气自动化保护装置运行的安全性和效用性，而基于综合自动化技术的综合自动化保护装置则在不同电压等级的变电站中得到了广泛应用。

供电系统自动化实时仿真系统的应用设计方向

供电系统自动化实时仿真系统是电气自动化技术在供电系统中应用的重要方向之一，其是在实时仿真建模以及负荷动态特性监测等相关研究的基础上发展起来的，并随着电气自动化技术在供电系统中应用的逐渐成熟而引入了实时数字模拟仿真系统，为供电系统的暂态试验、稳态实验等营造了良好的实验环境，并经过实验提供了更加接近供电系统真实运行状态的实验数据，为新装置的实验测试提供了安全、稳定以及可靠的实验条件。

供电系统人工智能的应用设计方向

专家系统、模糊逻辑等都是供电系统人工智能的应用设计方向，并随着电气自动化技术的逐步发展和完善，并广泛应用在供电系统及其相关元件中，主要包括供电系统的运行分析以及元件故障诊断等;与此同时，随着供电系统中相关智能控制理论研究的日益成熟和完善，人工智能逐渐与机械智能等结合在一起，不仅有效提高了供电系统的智能化和自动化水平，亦大大提高了供电系统的稳定性。

供电系统配电网电气自动化的应用设计方向

电气自动化技术在供电系统配电网中的应用设计相对而言，比较成熟，且截止到目前，已达到国际的标准规范。电气自动化技术是实现供电系统配电网电气自动化的关键性技术，该技术在配电网电气自动化中应用的最大创新之处在于，其将高级现代化软件、配电网信息一体化技术以及数字化技术等相关技术进行有机融合，克服了传统配电网系统技术路由以及载波消耗等技术的缺点，有效提高了供电系统载波接收的精准度。

4供电系统中电气自动化技术主要的应用设计

就目前我国电气自动化技术在供电系统中的应用设计主要体现在以下方面。

供电系统电气自动化集中监控的应用设计

电气自动化技术在供电系统中应用的最大优势在于其具有操作灵敏性、远程跨界操作方便等方面的特点，且以电气自动化技术为基础的供电系统电气自动化集中监控系统设计相对较为简单。但值得注意的是，电气自动化集中监控系统是由统一处理器对相关数据进行搜集和整理，这就导致处理器的功能处理任务较为繁重，且速度较为缓慢;与此同时，由于要对供电系统运行过程中的电气设备运行状态进行全面的监控，不仅会造成主机冗余下降，亦会导致电缆数量的增加，加大投资成本;此外，长距离电缆亦会影响影响到电气自动化集中监控效用的发挥。因此，在供电系统电气自动化集中监控系统设计的过程中，要考虑到相关因素对系统功能发挥的影响，以便于保障电气自动化集中监控系统运行的稳定性、可靠性以及安全性。基于此，电气自动化集中监控系统被常用在小型电气自动化监控中，并没有在全场供电系统中得到广泛的应用。

外电缆设计和电力监控器的选择

基于电气自动化技术在供电系统应用的逐渐成熟，变配电站中的外部电缆设计越来越简便，不仅能满足变配电站的功能需求，亦降低了设计成本。就目前我国变配电站外部电缆线的设计来讲，一般只有两部分构成：一是额定电源为220V的交流电源线;二是通信电缆，常用的主要有两种类型，即屏蔽电缆和双芯屏蔽双绞线。值得注意的是，在进行选型的过程中，一般每种类型的通信电缆都需要选用两对，其中一对正常使用，而另一对则用于备用，以备不时之需。而在对电力监控器进行选择的过程中，要着重考虑两方面的因素：一是电力监控器的抗干扰性;二是电力监控器运行的稳定性和可靠性;此外，在供电系统电力监控器具体选型的过程中，要根据供电系统的电源类型进行选型，具体表现在：一是当供电系统为220V的直流电源时，一般选择直流屏作为电力监控器，以便于供电系统进行集中供电;二是当供电系统为10kV以下时，在进行电力监控器选型的过程中，既要考虑到供电的集中性，亦要考虑到设备的监控功能。

