自动化技术概述范文

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在这个过程中开展刷新可编程逻辑控制器所实施完的顾客软件。在这过程的实施程序中，中央处理器体系会按照读入、读出城乡区域的相关样式、还有第一时段录入资料开展有关的操纵，实现对别的外部装置的开启。这一程序是可编程逻辑控制器最关键以及必须实现的工作。

2可编程控制器（PLC）的特征

应用于工业企业的PLC技术可以说是是对传统继电器控制技术的一个极大的改进和飞跃式的发展，其具有传统技术无法比较的优势和特点，其主要优势特点包括：（1）极高的可靠性能、极强的抗干扰能力可编程控制技术具有自我检测诊断能力，能够根据外部的变化采取适当的措施进行信息的保护和修复、错误的警报、故障的检修等确保了整个程序的可靠性，提高了系统的抗干扰能力。（2）强大的通用性、可变的控制程序，方便使用可编程控制器设有功能齐全的软硬件设备和功能，能够实现各种控制功能，用户无需根据自己的个性化需求进行系统的改装设计就能满足其需要。并且程序的设计能够进行变换、使用户使用起来十分的简洁方便。（3）性能强大、使用范围广可编程操纵措施拥有强大的性能，不光可以开展计算、运算、开展操纵并且还可以自己对自身开展检查判断、人机交换性能。不光可以使用到单个的设备操纵、单挑生产线的操纵还能够开展整体制造程序乃至整个单位的操纵，使用范围相当广泛。（4）编程简易、熟练操纵更简易当前可编写操纵设备关键使用的编写方式是梯形图，简单易懂。技术操纵者以及员工通过简单的学习就可以熟悉同时掌握的使用这种措施，开展软件的改变抑或操纵措施。（5）体型小、耗能低、重量轻可编程操纵设备占据的地方小、消耗的能量少、重量不重移动简单、便于装置运用等优势。

3可编程控制器（PLC）在工业企业的应用

伴随着可编程措施的持续完善和其安稳性高，使用范围广、操纵简易，实用性强，价格持续减少以及现代工业措施的需要持续上涨，可编程逻辑控制器措施在现代工业中普遍的运用，在工业电气自动化程序中有着不能够被取代的用途。现在其运用范畴也在持续的扩张从电力体系到水利体系再到数控体系都能够使用可编程逻辑控制器措施的运用。不仅能够使用到当前新式装置中并且还能够使用到改革的旧装置中。

3.1可编程控制器（PLC）在火电系统中的使用

在火电系统中要使用很多程序，诸如进行水处理、输送煤炭、煤渣的清理、灰尘的去除。在这些过程中离不开各种运行程序的控制、开关功能的控制，这些控制正是PLC技术的需求领域。采用可编程控制器，不仅能够控制某一运行步骤而且还能对整个火电系统进行整体的控制。例如PLC技术应用的火电系统的灰尘清除阶段，在这一阶段主要进行的控制有：吹风机的风度吹风时间长度，气化风机的方向启用和关闭时间，仓泵、加热器、各种阀门和卸灰装备的开关控制，收灰机的强度和收灰管道的压力的控制。PLC技术在除系统的应用给工作人员带来了极大的方便，大大的减轻了劳动力，工作人员无需像原来那样亲临现场只需要在办公室里通过一台电脑就能观测到各个部分的工作状态，然后通过互联在一起的可编程控制器控制各个部分使其保持在需要的工作状态。

3.2PLC在传统的机床技术的使用

可编程操纵措施在以往机床的创新使用，在很大程度上完善了以往的由继电设备操纵的以往机床的性能。以往的机床体系消耗能量大、功率低、事故多、修理难等不足。可编程操纵措施在以往机床的创新运用可以开展有用的操纵，完成了消耗能量少、功效高、性能稳定等很多好处。

4结束语

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关键词：PLC控制系统；钻床；自动化

随着生产力的发展和科学技术的进步，人们对所用控制设备不断地提出新的要求，各种智能化技术与信息化技术的出现为设备设计过程中提供了各种手段与保证前提。人们在生产的过程中要求设备更加通用、灵活、易变、经济、可靠。在台式钻床的改造过程中拟定了液压系统原理图,选择了液压元件,结合当前的先进科学技术与智能化控制基础给出了主轴电动机、液压泵电动机的电气控制图通过自动控制系统和计算机控制操作流程进行自动化钻床的设计施工流程，并对其图标进行严格的审查过程和控制流程，对其顺序控制的过程、功能和特性进行了描述。PLC可编程控制器作为当前社会发展过程中出现的主要的技术，其在社会发展的过程中推动各种设备进行促进与变化，在钻床的改造过程中也有着不可替代的作用，是实现新一代的工业控制装置的前提基础，具有开发柔性好接线简单安装方便抗干扰性强等特点，是实现当前各种机床控制技术智能化设计的突破口。

一、PLC的特点

可编程序逻辑控制器 PLC采用中央处理单元 CPU，不但继承了 PLC 原有的功能，而且具有了顺序控制、算术运算、数据转换和通信等更为强大的功能，指令系统丰富，程序结构灵活，不但可以完成开关量及顺序控制，而且可以用来实现模拟量等复杂的控制。它集中了工业专用机和通用计算机的优点，运行可靠、通用性强和适应性强，发展非常迅速，既可以用来单独构成控制系统，其系统也可作为DCS 系统的主要现场控制系统，是目前工业自动化应用最广的控制设备。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

1.可靠性高。可编程序控制器专门为工业环境而设计，具有很高的可靠性。功能强大。可编程序控制器及相关产品几乎可以实现所有的控制任务，是目前工厂中应用最广的自动化设备。简单方便。

2.PLC 产品应用的简单方便体现在以下几个方面： 接线简单，一般直接接线，不需要用户再进行电路板的设计；2语言方面，所有厂家的 PLC 都支持梯形图，编程简单直观；模块化设计或扩展模块的使用，简化了控制系统的形成；系统设计容易，开发周期短，程序易调试和修改； 利用可编程序控制器网络和通信技术易于实现复杂的或分散的控制任务。

二、设计方法

系统将台式钻床改造为自动钻床并可通过PLC实现自动控制。设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定，然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统，改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率；降低工作人员劳动强度和工作量；钻床系统能够工作平稳，满足工作要求；经济因素合理。

通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面。其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计。进给系统设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现；进给系统液压缸设计包括液压缸的设计、液压缸与主轴的配合和液压缸油路控制； PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对液压油路的动作控制及钻床加工过程的动作控制。

我们通过对传统台式钻床的改进及设计要达到的目标在于通过改进钻床能够实现工作自动化，最终能满足以下要求：

（1）能实现自动化连续生产，改善产品加工质量，提高生产效率；

（2）降低工作人员劳动强度和工作量；

（3）钻床系统工作平稳，满足工作要求；

（4）经济因素合理；

三、台式钻床自动化改造方案

1、自动钻床的总体方案设计

总体方案设计的构思和方案拟定关系到产品的功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著，因此，我们要确定良好的总体方案设计思想，保证产品的功能、经济效益和实用性能。

总体方案设计的内容主要包括以下几个方面：

（1）执行系统的方案设计 ；

（2）原动机类型的选择和传动系统的方案设计；

（3）控制系统的方案设计；

（4）总体布局设计；

（5）辅助系统的设计；

为了完成普通台式钻床的改造及进给系统的设计，我们依循机床设计的一般步骤，确定自动钻床的总体方案设计。

2、自动专用钻床已知条件和设计要求的概述

本文对普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计是以某五金工具厂钢丝钳生产线的自动化改造为背景。

