主頁 > 新聞動態 > 電氣自動化在工業機械控制中的應用探討 2021-10-19

電氣自動化在工業機械控制中的應用探討

工業機械作為一種高精密設備，廣泛地應用在現代工業生產中，其發展水平對于整個行業的發展具有積極的促進作用。從現階段的應用情況來看，雖然我國工業機械設備已經取得較大發展，但是同一些發達國家相比，我國的工業技術水平仍然比較落后。另一方面，該行業從業工作人員專業水平參差不齊，在技術應用過程中，存在著一定差異。因此，本文從電氣自動化基本原理出發，闡述了該技術的應用優勢以及應用前景，希望能夠促進相關企業的長遠發展。
一、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備的基本原理
技術創新性對于電氣控制領域的發展具有深刻的影響，可以從根本上去改變設備的控制模式。從當前的應用情況來看，將計算機軟件技術和信息技術巧妙地結合在一起，能使兩者的應用功能變得更加強大，同時也提升了運行的安全性與穩定性。在今后的工業機械控制系統中，可以將信息、管理和制造技術相結合，使連續化的工業生產工作能更快、更好地完成。
自動化技術的發展同制造工藝、電氣理論密不可分。從過去的制作技術來看，繼電器在機械生產中具有非常重要的作用，它具有操作簡單、成本低廉的優點，但無法實現自動化與信息化相結合的操作也使其應用存在著一定的局限性。隨著自動化技術的出現，可以將一些機械設備相互結合，使機械設備具備極強的抗干擾能力，也能實現一些自我診斷與修復的功能。
二、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備在工業機械控制中的應用優勢
1.適用性強
在現代化工業中，生產經營一般都構建在電氣系統之上，通過電氣控制系統實現對設備的穩定運行，基于此這項技術的應用范圍在不斷擴大。電氣系統最開始應用在家庭供電中，后來逐漸地延伸到能源企業、鋼鐵企業等重工業中。自動化技術具備模塊化與標準化的優勢，還可以配備齊全的硬件以供選擇，用戶可以根據實際情況進行相應選擇和制造，然后組成不同種類、不同規模的系統。以PLC為例，利用數字運算和計算機技術具備的極強帶負荷功能優勢，可以直接驅動接觸器實現控制功能。PLC還可以代替一些軟件，減少控制柜中的安裝時間，在完成系統的安全檢測與接線排查后，如果在現場統調中發現問題，可以及時進行調整解決。
2.性價比高
在過去的繼電器控制系統中，會使用多種中間、時間繼電器，當出現接觸不良的情況時，極其容易出現故障。在這種情況下，利用PLC便可以替代傳統的繼電器，輸入相應的參數后，便可以降低故障發生幾率。同時，在一臺小型的PLC中包含許多編程軟件，技術人員可以充分利用這些軟件，做好機械設備的控制工作。操作人員在工作室中便可以對PLC進行調整，既節省時間，也提高了工作效率。
三、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備在工業機械控制中的具體應用
1.智能化應用
隨著社會經濟的快速發展，科學技術也產生相應的提升轉變，這種情況下，大眾對于機械產品也提出更加嚴格的要求，對機械產品進行智能化改造，成為時代發展一種必然趨勢。在不斷探索的過程中，智能化科技已經成為二十一世紀的一項重點技術，尤其是在工業發展中，要充分借助智能技術的優勢，以提高機械設備的自動化運行水平。在改革過程中，將傳統機械制作同智能化有效地銜接起來，替代人工負責的部分，讓系統借助自身的智能功能對制造系統的運行情況進行相應監測，對一些錯誤問題，或是非正常運轉狀態進行分析，根據記載的問題采取相應的預防性措施。
例如，在對紅木工藝產品進行重新設計與改造的同時，就可以充分借助一些計算機輔助設計技術開發出多款產品，以此來實現產品設計的自動建模，推動紅木加工行業的智能化發展。傳統的紅木制作一般都是采用人工化的手工制造，該行業發展到當下，應該在生產上采用一些智能化加工設備，將綜合機械概念作為核心點，提出以紅木機械機器人為中心、以快速加工和并行工程為輔助的智能化工藝操作，并對整個紅木材料進行系統性改進，真正地將木工機械推向到一個全新的時代。
2.集成化應用
集成化在實際應用中可以看作一種具體的生產方式，其要求具備一定的應用技能，電氣自動化在工業機械生產中也具備一定的集成作用，一般是針對多種生產內容所決定的，這樣便可將整個生產工作結合在一起。同時，可以利用計算機技術對一些具體的局域功能進行相應調整，然后將其細化到每個具體的系統中。集成化系統的應用，不僅可以確保整個產業分工更加合理化，還能更快地完成相應的機械制作流程，確保產品具有更高的質量。
例如，在包裝機械的控制中，經常會應用到一些集成技術，由于該行業所涉及的物品范圍廣、種類多，需要和不同廠商的PLC接口對接，所以在使用過程中難免會遇到兼容匹配等問題。企業所要考慮的則是如何通過自動化控制技術，將通信與信息等結合在一起。在這種情況下，工業設備就會選擇系統集成技術，將各個分離的設備緊密聯合，這樣便可以有效地解決系統之間連接復雜的問題。工業機械中的自動化集成技術在未來將會有非常廣闊的發展空間，集成化系統會更好地輔助工業自動化的發展，促進制作行業、包裝行業的縱向發展。在提高設備運行效率和安全性能的同時，使企業發展目標更為長遠。
