电气控制系统设计论文例1

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

智能化是新崛起的高科技技术，它将人工智能理论和计算机技术结合在一起，应用于多个领域。智能化技术在电气工程领域可应用于优化产品设计、自动控制、系统运行、信息收集和故障诊断等方面，能够有效地提高控制精度和工作效率，弥补和改进电气工程中的缺陷和差错，大幅度地加快了电气自动化学科的发展，尤其是自动控制领域。设备的智能化，控制系统的稳定化，是电气工程技术的一次巨大革新。

一、智能化技术的应用理论基础

智能化技术应用是以一门涉及多学科知识、综合性较强的学科为理论基础的。智能化技术研究的方向是如何将人工智能应用到机器上，使机器能够完成高危工作等人类难以完成的工作。电气工程行业主要研究相关的信息收集处理、自动控制等科研和控制项目，将计算机技术应用于电气工程具有很强的实用性和适用性。智能化技术作为计算机的高端技术，已经在电气工程自动化控制工作中得到应用，并发挥了作用。在电气工程中应用智能技术，可以大幅度提高工作效率，减少资本投入，可以减少工程控制人员，实现资源的合理分配。

二、智能化控制技术的优势

1、快速高效

相比于低效且缓慢的传统控制方式，智能控制技术传达指令速度快，并且错误发生率极低。智能控制技术通过数字化手段向需要控制的设备发送精确的指令，高速到达后，设备就可以完成指令。

2、能够实现全天监控

电气工程通常需要全时段运行，而许多疏于监测、管理或在传统管理模式下难以监测、管理的时段和区段经常发生电气故障。而智能控制技术通过数字化手段能够对电气系统进行全方位、全时段监控，同时能够及时的将系统信息传送给控制中心，并将指令反馈到系统。智能化技术的应用实现了对电气工程的实时监察和控制。

3、安全性更高

高温、低温、潮湿等恶劣环境能够引发电气工程系统的一些机器故障，造成重大事故并极有可能造成人员伤亡。而智能控制系统通过远程遥控功能，可以实时监控、及时反应、大大降低事故发生率和减少恶劣环境下工作人员受到的安全威胁。

三、智能化技术在电气工程中的应用现状

人工技术的应用实现了以下控制功能：1、实时采集开关量与模拟量等数据信息，并加以储存和处理；2、通过模拟系统和设备的运行，以画面的形式真实的呈现出来，实时监测显示电压等数据，并进行模拟计算生成趋势图；3、在电气工程中使用专家系统能够生成报表、日志并储存数据等；4、能够实现实时记录故障、捕捉波形、记录顺序等工作；5、实现通过计算机对电气工程系统的控制，能够限制权限，加强值班管理；6、能够实时在线分析处理数据，设定修改参数；7、实现了智能监控，通过简单易于分辨的形式自动报警，并对故障进行记录。

四、电器工程自动化控制的智能应用前景

随着社会进步、科技发展，人工智能技术也越来越成熟，应用领域也愈加广阔。人工智能在电气化工程控制中的应用主要涉及优化产品设计、故障诊断、以及控制保护等方面。

1、产品设计优化中的智能化应用

电器产品的设计过程是一项集合了理论和经验知识、涉及多学科知识的的复杂工作。相比于采用经验结合大量实验手段、缺乏充足技术支持、工作效率低下的传统设计模式，人工智能在优化产品设计方面的优势十分突出。通过计算机的帮助，实现了设计的高效化、智能化，减少了构思到投入生产的时间。作为人工智能技术的主要算法之一的遗传算法，其拥有的全局寻优能力和自动适应调整搜索方向的能力十分适合产品的优化设计，而人工技术的另一主要算法---专家系统能够根据一个或多个该领域专家的知识和经验，推断、处理复杂的问题，这也是优化产品设计的重要手段。

2、诊断故障中的智能化应用

采用传统方法诊断具有非线性、不确定性等特点的电气设备故障效率和准确率都很低。人工智能技术通过模糊逻辑、专家系统等方法诊断故障能够大大提高效率和准确率。例如利用结合模糊理论和神经网络的方法诊断发单机的故障，既使用了模糊性又利用了神经网络强大的学习能力。双管齐下，提高了故障诊断的准确率。