已知：加工对象为钢丝钳加工工序为在钢丝钳上钻削直径为φ12mm（钻床最大钻削直径）的通孔，钢丝钳材料为Q235。

改造后的全自动钻床应满足以下设计要求：

（1）满足自动连续生产，且生产率为3把/分钟；

（2）自动化改造应是机械、电气和液压的有机结合；

（3）传动系统设计应包含切削力计算、电动机选择、传动装置设计、床身结构设计等；

（4）设计重点为钻床液压进给系统之进给油缸设计；

（5）自动控制系统应以PLC与手动相结合的方式实现；

2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定

与传统台式钻床的加工工艺路线相比较，改造后的全自动钻床基本动作有很大的调整，这其中主要是导入了自动化加工动作。结合设计及生产要求，确定工艺路线如下：

启动（电源及控制模块）自动送料自动夹紧主轴快进主轴工进主轴停留主轴快退夹具松开出料

自动钻床的设计是在原有传统钻床的基础上进行改造和设计的，改造后的自动钻床是典型的机电一休化产品。设计内容主要涉及到机构学、机械运动学、机械设计学、材料力学、液压传动设计和PLC自动控制理论等多方面的内容。

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关键词：化工储罐；自动化改造技术；数据采集；S7-200；导波雷达物位计；PLC 文献标识码：A

中图分类号：TP206 文章编号：1009-2374（2016）09-0022-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.09.010

储罐是化工企业生产、运输、储存过程中的重要设备，其具有储存量大、布置分散、占地面积广等特点。我国自20世纪90年代初引进液位仪表自动测量技术以来，在储罐参数测量的精度、保护人员安全、降低劳动强度等方面都有了明显的提升。但随着生产经营规模及油品种类的增加，罐区范围也越来越大，原有的罐区管理方式已不能满足实时性，升级和改造化工储罐的监控系统迫在眉睫。

1 化工储罐的改造技术要求

笔者所在单位共拥有21台不同储存容量的储罐，分别存放硫酸、液碱、硝酸、甲醇、甲苯等。在自动化技术改造前，罐区监控主要由人工巡检完成，机泵由人工启动，储罐存放的物料量无法实时准确地计算。罐区收付液管道大部分未安设质量流量计，人工储罐、地磅计量数据作为物料收付时的结算依据。在高危区，设有可燃气体检测探测器，在值班室安装报警柜，并由当值人员负责监督报警。

对化工储罐自动化改造技术的要求如下：由系统采集储罐的重要数据，如压力、温度、液位等，并在监控界面上实时地显示。机泵要求远程遥控，并具有紧急状态时就地操作的功能。由于生产任务紧迫，加之远程控制阀门的安装需要火焰切割、焊接等工序，因此暂定主要工艺管道上的远程控制阀门先预留安装位置，待后期二次改造。储罐的收付料流量暂以雷达液位计量、地磅计量为准，其数据要进入控制系统。后期二次改造时，在储罐加装物量流量计，实现全自动计量控制，并将可燃气体的实时采集报警信号，发送至PLC系统，在无人值守时，记录报警信息，并供日后查询，实现全自动化管理。

2 自动化系统改造的总体设计

2.1 储罐监控仪表的设置

根据储罐的改造技术要求，对储罐加装导波雷达、温度变送器、压力变送器等仪表，负责采集储罐内液体所有的数据。本次改造采用的MT-2000型导波雷达物位计，其流量计信号以4～20mA的模拟信号进入系统。在测量时，该装置几乎不受任何环境干扰，可以提供长期、稳定的数字量或模拟量的物位信号。

将机泵的开关回路改造成可供自动或人工控制的回路，并在泵房内安装自控/手动切换控制箱。可燃气体报警柜的报警输出信号，以24V开关量的形式输入系统。

2.2 控制网络的设置

控制网络采用的是基于远程I/O站点的现场总线控制网络，即远程I/O站点将以模拟信号的形式采集储罐仪表信号，并作为整套现场总线控制网络中的从站，负责与主控制器进行通讯。现场总线控制系统分为五个部分：第一部分是现场传统型的设备；第二部分是放置于危险区域的防爆远程I/O站点，负责直接采集储罐现场信号；第三部分是有现场总线接口（PLC的CPU单元）的控制器；第四部分是I/O站与主控制器的连接附件和现场总线；第五部分是I/O站与现场设备的连接附件和电缆。

2.3 人机交换界面的设置

本系统人机交换截面，是利用MCGS组态软件，在Windows环境下，快速构造和生成上位机监控系统。通过MCGS组态软件的驱动程序，其实现与外部设备的数据交换，包括采集数据的接受和发送指令。MCGS的驱动程序包括VB和VC程序设计语言，操作人员通过MCGS组态软件，可实现对PLC编程，调试、监控厂区内储罐的实际情况，并可通过该人机交换界面实现历史数据存储、查询、储罐容量计算、打印等操作。

2.4 PLC控制系统的构成

该系统采用的是西门子S7-200PLC控制系统，集成了一定数字I/O点的CPU（包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM）。数字量扩展模块包含EM221、EM222、EM223；模拟量扩展模块包含EM231、EM232、EM235；通讯模块包含EM277、EM241等，可直接与现场I/O点从站连接，并接受从站输入或向从站输出0～5V的直流信号。

3 监控系统程序的设定

3.1 系统的控制程序

改造后的储罐监控系统分为自动和手动两种操作方式，具体采用哪种工作方式，要在系统启动前，通过安装于泵房内的切换按钮实现，并在切换的同时，将相应的信号输送到PLC，以调用相对应的子程序。在自动模式下，由S7-200PLC接收各从站采集现场储罐液位的数字信号，经过程序的计算并得出液位值后，再与主调节器给定的液位值做出比较，得出偏差。在通过两级PID的调节后，电动调节阀输出相应的控制量信号，驱动负载以实现液位的精确控制；手动操作，就是由人工来调节储罐的液位。

控制系统的控制箱内设置了3台PID控制器，分别控制甲类罐组、酸碱罐组及甲醇罐组。PID的回路采用的是回路表的组态信息和输入信息，简化了系统的PID运算。同时为了控制和监视PID的运算，该系统还采用了其中9个主要参数作为判断控制精确性的依据，这些参数为给定值SPN、过程变量当前值PVN、输出值MN、过程变量当前值PVN-1、增益KC、积分时间TL、采样时间TS、积分项前值MX、微分时间TD。PID参数先根据自设定的方式进行整定，再根据实际的情况做出调整。

3.2 数据的采集程序

导波雷达物位计MT-2000按照一定的扫描周期，连续采集有关的模拟量、开关量等数据信号，将运行过程中的参数、输入输出状态、操作信息、异常情况等，利用I/O从站并经过AD转换后，输入PLC得出一个16进制的数字，再经过系统的量程和十进制转换，才能在人机交换显示屏上显示出读数。

3.3 阀门的开关程序

在罐区所有重要管道上的气动阀门都要有状态回信，并能够通过继电器回路完成开关量输出点对气动阀门的开关控制。在上位机MCGS程序中，通过相同状态下的“不可用”设置，可防止出现与阀门的现有状态相同的重复性控制命令。例如：当上位机MCGS程序根据阀门的回讯，显示阀门的当前状态为“开启”时，“开阀门”按钮将显示失效状态，操作人员只能点击“关阀门”按钮。在每次的操作过程中，系统均会提示二次确认的对话框，以免误操作。

