电气自动化的现状与发展趋势论文(精选12篇)
电气自动化是电气工程技术和信息技术的完美结合,而且它不仅仅涉及工业和农业,在国防方面也有很大的作用。但是,这种技术还在发展中,还有些问题需要改进。例如,电气自动化涉及的范围很广泛,使用的地区也很广泛。这样一来,不同地方使用的机器型号以及适用范围都大不相同,这就导致这个程序在较大范围内使用就会有很大的障碍。很多人觉得只要统一机器,这样输出就会相同,方便通信,问题也就解决了。但是,不同地区会有不同的情况,而且全国有很多的工厂都会使用电气自动化,很难实现统一。这就要求相关的技术人员要在技术方面改进,以实现统一的平台发展。我们要考虑到电气自动化涉及的行业很多,所以要注意信息处理问题。通过微软的技术软件,我们可以使不同领域输出相同的语言,方便不同行业进行通信交流。除此之外,在监控方面也应该实行统一化管理。监控是由系统控制的,也离不开计算机技术。在使用同一代码的同时,还应该统一服务器。因为不同的服务器在操作上会有所不同,这样在监控上就会有所差异,很容易造成系统错误,降低电气自动化的工作效率。由此看来,电气自动化系统结构的统一对于电气自动化的发展非常重要。
1.2监控方式
电气自动化的监控包括远程监控、集中监控和现场总线监控三种方式。在三种监控方式中,远程监控适用于小范围内使用,所以在安装材料方面比较节约,因此在成本方面也相对较低。也正是因为电缆等材料使用的少,安装比较简单,散热比较快,稳定性也很高。但是,远程监控的速度比较慢,这也是远程监控不适合大范围使用的根本原因。集中监控方式就是将系统的各个功能集中在一起,但是这样一来,所有的任务就都集中在一起,系统处理任务也需要逐步进行,这样大的任务量自然处理的时间就会较长。不仅如此,由于工作量较大、工作时间较长,还会影响电缆的散热,系统的稳定性也会降低,导致故障频频发生。这样就会耽误系统处理,降低工作效率。而且因为处理的任务比较重,电缆的使用量也比较大,还会加大投资成本。针对这些情况,电气自动化选择使用的是现场总线监控方式。现场总线监控方式也是通过计算机系统进行操控,但是这样的监控方式在安装的时候各部分零件是相对独立设置的,这样在某一部位零件出现问题时,不会导致系统整体瘫痪,其他部分还可以继续工作,对于工作效率的影响相对较小,而且还能够提高系统的稳定性。
2发展趋势
2.1技术人员与创新
目前,我国科技的发展虽然很快,但是整体的技术水平还有很大的提升空间。所以,要想实现电气自动化快速发展,创新是必不可少的。如果只是单纯的引进来,我们只能永远的跟在别人的身后,踏着别人的脚印。这样一来,即使是技术有所提高,但是在发展方面也不会有所突破。任何行业的发展都离不开创新,而任何创新都离不开技术人员的努力。目前,电气自动化是一个比较热门的行业,这个行业的人才也很多。在工作人员正式上岗之前,相关部门应该对他们进行实习培训。与此同时,还要灌输给他们正确的工作思想。技术人员的工作不仅仅是操作和维修,而是通过操作减少维修。电气自动化需要的不仅仅是会操作的技术人员,而是懂得创新的新型人才。现在,我们可以借鉴别人的技术成果,向他们学习。但是这并不意味着我们要永远照搬照抄别人的技术,我们要做的是创造,创造出适合中国自己的,属于中国的电气自动化。通过对技术人员的技术培训以及思想灌输,让大家明白,现在我们虽然在电气自动化上取得了一定的成就,但是这些是远远不够的,与其他发达国家相比,我们的技术还不是最好的。为了电气自动化未来的发展,我们要不断的`努力,早日创造出适合我们的、独一无二的技术。
2.2技术加强
电气自动化的发展并不是独立的,而是结合信息技术、IT技术、计算机等多方面技术的综合表现。电气自动化通过和信息技术的结合,实现了通过系统控制的自动化。除此之外,IT技术也为电气自动化的发展做出了巨大的贡献。不仅如此,计算机技术更是能够将电气自动化各方面的资源以及数据放到一起共享,加大电气自动化的信息库。通过对于电气自动化的多方面信息进行综合,有助于电气自动化的全面发展。
3结语
关键词:电气自动化,现状,发展
1 前言
随着我国社会科技的不断发展, 工业现代化的进程也越来越快, 作为工业现代化的核心技术与重要标志的电气自动化技术也逐渐受到众人的关注。电气自动化技术在电气自动化企业中占据着极其重要的位置, 通过采用自动化技术, 可减少人工劳动强度, 保证信息传输的准确与及时性, 提高检测的精准率, 并大幅度增强设备运转的安全性, 降低事故的产生[1]。
2 电气自动化的现状
从目前来看, 我国的电气自动化技术正从多岛自动化逐渐向系统集成进行转变。电气自动化系统集成, 不单单是简单的系统连接, 更主要的意义还是成功达成了通道共用、功能互补、信息共享等目的, 克服了多岛自动化互不连接、功能单一、信息独享的缺陷。随着我国在计算机领域的不断发展, 已经逐渐实现了运用计算机控制, 从而实现电气自动化的目的。通过计算机模拟操作, 可实现电力系统运行中的判断与监视功能。目前, 网络和PC技术正逐步普及到工商管理中, 我国的电气自动化已普遍采用PC入机界面, 主要优点是具备灵活性与直观性, 易于集成。通过在传统的测量控制仪表中放置微处理器, 可让它们均具备数字通信与计算功能, 再使用总线将数个测量控制仪表相互连接, 遵循规范公开的通信协议, 将远程监控计算机与仪表及微机化测量控制设备相互连接起来, 完成信息与数据传输交换程序, 建立实际性的自动控制系统[2]。
3 我国电气自动化的发展前景
3.1 电气自动化产品创新化
电气自动化企业在新技术的支持下, 可及时完成国家在科技发展方面提出的规划纲要的目标, 将创新能力进行集成和引进并吸收, 可不断提升自身的创新能力。同时, 电气自动化企业还充分利用高科技手段提高产品的科技含量, 发挥创新精神, 以求产出更具有知识产权的产品与电气自动化控制系统, 为未来的持续发展提供更广阔的空间。
3.2 电气自动化系统结构通用化
电气自动化控制系统的成功运作与电气自动化系统结构通用化是息息相关的, 它可以对企业的所有网络结构予以保障, 维持计算机监督与企业管理系统及现场控制设备间的传输数据顺利通畅[3]。企业在监督现场设备工作与规划系统网络时, 不管是选择办公系统或与上级计算机通讯的以太网还是跟现场设备进行通讯的总线, 都必须要求要能保障整个系统所有范围中的通讯。
3.3 电气自动化产业市场化
电气自动化企业要随着社会与市场的体制改革随时调整自身的产业结构, 进行优化升级。企业在着重提高系统集成与技术开发的同时, 还应该注重社会化的协作与市场化的分工情况, 根据市场的变化及时调整运行措施, 要有计划的对关键技术项目进行开发与研究, 逐渐提升产品的自制比率, 有效提高所有资源的配置效率, 适应市场化经济的需要。
3.4 电气自动化系统程序接口标准化
以微软公司的技术与标准作为平台, 可大幅度降低工程使用的费用与时间, 也为办公系统与电气自动化系统进行数据共享与交换提供了便利。在企业运行ERP与MES系统时, 通过PC平台自动化操作可对方案解决过程起到非常重要的作用, 当采用计算机XP系统时, 办公环境的标准即为TCP/IP协议, 此时PC可建立接口将管理平台与自动控制相互连接, 此外采用标准化的接口还可对不同的软硬件在数据交换中予以保障, 排除通讯障碍。
3.5 电气自动化生产安全化
电气自动化企业在生产中必须重视安全方面的防护措施, 注重安全控制与非安全控制系统的集成一体化。帮助客户站在非安全控制的平台上, 采用低成本进行设计开发从而打造出自己的安全控制系统, 亦是企业需要完善的一个环节。
4 国外电气自动化发展方向
4.1 通信接口ICC
ICC即为法国的通信接口试验, 功能主要包括有远程管理、停电控制、实时读表及了解实时电价等, 通过使用ICC可实现对用电方面的优化管理[4]。ICC还可帮助用户进行简单操作指令对用电量进行控制, 且可与供电工作人员通讯, 让用户自行调整用电时段与设备, 实现最优用电。
4.2 智能用电助理
要提高电力企业的竞争力, 其中之一就是改进对客户的服务, 德国西门子研发出一种信息集成化系统, 可将网络规划和配电管理系统进行整合, 改善本身的信息系统, 从而达到提升服务水平的目的。
5 结论
电气自动化的主要优势在于管理功能强、自动化性能高、实时性好等方面, 可保障用户的电能质量与供电的可靠性, 提高用户对服务的满意率, 与传统的技术相比明显占有强大的优越性, 创造出良好的社会效益, 所以, 电气自动化技术应坚持可持续发展战略, 基于原有的基础上向更高层次进军。
参考文献
[1]于淼.浅析电气自动化的发展[J].科技信息.2011 (02) :157.