3.虛擬化應用
虛擬技術一般以仿真和系統建模為基礎，通過多學科來構建一個綜合性較強的系統技術，其中包含現代制造工業、人工智能和多媒體技術等。根據其中的仿真技術，結合相關的信息，對機械制造進行仿真模擬，這樣便可以解決一些實際生產中可能遇到的問題。從理論角度來看，實現PLC虛擬化的最大目的就是保障廠家和用戶的相關利益，并且通過信息系統的相關案例，滿足廠家解決實際問題的基本需求。此外，在PLC硬件重構中，同樣也以軟件定義為基本核心，將PLC中的邏輯運算和平面分離，實現通用的邏輯運算。
例如在煙草機械的研發中，為了促進煙機工業的技術性創新，就應該充分利用電氣自動化技術，整合公司技術研發資源，這樣才能實現集團公司產品的高效統一與集中管理。尤其是在設計文件的轉換中，為確保設計文件的可視化，除了設計師以外，其他人也可以通過可視化參與到設計中，真正的實現多部門相互配合，提高大型配合模型的工作效率。在這種虛擬化的管理程序中，運行的操作系統不會損壞或者影響其他操作系統，并且在操作系統不經過任何修改的情況下，也可以應用到虛擬化管理過程中。
4.無人化應用
隨著電氣自動化與人工智能在工業機械中的應用，無人化理念也開始被更多的企業所接受。從相關調查中便可以發現，2018年全球工業機器人的銷售量高達二十四萬臺，同比增長了8％。但從我國的實際應用情況來看，工業機器人使用量遠低于全球平均水平，雖然我國自主品牌取得了較大發展，但是同發達國家相比，仍舊存在著一定差距。工業機器人所涉及到的范圍較廣，要將其進行系統化歸納，就需要做到機械和微電子的相互結合。從實際應用情況來看，機器人技術勢必會給工業發展帶來一定的促進作用。
工業物聯網提出了“中國制造2025”，這實際上也是工業4.0制造的一個突破口。物聯網則是通過各種信息傳感器設備，將監控、連接物體所需要的各種信息相結合，實現物品和網絡之間的有效銜接，在thingstothings的通信方式中，確保設備、人和系統之間的智能化連接。在離散性制造企業中，數控加工中心、智能機器人就可以對所有的柔性化制造單元進行自動化排除，真正達到無人值守的狀態。
四、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備參數要求

一）、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備概述
該考核實訓平臺主要由實訓桌、網孔板、實訓元器件組成。學生根據實訓線路進行元器件的合理布局，安裝、接線全部由學生自行完成，接近工業現場。能完成機床線路，電機控制線路，照明配電的模擬操作、安裝調試的綜合實訓，訓練學生動手能力和實操技能。實訓項目可自行確定，根據所選的項目選擇相應的元器件。
二）、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備技術指標：
1.輸入電壓：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2.工作環境：溫度-10～＋40℃ 相對濕度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3.裝置容量：＜1.5KVA
4.重   量：約100Kg
5.外形尺寸：1480×700×1300mm
6.漏電保護動作電流：≤30mA；漏電保護動作時間：≤0.1s。
三）、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備的基本配置及功能
（一）電源控制箱
主控屏為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板。整個實訓室配備一臺教師總控制系統，可以分控每一個學生臺。
（二）主控功能板配備資源
1、主控功能板
(1) 三相四線電源輸入，經漏電保護器后，經過總開關,由接觸器通過起、停按鈕進行操作；
(2) 設有450V指針式交流電壓表三只，指示電源輸入的三相電壓；
(3) 低壓交流電壓3－24V分七檔可調，最大輸出電流1.5A，電流表指示。
(4) 雙路穩壓電源，二路輸出電壓均為0～30V，由電位器連續調節，輸出最大電流為1.5A，每路電源輸出有0.5級數字電流表、電壓表指示。電壓穩定度<10－2，負載穩定度<10－2，紋波電壓:<5mV。
2、恒流源：0-200mA連續可調，數字表顯示，開路保護。
3、全功能DDS函數信號源
A.高頻率分辨率：0.01Hz B.高頻率精確度：±20ppm C.低失真度：<1%D.方波占空比1%~99%精確可調   E.三角波調占空比后可輸出兩種鋸齒波F.可變直流電平控制   G.外部頻率測量 H..預設頻率存儲、調入功能 I. 輸出衰減，由兩個"衰減"按鍵選擇。
技術指標：
