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試論機械電氣自動化控制:試論供水設(shè)備機械電氣自動化控制技術(shù)

摘 要：本文對供水設(shè)備機械電氣自動化控制技術(shù)的功能和優(yōu)點進行了簡要的介紹，并對供水設(shè)備機械電氣化自動控制技術(shù)的設(shè)計理念進行了概述。通過積極應(yīng)用機械電氣自動化控制技術(shù)，能夠有效的提高供水設(shè)備的運行效率，節(jié)約人力資源方面的投入，對供水質(zhì)量的提高有著重要的推動作用。隨著自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，在供水設(shè)備中應(yīng)用機械自動化控制技術(shù)將會對供水事業(yè)帶來更多的積極作用。

關(guān)鍵詞：供水設(shè)備;控制技術(shù);電氣自動化

供水事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展關(guān)系著人民群眾的正常生產(chǎn)和生活，也關(guān)系著經(jīng)濟的正常發(fā)展和社會的穩(wěn)定。在供水事業(yè)中積極運用電氣自動化控制技術(shù)，不僅可以降低人力成本，提高工作效率，還可以減少供水工作中的人為錯誤，保障供水質(zhì)量。

1 供水設(shè)備機械電氣自動化控制技術(shù)的功能和優(yōu)點

與傳統(tǒng)的供水設(shè)備相比，電氣自動化控制技術(shù)能夠有效的提高供水工作的效率，促進供水企業(yè)的健康發(fā)展，其具有以下幾個方面的功能和優(yōu)點。

1.1 具有良好的自身保護功能

在電氣自動化控制系統(tǒng)中具有較少的控制獨享數(shù)量，能夠在短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)的搜集和分析，并且具有自動保護裝置，這也使電氣自動化控制系統(tǒng)能夠搜集到詳實、的數(shù)據(jù)。在供水設(shè)備中應(yīng)用該項技術(shù)，能夠避免工作內(nèi)容、設(shè)備所處環(huán)境對數(shù)據(jù)性造成的影響，避免供水工作受到各種因素的影響，將各種負面作用降低到最小。通過電氣自動化控制系統(tǒng)中的自動保護裝置，能夠針對各種問題進行及時響應(yīng)，從而對供水設(shè)備進行有力的保護[1]。

1.2 工作效率高

電氣自動化控制系統(tǒng)主要是靠各個相應(yīng)的程序來控制整個工作過程，并且及時記錄涉及的各種數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)可以以供水設(shè)備所處的位置改變?yōu)橐罁?jù)，及時地更新操作代碼，從而保障工作指令的，及時向供水設(shè)備傳遞工作指令。與人工操作相比，自動化控制系統(tǒng)能夠進一步減少人為失誤，提高供水工作的效率，并且及時向相關(guān)位置傳遞操作指令，減少傳遞過程中的延誤。

1.3 具有良好的環(huán)境適應(yīng)性

供水設(shè)備機械電氣自動化控制技術(shù)能夠有效地提高供水設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)能力。由于供水設(shè)備所處的工作環(huán)境較差，如果要使用人工操作的方式，則需要職工長期處于惡劣的環(huán)境中進行工作，不僅對職工的人身健康造成了惡劣的影響，而且也會影響操作的及時性和性，有一些供水設(shè)備所處的環(huán)境過于惡劣，職工甚至難以深入。此時就可以使用電氣自動化控制技術(shù)，通過自動化技術(shù)來對供水設(shè)備進行遠程操控，避免職工在惡劣的工作環(huán)境中工作，同時提高供水工作的質(zhì)量，進一步降低人為誤差，使供水事業(yè)的發(fā)展更加穩(wěn)定[2]。

1.4 具有更快的遠程傳播速度

在供水設(shè)備中使用電氣自動化控制技術(shù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)進行的控制，及時地傳輸信息。與人工操作相比，該系統(tǒng)具有更快的遠程傳播速度，能夠通過遠程監(jiān)控的方式對各種數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)控和傳播，使用遠程監(jiān)控設(shè)備來進行信號輸出。這樣可以減少職工對供水設(shè)備的近距離操作，從而實現(xiàn)遠程控制監(jiān)控對象。