[2]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息.2010 (6) :33-34.
[3]董小震.我国电气自动化技术发展现状及趋势探讨[J].科技风.2011 (13) :78-79.
摘 要:从工业企业的发展角度来考虑,在充分考察自身经营活动情况的基础之上,加快实现电子自动化,不仅仅有利于自身生产效率的提高,同时也有利于增强企业核心竞争力,促进企业的可持续发展。本文将在简析工业自动化的基本内容以及重要意义的前提下,阐明我国当前工业电气自动化的发展现状,并在此基础之上分析我国工业电气化发展的趋势和发展方向。
关键词:工业;电气自动化;发展性质;趋势分析
从我国工业发展的实际情况来看,电气自动化的信息化程度越来越高。在一般情况下,工业的发展与计算机技术有着密不可分的关系,同时,企业的管理水平和管理效率也得到了很大的提升。目前我国的工业电气自动化应用范围越来越广泛,其自身也得到了不断的进步,在这样的发展趋势下,相信工业电气自动化会有一个很好的发展前景。
一、工业电气自动化简析
(一) 工业电气自动化的特点
从电气设备的安装点来看,设备一般应当装置在配电室或控制中心。从电气设备安装部件来看,电气自动化设备的配件具有数量多、复杂程度高的特点,由此可能在信息处理环节存在一定的难度。一旦电气自动化设备出现问题,进行维修和修护的程序比较麻烦。与其它电气设备的运行情况有所不同,电气自动化设备的运行频率不高。通常企业都想要生产机械能保持较好的工作状态,但如果过度使用会造成设备故障,不利于电力系统的正常运行,同时也要经过长时间的修复才能再次使用。因此,一旦设备故障就会扰乱正常的工作程序,不利于稳定工作状态的保持。但电气设备自动化的应用,能够大大缓解这一难题,促进系统的稳定性以及设备的正常使用。
(二) 工业电气自动化设计概要
第一,工业电气自动化设计需要在运用过程中不断进行完善和修改,从而最大限度提高电能利用效率。例如在进行水库的电气自动化设计时,在坚持设计的科学性和合理性原则的基础之上,设计者应当在满足系统的正常稳定运行的同时,充分考察周边地理环境状况,从而对水库的电气自动化设备进行全面科学的设计,满足可使用的条件和要求,从而在设计环节就保证电气自动化设备运行的效率以及设备的质量,促进系统的稳定运行。
第二,电气自动化设计应当重视系统运行效率的提高和性能的保证,从而降低设备运行需耗费的电力资源。因此,在对电气自动化设备进行设计时,应当考虑到所设计系统的每个运行环节将可能导致的运行耗费和电能使用情况,从而改善设计,尽可能降低设备的损耗和资源耗费。在实际电力系统的设计当中,应当着重考虑使用性能较好的电力设备,从而降低运行过程中发生故障的的概率,减少可能发生的维修成本,提高电气自动化运行的效率。
第三,在设备开始实际运行之后,设计者和管理者应当认真考察设备运行的具体情况,观察设备运行中每个环节的运作状况,然后根据实际情况对设备进行优化设计,对不足之处进行修改和调整,特别应当注意整个系统负荷的观察和设计。由此一来,可以在更大程度上保证整个电力系统的运作效率。设计者在进行电力系统的设计时应当做到对整个电力系统的运行状况以及运行环境的充分考虑,从而进一步提高电力系统的性能以及电气自动化设备的质量。
(三)工业电气自动化在工业发展中的重要意义
从当前我国工业的发展情况来看,电气自动化的实施和进一步推广,已经成为了我国工业产业发展的必然趋势,同时也是促进我国经济进步的重要动力。电气自动化是科学技术水平发展到一定程度的产物,也是高新技术产业的重要支柱。随着我国市场经济的进一步发展,越来越多的先进技术以及设备仪器开始出现在实际生活当中,我国的产业结构进一步优化升级,这无疑是企业发展的重要环境优势和发展机遇。随着我国生产技术的进步和社会生产力的发展,企业的自动化和智能化运作已经不再是天方夜谭。但是在企业发展程度不断提高的同时,也有更多的问题出现。虽然电气自动化设备本身的经济价值不高,但是将其应用在企业的生产经营当中,能够对企业的发展产生巨大的积极作用。所以,工业电气自动化发展是企业应当大力支持和实践的。
二、工业电气自动化发展现状
(一)我国工业电气自动化发展水平
随着我国科技水平的提高和信息技术的不断发展,传统的电力技术已经无法满足当前我国工业企业的发展和国民经济进步的需要,在这样的历史背景下,电气自动化技术的研究和应用成为了当前工业进一步发展的重要课题。但是由于实际条件和资源的限制,与发达国家电气自动化水平相比,我国仍然还有一定的距离。在经济全球化发展趋势下,我国的电气自动化更是要受到来自国内和国外竞争的双重冲击。因此,我国工业企业应当从自身发展实际情况出发,充分认识发展环境和发展机遇,不断提高自己的核心竞争力,从而在国际上挣得一席之地。
(二)电气自动化控制策略及方式
从我国工业企业发展实际情况来看,电气自动化的控制策略信息化和智能化趋势越来越明显。在控制方式上,对计算机和网络系统的应用越来越频繁。由此可见,我国工业电气自动化的未来发展方向是自动化与网络化的充分结合,以及整个电力系统管理控制的一体化。
三、工业电气自动化发展趋势
(一) 工业化模式的转变
在我国工业化趋势下,工业企业的经营模式也在发生着变化。工业发展模式的创新不仅能直接促进能源利用效率的提高,同时有利于资金的节约。因此,我们应当积极采取有效措施来不断发展我国工业电气自动化技术,从而在更大程度上促进我国工业的进步,缩小我国工业水平与发达国家之间的距离。在相关联的技术与发展方法上,我们应当着重创新与完善,在计算机技术的发展上,需要不断提高计算机配件的质量和性能,促进各技术与各设备之间的协调和合作,从而提高整个系统的整体性能和效率。
(二) 对外开放与自主创新的深化
随着我国对外开放水平的进一步提高,想要提高我国工业企业的核心竞争力就需要加快工业创新,研发核心技术,从而保证我国企业在国际竞争中立于不败之地。与此同时,我国工业企业还应当把握自己的特色与发展优势,探索一条适合自己发展的工业化道路,不断汲取国外先进技术与发展经验,从而提高自身的发展能力,实现企业的可持续发展。
参考文献:
[1]蒋志荣.浅谈工业电气自动化的应用与发展[J].黑龙江科技信息,2014,(5):81-81.
[2]夏坚铠.刍议常见工业电气自动化发展中的问题和对策[J].科技与创新,2015,(1):33-33,35.