3、控制中的智能化应用

人工智能控制技术已经较为成熟的应用在电气自动化上。主要控制方法如下：1、专家控制能够模拟人类专家，根据相关的知识和经验解决问题；2、模糊控制具有较强的控制力，能够应用于复杂或者是难以精确描述的系统；3、神经网络控制能够解决复杂的非线性、不确定系统的控制问题。采用人工智能技术能够降低投入，提高系统的工作效率和质量，当前最常用的控制方法是模糊控制，简单并与实际紧密相关。智能化控制器能够提高控制的精密度，避免不确定因素的产生。智能化控制能够进行远程调控和根据相关数据来自行调节，无需工作人员时时刻刻都守在设备旁边。目前这三种控制方法主要应用于以下几方面：采集开关量和模拟量的实时数据，并加以处理；对电气工程系统的运作状态智能监视；通过计算机控制电气系统；记录、诊断、分析发生的故障。

五、结论

人工智能理论是研究如何将人的智能转移到机器上的理论。人工智能研究的主要目标之一是使机器完成原本只有人类智能才能完成的任务，甚至在一些人类不能进行工作的环境（高温高压等恶劣环境、微小环境）下能够智能的完成工作。人工智能技术作为计算机科学新的分支诠释了智能的涵义。人工智能技术主要研究图像识别、机器人和专家系统等。电气工程主要研究相关的系统运行、电力电子技术、自动控制、信息采集处理、研究开发、计算机技术应用等领域的工作。所以人工智能的模糊理论、神经网络、专家控制等理论十分适合应用于电气工程的多项领域，而电气工程的一些特殊性也需要人工智能技术的服务。如今，人工智能技术在电气工程自动化中的应用已经取得一定成果，实现了对电气工程系统的全天候实时监控、优化产品设计以及智能诊断故障等。但是要实现系统化和规模化还有较大难度，但是只要努力探索和学习，相信电气工程自动化的智能应用能够迎来发展的春天。

参考文献

电气控制系统设计论文例2

0 概述

本软件系统的核心是微控制器（STM32F103R―ARM-based 32-bit MCU），本论文以该微控制器为中心单元，而电源控制模块、电机控制模块、紫外灯控制模块、LED显示模块、负离子控制模块、触摸按键模块以及空气质量检测传感器模块和WIFI模块组成的空气净化系统的运行将全部以该微控制器为核心，因此构成了智能可远程控制的空气净化系统。本论文针对空气净化器控制系统的研究采用了多传感器数据采集模块的集成，实现了空气净化器的数据采集和工作状态的自动调整等功能；同时，研究集成了将无线通信模块WIFI模块与空气净化器结合，实现了空气净化器的远程控制和物联网化，实现了真正的无线互联。

1 总体设计

1）本论文所研究的空气净化器控制系统的软件程序主要包括了系统初始化程序、电机控制程序、紫外灯和负离子控制程序、LED显示和触摸按键控制程序、传感器数据采集程序和无线WIFI通信程序等各功能模块的程序设计。针对本设计采用的STM32F103R微控制器的实现包括了中断、查询、A/D转换、GPIO、SDIO、UART等功能。

2）根据控制系统的功能需求分析，本文描述的空气净化器对于软件程序的需求可分为以下几个部分：系统初始化程序、电机驱动程序、紫外灯和负离子控制程序、LED显示和触摸按键程序、传感器数据采集程序、无线WIFI通信程序设计。

其中，紫外灯、负离子、LED显示为微控制器的控制程序，电机、WIFI模块为微控制器的驱动程序；传感器数据采集和触摸按键为微控制器的参数输入程序。各个部分都是紧密相关，每个功能模块对于程序的整体设计都是非常重要的，都是通过STM32F103R微控制器程序，才能使得空气净化器控制系统运行起来。

根据程序总体设计，各模块处理子程序依赖于主程序的调度，共同完成控制系统的功能。系统根据功能需要，在初始打开空气净化器电源时，直流电机、紫外灯、负离子、传感器、WIFI模块等均不工作，只有当电源按键或者无线WIFI模块通过远程打开电源开关时，空气净化器控制系统才启动工作。

2 系统初始化程序设计

系统初始化程序主要针对本系统的系统参数进行初始化，包含了STM32F103R微控制器的初始化程序、I/O口的配置、程序各参数、变量、标志位的设定、系统默认运行参数的设定、默认显示程序运行等。默然上电后系统初始化过程中，空气净化器的电机、紫外灯、负离子等负载并不工作，设备的LED显示模块显示默认的参数和配置。

3 空气净化系统的各个模块的软件设计

3.1 电机驱动程序设计

本论文研究中使用的是无刷直流电机，电机的驱动是利用微控制器输出PWM调压来实现电机的速度变化。在电机的运行过程中，需要根据空气净化器的工作状态来调整电机的转动速度。