2 供水設(shè)備機械電氣自動化控制技術(shù)的設(shè)計概述

2.1 積極應(yīng)用集中監(jiān)測理念

所謂的集中監(jiān)測理念也就是通過處理器來有效的控制供水設(shè)備，其優(yōu)勢在于能夠?qū)φ麄€運行過程進行有效的維護，操作較為便利，能夠充分地完成供水設(shè)備的運行工作。如果供水設(shè)備出現(xiàn)故障，還能夠進行便利的維修，從而保障了供水設(shè)備運行的穩(wěn)定性。但是集中監(jiān)測理念的運用也存在一些不足，盡管通過獨立處理器能夠使工作程序大幅度簡化，然而也造成了處理工作過于集中，從而拖慢了處理的速度。特別是當控制任務(wù)越來越多時，成本也會越來越高。因此集中監(jiān)測理念只適合在短距離的監(jiān)控中使用，隨著距離的拉長，電纜成本和供水質(zhì)量都將受到很大的影響，操作失誤也會越來越多。因此，當前只在簡單的防護設(shè)備中應(yīng)用集中監(jiān)測理念。

2.2 集中應(yīng)用遠程監(jiān)控理念

遠程監(jiān)控理念也就是對供水設(shè)備進行遠程監(jiān)控，并進行遠程信號的輸入和輸出，遠程監(jiān)控理念的優(yōu)點在于布設(shè)電纜時可以依照距離的遠近來進行合理的安排，從而使電纜的用量得到了降低，供水費用也得到了減少。遠程監(jiān)控理念使用的材料比較簡單，并能夠收集和分析信息，對供水設(shè)備進行有效的遠程監(jiān)控。但是遠程監(jiān)控理念也存在一些問題，具體表現(xiàn)為無法對該項技術(shù)的特征進行充足的反應(yīng)。如果需要進行遠程監(jiān)控，就必須進行遠程輸送和處理，這也帶來了比較繁重的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫矔艿接绊憽＿h程監(jiān)控過程中還存在著一定的數(shù)據(jù)流失[3]。

2.3 積極利用現(xiàn)場總線監(jiān)控理念

現(xiàn)場總線監(jiān)控理念主要是對工作現(xiàn)場進行總體監(jiān)控，在處理器中集中所有的自動化控制功能，從而保障供水設(shè)備能夠正常運行，收集和處理所有的數(shù)據(jù)。現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)理念的優(yōu)點在于能夠?qū)┧O(shè)備的運行全過程進行有效的監(jiān)控，監(jiān)控的性也得到了有效的保障，對供水設(shè)備的監(jiān)控效率較高，監(jiān)控數(shù)據(jù)的整理和傳輸過程中的錯誤率得到了降低。然而現(xiàn)場總線監(jiān)控理念屬于現(xiàn)場總線監(jiān)控，如果管理不善，可能會造成控制功能的混亂，難以對監(jiān)控信號進行地收集和傳輸，從而影響了供水工作的順利進行。

在供水設(shè)備機械電氣自動化控制技術(shù)中，應(yīng)該綜合應(yīng)用以上三種理念，從而以數(shù)據(jù)、距離、信號方面的要求為基礎(chǔ)，來選擇合適的理念和技術(shù)，并對其進行完善，使供水工作的需求得到充分的滿足，不斷提高電氣自動化控制技術(shù)。總體而言，電氣自動化控制技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合，能夠有效地提高供水設(shè)備的工作效率。結(jié)合信息技術(shù)能夠有效的提高監(jiān)控的效率，并對供水設(shè)施的運行情況進行在線監(jiān)控，由員工在操作室中通過視頻的方式進行監(jiān)控，有效地提高了該技術(shù)的通訊功能，從而更好地發(fā)揮供水設(shè)備的作用，推動供水設(shè)備機械電氣自動化控制技術(shù)的進步。

3 結(jié)語

自動化控制技術(shù)能夠有效地提高供水設(shè)備的運行穩(wěn)定性，監(jiān)控供水設(shè)備的運行情況，有效的降低人力資源成本，提高供水工作的效率，促進供水企業(yè)的健康發(fā)展。因此應(yīng)該在供水設(shè)備中積極引進自動化控制技術(shù)。

試論機械電氣自動化控制:試論人工智能技術(shù)在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中的應(yīng)用

摘 要：作為社會發(fā)展過程中的一門新興學科，人工智能在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。人工智能是計算機技術(shù)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠有效的提高供水設(shè)備的運行效率。本文簡要介紹了人工智能技術(shù)以及人工智能控制器的主要優(yōu)勢，并對人工智能技術(shù)在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中的具體應(yīng)用進行了舉例說明。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);供水設(shè)備;電氣自動化控制技術(shù)