电气自动化生产企业能够按照国家中长期科技发展规划纲要提出的目标任务,不断提高开放条件下的原始创新能力,集成创新能力和引进消化吸收再创新能力,集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。
进一步提高自身产品的科技含量,研究生产更好的具有自主知识产权的电气自动化控制系统与产品。
加大自主创新的发展力度,提供了更多,更大的空间。
3.2 电气自动化系统平台统一化
电气自动化系统平台统一化可以支持一个自动化项目周期中的设计,实施和测试,调试和开机,运行及维护等各个阶段和环节,这样可以大大降低从设计到完成的时间和费用,统一的系统开发平台还可以满足用户另一个重要需求,根据项目特点和最终用户需求决定将统一的运行代码下载到硬件PLC,基于 WIN-DOWSNT 的软件 PLC,嵌入式 NT 系统还基于 WINDOWSCE 的控制系统中。
3.3 电气自动化系统结构通用化
电气自动化系统结构通用化对于一个成功的电气自动化控制来说非常重要,整个企业的网络结构应保证现场控制设备,计算机监督系统,企业管理系统之间的数据通讯畅通无阻。
企业穗支可能 INTERNET对现场设备进行实时监督,在进行系统网络规划时,无论选择与现场设备通讯的现场总线还是与上级计算机或办公系统通讯的以太网,所选择的网络产品必须能够保证从办公自动化环境到控制级直至元年级的整个系统范围内的通讯。
3.4电气自动化产业市场化
企业在积极促进产业结构优化升级,坚持深化体制改革,加快形成落实科学发展观的体制机制保障的时候,要特别注意产业市场化的形成问题。
这就要求电气自动化企业在集中力量加强自身的关键技术开发和系统集成的同时,要通过市场化的外包分工和社会化的协作带动配套及零部件生产的市场化,有计划的研究与开发重大技术装备需要的关键共性制造技术等,逐步提高装备的自主制造比率,产业市场化是产业发展的需要,有利于资源配置效率的.提高。
3.5电气自动化系统程序接口标准化。
基于微软公司的标准和技术,如 WINDOWSXP,OPC,ACTIVEX,减少了工程时间和费用,方便了电气自动化系统和办公系统的数据交换与共享,在与企业的 MES系统,ERP 系统连接时,基于 PC平台的自动化解决方案至关重要,使用WINDOWSXP作为操作系统,使用 TCP/IP 作为办公环境的通讯标准,PC 可以在自动控制和管理平台之间建立一种最好的接口,标准化的程序接口还保证了不同厂家的软硬件产品的数据交换,切实解决它们之间的通讯障碍。
3.6电气自动化生产安全化。
我国电气自动化企业应当认识到安防行业技术多系统集成一体化的大趋势。
强调安全控制系统和非安全控制系统的集成。
让客户在现有的非安全控制系统的基础上,以较低的开发设计成本实现自己的安全方案。
也同样是我们目前应该思考的问题之一,电气自动化安全系统与产品将会成为未来自动化领域的一个亮点。
3.7 操作人员专业化。
2.1自动化水平低,效率不高。电气工程及其自动化之所以得到广泛使用,最主要的特点是高效快速和安全可靠性,是为了大力提高企业的工作效率。对于任何企业而言,工作效率的高低直接决定企业的经济效益,也会对企业的发展产生重要影响。现阶段电气工程及其自动化在不同行业不同企业的应用水平是不尽相同的,彼此之间的电气工程及其自动化水平相差比较大。个别企业的电气工程及其自动化水平比较低,相关技术设备比较落后,导致不能发挥电气工程及其自动化技术的高效性能,影响了企业的经济效益,在激烈的行业竞争中处于弱势,限于自身条件,又不能进行有效的优化升级。未来随着新一轮企业改革和产业机构调整的深化,电气工程及其自动化水平低的企业将逐渐被淘汰。
2.2电气工程及其自动化投入成本增加。电气工程及其自动化的建设要根据不同企業不同行业的自身特点和实际经营生产情况进行设计建设,要不断结合技术和经验进行探索修改,需要消耗大量的人力财力资源,极大增加了企业的成本投入,短时间内难以获得理想的回报。成本投入的提高打击了企业利用电气工程及其自动化技术,进行电气工程及其自动化建设的积极性,制约了电气工程及其自动化的发展。
2.3信息传递不对称。电气工程及其自动化在工业、农业、商业以及服务业等不同领域都有广泛的使用,在企业经营过程中尤其注重数据信息传输的安全性。在进行电气工程及其自动化建设的时候,很多企业往往是根据自身需要进行建设,导致不同企业不同领域之间的数据信息交流不便,信息不对称,阻碍了电气工程及其自动化应用中信息的传递交流,增加了使用电气工程及其自动化技术的成本,影响电气工程及其自动化的发展。
来源: 发表时间:2008-9-9 15:49:36
我国已连续4年成为世界钢材产量的第一大国,同时钢材品种、结构调整正在卓有成效地加速进行,冶金自动化也发挥着越来越重要的作用。回顾我国冶金自动化取得巨大成就的同时,应清楚地看到我们的差距和问题,按照我国走新型工业化道路的要求,结合我国冶金工业发展需求,制订我国冶金自动化技术的战略规划。
冶金自动化技术作为自动化在冶金行业的应用技术,其发展轨迹既遵从自动化学科自身的发展规律,也与钢铁工业的发展,包括工艺路线演化、制造装备的更迭、生产流程和组织方式、企业运营模式的改革和进步等密切关联。
一、冶金自动化技术现状和差距
按照目前流行的自动化体系结构,典型的冶金自动化系统按功能层次可分为过程控制系统、生产管理控制系统、企业信息化系统3个层面。
(一)过程控制系统
在基础控制方面,以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制取代了常规模拟控制,已在冶金企业全面普及。据最近中国钢铁工业协会的调查结果,按冶金工序划分,计算机控制的采用率分别为高炉100%,转炉95.43%,电炉95.9%,连铸99.42%,轧机99.68%。近年发展起来的现场总线、工业以太网等技术逐步在冶金自动化系统中应用,分布控制系统结构替代集中控制成为主流。在控制算法上,回路控制普遍采用PID算法,智能控制、先进控制技术在电炉电极升降控制、连铸结晶器液位控制、加热炉燃烧控制、轧机轧制力控制等方面有了初步应用,取得了一定成果。在检测方面,与回路控制、安全生产、能源计量等相关的流量、压力、温度、重量等信号的检测仪表的配备比较齐全;高炉的软熔带形状与位置、高炉炉缸渣铁液位、炼钢过程的熔池钢水含碳量和温度、连续铸钢过程的结晶器钢坯拉漏预报、钢材质量和机械性能预报等软测量技术取得了初步成果。在电气传动方面,用于节能的交流变频技术普遍采用;国产大功率交、直流传动装置在轧线上得到成功应用。
在过程建模和优化方面,计算机配置率有较大幅度提高,根据最近中国钢铁工业协会的调查结果,按冶金工序划分,计算机配置率分别为高炉57.54%,转炉56.39%,电炉58.56%,连铸60.08%,轧
机74.5%。但是,应当清醒地看到,过程计算机更多地起到了数据汇总、过程监视和打印综合报表的作用,由于冶金过程的复杂性,数学模型的适应性很差,过程优化方面的功能大打折扣,即使高价从国外引进的过程控制系统充分发挥作用的也不多。近年来,把工艺知识、数学模型、专家经验和智能技术结合起来,在炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的过程模型和过程优化方面取得了一定的成果,如高炉炼铁过程优化与智能控制系统、有副枪转炉动态数学模型、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、连铸二冷水优化设定、轧机智能过程参数设定等等,但如何保证其长期稳定运行并推广普及还需进一步做工作。
(二)生产管理控制系统