3.2 紫外灯和负离子控制程序设计

紫外灯管的驱动是利用低电平导通信号的输出来实现的，输出驱动信号的引脚为PB4；负离子发生器的驱动同样是利用低电平导通信号的输出来实现的，输出驱动信号的引脚为PB4。

3.3 LED显示和触摸按键控制程序设计

本文描述的空气净化器显示模块的显示内容主要有：定时时间指示、灯光指示、工作模式指示、空气质量指示、杀菌等指示、PM指示等数据。主要来自按键的更改和数据采集对于的数据变化。

按键的控制程序主要是进行外部中断的处理过程，空气净化器控制系统的按键主要有六个，包括了电源开关Kl、工作模式选择K2、负离子/紫外灯键K3、定时设置K4、电机风速调节键K5以及空气质量指示灯光键K6。同时按住定时键和电机风速键启到过滤网的状态复位功能，按键的程序设计主要是通过中断来实现的，当发生按键操作的时候，单片机引脚将根据信号进行程序处理。程序对于按键的触发信号判断为串行流程，依次判断每个按键的操作指令，执行相应的子程序。

3.4 传感器数据采集程序设计

根据电路原理图和实际工作过程，设计出空气质量传感器和粉尘传感器的数据采集程序，系统启动后，控制信号中断程序开始工作，并且ADC使能打开，检测系统开始工作。由传感器特性分析可知，传感器在数据采集过程中，在控制信号作用下开始采集数据，实时检测室内空气污染状况。为了得到实用数据，需要对室内空气质量进行大量测试和实验，最后得出想要的数据结果。

3.5 无线WIFI通信程序设计

根据实际应用，无线WIFI通信部分需要将当前空气净化器的状态值（空气质量、工作模式、风速、PM指数、定时状态等等）传输到服务器端，并且能够将服务器端发送来的控制命令成功接收，以实现能够远程控制空气净化器的工作状态，系统启动后，首先对WIFI模块进行初始化，包括SDIO设备枚举，加载设备固件等操作，然后扫描WIFI网络，扫描结束后，根据配置的WIFI账号和密码进行关联网络，关联成功后进行IP、子网掩码、网关等的设置，接着就是建立TCP SOCKET的客户端，具体工作有绑定本地及服务端的IP和端口。最后就是从服务端接收数据，判断是否为获取设备状态或者控制设备的命令，进行相应的操作。

4 结束语

本论文主要研究和探讨了室内空气净化系统的软件设计，而本文对物联网空气净化器控制系统的研究还是一个开始，结合目前新技术的发展，需要深入研究的方向还有很多，而本文所说明的空气净化系统的软件设计，还存在很多的不足，还有者许许多多可以改进的地方，这都将随着我们对未来空气净化器一步一步的深入研究，不断地改造创新与发展，以后一定会使其在该领域越来越完善，而技术也一定会越来越成熟。

【参考文献】

[1]刘林茂，李杰.负离子空气净化器展望[J].东北师范大学学报：自然科学，1996（03）.

[2]刘洪亮，侯常春，马蔚，马永民.臭氧宅气净化器对甲醛、苯净化效果的实验研究[J].

电气控制系统设计论文例3

中图分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：

引言：建筑电气是赋予建筑生命的重要部分。建筑的目的是获得建筑所形成的“空间”，建筑电气的设计和施工的目标是提供建筑使用者安全可靠的供电系统。人的需要是建筑电气存在的根本，所以“人性化”是建筑电气最重要的特征。

一、当代建筑电气技术的内涵

近年来我们希望给建筑电气作一个科学而规范的定义，并进一步探讨它的内涵。我国广大电气设计及施工安装从业人员经过多年的艰苦实践和科学的探索。形成了今天这样一个综合性的工程学科。建筑电气广义的解释是：建筑电气是以建筑为平台，以电气技术为手段，在有限空间内，为创造人性化生活环境的一门应用学科。建筑电气狭义的解释是：在建筑物中，利用现代先进的科学理论及电气技术(含电力技术，信息技术及智能化技术等)，创造一个人性化工作生活环境的电气系统，统称为建筑电气。

建筑电气技术整合了电工技术、电子技术、控制技术与信息技术并将其应用在电气设备及近年来发展迅速的智能建筑当中。在现代建筑电气设备中，建筑物的供电系统不仅仅是强电设备，反而是将电工、电子、控制与信息技术融合在一起的应用系统；同时，只有将电工、电子、控制与信息技术融合起来才能满足建筑物对电气设备的特定要求。