变压电站综合电气自动化系统的选用

就目前电力市场的生产状况来看，存在众多变压电站综合电气自动化系统设备的生产商，且各生产商所设计和生产出的电气自动化系统设备标准、参数等各有不同，如国外比较好的西门子等。但是值得注意的是，在进行电气自动化系统设备选型的过程中，一定要考虑到我国供电系统的具体情况以及其对电气自动化系统设备的功能性需求以及相关参数要求，以便于所选用的设备能够正常应用在我国供电系统中，满足网络互联、数据库建设等方面的功能需求，以为供电系统中电气自动化技术的进一步应用提供相应的参考和支持。

5电气自动化技术在供电系统中应用设计的发展前景

随着电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的逐渐成熟以及领域的不断扩大，其具有广阔的发展前景，体现出以下方面的发展趋势：一是电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的国际标准化，如IED在我国供电系统中应用的兼容性和信息共享性等已达到国家标准;二是以太网技术的应用，该技术具有数据传播速度快、数据载量大等方面的特点，其在满足供电系统通信实时性方面具有较大的优势，在供电系统中的应用前景较为广阔;三是电气自动化技术与数字化、信息化等相关技术的有机结合，并在基于大量信息的基础之上，组合成由多维空间信息、动态变化信息以及高分率信息共同构成的电气自动化数字地球，创新了电气自动化技术在供电系统中的应用。

6结语

综合上述可知，电气自动化技术在供电系统中占据着重要地位，极大的提高了供电系统运行的智能化和自动化，推动我国供电系统技术与国际的接轨。因此，在进行供电系统规划设计的过程中，要 种植 电气自动化技术在其中的应用，并在遵循相关应用原则的前提下，将人工智能、仿真设计、实时监控等电气自动化技术应用在供电系统的配电网、变电站等中，提高供电系统运行的稳定性、可靠性和安全性。

《 电气自动化控制在建筑工程中的应用 》

1现代建筑中电气技术的应用特点

电气自动化应用于现代建筑的背景

改革开放以来，随着国民经济的发展，以及人们生活水平的不断提高,生活质量有了很大的飞跃，生活环境的舒适度、信息交流的简便性、服务设备的完善性等等，备受人们的关注和青睐。这就给建筑设施的健全性以及电气设备的功能带来了巨大的挑战。除此之外，随着建筑物高度的不断增加，给照明控制系统，供配电系统，以及消防控制系统等的管理和运行带来了严峻的考验。在这种情况下，以电气自动化技术为支撑的智能建筑设计是我国建筑行业发展的必经途径。

电气自动化控制的特点与技术优势

电气自动化控制系统是由电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统。智能楼宇自动化是自动化技术应用在现代化楼宇方面的技术，其子系统之间相辅相成，缺一不可，通过子系统之间的相互作用，可以对建筑整体的进行楼宇温度控制、湿度控制、电梯控制、照明电气控制等。随着全球智能化的发展，可以预见，楼宇建筑的自动化性将会越来越高。电气自动化技术主要包括电力电子技术和微机控制技术等高新技术，广泛用于供配电、各种电气设备、电气控制及自动化系统的安装调试、方案设计、设备维护、技术改进、产品的开发及管理中。主要具有以下几方面的优势：首先，联动性较高。电气自动化控制技术采用电子传感技术、计算机与现代通讯技术对包括采暖、通风、电梯、空调监控，给排水监控，配变电与自备电源监控，火灾自动报警与消防联动，安全保卫等系统实行全自动的综合管理，各个子系统之间可以通过信息进行沟通和互动。其次，有很强的安全性。由于电气系统本身就具有危险性，设备出现故障、操作不规范，以及环境突变等都可能是导致系统产生严重安全风险的原因。通过自动化控制可以使系统在发生危险时快速发现并解决，另外，在一定程度上通过远程遥控还可避免故障对维修工作人员产生直接的危害。最后，具有健全的数据以及精准的计算。自动化系统可以根据自身的操作流程、故障处理等数据建立完善健全的数据库以及精准的计算，为后期进行信息优化决策提供条件。