根据最近中国钢铁工业协会的调查结果,按冶金工序划分,生产管理控制系统计算机配置率分别为高炉5.97%,转炉23.03%,电炉26.12%,连铸20.64%,轧机41.68%。从功能上来讲,信息集成和事务处理的层面多一些,决策支持和动态管理控制作用没有发挥出来。近年来,冶金企业逐步认识到MES(制造执行系统)的重要性,在综合应用运筹学、专家系统和流程仿真等技术,协调生产线各工序作业,进行全线物流跟踪、质量跟踪控制、成本在线控制、设备预测维护等方面取得了初步成果,但如何真正在冶金企业发挥作用并结合各企业现状进行推广还需做大量细致务实的工作。
(三)企业信息化系统
随着企业管理水平的不断提高,“信息化带动工业化”在冶金企业成为共识,企业信息化方兴未艾,受到企业领导高度重视,各企业纷纷开始信息化规划和建设,很多企业已经构造了企业信息网,为企业信息化奠定了良好的基础。漆永新在“解读钢铁企业信息化”的报告中指出:“我国钢年产量500万t以上的8家企业100%上了信息化的项目,钢年产量50万t以上的58家企业中有45家上了企业信息化的项目,占77.6%”。从功能角度讲,企业资源计划(ERP)成为热点,以德国SAP为代表的ERP通用产品和韩国浦项、台湾中钢为代表的定制系统都在冶金企业找到了落脚点。此外,供应链管理系统(SCM)、客户关系管理(CRM)、企业流程重组(BPR)等概念也被冶金企业所熟悉。企业信息化工作是企业管理的一场革命,不可能毕其功于一役,需要对其本质意义的深刻理解和方方面面条件的支撑,从观念转变、管理机制变革到信息的上通下达,还有相当长的路要走,才能真正发挥效益,避免掉入信息化投入的“黑洞”。
二、钢铁行业未来发展对冶金自动化技术的需求
(一)钢铁行业未来发展及制约因素
党的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标,2020年国民生产总值比2000年翻两番。要实现新型工业化的目标,离不开钢铁工业强有力的支持,中国钢铁工业将继续保持稳定发展态势。根据中国钢铁工业协会2003年组织的市场调查结果,预计2005年国内实际钢材消耗量达到2.5亿t,2010年达
到3.1亿t,要求国内钢铁产能有较大幅度的提高。目前我国仍有近2/3的优质钢材需要进口,国内钢铁企业在品种质量方面还需要做艰苦的努力。钢铁行业未来在数量和质量两方面的发展都存在着很多制约因素。在产能增加方面,首先是资源缺乏的矛盾日益突出,例如按目前的消耗水平,现有冶金矿产资源将很难保证本世纪内生产的需求;其次,能源结构不合理,二次能源利用还很不充分,能耗高;第三,推行高效、低耗、优质、污染少的绿色清洁生产虽已有了初步成效,但从总体上看还处于初始阶段。在品种质量方面,首先是淘汰落后工艺装备的任务还未完成,流程的全面优化和工艺装备的进一步优化还受各种条件的制约,大型设备依赖进口,特别是薄板连铸连轧生产线等基本全套引进;其次,在新品种开发方面,原创性自主创新不多,产品质量的技术保障体系尚需完善。
(二)冶金行业技术进步以及对冶金自动化技术的需求
以上问题的解决,最终必须依靠冶金行业技术创新能力的增强,同时,对冶金自动化技术提出了新的挑战。
炼铁系统(铁、焦、烧)是高炉-转炉流程降低成本和提高环境质量的瓶颈,目前现状和国际炼铁发展目标有相当的差距,要向渣量150~300kg/t、焦比240~300kg/t、喷煤250~300kg/t、风温1250~1300℃、寿命大于20年的21世纪国际先进目标努力。对自动化技术的需求主要有:(1)开发更多的专用仪表,特别是直接在线检测质量的仪表,采用数据融合技术;(2)针对高炉冶炼大滞后系统特点,前馈控制和反馈控制相结合,采用预测控制等先进控制技术;(3)数学模型、专家系统和可视化技术相结合,保证冶炼过程顺行;(4)信息技术与系统工程技术相结合,不断优化操作工艺,提高技术性能指标;(5)应当关注直接还原和熔融还原(HISmelt、Corex、Finex技术)等新一代炼铁生产流程对自动化技术的新需求。
炼钢是钢铁生产的重要工序,对降低生产成本,提高产品质量,扩大产品范围,具有决定性影响:(1)目前,国内绝大多数钢铁厂(转炉或电炉)均采用人工经验控制炼钢终点,效率低,稳定性差,无法满足洁净钢或高品质钢生产的质量要求,需要完善动态数学模型,并与炉气分析等技术结合,提高炼钢终点的自动控制水平。(2)炼钢采取了很多综合节能工艺技术,要求针对工艺的变化,建立能量/物料综合优化模型,确定合理化学能输入比例、顶底比例、优化电功率曲线和废钢/铁水比例,以提高冶炼强度,缩短冶炼周期,提高生产效率,达到节能降耗的目的。(3)铁水预处理和炉外精炼的发展要求建立化学成分、纯净度、钢水温度全线高精度预报模型,并对合金化、造渣、成分调节进行优化控制。(4)继续优化高效连铸和近终型连铸技术,要求提升电磁连铸自动控制技术;开发接近凝固温度、高均质、高等轴晶化的优化浇铸技术和铸坯质量保障系统;同时考虑薄板坯连铸、薄带连铸(StripCasting)等新工艺的自动化需求。
20世纪轧钢技术取得重大技术进步的主要特征是自动化技术的应用,如计算机自动控制在连轧机上首先应用,使板带材的尺寸精度控制得到了飞跃,AGC的广泛推广应用就是例证,以后的板形自动控制、中厚板的平面形状自动控制、自由规程轧制等,无一不是以计算机为核心的高新技术应用的结果。今后,轧钢生产工艺流程将更加紧凑,趋于铸轧一体化生产和柔性化生产,对自动化提出新的要求:(1)要求先进的高精度、多参数在线综合测试技术与高响应速度的控制系统相结合,保证轧钢生产的高精度、高速度以及产品的高质量。(2)数学模型和人工智能相结合,轧钢工艺控制和管理相结合,实现生产过程的优化和高品质化。(3)计算力学与数值模拟相结合,由轧制尺寸形状预报和力学模拟转到金属组织性能预报和控制。(4)扩展控轧控冷技术与“超级钢”技术相结合,在自由规程轧制基础上实现真正的柔性化生产,即用同一化学成分的钢坯,在轧机上通过工艺过程参数的控制,生产出不同级别性能的钢材,大大提高轧制效率。
现代化钢铁厂,无论是以高炉-转炉为代表的联合企业还是以废钢为原料的电炉短流程钢厂,都具有一个明显的特征,即以产品为目标,以生产物流、能量流和信息流为纽带,将几个相对独立的生产单元有机地结合起来,形成高效化生产线。由于钢铁企业生产效率高,物资、能源消耗、运输、供应与销售量大,使企业与外部市场、社会和环境建立起错综复杂的联系。因此,对钢铁厂的生产与管理进行计算机控制,要求适应以下发展趋势:
(1)生产过程随着钢铁生产技术特别是连铸与热轧热送的发展日趋连续化,高效化的连续生产,要求钢厂计划控制和管理系统对整个生产过程中的各工序间的物流、能流和生产时序进行准确预报,实现快速信息反馈,及时准确和灵活地调整生产工艺和产品方案。
(2)目前,产品万能化的传统钢铁厂正在消亡,代之而起的是产品专业化、生产集成化的新型钢铁厂。集成化钢厂的基本特征是生产工序少,生产设备单机匹配,生产中的各种缓冲能力或缓冲容量逐渐减少,产品生产周期大幅度缩短,这要求计算机系统能对整个复杂的钢铁生产过程实现集中统一的生产管理、信息追踪和决策调整。
(3)产品质量是钢铁企业的生命线。和传统钢铁厂相比,现代化钢铁厂的主要特点是不再单纯依赖某一单一的生产工序控制产品质量,而必须从原料开始对每一工序都实现严格的质量控制与管理,才能保证最终产品的质量。这就要求钢铁企业自动化系统应具备对产品进行质量预报、在线监测和智能控制的功能。
三、冶金自动化技术发展趋势
冶金自动化技术在自动化技术的推动和冶金行业技术需求的拉动的双重机制作用下,必将取得更大进展。
(一)过程控制系统
冶金流程在线连续检测和监控系统。采用新型传感器技术、光机电一体化技术、软测量技术、数据融合和数据处理技术、冶金环境下可靠性技术,以关键工艺参数闭环控制、物流跟踪、能源平衡控制、环境排放实时控制和产品质量全面过程控制为目标,实现冶金流程在线检测和监控系统,包括铁水、钢水、熔渣成分和温度的检测和预报,钢水纯净度检测和预报,钢坯和钢材的温度、尺寸、组织、缺陷等参数检测和判断,全线废气和烟尘的监测等。