二、目前建筑电气工程设计的新思考

1． 强电系统网络设计。

在现阶段，强电系统的网络设计，要比往增加了许多多新的内容，制约机制也更加复杂了，在设计的复杂性，难度和精确要求，越来越严越高。比如，在设计智能建筑强电系统的供电系统、动力系统、防雷接地系统、照明系统、插座系统等时，对电源的可靠性、安全性及质量提出了更高的要求：智能建筑的视觉环境，除要求用电可靠和满足一定照度外，还要求对灯具的选型、照明方式和光源控制认真研究，以便于提供工作效率高的视觉环境。

2． 弱电系统网络设计。

建筑智能化的发展趋势，客观上要求：弱电系统网络设计除常规的电话系统线路、直线广播系统线路、直线电视系统线路、火灾自动报警及自动灭火系统线路外，还要增加电子计算机终端系统线路、网络终端系统线路、多媒体系统线路及电化教育系统等等。未来科技和杜会发展还会增加某些系统线路的要求，也是想象之中的事情。怎样在弱电系统网络设计之时，就有所预见预测，有所考虑，把部分项目的增设纳入设计，也是必要的。

3． 电气接地保护装置线路设计。

首先，在防雷接地装置线路中，除防雷接地一般装备要求外，当代建筑还有些特殊要求。其次，在屏蔽保护接地线路中，伴随计算机、多媒体及网站的迅速发展，建筑物中要求对电场、磁场或电磁场屏蔽直接地线路的房间会越来越多。这在现代化建筑电气工程设计过程，都是必须考虑和事先安排周到的。许多工程的实际情况已证明，采用统一接地体是解决多系统接地的最佳方案。

三、建筑电气工程的科学施工

1． 认真研究，全面考虑，科学配置电路。

强电系统网络、弱电系统网络、接地保护装置线路等需要设置在建筑物墙壁内特定的有效空间内。必须研究、设计好各种电气系统网络线路的并行与交叉；科学配置各种线路管位置。特别要注意的是，配置各种电气系统网络线路时，不仅要研讨空间配置的科学合理，更要注意各种电气系统网络线路之间的物理影响，各线路之问的相互感应，感应的强弱以及可能产生的电学现象。

2． 电气线路暗配管的选材与施工。

在电气线路暗配管选材上不仅要考虑其实用和坚固性，还要考虑其物理和化学性能的适宜、科学。这就需要进行研究、实验、论证后，再确定选材。

四、建筑电气技术的发展趋势

随着科技的发展，尤其是以计算机技术为基础的信息技术的广泛应用，建筑的功能日益丰富，建筑电气技术已成为整合电气技术、计算机技术和通信技术等，创造、维持和改善建筑空间的电、光、热、声以及通信和管理环境的一门综合技术。建筑电气正在形成自己独特的专业理论体系，它的理论基础早已超出了电工学的范畴，广泛涉及到无线电电子学、电磁场理论、电声学和计算机技术等的有关方面。

随着建筑技术的发展和人们对功能需求的增长,一个新的建筑电气技术趋势正在形成,此技术拥有分布型智能,具有学习能力,电气系统功能重塑性强,采用模块化设计使可扩展性好,可以将多种传统建筑电气设备的控制集成于一体。此类建筑电气技术的新趋势如下: ①采用现场控制总线技术; ②融合弱电技术和强电技术;③融合计算机网络技术; ④ 以弱电通信的方式控制强电; ⑤ 使用者现场控制方便; ⑥ 管理方便; ⑦节能; ⑧提高建筑安全性能。此类新技术通过各种现场设备、传感器及中控设备对建筑中传统的末端电气设备(如照明、遮阳窗、风机盘管、空调、地加热、AV 设备等)进行细致的控制,从而达到对灯光环境、遮阳环境及温度环境的集成控制,故该新兴的系统既不同于传统的灯光控制系统、供热控制系统或遮阳控制系统等，它是一个既面向使用者、又面向管理者的系统,通过多种灵活控制方式对多种末端电气设备的集成控制,可达到使用方便、控制自动、管理方便、修改灵活的目的,同时也可有效地节能。

建筑电气的发展与高层建筑和当代建筑的发展都有着密切的联系。首先，随着高层建筑的建设向自动化、节能化、信息化和智能化方向发展，必然地对建筑电气设计有许多新的要求，使建筑电气的设计业务范围不断扩大，技术要求越来越先进。目前，以微电子应用技术为代表的新技术已渗透到高层建筑的各个领域。其次，建筑智能化的市场竞争极大促进了建筑电气技术的发展。国民经济的快速持续发展，综合国力的增强，城市信息化建设的推进，为智能建筑的发展提供了有力的保障，建筑电气技术也将面临着更广阔的发展前景。