3.4 罐装平台的控制程序

考虑到生产任务紧迫，罐区易燃易爆，无法实施动火处理的原则，在主要工艺管道上，先预留远程控制阀门的安装位置，待后期生产淡季时予以二期改造。现阶段，浙江嘉兴嘉化物流有限公司罐装平台进、出料暂行高报（到达某一设定液位高度）、高切（到达设定最高液位高度时，切断主进料泵）、低报的办法，并发出声光报警信号的原则。

二期整改时，将彻底实行罐区的自动计量、自动灌装的设计。其主要设计思路如下：

在原罐装的管道上，安装远程控制阀门，再将质量累计信号和流量计的流量信号接入到监控系统中。同时，在槽车罐装管线上，还要安装一条管径稍小的管路并加装远程控制阀门，以保证计量更为准确，并将阀门的状态和控制信号接入到PLC系统中。在每次开始灌装前，都要同时将这两个阀门打开，当加装量至设定值时，关闭主阀门，灌装完毕时，再关闭小阀门。

在上位机MCGS系统中，操作人员可预设灌装预装量M0值。开始罐装前，监控系统将根据检测到的罐内现有的读数，与预装量M0相加得出储罐的目标值MX。如果设M为监控系统检测罐内的实时累计量读数，δ为距离目标值MX的特定值，则当M距离目标值MX为δ时，大阀门将会自动关闭，小阀门继续灌装，直到罐量为目标值MX，小阀门关闭，灌装完成。

3.5 SQL数据库的查询

MCGS组态系统提供了访问SQL数据库的控件，通过该控件可在MCGS画面中便捷地访问和编辑数据库。通过输入数据库的查询函数，可对筛选数据库中的相关数据，并由控件中的统计函数，计算最大值、最小值或平均

值等。

罐区监控系统的实时监控数据均储存在SQL数据库中，其数据变化是以动画的形式展现，当启动查询程序后，界面将弹出“查询条件对话框”，输入查询条件（自动生成SQL的查询语句）后，点击“确认”便可自动生成查询的数据信息。

3.6 系统的安全保障措施

该系统中的控制箱操作站，实现对整套系统的数据采集、控制操作、状态监视等功能操作。MCGS组态系统对超出储罐储存范围的量将发出报警，提醒技术人员适当地修改系统的参数。系统还对每一个操作人员进行了权限划分，实现了分级操作，避免现场操作人员的误动作。所有I/O模块都具有硬件和软件的自诊断功能，模块与端子分离，其通道与现场的信号相互隔离，以便现场能够及时更换，缩短监控系统的维护时间。当系统出现故障时，监测信号会持续输出，将事故的影响降至

最低。

4 结语

化工储罐监控系统在自动化改造完成后，操作人员可在监控室内实时地查看罐区现场的仪表情况，远程控制设备的自动开闭，减少了操作人员在重大危险源地检查的频率，缩短了停留的时间，降低了事故发生的概率。在现有的化工行业生产经营模式下，从降低成本和安全生产的角度来分析，对化工储罐自动化监控系统的改造，是一个利国、利民、意义深远的决策。

参考文献

[1] 苏昆哲.深入浅出西门子Wincc V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

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电气系统中的节能技术

1.减少电能在线路上的传输损耗。电能在传输的过程中，导线上所存在的电阻便会产生相应的有功功率损耗。但是，线路上的电流是无法改变的，要想将线路上的电能损耗减少，就必须减小导线的电阻。导线的电阻与电导及导线的长度成正比，则与导线的截面积成反比。所以，要想减少导线的电阻就需要通过以下几个方面：（1）采用电导率相对较小的材质做导线。（2）合理布局，优化线路走向。尽可能的使变压器靠近负荷中心，使供电距离缩短，在经济合理的供电半径内供电；对供电线路进行合理布局，优化供电线路走向，这样便可以适当的减短导线的长度，尽量不让导线走回头路，从而避免电能在来回电路上造成损失。（3）适当将导线的横截面积增大；在不影响其他条件时，尽可能的选用横截面积较大的导线，利用减少电阻的方面来减少损耗。

2.无功补偿。电力系统由输配电线路、升降压变压器、配电变压器、用户电力负荷等各个功能环节组成。电能在电压的作用下以电流的形式在电力系统的各个功能环节中流动，为用户提供期望的能量，同时也存在着不可忽视的能量损耗。特别是系统中无功功率负荷和无功功率网损在电网中几乎无处不在，不但造成大量的能量浪费，同时也严重地影响了电能的质量。电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿不仅能保证电压质量，而且提高了电力系统运行的稳定性和安全性，充分发挥了经济效益。在整个电力系统中，供配电设备中的较大一部分容量都被无功功率所占据，从而使线路损耗增大，电网的电压下降，从而严重地影响了电能质量与电网的经济运行。在用户的角度上，无功功率主要体现在功率因数偏低，若功率因数没有超过0.9时，用户就需要向供电部门缴纳相应比率的功率因素调整电费，这样就会使用户的用电成本增加，经济效益下降。用户端的用电设备基本上以感性负荷为主，其无功损耗主要由励磁损耗和漏磁损耗所构成，其功率因数约为0.6～0.9之间。由此可推出，用户端负荷的功率因数角约在53°～26°之间。根据功率三角形，功率因数的正切值0.49gψ≈1.33～0.49，也就是说用户端的无功功率需求是有功功率需求的0.49～1.33倍，可见用户端无功负荷之大，是不可忽视的。但是，如果用户采用合适的无功补偿设备，便可以实现无功平衡，从而达到提升功率因数、节能降耗、稳定系统电压以及提升电能质量等多项目的，还可以一定程度的提升社会效益与经济效益。例如，在导电抗的影响下，电机所发出的交流电压与交流电流的相位角不为零，导致电机所发出的电能无法被电器完全吸收，无法被吸收的部分便会在电机与用电器之间回来变化而不能释放出来。由于电容器所产生的是超前的无功，所以，使用电容器进行补偿能够有效的与无功率的电能相抵消，即Q=QL-QC。在使用无功补偿设备对电力系统进行无功补偿时所使用的无功补偿设备有以下几个要求：（1）电容器补偿在使用之前，选择的电容器容量应通过计算配电电压的容量、负荷、自然功率因素、三相电压的平衡度、目标功率因数等多项参数来确定。要是在补偿时出现了谐波就必须串联一定量的电抗器，以便将线路上的谐波消除掉。（2）为更加有效地消除投切振荡、过补偿和无功倒送等情况发生，电容器的功率参数、无功电流、无功功率等投切物理量宜选择无功功率作为投切参数物理量。（3）传统补偿电容组普遍采用等容量分组和循环投切等分担方式、投切开关方式。随着补偿电容组技术的不断发展，出现了按比例分配、按编码配置、投切开关按级投切等分担和投切方式。但是上述方式均无法达到实际生产、生活的需求，无法满足补偿效果。为弥补上述传统补偿方式的不足，模糊投切方式应运而生。这种投切方式适应面广，调节平滑，跟踪准确，并且投切效果较佳。使用模糊投切方式时，若低压则投切开关选择投切复合开关；若高压，则选真空接触器，操作较为简单。对于供电系统来说，无功损耗主要包括变压器的无功损耗和输电线路的无功损耗。变压器的无功损耗同样由励磁损耗和漏磁损耗所构成，根据变压器的运行状态可分为空载和负载两种状态。输电线路的无功损耗主要体现在串联电抗上的感性无功损耗和并联电纳上的容性充电损耗。一般35kV及以下线路的充电无功损耗很小，线路无功损耗主要表现为感性的。可见负荷功率（有功功率+无功功率）越大，线路的无功损耗越大；线路电压越低，无功损耗越大。所以在35kV及以下电网进行无功补偿，特别是在10kV电网上进行分组动态无功补偿，对降低线路损耗、稳定电网电压、节约能源将起到明显的作用。