冶金过程关键变量的高性能闭环控制。基于机理模型、统计分析、预测控制、专家系统、模糊逻辑、神经元网络、支撑矢量机(SVM)等技术,以过程稳定、提高技术经济指标为目标,在上述关键工艺参数在线连续检测基础上,建立综合模型,采用自适应智能控制机制,实现冶金过程关键变量的高性能闭环控制,包括高炉顺行闭环专家系统、钢水成分和温度闭环控制、铸坯和钢材尺寸及组织性能闭环控制等。
(二)生产管理控制系统
冶金流程的全息集成。实现铁-钢-轧横向数据集成和相互传递,实现管理-计划-生产-控制纵向信息集成,同时,整合生产实时数据和关系数据库为数据仓库,采用数据挖掘技术,提供生产管理控制的决策支持。
计算机全流程模拟,实现以科学为基础的设计和制造。采用计算机仿真技术、多媒体技术和计算力学技术,基于各种冶金模型,进行流程离线仿真和在线集成模拟,从而实现生产组织优化、生产流程优化、新生产流程设计和新产品开发。
提升钢铁生产制造智能。在生产组织管理方面,基于事例推理、专家知识的生产计划与运筹学中网络规则技术,提供快速调整作业计划的手段和能力,以提高生产组织的柔性和敏捷化程度;根据各工序参数,自动计算各工序的生产顺序计划及各工序的生产时间和等待时间,实现计划的全线跟踪和控制,并能根据现场要求和专家知识,进行灵活的调整;异常情况下的重组调度技术以及在多种工艺路线情况下,人机协同动态生产调度。在质量管理方面,基于数据挖掘、统计计算与神经网络分析技术,对产品的质量进行预报、跟踪和分析;根据生产过程数据和实际数据,判定在生产中发生的品质异常。在设备管理方面,采用生产设备的故障诊断与预报技术,建立设备故障、寿命预报模型,实现预测维护。在成本控制方面,采用数据挖掘与预报技术,建立动态成本模型预测生产成本;利用动态跟踪控制技术,优化原材料的配比、能源介质的供应、产线定修制度、生产的调度管理,动态核算成本,以降低生产成本。
(三)企业信息化系统
企业信息集成到行业信息集成。信息化的目的之一是实现信息共享,在有效竞争前提下趋利避害,在企业信息系统的编码体系标准化、企业异构数据/信息集成基础上,进一步实现协作制造企业信息集成,全行业信息网络建设及宏观调控信息系统,直至全球行业信息网络建设及宏观调控信息系统。
管控一体化,实现实时性能管理(RealPerformanceManagement)。协调供产销流程,实现从订货合同到生产计划、制造作业指令、产品入库、出厂发运的信息化。生产与销售连成一个整体,计划调度和生产控制有机衔接;质量设计进入制造,质量控制跟踪全程,完善PDCA质量循环体系;成本管理在线覆盖生产流程,资金控制实时贯穿企业全部业务活动,通过预算、预警、预测等手段,达到事前和事中的控制。
知识管理和商业智能。利用企业信息化积累的海量数据和信息,按照各种不同类型的决策主题分别构造数据仓库,通过在线分析和数据挖掘,实现有关市场、成本、质量等方面数据-信息-知识的递阶演化,并将企业常年管理经验和集体智慧形式化、知识化,为企业持续发展和生产、技术、经营管理各方面创新,奠定坚实的核心知识和规律性的认识基础。
四、小结
我国冶金自动化技术取得了很大的进步,为钢铁工业的发展做出了贡献,但与国际先进水平相比,还有相当大的差距。钢铁工业在数量和质量方面的发展为冶金自动化技术的发展既提供了机遇,也提出了新的挑战。面对冶金企业花巨资大量引进的国外软硬件产品、先进技术和自动化系统,我国冶金自动化工作者任重道远。
科学技术的发展进一步推动了电气自动化技术在各行业中的应用,为促进社会经济的快速发展提供了更多助力。电气自动化技术主要是电子信息技术与信息网络技术相结合的一种应用技术,具有快速高效的特点,可以有效提高生产效率。 就现状来看,电气自动化技术不仅广泛应用于工业方面,同时在航空航天乃至人们日常的衣食住行中也都得到了广泛应用, 逐渐成为影响社会发展的重要因素。
1电气自动化技术的特点
(1)技术涵盖面广泛。电气自动化技术应用比较广泛,同时涉及的各类技术比较复杂,大部分工业企业都或多或少会涉及。另外,因为电气自动化技术是建立在电子信息与网络技术基础上的,其技术含量比较高,所以在整个电气自动化系统的设计过程中既要进行硬件设计也要进行软件设计,而且用途不同,其设计方案也就不同,必须与行业、场合需求相结合来确定设计方案,因此此种技术的应用需要比较宽的知识面。
(2)对电子技术依赖性强。对于一个完整的电气自动化系统,无论是采集信号的传感器,还是对信号进行处理运算的控制器,乃至执行运算结果的执行机构等都与电子技术密切相连。因此,电气自动化技术建立在电子技术应用的基础上,对电子技术具有强烈的依赖性。
2电气自动化技术的应用现状
随着电子技术以及网络信息技术的快速发展,电气自动化技术对社会经济的发展影响更为广泛。其应用范围主要包括以下几个方面:
2.1在电气自动化控制系统中的应用
在我国工业生产过程中,电气自动化控制系统大部分是通过分层分布式计算机监控系统来进行工作。一般情况下技术管理人员在进行系统管理时,为保证被监控机器能够正常运行,通常都会选择采用多台计算机,这样在一台计算机出现问题后剩余的几台计算机仍可保持正常工作。从管理层面来说, 电气自动化控制系统可以分为上、下2个层次结构,在管理中上位机主要承担协调管理工作,而下位机主要承担信息执行管理责任。在整个多层结构中,最上层的是国家管理机构,其远程对信息进行监控,并通过分析统一进行调控,下达宏观调度计划。
2.2在火力发电系统中的应用
在火力发电系统中应用电气自动化技术,具有很多优点: (1)加强发电系统统一化管理,真正实现火力发电厂的机、炉、 电运行一体化的目标。(2)有效对发电系统中存在的隐患以及故障进行提前预测。事实证明,在我国发电系统运行中,如果能够提前对设备运行存在的隐患和故障及时进行预测,并且迅速进行处理,可以有效避免一些生产事故的发生,保证火力发电厂经济效益的有效提升。(3)进一步实现网络结构构建。通过电气自动化技术的应用,可以进一步推动通用网络的构建, 促进企业早日实现设备自动化。通过实现自动化生产以及管理,可以有效减少管理、生产、操作等工作人员的数量,降低成本。同时,还可以保证控制系统、管理系统以及计算机控制系统的有效运行,提升数据传输和处理的有效性,从而进一步提高企业自动化生产效率。
2.3在建筑中的应用
随着社会经济的快速发展,人们更为重视生活质量。为满足人们的生活需求,出现了更多高层建筑,这就在一定程度上对建筑功能的多样性以及个性化等提出了更为严格的要求。 信息网络的快速发展,诸如信息沟通便捷性、生活环境舒适程度以及服务设施完善性等逐渐受到人们的重视,使得建筑电气设备复杂程度不断上升。电气自动化技术在建筑中的应用具有以下优点:(1)提高设备与系统运行过程中监控的有效性。 现在的建筑系统结构一般都比较复杂,尤其是电气系统更为多样化,功能复杂化,传统的管理模式逐渐不能满足新时代建筑电气系统运行管理的需求,使得各种安全事故频频发生。而电气自动化技术的应用,通过“采集、处理、反馈”流程,对整个建筑电气系统进行实时监控、有效分析、及时处理,能保证控制中心的指令可以在最短的时间内到达系统,并将系统的反馈信息在最短时间内传达到控制中心,真正实现高效不间断控制管理。(2)增强各系统之间的联系。建筑中存在各种应用系统, 如照明、配电以及消防安保等,传统管理模式各个系统分区而治,影响管理效果。通过电气自动化技术的应用可以将所有系统连接成一个整体,很大程度上提高了各系统之间的联动性。 在建筑内其中一个系统发生紧急情况,其他系统会自动滑丝并及时选择最佳应急处理方案,保证建筑内部的安全性。(3)大幅提升安全性。电气系统是建筑中的重要组成部分,其施工质量如何将直接影响建筑使用质量。但是,在系统安装施工过程中以及后期使用过程中,往往会因为自身故障、使用环境以及人为原因等,造成电气系统发生安全事故,威胁居民人身财产安全。通过电气自动化技术的应用,可及时对电气系统运行中存在的异常情况作出反应,避免出现重大伤亡事故。另外,自动化技术的应用还可以提升数据的有效性以及机算的准确性, 为工作的决策提供准确信息支持。