人工智能技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍，極大地推動了生產(chǎn)效率的提高。作為一門邊緣學科，人工智能技術(shù)屬于自然學科和社會學科的交叉，涉及到的學科里面包括不定性論、控制論、計算機科學、心理學、數(shù)學、認知科學等等。在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠有效地節(jié)約人力資源成本，提高供水設(shè)備的運行效率，減少供水設(shè)備的運行故障，推動供水企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

1 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)主要是對新設(shè)備、新技術(shù)和新理論進行拓展、研究和開發(fā)而形成的一種新興技術(shù)。計算機發(fā)展的過程中，人工智能是一個重要的發(fā)展方向和組成部分，在該領(lǐng)域產(chǎn)生了各種應(yīng)用設(shè)備，例如圖像識別系統(tǒng)、語言識別系統(tǒng)、機器人等等。總體而言，人工智能技術(shù)是多個領(lǐng)域和技術(shù)的結(jié)合，可以使機械設(shè)備完成與人類智能相似的功能，從而達到提高生產(chǎn)效率的目的，減少人力資源方面的投入[1]。

2 在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中應(yīng)用人工智能控制器

不同類別的人工智能控制器需要不同的研究手段，例如遺傳算法、模糊神經(jīng)或者神經(jīng)算法等等，本文將人工智能控制器作為非線性函數(shù)近似器進行研究，從而對人工智能進行開發(fā)和研究。與普通的函數(shù)估計其相比，人工智能非線性函數(shù)計時器具有非常明顯的優(yōu)勢，其在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中的應(yīng)用也能夠取得良好的效果。首先，如果使用普通的函數(shù)估計器，研究的過程中會遇到一些不確定性因素，對供水設(shè)備的穩(wěn)定性造成影響。而使用非線性函數(shù)近似解，則無需將研究對象的模型建立起來，能夠?qū)€別對象進行便利的研究，從而推動了電氣自動化控制系統(tǒng)在供水設(shè)備中的應(yīng)用。其次，為了達到一定的目的，研究者可以對供水機械設(shè)備的性能進行調(diào)整，從而有效地提高供水設(shè)備的適應(yīng)性。第三，與控制器或者普通函數(shù)估計其相比，人工智能非線性函數(shù)近似器在調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)方面更加便利，能夠?qū)┧O(shè)備的數(shù)據(jù)進行便利的調(diào)節(jié)。第四，在設(shè)計供水設(shè)備機械電氣自動化控制系統(tǒng)的過程中，設(shè)計者只需獲取供水設(shè)備中的數(shù)據(jù)，就能夠應(yīng)用人工智能技術(shù)對其進行設(shè)計。在設(shè)計供水設(shè)備機械電氣自動化控制系統(tǒng)時，只需根據(jù)其所響應(yīng)的數(shù)據(jù)和語言，就可以完成全部的設(shè)計，極大地簡化了設(shè)計過程[2]。

在反模糊化和模糊化的過程中，使用隸屬函數(shù)、規(guī)則庫、自適應(yīng)性模糊神經(jīng)控制器能夠進行自動實時確定。

3 人工智能技術(shù)在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中的具體應(yīng)用

本文以恒壓供水中的AI 人工智能調(diào)節(jié)器為例，對人工智能技術(shù)在供水設(shè)備機械電氣自動化控制中的具體應(yīng)用進行了簡要的介紹。

3.1 工作原理 該系統(tǒng)包括壓力變送器、閥門、水泵、控制接觸器組、AB-PLC-1756系統(tǒng)、AB軟啟動設(shè)備、AI- 808 人工智能調(diào)節(jié)器幾個組成部分。由于水泵具有較大的功率，380V的低壓電機5臺供水，分別為2臺355KW，2臺220KW，1臺160KW。