2现代智能建筑中自动化系统的组成及其功能的实现

现代智能建筑中自动化系统的工作原理如下：实时的数据采集;实时的控制决策;实时的控制输出。其系统包括自控给排水系统、照明控制系统、供配电系统以及消防安全系统等。其中，给排水系统包含生活给水系统、生活排水系统、市政给排水管网系统、市政水处理(包括给水处理以及废水处理)建筑给排水、 雨水 系统、消火栓系统、喷淋系统等。照明控制系统能够满足和实现不同的灯光效果，而且还能改善工作环境，提高工作效率，节约能源，延长灯具寿命，减少用户维护费用等等。供配电系统先从发电厂发出经过升压变压器(升压)到线路，中枢变电所这一部分为供电系统从中枢变电所经线路到用户变压器，开关柜这一部分完成大的配电系统从用户变电所到各个厂区或用电负荷，最后完成全部的配电。消防控制系统是指接到火警后，发出信号，相关设备自动转到到消防状态。例如电梯，在接到火警信号后，电梯自动关门转为下行至首层，由进入轿厢的消防员控制运行。除了以上所说的控制系统之外，为了满足不同人群对不同功能的需求，可以相应的根据建筑环境设置一些特定的子系统，如停车场管理系统、智能家居服务系统、物业管理应用系统等，实现个性化的自动管理。在现实生活中，为了实现现代智能建筑电气自动化系统功能的丰富性，必须建立一套完善健全的数字化控制体系，这是实现控制技术应用的基本条件，与此同时，建立远程控制管理中心，这样可以对本地控制台出现的故障及时进行处理，以此提高数字控制体系的安全性与可靠性。

3电气自动化控制在智能楼宇中的应用

随着我国综合国力以及经济实力的迅猛发展，建筑智能化在我国得到了全面的推广，它的出现为人们的生活和工作带来了极大的便利，这就加快了智能楼宇进程的日新月异。智能楼宇主要包括安防系统、计算机网络、通讯系统、楼宇自控系统等等，在很大程度上满足了人们的需求，电气自动化控制是智能楼宇功能发挥的技术保障，在智能楼宇中有着不可替代的地位。

建筑电气设备自动化系统安装前，制定科学的计划

建筑电气设备自动化系统质量的好坏直接不仅影响建筑物功能是否正常运行，而且还影响该建筑的环境效益与经济效益。因此，在施工前，相关工作人员不能盲目地按照图纸进行施工，全面了解设计方案，及时对设计图纸中的不足提出改进建议，避免工程返工的情况。此外，还要依照业主的需求及利益，制定出科学合理的安装计划，严格按照操作程序进行施工，以此满足建筑本身以及业主的相关需求。

电气设备的安装

电气设备的正常运行是保证建筑电气设备自动化系统功能充分发挥的前提。电气设备的安装调试是保证其正常运行的基本条件，需进行以下步骤：首先，一定要理解整个设备的工艺流程、控制流程，熟练掌握电气设备要用到的各种仪表。其次，仔细研究设计方案及施工图纸。最后，根据设计图纸对电气设备内部的接线了解清晰，接着就可以对设备进行实际的接线。在所有设备调试完毕后，再对其进行安装施工。在设备安装时，必须严格根据设备的安装要求与规范进行安装。这里需要注意的是，在接线前一定要先进行校线，在确定设备外观完好、接线正确、外来信号正常的基础上，方可让使用方开始带电调试，在送电之前，要将所有断路器保持断电状态。

4结束语

众所周知，世界经济一体化、全球化是当今世界经济发展的主流，要想增强我国的综合国力，就要大力发展作为支柱性产业之一的建筑行业。然而，由于人们对建筑设计的要求逐渐增加，以往的传统性建筑已经满足不了人们的需求，于是智能楼宇出现在人们的视野之中，其带来的高品质生活享受，令人们向往不已。而智能建筑的建立又离不开电气自动化控制技术的支持。换句话说，智能建筑的出现，给电气自动化工程的发展带来了很好的平台，被广泛应用于很多领域及专业，其技术具有更新速度快，复杂程度高等特点，因此，需要相关工作人员不断地学习及积累 经验 ，与时俱进。