3电气自动化技术的发展趋势
电气自动化技术在工业及其他领域的应用对社会经济的发展具有重要意义,随着信息技术的快速发展,更多的人参与到研究电气自动化系统的行列之中,可以说,电气自动化技术发展前景广阔。
(1)低频向高频发展。电子技术的快速发展使得电子设备运行速率逐渐提升,而频率正是衡量设备运行速率的重要指标,在人们需求增高的背景下,系统由低频向高频发展已成为必然趋势。就现状来看,我国工业化发展程度在不断加深,传统的单频、低频电气自动化技术逐渐不能满足工业发展的需要,工业生产正逐渐迈向高频生产阶段。
(2)与计算机技术紧密结合。电气自动化技术的广泛应用就是为了提高生产效率,提升人们的生活质量。随着计算机技术的快速发展,人们的日常生活、工作都与计算机有着密切的联系,现在我们应用的电气自动化技术中已经加入计算机技术,但应用程度并不深,依赖程度相对较低,很多时候计算机技术只是被用来进行简单的监控管理。随着技术的不断发展,电气自动化技术中计算机技术的比重会逐渐增加,在具体应用上也不会只是停留在简单的操作和监控管理上,可以更深层次地对设备进行实时监控分析,例如通过计算机软件可以对设备生产进行仿真实验,可以更好地节约成本,并且操作方便出错率低。在信息时代背景下,电气自动化技术的发展必将会与计算机技术产生紧密的结合,实现自动化技术的进一步发展。
(3)技术更新频繁。与国外发达国家相比,我国电气自动化技术相对比较落后,很多先进技术都需要从国外引进。随着社会经济的快速发展,我国对自动化研究投入更多财力、人力, 以进一步推动电气自动化技术的创新。电气自动化技术的发展需要依赖于电子技术和网络信息技术,在发展过程中可以积极吸取其他领域的研究成果,不断提升自身的创新能力,增加设计技术含量,研究出更多更先进的电气自动化设备,以更进一步满足日益复杂的工业发展以及生活需求。另外,电气自动化技术的发展也会带动人才战略的启动,实现操作人员的专业化。企业通过应用新的自动化系统,会以满足生产需求为基础,加强操作、管理人员的培训,使其不断增强自身的综合能力,在操作和管理过程中更得心应手,不断提升生产效益。
4结语
随着科技的发展,智能化自动化技术的运用程度越来越高,并且成为工业发展和民用科技中的中流砥柱,对工业的发展和人民生活水平的提高起到了十分重要的推动作用。本文通过对电气自动化工程控制系统的现状及其发展进行论述,期望在未来的发展中,对于工业的发展和人民生活水平的提高起到重要作用。
【关键词】电气自动化;工程;民用;工业;GDP
近年来,中国的科技发展之迅速令全世界瞠目。从建国初期的算盘草纸,到如今计算速度惊人的智能计算机;从两弹一星,到载人航天……一桩桩一件件都是中国科技发展的写照。随着科技的发展,新技术也被不断的应用到国家的发展和建设中。改革开放以来,中国社会的各个方面都有了很大的提高。历代国家领导人都认可一个不争的事实,那就是,作为一个工业立国的国家,工业的发展是综合国力中最不可忽视的一个重要环节,只有工业得到了发展,国家的实力才是真正意义上的提高,人民的生活水平也才能上升到一个新的层次,国家的经济才能真正的飞速发展。纵观我国的工业发展里程,电气自动化工程系统一直都在扮演着十分重要的角色。作为工业生产运作中的重要环节,对于工业的发展起到了相当程度的促进作用。通过电器自动化技术的应用,不但提高了工作效率,而且节省了成本,对安全系数也有了一定的提高。并且,随着科技的发展,电气自动化工程的技术含量越来越高,在工业发展中的作用越来越重要。与此同时,电气自动化技术,也自然成为了科研人员重点研发和科研攻关的工作重心。
由此可见电气自动化工程在工业中的重要性可见一斑。
一、电气自动化工程控制系统发展的现状与问题
电气自动化的发展主要体现在信息技术以及系统机械之间的协调互联。随着科技的发展,电气自动化工程不仅仅作用于工业生产,同时对人们的日常生活中的影响也越来越深远。并且伴随着科技的进步,自动化、智能化的程度也是越来越高。目前,电气自动化工程控制系统都是以WindowsNT和IE为标准语言。并且以科技发展为基础,以人机一体化界面为发展方向,利用计算机对于电气自动化系统灵活控制的特点,大大的降低了硬件集成难度,从而使操作更加便捷,更容易被使用者所接受。同时,通过对标准控制语言的使用,对于系统的日常护理和故障检测也变得更加容易。当前,对于电气自动化工程控制系统主要分为三类,即:分布式、信息集成化、集中监控式三种。其中,分布式电气自动化工程控制系统采用的是模拟数字的混合体系,是目前一种使用较广泛,但是问题也比较多的一种控制系统。其问题主要表现在仪表装置老旧落后、故障率从较高且维修难度较大,同时,生产商没有统一协议,因而维修使用的互换性缺失严重。所以这种电气自动化工程控制系统的使用成本相对较高。信息集成化电气自动化工程控制系统中,相对于分布式系统主要是加强了信息技术的运用,通过对信息的采集与整理,将信息进行有效的整合与集中,使企业管理者可以及时的对人力资源信息、财务信息、物资管理信息等進行查阅、修改与整理。所以,这种方式的使用实现了管理层次的延伸,更有效地完成对于企业的管理。同时,因为加强了信息的采集与整理力度,对于自动控制设备也进行了有效和横联。并且随着科技的发展,越来越多的微型设备开始被引入系统中,与其对应的机械和设备的使用率都有待于新的提高。
监控集中式电气自动化工程控制系统,是将所有的控制信息统一集中到一个处理器中。这种方式虽然一定程度上节约了资源,但是由于信息处理量巨大,使当前的CPU无法满足人们对于系统运行速度的需求,并且由于大量的设备被引入监控系统、联入计算机,导致系统硬件的空间狭窄,电缆等线材的使用量被加大,所以使用成本会大幅度增加,同时也降低了系统的可靠性。
二、电气自动化工程控制系统的发展趋势
在实际的使用中,我们不难发现,没有任何一种技术是完美无缺的。所有的技术都是在实用的过程中不断地发现问题、解决问题。在问题的发现与解决过程中实现系统的优化与技术的完善。
同样电器自动化工程控制系统也面临着同样的问题。在当前的技术领域中,我们已经发现了很多系统的实际问题。这就需要我们针对这些问题提出合理的优化与解决方案。
针对问题才能有效的解决问题,这也就是中国文化中的对症下药。当前的系统主要表现为以下几个方面,第一,就是现有机器设备的智能化程度问题。由于电气自动化工程控制系统所需的管理和控制要求机器和设备的信息化和智能化达到一定水平,因此,对于现有设备的智能程度开发就要达到一个更高的层次。这就要求我们应当加强对于机械设备智能化的研发与优化,使这些硬件能更好的和控制系统进行配合,进而提高工作效率;第二,关于计算机运行的速度问题。由于计算机处理器在工作过程中需要大量的处理和整合相关的信息。这就很容易暴露出运行处理速度的问题。所以提高计算机处理器的工作效率和运行带宽就显得十分必要;第三,降低使用成本,虽然,随着电气自动化工程控制系统的引入,企业在生产中的人力资源成本和生产效率都有了一定程度的提高,但是由于整套控制系统的研发与建设的成本过高,所以很多生产者对于这套系统望而却步。因此,如何有效的降低系统的使用成本这就成为了我们今后科研攻关中的一个重要课题。
电器自动化工程控制系统,作为当今工业发展的一个重要基础组成部分,对于工业的发展影响是深远的。通过不断进行技术的革新,不断地推进工业的发展,进而影响到国家GDP的提高和综合国力的全面上升。所以,在智能化和自动化全面发展的今天,我们应该不断加强对于自动化和智能化的研究与磨合,使二者在生产过程中能够更好的打赢这场“工业混合双打”,从而实现真正意义上的生产自动化和工业智能化,为全面实现工业的现代化进行全力推动,最终让智能和全自动切实深入到我们的日常生活。
参考文献
[1]蔡珊.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].化工管理,2015,14:40+42.