出水總管的壓力可以由壓力傳感器進行檢測，由變送器向AI- 808 儀表進行傳送，通過比較設(shè)定值，將誤差的變化率和壓力誤差得出來。使用AB軟啟動設(shè)備進行降壓啟動，使用AB-PLC-1756系統(tǒng)進行機組開、停控制，及檢測各儀表，利用上位機組態(tài)軟件RSVIEW32對全廠生產(chǎn)設(shè)備進行監(jiān)控，通過各監(jiān)測設(shè)備在上位機人員控制調(diào)節(jié)供水壓力。AB軟啟動設(shè)備具有軟啟動功能，起動加速時間不超過30秒，并具有自行調(diào)節(jié)功能。在進行起動斜坡加速時，電機壓力會不斷上升，當電動機的壓力已經(jīng)到達額定的轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，軟啟動器的控制器就會對其進行監(jiān)測，并自動將輸出電壓切換為全電壓。如果在30秒之內(nèi)電動機就已經(jīng)到達了額定轉(zhuǎn)速，則可以進一步縮短啟動加速的時間。

3.2 控制算法 供水系統(tǒng)的對象還有時變成非線性環(huán)節(jié)，一些參數(shù)會出現(xiàn)未知式的緩慢變化，如果要達到理想的控制效果，單獨使用PID 控制是不行的。因此使用改進PID和AI人工智能調(diào)節(jié)器進行模糊控制，形成雙模控制算法[3]。

3.3 AI-808人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器 AI- 808人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器具有參數(shù)自整定功能、模糊邏輯 PID調(diào)節(jié)的先進控制算法，能夠通過模糊算法來避免PID的飽和積分。如果誤差減小，則可以對PID算法進行改進，對被控對象的特征進行自動學習和記憶，從而優(yōu)化控制效果。這樣一來，即使對復雜的對象也能夠進行良好的控制，具有參數(shù)確定簡單、精度高、無超調(diào)的優(yōu)點。

3.4 可編程控制器 可編程控制器的輸出是繼電器類型，主要使用Micrologix系列。水泵的邏輯功能主要由PLC來完成，無需設(shè)置模擬量的輸入輸出模塊，有力地節(jié)省了造價投資。使用AI- 808人工智能儀表來進行系統(tǒng)的壓力閉環(huán)控制。

3.5 控制臺 手動和自動兩種操作模式在控制臺的設(shè)計中都有所兼顧，通過手動操作來單獨開啟或停止每一臺水泵和閥門，并通過多圈電位器來對變頻器的頻率進行手動調(diào)節(jié)。如果處于自動模式之下，則可以通過開關(guān)來將需要投入運行的水泵選擇出來。如果某臺水泵需要維修，則可以令其自動退出運行行列，不會對系統(tǒng)正常運行造成影響。

4 結(jié)語

本文對人工智能技術(shù)在工程設(shè)備機械電氣自動化控制中的具體應(yīng)用進行了簡要的分析，人工智能技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用人工智能技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)，在民用供水系統(tǒng)和工業(yè)供水系統(tǒng)中都已經(jīng)得到了應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果，已經(jīng)成為了供水設(shè)備機械電氣化自動控制發(fā)展中的一個重要發(fā)展方向。

試論機械電氣自動化控制:基于PLC技術(shù)的機械電氣自動化控制裝置設(shè)計

[摘 要]PLC技術(shù)應(yīng)用到機械電氣控制裝置設(shè)計中是一大突破，可實現(xiàn)對機械電氣裝置的自動控制，通過PLC技術(shù)對機械設(shè)計中的變量數(shù)據(jù)進行編程，可以解決常規(guī)數(shù)控編程方法中無法解決的問題，完善數(shù)控機床設(shè)計功能，提高工作效率。

[關(guān)鍵詞]PLC技術(shù)；自動化；機械；電氣控制

PLC即可編程序控制器，在各種生產(chǎn)機械自動控制中，發(fā)揮重要的作用。PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置設(shè)計中的應(yīng)用，將會減輕施工人員的勞動力，提高生產(chǎn)效率的同時也保障了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和安全性。

一、項目設(shè)計

設(shè)計基于PLC的機械電氣控制裝置，以完成機械電氣控制裝置處理功能，提取出合格的機械電氣控制裝置產(chǎn)品，滿足實際中的工藝要求。利用PLC技術(shù)，實現(xiàn)對普通機床電氣控制裝置的改造。基于CK9930的PLC控制程序，開發(fā)電氣自動控制電路，完成以PLC控制程序代替原繼電器--接觸器控制的電氣控制裝置，在保留原有控制功能基礎(chǔ)上，以提高機床的性能，完善控制系統(tǒng)，增加電氣控制裝置的自動換刀、定時潤滑功能，PLC技術(shù)在機械電氣控制中，發(fā)揮重要的作用。

