電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1 電氣控制技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

電氣控制技術(shù)方面的應(yīng)用，主要是通過利用電力發(fā)展。電氣技術(shù)開始沿著能量利用的信息傳播和發(fā)展的兩個(gè)方向。現(xiàn)代的電氣控制技術(shù)就是主要控制大電流弱點(diǎn)的特點(diǎn)，并結(jié)合強(qiáng)和弱點(diǎn)。電氣控制技術(shù)主要是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝也逐漸的出現(xiàn)新的要求，主要是從手動控制到自動控制，從簡單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制設(shè)備，系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)作為存儲控制系統(tǒng)從接觸的硬連接控制中心。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)的應(yīng)用，從過程控制對象的視角，大體可以分為兩大部類:一類是以化學(xué)反應(yīng)或熱量流程為主要生產(chǎn)方式、以自動化儀表與裝置為檢測和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電氣儀表過程控制;另一類是以機(jī)械運(yùn)動為主要生產(chǎn)方式、以電動機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電氣傳動控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和應(yīng)用，這兩類生產(chǎn)過程的電氣控制已經(jīng)走在一起了。

電氣傳動控制制動，知識用電氣早期控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和速度。隨著技術(shù)和工藝的進(jìn)步，誕生了旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組供電的直流調(diào)速系統(tǒng)(Waed-Leonard系統(tǒng))。到上世紀(jì)五十年代，機(jī)組供電直流調(diào)速系統(tǒng)的控制技術(shù)得到了質(zhì)的發(fā)展。同時(shí)，控制技術(shù)也有體積大，效率較低，成本較高，維修裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)的成本較高。為解決這一問題，又出現(xiàn)了離子傳動控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是用水銀整流器和閘流管等精致變流裝置來代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組的。到20世紀(jì)60年代，可控的大功率半導(dǎo)體器件晶閘管被發(fā)明，它的問世在性能和可靠性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過離子傳動控制系統(tǒng)，后者就被淘汰了。

20世紀(jì)70年代，國際上出現(xiàn)了“全空式”電力電子器件，實(shí)現(xiàn)了開合關(guān)的全控制。段脈沖調(diào)制型(PWM)通過改變脈沖電壓寬度改變輸出的平均電壓互感器裝置，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，設(shè)備的體積較小，性能比較優(yōu)良。從電器開關(guān)到連續(xù)調(diào)壓，再到電子開關(guān)，電氣傳動控制的歷史在螺旋式地前進(jìn)。在1968年，美國通用汽車(GM)公司率先提出了研制新型工業(yè)控制器的設(shè)想。一年后，由美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器，即是早期的工業(yè)電腦(PLC)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及微電子技術(shù)的帶動下，使PLC在處理速度和控制功能上有較大的提高，不只是可以對開關(guān)量的邏輯進(jìn)行控制，也可以對模擬量進(jìn)行控制，具有數(shù)據(jù)的處理及數(shù)據(jù)通信的功能，使新型的工業(yè)自動控制標(biāo)準(zhǔn)裝置得到逐步的發(fā)展。

20世紀(jì)80年代，交流傳統(tǒng)裝置技術(shù)得到了普遍的推廣和應(yīng)用，于此同時(shí)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得電氣控制技術(shù)的發(fā)展步入了一個(gè)新的階段。工業(yè)控制機(jī)用于電氣控制技術(shù)，也經(jīng)歷了由常規(guī)調(diào)節(jié)器的直接數(shù)字控制(DDC)，然后向自動化，然后分層分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以微型計(jì)算機(jī)和PC為基礎(chǔ)的直接數(shù)字控制。最近幾年，隨著電力電子技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，PLC在通信能力以及控制領(lǐng)域等方面都不斷有新的突破，對電氣控制，儀器控制，計(jì)算機(jī)控制的集成和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

通過電氣控制技術(shù)的發(fā)展和演變可以看出，電氣控制技術(shù)歷史很短，但發(fā)展很快，電氣控制技術(shù)已成為我國現(xiàn)代化生產(chǎn)中提高生產(chǎn)力的主要技術(shù)。

2 電氣控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的融入，現(xiàn)代電氣控制技術(shù)具有精準(zhǔn)、簡單、可靠、安全、節(jié)能都優(yōu)點(diǎn)，使得電氣控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，幾乎大部分與電相關(guān)的產(chǎn)品都必須用到電氣控制技術(shù)。電氣控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域眾多，筆者在此選取幾個(gè)行業(yè)具體說明電氣控制技術(shù)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用情況。