作者简介
我国变电站综合自动化技术的起步发展虽比国外晚, 但我国70年代初期便先后研制成电气集中控制装置和 “四合一”装置(保护、控制、测量、信号)。如南京电力自动化设备厂制造的 DJK 型集中控制装置, 长沙湘南电气设备厂制造的 WJBX 型“四合一”集控台。这些称之为集中式的弱电控制、信号、测量系统的研制成功和投运为研制微机化的综合自动化装置积累了有益的经验。70年代末80年代初南京电力自动化研究院率先研制成功以 Motorola 芯片为核心的微机 RT U 用于韶山灌区和郑州供电网, 促进了微机技术在电力系统的广泛应用。1987年, 清华大学在山东威海望岛35kV 变电站用3台微型计算机实现了全站的微机继电保护、监测和控制功能。之后, 随着1988年由华北电力学院研制的第1代微机保护(OI 型)投 入运行, 第 2代微机保护(WXB-11)1990年4月投入运行并于同年12月通过部级鉴定。较远动装置采用微机技术滞后且更为复杂的继电保护全面采用微机技术成为现实。至此,随着微机保护、微机远动、微机故障录波、微机监控装置在电网中的全面推广应用,人们日益感到各专业在技术上保持相对独立造成了各行其是, 重复硬件投资, 互连复杂, 甚至影响运行的可靠性。1990年,清华大学在研制鞍山公园变电站综合自动化系统时, 首先提出了将监控系统和 RT U 合而为一的设计思想。1992年5月,电力部组织召开的“全国微机继电保护可靠性研讨会”指出: 微机保护与 RT U, 微机就地监控, 微机录波器的信息传送, 时钟、抗干扰接地等问题应统一规划并制定统一标准, 微机保护的联网势在必行。由南京电力自动化研究院研制的第1套适用于综合自动化系统的成套微机保护装置 ISA 于1993年通过部级鉴定以后, 各地电网逐步开始大量采用变电站综合自动化系统。1994年中国电机工程学会继电保护及自动化专委会在珠海召开了 “变电站综合自动化分专业委员会”的成立大会,这标志着对变电站综合自动化的深入研究和应用进入了一个新阶段。
目前, 国内有关研制和生产单位推出的变电站自动化系统及产品很多, 根据该技术的发展过程及系统结构特点, 归纳起来可分为3种典型类型。第1种类型为基于 RT U、变送器及继电保护与自动装置等设备的变电站综合自动化系统, 一般称为增强型 RT U 方式, 也称集中式, 或第1代综合自动化系统。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设 RT U 装置以实现 “四遥”。结构上仅是站级概念, 有关重要信息通过硬接点送给 RT U 装置, 变电所的监测量一般经变送器变换后送给 RT U。开关监测量是直接引至 RT U , RT U 的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令。该类系统的特点是: 系统功能不强, 硬件设备重复, 整体性能指标低, 系统联接复杂, 可靠性低, 但其成本低, 特别适合于老站的改造。实际上该类系统仅为变电站综合自动化的初级形式, 尚不能称为综合自动化系统。第2种类型为从硬件结构上按功能对装置进行了划分, 摒弃了集中式单 CP U 结构而走向分散, 系统由数据采集单元,主机单元、遥控执行单元、保护单元组成。各功能单元通过通信网络等手段实现有机结合, 构成系统。该类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏、远动屏、测量仪表等。它具有较强的在线功能。各种功能比较完善, 且人机界面较好。但系统仍然比较复杂, 联结电缆较多, 系统可靠性不太高。这类系统虽然做到了一定程度上的分散,但没有从整体上来考虑变电站综合自动化系统的结构, 一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。由于我国保护和远动分属不同的部门和专业。故我国目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。这类系统一般称为分散式系统或第2代综合自动化系统, 是一种过渡方案。第3种类型系统是采用国际上成熟的先进设计思想, 引入了站控级和间隔级概念, 系统采用分层分布式结构。设备分变电站层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。间隔层设备原则上按一次设备组织, 例如1条线路、1台主变压器。每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、录波等所有功能。设计的原则是: 凡是可以在本间隔层设备完成的功能, 尽量由间隔层设备就地独立处理, 不依赖于通信网和变电站层设备。变电站层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电站实时运行情况, 并通过间隔层设备实现变电站控制, 它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系, 这类系统实现了信息资源的共享以及保护、监控功能的综合化,大大简化了站内二次回路, 它完全消除了设备之间错综复杂的二次电缆。由于间隔层设备可放在开关柜上或放置在一次设备附近, 从而可大大缩小主控制室面积, 节省控制电缆, 减少 CT 负担。同时大大提高了整个系统的可靠性、可扩展性, 是综合自动化系统的发展方向。该类系统一般称为分层分布式系统, 也称为第3代变电站综合自动化系统。第1种技术观点认为: 变电站综合自动化系统主要考虑 “四遥量”的采集, 以点为对象, 面向 “功能设计”, 故变电站综合自动化系统应以传统 RT U 装置或在其基础上发展起来的数据采集装置、主控单元、遥控执行等装置组成的监控为基础组成, 它与微机保护的联系只要通过装置上的串行口收集信息即可, 并且特别强调保护的独立性, 即两者不能有任何硬件上的融合。由于变电站综合自动化系统源于传统的 “四遥”并且是在微机远动、微机保护基础上发展起来的, 且保护和远动分属不同的部门和专业, 故这种技术观点曾一度流行。而第2种技术观点认为: 综合自动化技术是以先进可靠的微机保护为核心, 以成熟的网络通信技术将测量控制与继电保护融为一体, 共享数据资源, 并十分强调系统的总体结构优化以及系统的可靠性。系统是以对应的一次设备为对象, 面向“对象设计”。当然它也强调保护的相对独立性, 主张在决不降低保护可靠性和功能的前提下, 目前至少可以在低压上采用保护与测控合一的综合装置。第2种技术观点是在微机保护技术成熟并向网络化多功能方向发展的基础上形成的。因此, 第2种技术观点正逐步成为大家的共识, 它也成为了目前综合自动化技术发展的趋势和潮流。
综观目前国内变电站综合自动化技术的发展轨迹, 我们可以看出如下发展趋势:在总体结构上引入国际上成熟的先进设计思想, 采用分层分布式结构, 并采用计算机局域网(L AN), 通信规约向国际标准靠拢;通信媒介普遍采用光纤, 因为光纤具有抗电磁干扰的突出优点;c.间隔层设备逐步采用保护与测控合一的综合装置, 对于配电线直接安装在开关柜上。
国外变电站综合自动化技术发展概况
国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发研究工作。其主要特点为: 系统一般采用分层分布式, 系统由站控级和元件/ 间隔级组成, 大部分系统在站控级和元件/ 间隔级的通信采用星形光纤连接,继电保护装置下放到就地, 主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系, 没有强电控制电缆进入主控制室, 这样节约了大量控制电缆, 大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰,提高了运行水平和安全可靠性。
RTU RTU(远程终端单元),英文全称RemoteTerminalUnit,中文全称为远程终端控制系统,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。RTU(RemoteTerminalUnit)是构成企业综合自动化系统的核心装置,通常由信号输入/出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成,由微处理器控制,并支持网络系统。它通过自身的软件(或智能软件)系统,可理想地实现企业中央监控与调度系统对生产现场一次仪表的遥测、遥控、遥信和遥调等功能。RTU,是SCADA系统的基本组成单元。RTU是安装在远程现场的电子设备,用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式,它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令,实现对设备的功能控制。
SCADA SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统;它应用领域很广,可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域[1]。
5结束语
综上所述,随着社会经济的不断发展,工业电气自动化技术在我国的各行各业中得到了一定的发展,制造出大量的产品,丰富了人们的物质生活。为实现我国经济发展的总体目标,需要继续应用工业电气自动化这种技术。通过分析其发展现状,了解到该技术在我国的工业生产以及人们的日常生活中,拥有大量的市场需求。因此,为了让工业电气自动化在我国有更好的发展前景,应当注意以下两点。其一,规范我国工业电气自动化领域的相关行业标准。其二,不断提高我国工业电气自动化技术的自主研发能力。
参考文献
[1]徐守全.工业电气自动化及其在生产中的实践分析[J].硅谷,.
[2]张继兵.浅谈工业电气自动化的应用及发展[J].科技与创新,(11).