3.滤波器。因为电网扩建时需使用大量的非线性电压电流特性的电气设备，这些设备的增加会产生较高的谐波电流。谐波电流在电网阻抗作用下会产生一定的电压，如果这些产生的电压重叠于基波电压，就会导致电压发生畸变，继而引起电网联结电气设备发生误动作，影响整个电网的正常使用。为此，若要有效地消除非线性电压电流特性的电气设备产生的谐波则需使用有源滤波器。一般来讲，有源滤波器具有较多优点，如反应快，其动态性能表现优越；其在无功补偿的模式下可有效消除谐波，功率因数可强制达到1；在三相补偿谐波电流下可同时滤除2～60次滤波。相比之下，由于多元有源滤波器应用了并联运行方式，其功率范围更广。因此，在电网建设过程中选择性应用有源滤波器可实现对谐波地有效过滤。这些有源滤波器可很好地预防电气设备由于畸变电压而导致的误操作。滤波器的良好性能极大地提高了电气设备的运行效率，并且对无功补偿也产生了很好的效果，具有良好的节能作用。

4.变压器的选择。变压器是供配电系统中最为常见的电气设备，变压器上由于铁损、铜损、负载损耗以及空载损耗等原因产生大量电能浪费。变压器节能可以从降低空载损耗、负载损耗以及优化变压器运行方式几个方面实现节能。总的来说，变压器在设计选择时就应该达到以下几个要求：第一，变压器应该具有较好的节能性，以便将变压器的有功功率损耗进行较大程度的减少；第二，为了让流过的三相电的电流保持平衡，必须从根本上使变压器本体的损耗减少，最好使用一些合理、有效的减少负荷不平衡的方式，如三相四线制供电、单相自动补偿设备、将单相用电设备均匀分接在三相电源上等。

5.其他形式的节能。在电气系统中，不但可以使用节能的技术进行节能，还可以使用一些其他的节能方式进行节能，例如，使用高效光源来达到节能的效果，在家庭中所使用的主要是照明用电，所以，将照明所使用的光源使用光色好、发光率高、显色性能佳的高效光源是一个非常不错的选择。这可以从根本上做到节约能源。

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【关键词】中小型水厂；自动化；改造

目前，我国北方大部分中小型水厂均采用两级泵站的管理模式，即：由深井泵组成一级泵站采取地下水至水厂蓄水池进行水处理；而后，由二级加压泵站向用户管网供水。控制方式一般为人工控制的继接方式，自动化水平低，水、电资源浪费严重，设备事故隐患多、管理困难。我们为某县自来水厂开发了一套由上位机、可编程控制器（PLC）、变频器、相应传感器及执行机构组成的水厂微机集散控制系统，该系统已连续运转三年，性能稳定可靠，提供了一种针对中小型水厂的，以节能降耗、提高自动化水平为主要目的的技术改造方案。

该水厂的基本情况为：一级泵站包括5口深井，每口深井配备22kW多级潜水泵1台，共同向一蓄水能力为2 000m3的蓄水池蓄水；加压泵组为5台45kW DL型立式泵，向管网加压供水。对控制系统的设计要求是：对水厂的设备运行及生产状况进行自动化控制和管理。

一、控制系统硬件结构

（1）上位机：水厂需24h连续运转，现场干扰源多、环境恶劣。因此，上位机选用了具有较高可靠性、较强抗干扰能力的研华（ADVANTECH）IPC-610/486型工业用微机。上位机与PLC之间采用RS232标准串行口进行通讯，传输速率9 600b/s，11位数据格式，数据长度7位，1位校验位，启动1位，停止2位。另选研华10位A/D采集卡，采集蓄水池水位信号和加压泵组出水流量信号，对水位信号运用模糊算法进行计算后，给出控制信息由PLC控制潜水泵的启动台数。当水位过低时，认为发生故障，停止一、二次泵组的运行并声光报警。上位机为720M硬盘、8M内存，可以同时处理大量数据且历史记录较长。

（2）主控单元：主控单元选用日本立石公司的C60P型可编程序控制器作为主控单元，它具有40路开关量的输入、20路开关量的输出，可扩展模入、模出模块，并有RS-232标准串口。C60P为积木式结构，系统构成及扩展方便，抗干扰性能好，作为现场主控部件较理想。由它完成自动倒泵、防水锤互锁、变频器逻辑控制等逻辑控制功能。

（3）管网恒压调控系统：调速泵的调节由富士G-45变频器来完成，由压力传感器采取用户管网的压力信号（4mA～20mA）送至自制的调节板上，与给定信号比较后送至日产RKC调节器中，经PID运算后产生调节信号送至变频器，控制变频器的输出频率，调节水泵转速。变频器本身对应其输出频率有0～5V（DC）信号输出，将其引回调节板，由系统对输出频率进行检测，若变频器的输出大于49Hz一定时间后，管网压力仍达不到要求，延时确定后，PLC按照一定规则逐个以自耦减压方式启动恒速泵，直至管网压力恒定。若变频器输出频率小于23Hz一定时间后，管网压力仍超过给定值，则依次关闭恒速泵，配合调整调速泵直至压力稳定。

（4）自耦减压启动柜：恒速泵及潜水泵均采用自耦减压启动方式，有效地减小了电动机启动时对电网的冲击。

（5）传感器及执行机构：管网压力信号的采取利用最大量程为1.0MPa的远传压力表，以方便在采样点观察压力信号；流量信号的采取利用涡街流量计；水位信号的采取利用压力式水位传感器；利用电动蝶阀作为执行机构来控制加压泵的出水口状态。

二、系统的软件

系统软件主要包括上位机管理程序、PLC控制与监测程序以及它们之间的通讯程序。

（1）上位机的管理程序主要完成设备运行状况的图形显示监测、生产状况的数据库管理、检测数据的处理、菜单处理以及报警等功能。采用C语言结合汇编编程，充分利用C语言结构化强、简洁和运行速度快等优点，同时也提高了程序的可读性、可靠性及可移植性。软件设计采用模块化结构，人机界面为图形形式，菜单驱动，全部中文显示与提示非常友好。系统主要功能模块包括：使用说明、水厂控制系统功能介绍、生产状况监测及管理、水位系统的运行状态控制等。采用查询方式完成与PLC的通讯及检测数据的处理；将管网压力、流量、液位、各水泵运行状态及各处阀门开启状态等信息以图形及数据的方式显示于显示器上；如有报警信号则显示相应图形，同时进行声光报警。监测的出水量、耗电量等信号可长期保存于存储器中，随时作为资料查询。