2.1 電氣控制技術(shù)在煉鋼行業(yè)中的應(yīng)用

高爐鼓風(fēng)機(jī)因其比較可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和穩(wěn)定的生產(chǎn)能力，成為煉鋼行業(yè)的一種新型的設(shè)備。高爐鼓風(fēng)機(jī)可以提取高含量的鐵水，增加鋼水的提取量，但是也有其自身弱點(diǎn):高爐鼓風(fēng)機(jī)一旦出現(xiàn)問題，維修時(shí)間和維修成本都非常高，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受損。為了可以控制這一問題的發(fā)生，高爐鼓風(fēng)機(jī)跳閘壓力低，兩個(gè)變換控制電源和電氣控制的高爐鼓風(fēng)機(jī)的瞬時(shí)短點(diǎn)的技術(shù)，可以有效的提高工作的效率，使其可以穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)，促進(jìn)了鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的提高和鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。

2.2 電氣控制技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

這是需要考慮的大型火電機(jī)組電氣控制的電子控制單元的安全，一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制，鍋爐。電氣控制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動控制，有兩種途徑:(1)類似于變電站的綜合自動化系統(tǒng):綜合自動化系統(tǒng)是純電氣的歐諾個(gè)和控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)線與各監(jiān)控子站及有通訊接口的繼電保護(hù)、自動裝置等設(shè)備聯(lián)成一體，可大大節(jié)省設(shè)備間的硬接線，操作方式針對電氣操作的特點(diǎn)設(shè)計(jì)，運(yùn)行安全、方便;(2)分布式控制系統(tǒng)的機(jī)、爐:分布式控制系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于汽輪機(jī)的分布式控制系統(tǒng)(DCS)，鍋爐的控制具有層次，分布式的結(jié)構(gòu)。

2.3 電氣控制技術(shù)在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用

利用環(huán)保工程減輕環(huán)境污染是國家防止污染的手段之一，其中脫硫工程就是最典型的工程之一。脫硫項(xiàng)目，可以減少二氧化硫的排放量，防止酸雨的形成。為了可以減少環(huán)境的污染，排放煙氣前要對此進(jìn)行煤脫硫，電氣控制技術(shù)來控制風(fēng)機(jī)和水泵的操作，大大的提高了工作的效率保證機(jī)器的安全運(yùn)行。只有通過計(jì)算機(jī)工具需要的工作人員，自動控制的電氣控制系統(tǒng)可以完成脫硫過程，操作比較簡單，效率也較高。

3 電氣控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

盡管電氣控制技術(shù)已經(jīng)得到了快速地發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，但從總體上來看，我國的電氣控制裝置的水平仍然落后于國際先進(jìn)水平，特別是在較大規(guī)模集成電路、新的電力電子器件的生產(chǎn)和研發(fā)的水平，并且需要我們對此進(jìn)行探索和創(chuàng)新。未來，電氣控制技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢。

3.1 智能化

隨著科技的發(fā)展，在蓄電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究也逐漸開始，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多困難或是比較復(fù)雜的非線性的方程求解困難的問題，要用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來解決。在存儲保護(hù)領(lǐng)域的人工智能技術(shù)的未來將有一定的作用，難以有傳統(tǒng)的方法解決問題。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，電器控制裝置要求具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)通信功能和可靠的安全系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)和滿足這一要求，電氣保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化是必然趨勢。要向?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的適應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，就要獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置的原理可以分散在不同傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)裝置，并將其顯示在不同的電路保護(hù)屏，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置。

3.3 公開化

電氣控制技術(shù)公開化是未來推動技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)趨勢。科技的進(jìn)步能提高生產(chǎn)力的發(fā)展，科技的發(fā)展最終還是以為人類服務(wù)為目標(biāo)的。隨著網(wǎng)絡(luò)的傳播，未來的電氣控制技術(shù)是公開和透明的，大家能夠在借鑒和學(xué)習(xí)同行的基礎(chǔ)上，對電氣控制技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和研發(fā)，讓電氣控制不斷完善和發(fā)展。電氣控制技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使得社會生產(chǎn)力極大提高，使得人們的生活更加便利。但我們也應(yīng)當(dāng)看到電氣控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在很多問題和技術(shù)難點(diǎn)，我們必須不斷研究和創(chuàng)新電氣控制理論和技術(shù)，讓這一技術(shù)更廣更高地服務(wù)于人類社會。

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