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数控机床旋转进给系统的状态空间模型及性能分析摘要：高性能多坐标数控机床的摆头、转台等旋转进给系统多采用永磁同步伺服电机进行直接驱动，其控制问题较常规进给系统更为复杂。因此建立更为科学的适用于直接驱动的永磁同步电机的数学模型对提高旋转进给系统的控制水平具有重要意义。本文提出在矢量控制的基础上建立直接驱动用永磁同步电机的状态空间模型的方法，并运用现代控制理论对系统的能控性、可观测性及稳定性等进行分析和计算以及对系统进行极点配置，并用Simulink进行了系统仿真，为数控机床旋转进给伺服系统的设计和分析提供了理论基础和分析方法。关键词：旋转进给；直接驱动；永磁同步电机；中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2007)08-0040-05State space model and performance analysis of numerical controlmachine rotary feed systemZHANG Ao, ZHOU Kai(Department of Precision Instrument and Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract: Rotary feed system such as pendulum head and revolving table of high-powered multicoordinatesnumerical control machine adopts PMSM to drive directly. It's more complex tocontrol than the conventional feed system. So it's significative to set up mathematic modelof PMSM which is applicable for the direct drive more scientifically in order to improve thecontrol level of rotary feed system. Thus a modeling of PMSM method for state spaceequation modeling of PMSM based on vector control is proposed. The controllability,observability, stability and Pole assignment are analysed by modern control theory. And thesystem emulation is finished by Simulink. This method offers theoretical basic and analyticalmethod for rotary feed servo system designing of numerical control words: rotary feed; direct drive; PMSM; state space equation0 前言高性能数控机床的旋转进给伺服系统，特别是直接驱动伺服系统（即取消了从电动机到执行机构或负载之间的一切机械中间传动环节，把传动链的长度缩短为零。）广泛使用永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor, PMSM)作为控制对象。其优点是结构简单，运行可靠，通过在结构上采取措施，如采用高剩磁感应、高矫顽力和稀土类磁铁等，可比直流电动机的外形尺寸约减少1/2，重量轻60%，转子惯量可减小到直流电动机的1/5 。[2]还应该看到，传统驱动系统由于传动环节的存在，控制环节的受力较小，系统对扰动的敏感度相对较低，而直接驱动伺服系统，负载与控制环节之间几乎是直接相联，没有传动链的缓冲，因此控制环节受力较大，对扰动比较敏感，这可能会对系统的动态性能造成影响；同时，摆头与转台的特点是要承受低速大负载，因此其大负载条件下的低速平稳性也是系统设计中的一个重要问题。因此，对于此类数控机床转台、摆头等旋转进给直接驱动系统而言，其控制问题较常规进给系统更为复杂。在工程实际中多采用基于矢量变换控制的经典3 环控制方法进行系统控制，其建立控制模型的基础是经典控制理论，即对系统使用传递函数加以描述，将某个单变量（如转速等）作为输出，直接和输入（如电压等）联系起来。但实际上系统除了输出量外还包含其它相互独立的变量，而微分方程或传递函数对这些内部的中间变量是不便描述的，因而不能包含系统的所有信息，不能完全揭示系统的全部运动状态。而若应用现代控制理论的状态空间法分析系统，其动态特性是由状态变量构成的一阶微分方程组来描述的，它能反映系统全部独立变量的变化，确定系统全部内部运动状态，方便地处理初始条件。