（2）蓄水池分为沉淀池和出水池两部分，深井水首先在沉淀池沉淀泥沙、消毒处理，而后，经过滤到达清水池。因此，水位控制功能要求较高，正常状态下，1～2台潜水泵长期运转，其余根据用水量的大小自动切换。为保证水的正常供应并防止潜水泵的频繁启停，在水位控制中采用了模糊算法。将水位高度分为七级，将水位的变化率也分为七级，将潜水泵的开启台数分为5档，形成了一个二维矩阵数组，由计算机运算后确定应开启的深井泵台数。经反复试验后，确定了数组中各参数的值，经实际使用，获得了较好的运行效果。

（3）可编程控制器作为主控单元，几乎所有的现场逻辑控制均与其有关。它的控制程序具有较强的逻辑性要求。一般来说变频器严禁付边加装接触器，但是为了节省投资、实现4台恒速泵轮流作为调速泵，必须在变频器的付边装接触器。

（4）上位机与PLC之间的通讯借助标准RS-232口来完成。可以由上位机完成给定倒泵的间隔时间、设定管网的压力等工作。同时，下位系统定时将恒速泵的开启台数、调速泵的运行状态（频率、转速、消耗功率等）、管网压力等信息报上位机进行处理和显示。

中小型自来水厂的自动化技术改造有着广泛的前景。依靠现代化技术手段对生产过程进行控制和管理，提高设备运行效率和可靠性，节省宝贵的水、电资源，是技术发展的必然趋势。本控制系统将上位机、PLC、变频器、相应传感器和执行机构有机地结合起来，发挥各自优势，软件设计合理，系统调试较方便；且系统各级之间可独立运行，保证了水厂的不间断生产。实践证明，本系统不仅满足了生产的需要，提高了整个水厂的整体管理水平，而且仅节电一项就为水厂创造了巨大的经济效益。

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1我国火电厂热工自动化技术的发展现状

热工自动化技术是20世纪90年代诞生的一种不需要人工操作便可以自动发电的一项自动化发电技术，这项技术的出现不仅降低了发电系统对人力的需求，更可大大地提高了发电速率，其准确性及可靠性是人工操作装置无法比拟的。但是热工自动化技术在使用前，要先确保设备的稳定性，并对设备的控制系统、报警系统以及保护系统进行详细检查，以保证工作人员的安全。在20世纪60年代，我国火电厂开始逐渐使用计算机进行生产，然而当时的计算机水平还相当落后，对此我国政府投入的人力和物力逐渐加大，努力培养这一方面的技术人员，并加快计算机技术的科研进度。在20世纪70年代，我国通过引进国外的先进设备来不断改善自身的设备，进而使我国的自动化技术得到了显著的提高。到了20世纪末，我国的电力生产系统随着自动化设备的巨大进步而进入了一个新的阶段，即实现了热工自动化技术。进入21世纪以后，随着信息技术的快速发展，热工自动化通过运用DCSC系统技术使自动化技术实现了全新的系统改造，对80年代之前所投入运营的老机组以及90年代初投产的机组进行了设备可靠性方面的提升，从而提高了电力生产的安全性。

2我国火电厂热工自动化技术改造中的主要问题

2.1火电厂热工自动化技术改造工作任务相对繁重

我国火电厂热工自动化技术改造工作的工作量大，而工作人员较少，这就导致了火电厂工作人员的工作任务繁重，既要完成日常工作，又要完成自动化技术改造工作。然而工作量较大的改造工作是有限的工作人员在有限的时间内无法完成的，这也就导致了热工自动化改造工作难以顺利进行。对此，火电厂应通过增加工作人员数量或调整工作任务量，将工作人员的日常工作量减少，从而保证热工自动化技术的顺利进行。

2.2火电厂热工自动化技术改造缺乏管理制度

由于火电厂的热工自动化技术改造是一项较为危险的工作，需要火电厂对工作人员制定相对严密的管理制度，管理制度应包括工作人员之间严密的交接班制度，以及对危险点的定期检查制度等内容。火电厂的工作人员应严格遵守规章制度，严防危险事故的发生，保证热工自动化技术改造的顺利进行。

2.3火电厂热工自动化技术改造总结问题

火电厂应该在每次完成一部分工作之后要进行阶段性总结，通过相关人员的开会总结与归纳经验与问题，得出一份详细的总结报告，根据这份报告总结经验，为之后的工作提供良好的基础以及改进的意见，从而促进火电厂热工自动化技术改造工作的顺利进行。

3我国火电厂热工自动化技术改造的建议

3.1制定明确的热工自动化技术改造目标

当前，我国火电厂热工自动化技术改造的目标主要包括提高火电厂的发电效率以及增强火电厂的安全性。要想实现这两个目标，我们首先要对火电厂的现状进行分析，针对运行过程中所凸显的问题，从而制定切合实际的热工自动化技术改造方案，以促进热工自动化技术改造的顺利进行。在实现这两个主要目标的同时，还要以降低能耗、提高能量利用率和减少工作量为目的，进而实现火电厂的可持续发展。

3.2制定热工自动化技术改造的长期规划方案

在进行火电厂热工自动化技术改造之前，要制定相应的长期规划方案，以提高火电厂的发电效率和增强安全性为目标；另外，在实现目标的同时要尽量降低自动化技术改造投资，避免发生重复改造的情况，从而实现对自动化技术改造的成本的有效控制。如果火电厂的经费不足或技术不成熟，无法制定长期规划方案时，可以根据现状制定分期方案，逐步实现火电厂的热工自动化技术改造。

3.3选择合适的热工自动化设备改造

在实际的改造过程中，选择合适的热工自动化设备对其有着巨大的影响，如果设备质量不达标，技术改造也就难以实现目标。在热工自动化技术改造过程中所需要的设备种类多数量大，且要求较严格，因此可以采用招标的方式来选择合适的设备供应商；另外，火电厂在考虑设备的质量、价格等因素的前提下，尽量要选择国内的供货商，以保证设备的售后服务正常进行，从而保证热工自动化技术改造工作的顺利开展。

3.4确定统一领导，严格管理

众所周知，火电厂热工自动化技术改造是一项相对复杂的工程，其中包括火电厂内所有电力、机房等设备系统的技术改造，因此需要企业确定统一领导并严格管理，在厂长的带领下组成一个专业性强、经验丰富的队伍，由这个队伍主要负责火电厂改造工作；而火电厂的其他部门要全力配合该队伍的工作，以促进自动化技术改造工作能够顺利进行。

4结语

在具体的技术改造过程中，火电厂务必要通过制定明确的改造目标，规划科学、合理的改造方案，选择合适的热工自动化设备，并确定统一领导来实现自动化技术改造的顺利进行。

作者:侯宇伟 单位:启迪桑德环境资源股份有限公司

参考文献:

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关键词：电气自动化技术 专业 教学改革 思考

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0150-02

如今，机电一体化设备逐渐增多，也得到了不断的创新和完善，社各个行业对电气自动化技术的要求也变得愈来愈严格。在这样的情况下，我国高校纷纷开始加强对电气自动化技术专业学生的能力培养，最终目的是为社会输送足够多的高素质专业人才，满足社会和各个行业的发展需求[1]。但是，随着社会需求的不断变化和高校教学问题的出现，加强电气自动化技术专业教学改革势在必行。该文主要探讨电气自动化技术专业教学改革的有效方法。