关键词:电气自动化 现状 设计思想 发展趋势
1.概述
“十二五”期间,中国提出以节能减排为核心,重点解决提高能源利用率、发展可再生能源、提高环境质量,大幅度降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度的约束性指标。在战略性新型产业中,以节能环保为首,重点开发推广高效节能技术装备及产品,实现重点领域关键技术突破,带动能效整体水平的提高。
1.1 平台开放式发展
OPC(OLE for Process Control)技术的出现,IEC61131 的颁布,以及Microsoft 的Windows 平台的广泛应用, 使得未来的电气技术的结合,计算机日益发挥着不可替代的作用。
1.1.1 IEC61131 标准使得编程接口标准化。目前,世界上有200多家PLC 厂商,近400 种PLC 产品,不同产品的编程语言和表达方式各不相同,IEC61131 使得各控制系统厂商的产品的编程接口标准化。IEC61131 同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会有其他的非标准的方言。IEC61131 已成为了一个国际化的标准,正被各大控制系统厂商广泛采纳。结构化的编程方式使得程序更易管理,也提高了代码的使用效率,缩短了程序编程的周期。
1.1.2 Windows 正成为事实上的工控标准平台。微软的技术如Windows NT、Windows CE 和Internet Explore 已经正在成为工业控制的标准平台、语言和规范。PC 和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在电气自动化领域,基于PC 的人机界面已经成为主流,基于PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用Windows 作为操作系统平台的好处就是其易于使用和维护以及与办公平台简单的集成。
1.2 现场总线和分布式控制系统的应用现场总线(Profibus、FF、Interbus 等)
是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。它通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/ 控制软件和PLC 的CPU 与位于现场的远程I/O 站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来,并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。分布式控制意味着PLC、I/O 模块和现场设备通过总线连接起来, 将输入/ 输出模块转换成现场检测器和执行器。
2.电气自动化控制系统的思想
2.1 集中监控方式
这种监控方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,处理器的任务相当繁重,处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控, 伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时, 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂,查线不方便,大大增加了维护量, 还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
2.2 远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、,节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks 总线,CAN总线等)的通讯速度不是很高,而电厂电气部分通讯量相对又比较大,所有这种方式适合于小系统监控, 而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。
2.3 现场总线监控方式
目前,对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中,且已经积累了丰富的运行经验,智能化电气设备也有了较快的发展, 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外,还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0 卡件、模拟量变送器等,而且智能设备就地安装,与监控系统通过通信线连接,可以节省大量控制电缆,节约很多投资和安装维护工作量,从而降低成本。另外,各装置的功能相对独立,装置之间仅通过网络连接,网络组态灵活,使整个系统的可靠性大大提高,任一装置故障仅影响相应的元件,不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。
2.4 同步开断技术
同步开断(Synchronized Switching)是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。在理论上应用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压。这样,由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低,由于操作引起设备(包括断路器本身)的损坏也可大大减少。目前,高压开关都是属于机械开关,开断的时间长、分散性大,难以实现准确的定相开断。目前的同步开断设备是应用一套复杂的电子控制装置,实时测量各种影响开断时间分散性的参量变化,对开断时刻的提前量进行修正。即便采取了这种代价昂贵的措施,由于机械开关特性决定,还不能做到准确的定相开断,设计人员还不敢贸然降低电气设备的绝缘水平,以防同步开断失败造成设备损毁。因此,同步开断的优势没有发挥出来。实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。
3.电气自动化的发展趋势
1 电气自动化工程控制系统的现状
我国的电气自动化工程控制系统已发展了几十年, 到现今为止已经取得了较大的成就。可与发达国家相比而言我国的电气自动化工程控制技术相对落后, 而且随着电气自动化工程控制系统的不断发展, 电气自动化工程制造行业的竞争局势越来越严峻。
1.1 电气自动化工程控制系统的信息集成化
信息电气自动化控制系统集成已扩展两个方向, 第一是扩大发展的管理水平, 电气工程自动化控制系统的管理对企业的各种资金和人力进行合理的分配, 即实时了解公司动态生产部门。理解企业领导者的有效管理生产的实时状态有着极其重要的作用, 另外在意外事情发生时能及时采取相应的对策。二是电气工程自动化控制技术延伸扩展, 延伸的电气工程自动化控制技术, 包括研究和开发以及电气工程自动化控制设备电气自动化设施进行改善。在电气自动化工程控制的技术上的延伸使得企业所生产出来的产品足够适合社会的需要, 通过对技术的延伸拓展新兴的微电子处理技术也加入到电气自动化设施中, 这便能将电气自动化工程控制技术与其所匹配的软件有机的结合起来。
1.2 电气自动化控制系统的标准语言规范是Windows NT以及IE
电气自动化控制系统发展的最终目的是达到人机的界面, 为了达到这种目的主要是依据windows操作系统来实现的。因为PC系统的控制非常灵活, 而且非常容易制作集成电路板, 如果在电气自动化工程控制系统中采用标准的编写语言将能够使得电气自动化控制系统的维修与护理更加便捷。
1.3 电气自动化控制系统的集中监控方式
集中监控方法非常适用于电气自动化控制系统, 但集中监控的方法也有其相应的缺点。集中监控系统的控制模式的所有功能都存储在服务器上, 该系统因为只有一个服务器进行系统控制, 那么就会导致处理速度变得非常慢。如果添加了所有的电气自动化设备监视, 这会使得该装置需要监测的项目非常多, 从而使主机空间容量的控制系统大幅度减少。这种方法将增加的集中监视电气自动化控制系统的成本, 因为集中监控电气自动化控制系统的结构会使用大量通信电缆, 在数据传输的过程中可能会由于长距离传输导致可靠的控制系统降低。采用电气自动化控制系统的所有需要监控终端的电缆连接到服务器, 集中监控的方式, 连接到同一个服务器作为主机的终端服务器这么多的电缆会相当复杂, 大大增加了电气自动化控制系统维护的难度, 如果不能运行接线错误会导致整个电气自动化控制系统。
2 电气自动化工程控制系统的发展趋势
2.1 电气自动化工程控制系统的创新技术
创新是电气工程自动化控制系统不断进步的根本, 在我国的政策优惠下吸引了优秀的外资企业, 以达到不断引进国外先进技术和创新吸收的目的。电气工程自动化控制系统要不断适应社会的变化, 建立其我国独立的电气工程自动化控制系统。在电气自动化控制系统的开发过程中可以与政府进行合作, 由政府提供适量的资金和技术以及技术。通过政府的优惠政策将会使得企业对于电气自动化控制系统的创新积极性得到更大的加强。
2.2 电气自动化工程控制系统的标准化接口
微软是由于实施了技术统一才使得公司的办公效率得到了显著提高, 正是因为采用了统一的技术标准才能避免公司内部的通信问题, 在很大程度上节省了工程时间, 通过微软的统一的操作系统, 公司内部可以实现办公室系统与电气自动化工程控制系统的数据共享, 所以管理人员可以通过PC系统对电气自动化工程控制系统进行实时监控并对出现的情况进行快速的管理, 而且标准化接口可以使得不同厂家进行数据交流, 避免了企业之间通讯的难点。
2.3 统一化的电气自动化工程系统
统一电气自动化工程系统即是对电气自动化产品进行设计、测试、运行、调试以及维护, 对电气自动化工程控制系统进行统一化的管理将能够使得工程从设计到投入使用的时间最大程度的减少, 同时也最大限度的节省了企业的资金。电气工程自动化控制系统, 关键是要满足客户的要求对系统, 网络结构的电气工程自动化控制系统包含安全设施, 远程监控系统, 以及良好的企业项目管理系统, 电气工程自动化控制系统的统一的最大用处是保障生产部门的整体通信监管机构。
2.4 电气自动化产品的生产更加安全
电气自动化功臣控制系统的重要目的就是保障电气自动化产品的安全规范集成化, 通过建立电气自动化工程控制系统可以保证工作人员、生产机器以及环境的安全, 从而提高产品的安全性并减少安全事故的发生。
2.5 未来的电气自动化系统需要更加专业的人才
专业的人才对于电气自动化工程控制系统的发展有很大的作用, 对于电气自动化工程控制系统的人才培训应该从电气自动化系统安装的时候开始, 方便工作人员熟悉整个系统, 这样便会使得工作人员积累较多的经验。
3 总结
为了能够使得电气自动化工程控制系统得到长远的发展就要坚持创新的道路, 然后对电气自动化系统进行统一化管理, 对系统操作人员进行严格的培训, 为了更好的培养优秀的电气自动化工程控制系统管理人员可以进行校企合作, 使得我国的电气自动化工程控制系统得到更好的发展。
摘要:电气自动化工程控制系统对于现代化工业发展具有非常重要的意义, 电气自动化工程控制系统不仅能够推动社会的发展与进步, 更能够减少安全事故的发生。基于电气自动化工程控制系统如此重要的作用, 本文将详述电气自动化工程控制系统的现状以及其未来的发展方向。
关键词:电气自动化,工程控制系统,发展趋势
参考文献
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