因此可以更为全面的表征系统以及系统内部变量的关系，尤其适合应用于非线性、多输入－多输出系统。[5]综上所述，旋转进给直接驱动伺服系统是一个强耦合、非线性的复杂系统，因此用状态空间法来进行建模是更为科学和有效的。本文在矢量控制的基础上通过状态空间法建立永磁同步电机状态空间模型，并应用现代控制理论的各种方法对模型进行全面的分析，为进一步应用先进的控制方法对系统进行控制打下坚实的基础。1 PMSM 的数学模型我们考虑的是正弦型永磁同步电动机系统。该电动机具有正弦形的反电动势波形，其定子电压、电流也为正弦波形。假设电动机是线性的，参数不随温度等变化，忽略磁滞、涡流损耗，转子无阻尼绕组。基于电动机统一理论的结论可以得到，转子坐标系（d－q轴系）中永磁同步电动机定子磁链方程为：（1）其中：——转子磁钢在定子上的耦合磁链；Ld、Lq——永磁同步电动机的直、交轴主电感；、 ——定子电流矢量的直、交轴分量。PMSM 定子电压方程为： （2）其中， 、——定子电压矢量us的d、q轴分量；w——转子电角频率。PMSM 的转矩方程为： （3）电动机转矩系数Kt 为：Kt ＝ pmyr此外，电动机系统还要满足基本运动方程：（ 4）其中，n ——电动机转速；wr ——转子机械角速度，w=pmwr ；Td、TL ——电动机的电磁转矩和负载转矩。采用现代控制理论的状态方程对永磁同步电机进行数学建模。若采取矢量控制，一般要求id=0，但是状态方程中不出现md和id是不合理的。因为在id=0的控制模式中，只是要求id的取值等于0，但id的实际值并不一定总是等于0（特别是在动态过程中）。同时，ud的实际数值也不会等于0。因此，必须将ia也作为状态变量，将md 也作为控制变量，由控制器根据所有状态变量（包括id）的取值进行控制。因此取状态变量 ，q 为转子位置角。将（1）式带入（2）式的第2 式，由（3）式和（4）式可得，则永磁同步电机的状态方程为( ) ：(5)由此可见，该系统是一个非线性时变系统，且在系数矩阵中含有wr，id，iq状态变量的交叉相乘项，因此需要进行系统解耦，令因此采取id=0的矢量控制方法，uq'=uq，TL'=TL，系统可化为线性系统。取ud，uq 为控制量，负载转矩TL 作为扰动处理，因此单独提出，则系统化为=AX+BU+B0TL 的形式，则原系统化为：(6)2 PMSM 系统的分析PMSM 的参数如下：则系统状态空间方程为： 多项式模型将状态空间模型转换为多项式模型，系统的传递矩阵为： 能控性与可观测性分析状态完全能控的充分必要条件是系统的能控矩阵的秩为n。状态完全能观测的充分必要条件是能观测矩阵的秩为n。计算可得，系统的能控矩阵秩为4，满秩，则系统状态是完全能控的。系统的能观测矩阵的秩为4，满秩，则系统状态是完全可观测的。 控制系统的稳定性分析对于由状态空间模型表示的系统，其系统稳定的充分必要条件是：系统矩阵A 的特征值全部具有负实部。eig(a)'= *[0 - + ]由于系统矩阵a 的特征值中有一个是零，因此该系统是临界稳定的。由于能控矩阵的秩为4，满秩，因此可以通过状态反馈配置极点使得系统稳定。 多输入控制系统的极点配置对于多输入系统的极点配置的基本思路是：首先求一状态反馈，使得其闭环系统对某一输入（例如第一个输入）是能控的，再按单输入系统配置极点的方法进行极点配置[5]。图1 极点配置的闭环系统框图期望极点为： *[ + ]（1）构造Q、S 矩阵。，由系统可得，n=4,m=2，u1+u2=4，a 为Q-1 的最后一行向量。（2）先按能控标准型进行极点配置。对 单输入系统进行极点配置。的特征多项式为，所期望的特征多项式为，则增益阵为:（3）求化为能控标准型的变换矩阵T，即则增益阵返回原坐标系为（4）使原系统（A，B）实现极点配置的状态反馈为: 系统仿真系统位置状态向量对阶跃信号的响应：图2 极点配置前位置状态向量的阶跃响应图3 极点配置后位置状态向量的阶跃响应系统位置状态向量对速度信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）：图4 极点配置前的速度信号跟踪曲线系统位置状态向量对正弦信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）图5 极点配置后的速度信号跟踪曲线图6 极点配置前的正弦信号跟踪曲线图7 极点配置后的正弦信号跟踪曲线由此可见，通过极点配置使系统稳定，且对各种输入信号的响应有很大改善，具有很好的跟踪性能，这对于随动系统来说是十分重要的。3 总结使用状态空间方程表征系统，可以把系统的状态与系统的输入和输出联系起来，并在系统的内部变量与外部输入和测量输出之间建立联系，保存系统内部特性的信息，因此模型更为精确和科学。本文即在矢量控制的基础上提出了一种建立完整的永磁同步电机状态空间模型的方法。根据此模型，运用现代控制理论的各种方法对系统性能进行了分析和计算，分析表明该系统具有完全能控性、完全可观测性以及临界稳定性，通过状态反馈配置极点的方法使得系统稳定，使状态变量对输入信号有很好的跟踪性能。为进一步分析和设计控制系统提供了有效的方法和思路。