1 深入开展市场调研，明确改革方向

对于大部分销售者来说，在实际的市场预测以及经营决策当中，开展市场情况调研是非常重要的工作。而在电气自动化技术教学改革过程中，也需要加强市场调研，其不仅是必要工作，还是基础性工作。在实际的电气自动化技术专业改革过程中，通过深入开展市场调研，能够及时明确改革方向，调整教学改革方案，促进电气自动化技术专业教学改革的正常进行。在深入开展市场调研的过程中，工作人员要紧密结合各企业对电气自动化技术专业人才的需求，展开详细的数据信息分析，了解各个阶段经济市场对电气自动化技术专业人才的需求量。要了解电气自动化技术专业历年毕业生就业状况，整理出影响该专业学生就业的影响因素，确定电气自动化技术专业教学改革的正确方向[2]。

2 根据市场需求，制定人才培养计划与目标

在为电气自动化技术专业学生制定培养方案和目标的时候，切忌盲目和不联系实际，必须根据市场的根本性需求，制定科学合理的人才培养计划和目标。要想确保电气自动化技术专业教学改革最终成功，应当结合经济市场对该专业人才需求的情况以及相应的发展规律，根据相关规律和要求确定教学改革内容，只有这样才不会偏离正确改革的轨道。在电气自动化技术专业人才能力培养的过程中，必须确保系统化和针对性，要以促进学生平衡发展为最终目标。换句话来说，不仅要培养出集合电气自动化技术生产知识、建设知识、管理知识的一线人才，还要保证这些人才未来的发展空间足够宽广，而要想实现这个目标，就必须大力培养电气自动化技术专业学生的综合素质与综合能力。因此，一方面，在实际的电气自动化技术专业教学改革过程中，绝对不能脱离市场的发展；另一方面，切忌教学改革过于片面。真正的电气自动化技术专业教学改革不仅仅是一味去旧，而是在不断继承的过程中得到完善，在不断完善的过程中追求创新。

3 合理运用多媒体技术，不断创新和完善教学模式

要想进行电气自动化技术专业教学模式的有效改革，应当从以下方面采取措施：第一，要加大电气自动化技术专业教师创新意识的培养与有效建设，只有意识到位，才能落实行动，教师只有意识到自身教学的不足和教学改革当中的不足，才能采取针对性的改革措施，着重进行弱项教学改革。第二，在电气自动化技术专业教学过程中，必须采取多样化的方法，不要仅仅局限于传统式的课堂理论知识讲解和实物参观，还要实现实物操作和理论课程知识讲解的有效结合，将最初的理性知识转化为直观化的可视内容，增强学生的知识理解能力[3]。第三，要合理运用多样化的教学方法，提升电气自动化技术专业教学效率与质量。尤其要合理运用现代网络信息教学技术，比如FLASH技术、多媒体技术等，将难以理解的课本理论知识以图片和影像的方式表达出来，利于学生对知识的深刻理解，促进学科长期建设。

4 增加实践操作实习课程的占有比重

结合电气自动化技术专业的特点，要想加强教学改革，应当适当提升实践操作实习课程的占有比重，让学生多参与实践实习课程，提升学生的电气设计研究水平、电气自动化技术模块开发利用水平、电气自动化技术控制水平等。通过大力开展实践性课程，学生不仅可以将理论性知识合理运用到实践操作当中进行验证，进而促进学生对理论性知识的深刻理解，还能提升学生的问题分析与解决能力，巩固所学知识，在提升自身实践操作技能的基础上补充理论薄弱内容。因此，实践操作实习与理论知识掌握存有一种相互促进的关系，通过增加实践性课程在电气自动化技术专业教学过程中的占有比重，能从根本上促进电气自动化技术专业的可持续发展[4]。

5 促进校企合作

在大多数的学科教学改革当中，加强校企合作都必不可少，电气自动化技术专业教学改革也不例外。通过加强校企合作，对企业来说，可以获取充足的新生人力，丰富人才资源，为企业人才战略长期发展奠定基础和提供保障。对高校来说，可以有效利用企业的技术环境以及设备条件，实现理论知识实践探究，进而研发出契合市场发展要求的技术产品，提升高校就业率，还能有效转移昂贵的教学设施购买的负担和压力[5]。对学生来说，可以进入真实的工作环境当中，深入掌握学科实践性知识，掌握理论知识以及技术的应用方法和技巧，了解自身专业学习的不足，以及与企业需求间的差距，不断地完善自我。可以看出，不论站在哪个角度上，加强校企合作都是非常必要和有价值的。

6 创造条件，使得教师获取先进知识

随着市场需求的不断改变和电气自动化技术专业教学要求的不断提高，必须创造有利条件，使得电气自动化技术专业教师获取先进知识，提升教师的教学水平和综合素质。具体来说，第一，高校要多和企业合作，在企业研制出新产品之后，教师可以及时获取信息资料，不断地丰富教学内容，还可以通过与企业的有效合作，共同开发出新产品，确保教学前瞻性。第二，教师要深入到电气自动化水平足够高的企业内部，实现技术生产和实际教学的有效结合，创新教学方法。第三，教师要多参与专门的技术研讨会以及展销会，在参与研讨会的过程中明确教学发展趋势，规范电气自动化技术专业教学改革工作；获取综合化的电气自动化产品信息，拓展知识面，与时代同步发展[6]。第四，教师要善于进入国外先进的教学技术，吸取国外优秀的理论和文化，不断地完善教学素材。

7 结语

综上所述，在当前的电子自动化技术专业教学过程中，还存在很多需要完善的地方，必须结合市场的根本需求，结合电气自动化技术专业特点，以促进学科建设发展为最终目标，不断创新和完善教学模式，加强教学改革，最终满足社会、企业、高校多层次的需求。

参考文献

[1] 刘继先.关于电气自动化技术专业教学改革的思考[J].黑龙江科技信息，2016（1）：25.

[2] 陈琳.电气自动化技术专业教学改革[J].科技风，2014（11）：178.

[3] 邹凌彦，李北芳，隋良志，等.浅谈高职电气自动化技术专业教学改革[J].通讯世界，2016（15）：287-288.

[4] 兰子奇，贾海艳.资源库平台应用在电气专业教学改革中的实践研究[J].黄冈职业技术学院学报，2016（3）：34-36.

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关键词:数学电视　地面移动技术优化

1上海交通大学的AD丁B一数字电视地面传输方案

    ADTB一T是一种“单载波”方案，其采用偏置正交幅度调制(OffsetQuadrate Am-plitude Modulation OQAM)采用4位或16位及32位OQAM变调方式，并在其中融入了独特的平均化技术，使用8M Hz带宽，拥有SMbit/s. lOMbitls,  20Mbit/s三种传输模式。ADTB方案的工作过程大致为:各种数据码流进入数据缓冲器，经过扰码、外编码(RS编码)、交织、内编码后，经过同步信号插入、导频插入、OQAM调制后形成基带信号，再经上变频为射频信号。图1为ADT’B-T方案流程框图。

    其主要的技术组成和特点包括:有效的数据结构:满足灵活的综合数字业务和抗干扰要求，双导频辅助同步技术:稳健的上下导频辅助同步系统，载波恢复和时钟恢复更稳健、可靠。采用级联的交织内外码信道编解码技术。由于采用单载波调制技术，信号的峰均比低，载噪比门限低，.有利于频谱规划，做到更好的信号覆盖，对抗相位噪声的能力强，跟踪快速变化信道的能力强。强大的对抗信道衰落的均衡技术:多经和前、后向回波。更多高效的接收处理技术:普通高频头复杂的数字信号处理。大容量移动接收:移动条件下最高速率可达12Mbps。