二、設(shè)計PLC程序

在PLC的編程中，應(yīng)用指令表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）、順序功能圖（SFC），控制程序流程圖。對PLC程序進行模塊化設(shè)計，采用模塊化設(shè)計思想，對控制系統(tǒng)功能進行模塊劃分，可以將不同功能程序放在不同模塊中進行設(shè)計，在PLC程序中劃分出公用程序模塊、主軸模塊、坐標軸控制模塊等，完成零部件庫的建立，文字標注功能，機械圖的輸出，設(shè)計電氣控制裝置。如在機械手控制中，其程序設(shè)計如下圖1中所示：

圖1 程序設(shè)計圖

PLC技術(shù)的機械電氣控制裝置設(shè)計中，先判斷是否有貨，若有貨則由機械手取貨，當取貨后，進行盤反位、手降、手轉(zhuǎn)動、把貨等操作，之后使系統(tǒng)復位。

PLC技術(shù)應(yīng)用到床體程序中，可以使機械自動運行，使PLC控制運行方式更加靈活，方便工作人員的操作需求。在對機械零件的PLC編程中，用戶宏程序可以提高零件表面的光潔度，并且從程序中可以看出，還可以有效提高工件表面的加工質(zhì)量，提高數(shù)控加工的總體效率。

三、功能設(shè)計

PLC技術(shù)下機械電氣自動控制中，采用可編程的集中邏輯編輯器和上位機的方式實現(xiàn)自動控制和監(jiān)控，通過打印機、上位機顯示等方式，指揮系統(tǒng)的運行和操作；實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，可以對數(shù)據(jù)進行檢測和處理；同時還要具備超限警報功能、屏幕的顯示功能、數(shù)據(jù)的存儲和記錄以及統(tǒng)計報表等功能。實現(xiàn)對電氣控制裝置的常規(guī)調(diào)節(jié)控制和特殊調(diào)節(jié)控制，以降低系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率，完善PLC技術(shù)下電氣裝置的自我診斷和安全聯(lián)保的功能。為確保用戶可以通過總線通信口實時發(fā)送 ASCII 命令，并且再由 DMC-1842 控制器執(zhí)行。在該系統(tǒng)的管理軟件設(shè)計中，是基于Windows 操作平臺上，應(yīng)用VC++軟件，并結(jié)合 DMC Win32 Galil Windows API 函數(shù)進行開發(fā)，確保系統(tǒng)可以具有視頻顯示、測量方式選擇以及異常報警的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)軟件開發(fā)的透明性。機械電氣控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2中所示。

四、模塊設(shè)計

PLC 在自動控制裝置設(shè)計中，在輸入輸出分配I/O模塊中，設(shè)計PLC控制中可以將同類型輸入、輸出點集中在一起，對其進行連續(xù)分配。在公用程序模塊設(shè)計中，對于回原點程序，需要在正式進行數(shù)控加工前，使刀架先回零；主軸控制程序中，采用PLC內(nèi)部的時間繼電器實行延時控制，應(yīng)該確保主軸正、反轉(zhuǎn)有邏輯互鎖關(guān)系，可以表面當免控制功能切換時發(fā)生故障。在坐標軸控制設(shè)計中，對于超程、驅(qū)動故障以及坐標軸正常停止等，進行的控制；同時還應(yīng)該包括報警處理程序，確保在PLC 控制下的機械電氣控制裝飾可以對事故、故障發(fā)出報警信號；還需要在模塊設(shè)計中，設(shè)計定時潤滑控制程序，這樣可以便于對機床潤滑系統(tǒng)進行潤滑；還應(yīng)該加入自動換刀控制程序，使數(shù)控機床可以更加、快速地換刀操作，提高換刀效率與定位精度，滿足多工序加工需要。同時，PLC應(yīng)用程序設(shè)計中，為防止系統(tǒng)發(fā)生誤動作，應(yīng)該設(shè)計初始化程序，可以將計數(shù)器進行清零、對輸出量進行復位動作，以提升PLC在電器控制裝置設(shè)計中的精度。

結(jié)語

PLC技術(shù)下的機械自動化電氣控制裝置系統(tǒng)不僅提高生產(chǎn)效率，還大大促進機械生產(chǎn)的自動化進程。此外，PLC技術(shù)具有通信功能，因此采用PLC對機床進行改造后，可使機床可以與其它智能的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信，可根據(jù)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)中，對于進一步技術(shù)改造升級，提高機械自動化水平具有特殊意義。