参考文献：[1] 欧阳黎明.MATLAB控制系统设计[M].北京:国防工业出版社,2001.[2] 张崇巍,李汉强.运动控制系统[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.[3] 李三东,薛花.基于Matlab永磁同步电机控制系统的仿真建模[J].江南大学学报,2004,(2):115-120.[4] 杨平,马瑞卿,张云安.基于Matlab永磁同步电机控制系统的建模仿真方法 [J].沈阳工业大学学报,2005,(4):195-199.[5] 侯媛彬,嵇启春,张建军,杜京义.现代控制理论基础[M].北京大学出版社,2006.[6] 孙亮. MATLAB语言与控制系统仿真[M].北京:北京工业大学出版社,2006国物流管理逐渐走向社会化和供应链化的形势下，必须接合具体企业的物流运作管理实际，根据精益物流的基本原则和企业信息化状况，通过理论与应用的研究，在精益供应链物流管理原型系统的基础上不断修改和完善，不断地进行研究和实践，以此来推动我国制造企业精益供应链物流管理信息系统的发展。参考文献：[1] 乌跃.论精益物流系统[J].中国流通经济,2001(5):11-13.[2] (美)詹姆斯·P. 沃麦克, (英)丹尼尔·T. 琼斯, 沈希瑾,张文杰,李京生.精益思想:消灭浪费,创造财富[M].北京:商务印书馆,1999．[3] RICHARD Wilding. Lean, Leaner, Leanest[J]. InternationalJournal of Physical Distribution & Logistics Management1996,25(3/4)20.[4] 王之泰. 物流工程研究[M].北京:首都经济贸易大学出版社,2004．[5] 田宇,朱道立.精益物流[J].物流技术,1999(6):19-21.[6] LIU X Q, MA S H. Supply chain logistics circulation quantityand response time calculation model[J].WSEAS Transactionson Systems, 2006,5(4): 在机床数控改造中的典型应用邵晓嵬, 任有志, 王燕丽(河北科技大学机械电子工程学院, 石家庄050054)摘要: 讨论了利用可编程控制器对机床进行数控改造的具体方案和一般步骤,并以锯片切割机的改造为例介绍了利用西门子公司S7 - 200 系列可编程控制器进行改造的具体过程,阐述了机床数控改造后的应用效果及其未来的社会和经济效益。关键词: 可编程控制器; 机床; 数控改造中图分类号: TG51 文献标志码: A 文章编号:100320794 (2007) 1120147202Typical Application of PLC in NC Transformation for Machine ToolSHAO Xiao - wei , REN You - zhi , WANGYan - li(College of Mechanical and Electronic Engineering ,Hebei University of Science & Technology , Shijiazhuang 050054 ,China)Abstract :Discussed how to use the programmable logical controller (PLC) to deal with the transformation inmachine tool , particularly introduced the whole process of transformation on incise machine based on SIEMENSS7 - 200 PLC. Finally expatiate the effect of NC transformation and its coming benefit .Key words :programmable logical controller (PLC) ; machine tool ; NC transformation0 前言在我国现有的机床中有一部分仍采用传统的继电器- 接触器控制方式,这些机床触点多、线路复杂,使用多年后,故障多、维修量大、维护不便、可靠性差,严重影响了正常的生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作,但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行,改造既是企业资源的再利用,走持续化发展的需要,也是满足企业新生产工艺,提高经济效益的需要。1 解决方案利用PLC 对旧机床控制系统进行改造是一种行之有效的手段。采用PLC 进行控制后,机床控制电路的接线量大大减少,故障率大大降低,提高了设备运行的稳定性和使用率,增强了可靠性,减小了维修,维护工作强度。当机床加工程序发生变化时,只需要修改PLC的程序就可以进行新的加工,更改较方便,有助于提升机床的应用。