2清华大学。MB一下数字电视地面传输方案

    清华大学DMB一T数字电视地面传输方案，采用了PN序列填充的时域同步正交频分复用(TDS一OFDM)多载波调制技术，有机地将信号在时域和频域的传输结合起来，控制信号以便进行同步、育旨。在频域传送有效载荷，在时域通过扩频技术传送信道估计，实现快速码字捕获和稳健的同步跟踪性能。

    在技术上，针对插人强功率同步导频的传统OFDM调制方式，在传输系统的有效性、可靠性都受损失的缺陷，发明了基于PN序列扩频技术的高保护同步传输技术和巧妙利用OFDM保护间隔的填充技术，同时提高了传输系统的频谱利用效率和抗噪声干扰性能。针对地面数字电视广播现有传输标准的信道估计迭代过程较长的不足，发明了新的TDS-OFDM信道估计技术(利用PN序列在接收端进行信道估计)，提高了系统移动接收性能。应用一种新的纠错编解码(FEC)(由格状码、卷积交织码和R一S分组码构成的级联码)技术，有效地改善了采用多载波OFDM技术系统误码门限差的现实，DMB-T还采用了不同于已有数字电视技术标准的与自然时间同步的分层复帧结构，来支持单频网。单频网不但能够更好的支持移动数字电视服务，而且能够解决由单个发射机无法覆盖的盲区问题。

3两种方案性能及特点分析

    土海交通大学的ADTB一T数字电视地面传输方案是一种“单载波”方案，清华大学的DMB一T数字电视地面传输方案为多载波方式。本节从单载波与多载波角度对两种方案性能及特点进行分析。

单载波方式的频谱效率高，相应的减少了邻频干扰，有利于进行频谱规划。单载波方式信号峰均比相对较低，产生的非线性失真小，在同等的覆盖范围情况下，可以使用较小功率的数字电视发射机实现。单载波方式的接收灵敏度高，接收门限低，易解决弱信号的接收问题。单载波方式实现单频网相对简单，无需外部时钟信息。单载波在支持移动接收方面技术研制较晚，相应的发射机及接收机成本高。

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随着经济发展及人们生活的需要，发电厂中设备应用种类及数量在不断增加。电力运营企业为提高发电厂的输电量，并减少投入成本，在发电厂中应用越来越多的智能化技术及设备，其中以自动化控制技术为代表。本文就火力发电厂中自动化的应用情况加以介绍，并对当前自动化控制技术的不成熟方面加以分析，从而合理性给出相应的改进建议，以提高发电厂的运行效率。

【关键词】火力发电厂 自动化 控制 应用

随着国家工业化进程的加快，电力运营企业在不断增加，其相互间的竞争也更加激烈。企业若在竞争中处于优势地位，则需对火力发电厂的运行模式加以改革，在确保其基础设备安全、可靠工作的基础上，尽可能地减少成本的投入，提高企业的生产效益。随着智能自动化控制技术的发展及应用领域的推广，在发电厂中应用自动化控制技术可明显改善其发电效率，并可对资源进行合理利用，因而当前在火力发电厂中拓宽自动化技术的应用领域是电力企业关注的焦点之一。

1 当前自动化控制技术的发展现状

1.1 自动化控制技术基本介绍

所谓的自动化控制技术，即是在没有任何人员的参与下实现对生产或其他工作方式的干预，使之按预期设定的程序或规律开展进行的控制技术。自动化控制技术强调“自动化控制”这一主旨，减少了人为地干预行为，从而降低对人员的需求及因人为操作失误造成的故障发生率。

自动化控制技术主要包括有控制器模块、被控单元，执行机构以及变送器，其中控制器模块是整个控制系统的核心部分，其通过对被控对象进行分析从而控制执行单元开展不同的动作，而变送器则是实现控制器单元与被控对象正确通信的重要枢纽，其将被控对象的运行状态转换为控制器可进行识别的信号，控制器在对信号进行分析后做出正确判断，从而将相应的控制指令下传给执行机构，如此便形成自动化控制过程。

1.2 自动化控制技术的应用

因自动化控制技术减轻人们工作的负担，且自动化控制技术具备开环控制及闭环控制等可实现不同控制精度的系统，因而其广泛应用于冶金、机械制造、航空航天等领域中，且取得不同程度的成就。随着自动化技术的成熟及其带来的便利，当前工业生产及生活中大量提高对自动化技术的应用。

2 火力发电厂生产工艺流程及应用自动化控制的意义

2.1 火电厂发电工艺过程

火力发电厂实现将现存资源如煤、石油等转换为电力资源，其是当前最为主要的发电形式。其发电过程可概括为如下：首先是将发电所需的燃料处理为适合当前锅炉燃烧的形式，如可将煤块研磨成煤粉等，并在热风的吹力作用下将其送入值锅炉内进行充分燃烧，从而将其中存储的化学能以热能的方式释放；其次，锅炉中的水在将热能吸收后在锅炉内压力值达到一定程度下，水会以蒸汽形式存在，而随着蒸汽的流动在过热器中继续吸热后转变为过热蒸汽，其沿着新汽管道送入至汽轮机中，并对汽轮机做功，从而为汽轮发电机组转子提供动力，驱动轮子旋转；转子在旋转过程中，转子中有励磁激励电流产生的磁场亦随之运动，从而使得定子线圈的磁通量周期性的发生改变，从而在定子线圈中产生感应电动势，形成电能；最后，在通过电网系统将电能输送给负载，如此便完成整个供电工程。如图1所示。

2.2 自动化控制的主要优势特点

在火力发电厂进行自动化控制可大力提高火电厂设备的运行效率，并减少人为的工作量。随着自动控制技术的成熟及完善，当前发电厂中自动化控制以多元化形态发展，其主要特点如下所述：

2.2.1 自动化控制系统的安全性

由于自动化控制技术强调“自动化”，减少人为地干涉发电厂的运行动作，因而其可显著降低因人为操作不当造成的故障或其他事故的发生，使发电厂各设备保持在安全、可靠的状态工作，提高其供电的稳定性。

2.2.2 自动化控制系统的先进性

因自动化控制技术属于新型科技，处于当前技术先进性水平，再加上其对控制设备的性能要求较为严格，进而带动产品的先进性。技术上的先进性与产品上的先进性使得自动化控制整个系统处于先进性水平。

2.2.3 自动化控制系统的经济性

火电厂自动化控制技术的应用，可对发电厂中各设备、各系统的运行进行合理调度及安排，从而尽可能地提高对投入资源的充分利用，减少成本投入的同时满足工业生产及日常生活对用电量的需求，为电力企业增加经济收益。

3 火力发电厂自动化控制技术的主要应用

3.1 自动化控制在火电厂中的功能实现

在火电厂中应用自动化控制技术的核心功能是能够实现“自动化”，其可通过监控及检测装置对发电厂中运行的各种设备进行运行状态的获取，并将其传送到控制系统中进行分析判断，从而确定设备接下来的操作，同时也可及时发现设备运行中存在的异常情况，并对其进行报警处理，降低故障的发生及因故障问题造成的经济损失等；另外，自动化控制系统具备信息存储的功能，可将设备的启停频率及故障情况记录归档，进而可为火电厂提供数据反馈信息，如以脉冲形式或是测控设备自带的计量功能对发电量进行统计，从而实现实时在线对发电厂内的电气设备的管理工作，并可对系统故障问题进行诊断分析；此外，因自动化控制的应用，在遇到紧急突况时，可自动切断供电线路或是将设备进行启停，从而确保现场设备及工作人员的安全。