A.主輸出波形正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種波形B.最大輸出幅度 10VppC.輸出阻抗 50Ω±10%
D.直流偏置 ±5V（空載）E.占空比范圍 1%-99%（方波）F.輸出頻率范圍： 0.01Hz-2MHz
4、外測量功能：
頻率范圍：1Hz-60MHz 開關（內測/外測）轉換。信號幅度：0.5Vpp-20Vpp 外計數范圍：0-4294967296
存儲和調入：具有10組參數存儲與調出的功能。
5、功率、功率因數表：由微電腦、高精度A/D轉換芯片和全數顯電路構成。通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。為了提高測量范圍和測試精度，在硬、軟件上均分八檔區域，自動判斷、自動換檔。功率測量精度1.0級，電壓、電流量程分別為450V、5A，測量功率因數時還能自動判斷負載性質（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），可儲存15組數據，供隨時查閱。
（三）實訓臺
要求整體采用歐標工業鋁型材框架，經過數控機械精加工成型，外表面靜電氧化處理，實訓臺連接件采用歐標標準連接件組合，完全貼合設計，外形時尚美觀，經久耐用。實訓臺配元件儲存柜，儲存柜底部采用帶剎車的萬向輪，移動和固定兩相宜。
實訓操作面要求：采用型材框架，內置實訓模塊安裝平臺，連接實訓臺與電源控制屏，與實訓臺形成36度斜面，可根據實訓要求，開合及提升，采用升降支撐柱，精準控制開啟角度。
操作面下方中部配置2個元件工具抽屜，采用靜音三節滑軌，下部配有雙開門存儲柜，優質鋼板制作。
網孔板掛件：2塊每塊尺寸700X620mm采用鈑金沖壓而成，噴塑烤漆，掛放實訓操作面上。
四）、工業電氣自動化及電工技能考核實訓平臺,工業電氣自動化及電工技能考核實訓裝置,工業電氣自動化及電工技能考核實訓設備需完成的實訓項目
1)與、或、非邏輯功能實訓
2)定時器功能實訓
3)計數器功能實訓
4)傳送指令功能實訓
5)數據移位指令功能實訓
6)算術運算指令功能實訓
7)電機控制實訓
8) 搶答器控制
9)音樂噴泉控制
10)裝配流水線控制
11)交通信號燈控制
12）自動供水控制
13）天塔之光控制
14)自動送料裝車/四節傳送帶控制
15)多種液體混合裝置控制
16)自動售貨機控制
17)自控軋鋼機控制
18)郵件分揀機控制
19)四層電梯控制
20）機械手控制
21）自控成型機控制
22）加工中心控制
23）PLC認知實訓
24)PLC控制狀態轉移、分支功能實訓
25)PLC控制數據處理指令功能實訓
26)PLC控制微分、位操作功能實訓
27)PLC控制藝術彩燈造型的PLC
28)PLC控制三相鼠籠式異步電動機點動控制和自鎖控制
29)PLC控制三相鼠籠式異步電動機聯動正反轉控制
30)PLC控制三相鼠籠式異步電動機自動往復控制
31)PLC控制三相鼠籠式異步電動機Y/△轉換起動控制
32)PLC控制三相異步電動機串電阻降壓起動控制
33)PLC控制三相異步電動機能耗制動控制
34)三相異步電動機直接起動、停車的控制電路連接；
35)接觸器聯鎖的三相交流異步電動機正、反轉控制電路的連接；
36)按鈕聯鎖的三相交流異步電動機正、反轉控制電路的連接；
37)按鈕、接觸器聯鎖的三相交流異步電動機正、反轉控制電路的連接；
38)萬能轉換開關控制三相異步電動機的正反轉；
39)三相交流異步電動機Y-△（手動切換）啟動控制電路的連接；
40)三相交流異步電動機Y-△（時間繼電器切換）啟動控制電路的連接；
41)定子繞組串聯電阻啟動控制電路的連接；
42)三相交流異步電動機能耗制動控制電路的連接；
43)三相交流異步電動機反接制動控制電路的連接；
44)多臺（3臺及以下）電動機的順序控制電路的連接
45)電動機的往返行程控制電路的連接；
46)三相交流異步電動機既能點動，又能連續轉動的控制電路連接；
47)兩地控制電路的連接；
48)按鈕切換的雙速電動機調速控制電路的連接；
49)時間繼電器切換的雙速電動機調速控制電路的連接；
50)離心開關配合的反接制動控制電路的連接；
51)變頻器面板功能參數設置和操作實訓；
52)變頻器對電機點動控制、啟停控制；
53)電機轉速多段控制；
54)工頻、變頻切換控制；
55)基于模擬量控制的電機開環調速；
56)基于面板操作的電機開環調速；
57)變頻器的保護和報警功能實訓；
58)基于PLC的變頻器開環調速；
59)觸摸屏的參數設置；
60)觸摸屏的編程；
61)觸摸屏、PLC、變頻器的綜合實訓；
五、結束語
隨著我國經濟的快速發展，生產效率實現了飛速提升，而信息技術的進步也會帶動自動化控制系統的發展，實現通訊和計算機技術的高度融合，在改善工業機械控制方面發揮非常重要的作用。電氣自動化實際上也是工業機械在未來發展中的主要趨勢，因此，相關從業人員應該加強對理論知識的學習，積極探索自動化技術和工業相互融合的模式，提高工業企業的經濟效益。

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