由于具有通信功能,采用可编程控制器进行机床改造后,可以与其他智能设备联网通信,在今后的进一步技术改造升级中,可根据需要联入工厂自动化网络中。2 改造过程、步骤及应用实例(1) 深入了解原有机床的工作过程,分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系,以及相关的保护和联锁控制,尽可能地与实际操作人员充分交流,了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进,提高精度、可操作性和安全性等;如有需要,在后续的设计中予以实现。(2) 根据分析整理的结果,确定所需要的用户输入P输出设备。由于是对旧机床的改造,在保证完成工艺要求的前提下,最大限度地使用原有机床的输入P输出设备,如: 按钮、行程开关、接触器、电磁阀等,以降低改造成本。(3) PLC 机型选择。根据输入P输出设备的数量与类型,确定所需的IPO 点数。确定IPO 点数时,应留有20 %左右的裕量,以适应今后的生产工艺变化,为系统改造留有余地。由IPO 点数,利用一条经验公式:总内存字数= (开关量输入点数+ 开关量输出点数) ×10 + 模拟量点数×150来估算内存容量。在估算出内存字数后,再留25 %的裕量。据此,选择合适的机型。(4) 设计并编制IPO 分配表,绘制IPO 接线图。应注意到:同类型的输入点或输出点应尽量集中在一起,连续分配。(5) 进行程序设计。可借鉴机床原有继电器控制电路图,加以修改和完善。完成程序设计后,应进行模拟调试。(6) 模拟调试后,进行现场系统调试。调试中出现的问题逐一排除,直至调试成功。最后还应进行技术资料整理、归档。图1 IPO 接线图下面是对某锯片切割机的数控改造过程,机床的各控制过程如下:(1) 主轴电机的控制。起动,停止;(2) 进给电机控制。工作台纵向进给到与锯片相切的位置,之后工作台横向快速进给锯片,完成后工作台慢速移动后退,其间锯片主工作台变速旋转一个锯齿的角度,两运动同时进行插补出一个锯齿圆弧;(3) 冷却泵电机的起动控制以及相关的保护、联锁控制,工作台的各运动方向的超程保护,各运动方向的联锁控制等。确定所需的用户输入P输出设备。根据设备的硬件条件分析出,面板上有6 个按钮需占6 个数字输入口,一个BCD 拨码开关占用4 个输入口,一条直线光栅尺占用3 个输入口,一个三位状态旋钮占2 个输入口,执行元件为3 个步进电机和2 个异步电机,其中3 个步进电机共需8 个数字输出口,砂轮主电机和冷却泵各需1 个输出口,报警指示灯和上电指示灯各需1 个输出口。为保证安全起见,热继电器不接入输入端,而直接接在PLC 的输出端;合计输入点数15 点,输出点数12 点。考虑到要留有20 %左右的裕量,所以IPO 点数要在30 个点以上。因此,选用西门子公司S7 - 200 系列226 型号的PLC ,其输入点数24 点,输出点数16 点, IPO 总点数40 点;编制IPO 分配表(见表1) ,绘制IPO 接线图(见图1) ;借助机床原有的继电器控制电路图,进行程序设计,编写STL 结构化程序语言;模拟调试及现场系统调试,完成技术资料的归档。表1 IPO 分配表输入输出I0. 0 BCD 拨码开关1 位Q0. 0 W轴CP 端I0. 1 BCD 拨码开关2 位Q0. 1 X轴PY轴CP 端I0. 2 BCD 拨码开关3 位Q0. 2 W轴DIR 端I0. 3 BCD 拨码开关4 位Q0. 3 W轴FREE 端I0. 4 启动Q0. 4 X轴DIR 端I0. 5 暂停Q0. 5 X轴FREE 端I0. 6 光栅尺A 相输入Q0. 6 Y轴DIR 端I0. 7 光栅尺B 相输入Q0. 7 Y轴FREE 端I1. 0 光栅尺Z相复位Q1. 0 主电机继电器I1. 1 锯片直径输入确定Q1. 1 冷却泵继电器I1. 2 砂轮直径输入确定Q1. 2 报警指示灯I1. 3 三位状态旋钮输入1 Q1. 3 上电指示灯I1. 4 三位状态旋钮输入2I1. 5 冷却泵启动I1. 6 急停3 改造后效果可实现加工的柔性自动化,效率比传统锯片机提高5～6 倍。加工的锯齿精度高,尺寸分散度小,提高了锯齿的强度。拥有自动报警、自动监控、补偿等多种自我调节功能,可实现长时间无人看管加工。由于锯片采用的是某新型合金钢,齿磨损后修补的成本很高,采用该锯片机以后,为工厂节省了可观的维修成本,真正提高了工厂的效益。4 结语利用PLC 对传统机床进行数控化改造,能够有效地解决复杂、精密和小批多变的零件加工问题,满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求,适应各种机械产品迅速更新换代的需要,同时为企业节省了大量的设备改造成本,提高了企业的经济效益和社会效益,提升了企业的产品竞争力,使企业更容易在竞争激烈的市场环境里生存与发展。参考文献:[1 ]陈立定. 电气控制与可编程控制器[M]

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