另外，因自动化控制技术多提供有人机交互界面，因而可直观地通过显示设备观察发电厂中设备运行情况及其故障信息，并便于加强对设备的运维管理工作。

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关键词：覆盖件模具；自动化加工；三维检测；加工编程

引言

中国汽车产业的高速发展带动了汽车覆盖件模具业的高速发展。目前，国内主要模具企业在硬件上与国际水平差距正在快速缩小，甚至有一批企业已经达到世界先进水平，技术明显进步。但是我们清楚的看到，有的模具企业花巨资从国外引进先进设备后，因制造技术未跟上，还是采用原来的加工方法，迟迟用不起来发挥不了应有的作用，只能在接单的时候充充当门面。特别是在模具自动加工方面，国外先进模具企业已经实现了模具自动化加工，我国大部分模具企业还停留在每台机床必须有人值守的加工方式。本文从模具设计、消失型泡沫制造、铸件检测、NC编程以及虚拟加工等方面介绍模具自动化加工的关键过程。

1 3D设计

汽车覆盖件模具3D设计是模具自动化加工的基础。在2010年以前我国大多数模具企业在模具设计方面都是采取AUTOCAD+UG（CATIA）的模式，在结构设计方面采用AUTOCAD，在模面设计上采用UG、CATIA等3D设计软件。这种特有的模具设计方式不仅不容易检查干涉，而且在后续泡沫型制作过程中，铸件厂只能根据2D图纸用手工粘接泡沫型。一般情况下，铸件厂家都会尽量多留点余量，保证后续能加工出产品。这样既浪费材料，也增加了模具企业的成本，还导致加工环节出现余量不均而造成撞机等设备事故。

近年来，随着主机厂对模具的要求越来越高和模具企业之间的竞争越来越激烈，模具企业大量引进了如：UG、CATIA等大型三维设计软件和UG、POWERMILL、TEBIS等高端CAM软件。三维设计的推广将设计完成的模具直观的表述出来，所有数据都可以从数模上直接测量，有效的解决2D设计的不足，为模具自动化加工奠定了基础。

2 消失型泡沫型的制造

铸件是汽车覆盖件模具的基础，高品质的铸件不仅要求材料性能达到高水平，还要求铸件余量均匀、几何尺寸与数模一致。2D设计时期，消失型泡沫型依靠手工制作。我们都知道，泡沫型和最后的铸件间存在缩水比例问题，2D图上的尺寸需要换算才能用于制造泡沫型，由于覆盖件模具结构复杂，尺寸繁多，多数情况下只依靠老师傅的经验计算，由计算错误而造成模具几何尺寸超差的情况也是时有发生。随着3D设计的普及，泡沫型的数控加工已经大量采用，泡沫型制作一般需要如下步骤：

（1）在模型3D设计时将需要加工的位置进行颜色标示处理，以便在后续泡沫模型加工过程中增加余量；（图2）

（2）对3D设计的数模按照铸造缩水比例进行缩放，得到用于泡沫型加工的新数模。

（3）整理模型，对设计人员用颜色标示的铸件上需加工的部位贴量，以保证铸造出的铸件有加工量，并且对局部需要工艺处理的部分进行模型修正。

（4）分析模型并合理分层，将数模分层以便于加工。

（5）泡沫型编程加工。

（6）粘接并贴字。

（7）检测、修正。（检测方法与下述铸件的检测相同）

3 铸件毛坯检测

CAM人员和工艺人员编制数控加工程序时完全依据冲压工艺设计部门提供的CAD数据，完全是理论数据，但操作者调用程序直接加工的对象是铸件。我们都知道，铸件和数模不可能完全一致，在理想的状态下，铸件与实体之间的差别是：在非加工面上铸件比数模大或小2～5mm，在加工面上铸件比数模大10～15mm，但在现实状态下，因受到铸造前和铸造时很多因素的影响，铸件与数模间的差别极不稳定，有时会差很多，比如铸造前工艺的更改，就会导致实型型面的更改，凹模和凸模加工量都会变大，并且不均匀。如果铸件回厂后，加工前不进行检测直接投入数控加工轻者打烂刀具，重者发生机故，给企业带来不可估量的损失。就是不发生上述问题，那么也会降低加工效率，并且对机床的损伤也很大。再有就是传统的编程方式，为了保证加工安全必然会让空刀多，走刀速度慢。现在模具加工基本不用球刀进行粗加工，而是采用牛鼻刀进行层切，要想实现层切加工必须对毛坯进行扫描，才能保证安全性和尽量减少空走刀。

国际上拥有3D扫描技术的公司很多，如ATOS、海克斯康、敏捷汽车模具三维光学快速检测等。主要检测方式有照相检测和白光扫描两种方法。

下面介绍TRITOP照相检测系统的基本操作过程：

（1）根据被测物体情况，对相机进行参数设。

（2）相机扫描。

a.贴点。就是在需要测量的物体上贴上参考点（非编码点）用于被测物体标定，在其周围必须放置起辅助作用的编码点。编码点的设置对检测结果的准确性至关重要。b.标尺的摆放。标尺是测量的基础，通过对标尺的校对可以获得准确的测量尺寸，标尺摆放可以不管被测物体的大小，标尺的摆放没有具体要求，模型上或者模型周边都是可以的，主要是方便后面照片的拍摄。

（3）拍摄照片。由于采用拍照的方式进行数据采集，故对拍照有基本要求，即在照片拍摄过程中，每一个检测点应该在多个不同的角度进行拍摄，同时，每张照片至少要包含前面照片中的5个点以上，这样才能保证我们每张照片是有效的，能被软件识别。在正面和侧面交界处应该相对多贴点，保证连接点不会断开，同时拍照时从不同角度多拍摄几张照片。

（4）扫描照片导入软件进行对比。将准备好的模型IGES文件导入到TRITOP软件中，确定模型的基准与建立的坐标系重合，然后对数模与毛坯面上的非编码点进行比对，通过公差带不同的颜色可以大概判断出非编码点的差值范围，然后根据实际需要精确检测需要的点，如图6所示。

4 CAM编程事项

要实现自动化加工，我们必须做好如下事项：

（1）将上述毛坯测量数据与数模进行比较，并用作加工毛坯。

a.首先通过照相扫描设备采集点云数据，同时一定要把点云的坐标系和编程坐标系设置在同一位置，以便数模对齐；b.把采集到的点云进行处理，并生成曲面，保存成IGES格式，发送给编程人员，用于毛坯比较，和初加工程序编制，以及加工碰撞检查。

（2）建立企业的刀具数据库和加工规范。汽车覆盖件产品结构复杂，不同产品的模具对加工要求不同，为了提高加工效率和质量，我们应该尽量选用短刀加工产品，以获得高质量的模具表面，建立企业级的刀具库数据是编制高质量NC数据的基础。

（3）建立机床模型，用于虚拟加工，检查干涉。要实现自动加工，我们就必须在车间加工前就避免机床与工件干涉。现在，几乎所有的NC编程软件都自带仿真加工功能，通过简单设置我们可以直观的检查机床是否会与工件发生干涉。

5 结束语

随着我国汽车行业的高速发展，模具行业也步入了高速发展期，汽车覆盖件模具自动化加工技术是模具业发展的必经之路，我们应该紧抓行业发展的机遇，不断探索，提高我国模具制造业的技术水平。

参考文献