结语：现代建筑电气技术将电工、电子、控制与信息技术融合在一起，一方面在理论上成为电气工程领域的重要分支，另一方面形成了一条比较成熟的产业链，建筑电气的设备制造、工程设计及实施都有美好的市场前景。建筑电气技术的智能化、数字化与绿色化会将电工技术的发展推向新的高度。

参考文献:

［1］朱海君《建筑电气的发展现状和趋势》扬州科技 2006（4）

［2］《GB/T50314-2000智能建筑设计标准》 中华人民共和国建设部 二〇〇〇年七月三日

［3］卢晓华谭荣伟《建筑电气技术细节与要点》化学工业出版社2011-6-1

电气控制系统设计论文例4

一、概述

作为一门综合性科学，电气自动化的研究领域主要包括系统分析和管理，其基本技术手段是电力电子、计算机、网络。两大理论（控制理论和电力网理论）作为基础共同支撑起了电气自动化的理论体系。确保预期的控制目标获得实现，是控制理论的基本任务。为此，控制理论强调，要对信号反馈加以探究和利用，并藉此调整和修正动态系统的性能和行为。控制理论应用范围很广，并渗透在许多科学领域（数学、通讯技术、自动化技术、电子计算机等）之中。控制理论与电力网理论的有机结合，就催生出了电气自动化理论和技术。这一成果由于使电力工程作业的要素得到更优化配置，而极大提高了工作效率；并且由于提高了资源使用率，而使资源成本和时间成本都大大降低。同时，这一理论还能及时调整动态系统，而进一步完善了生产技术，并使系统的运行质量得到有效提高。

二、构成和设计原则

1、构成

电气自动化由两部分（电气自动化系统和信号接收、处理、输出系统）构成。其第二部分包括，1、信号导入（借助微型计算机），2、系统细分（把第一部分细分为信号接收部分、信号处理部分、信号输出部分），3、技术目标，（自动记录信号、分析信号，对反馈来的信息进行汇总，对运行过程中的误差进行判断和处理）

2、设计原则

总的原则是既要使产品的数量和质量目标得到实现，又要符合工艺自动化的技术标准。从目标设计上看，则必须在保证机械高效运转和电气控制之间找到动态平衡，即电气技术确实能使机械装备的功用得到最大发挥。从外观和操作上看，则在对配置的电子设备进行选择时，必须系统拥有美观的外表，以及相对简单和安全的操作。

3、特点

一是设置地点特定。通常的做法是在电动机内安装电气设备，以完成设置电气自动化系统；这一系统一般也会设置在配电室。二是维修困难较大。这主要是由于电气自动化系统构成复杂，必须使用数量较多的电子元件；还由于系统集成后，其在运行中产生的大量信息数据需要即时处理。三是操作和控制相对简单；其一般控制并不需要太过于频繁，相关操作指令的间隔时间可以相对较长（系统正常运行期间）。电气设备对系统保护状态提出了较高的要求。在操作环节，由于其拥有较快的运行速度和较快的操作速率，因此即使其操作技术和规律的逻辑性都较强，但完成操作程序也相对较难。电气自动化系统的构建关键是控制体系的建立。首先必须把系统构建与现代化的监控技术相结合，全方位、多维度监控电气设备的运行；其次在具体布设系统结构时，态度要严谨、方案要科学、程序要认真、措施要优化，确保装备和技术最优结合，确保建立一个环境安全、运行高效的电气自动化控制系统。

三、应用现状

1、与IT 技术的融合发展

当前，信息技术已经极大改变了各种产品特别是电气产品的技术标准和外观面目。例如，信息技术的应用使传感器、控制器等接收信号更加快捷，处理数据更加准确。计算机网络技术则使迅速汇总和处理系统运行产生的海量数据成为可能。而多媒体技术则使系统各部分运行情况可见、可听、可感，使操作更为精确，控制更为精准，有效提升了工程效率。

2、与人工智能的结合。

在生产中大规模使用人工智能，代表了工业化的未来发展方向。电气工程由于与科技进步联系更为紧密，所以对其敏感度和依存度也更高。现代化的电气工程建设和运中，已经越来越离不开计算机技术的辅助作用。在实践中，电气自动化要在三个层面引入人工智能：一、人工智能可以进入超越人类生存极限的环境，人工智能也没有情绪化限制，所以在电气工程监测和诊断中拥有巨大应用需求：二、人工智能在数据运算上更快捷更准确，所以可以大规模应用于对产品的保护和对序列的控制；三、人工智能可以按照程序对电气工程进行逻辑判断，查找出系统薄弱环节（漏洞），并提出调整建议，因此也能够进一步完善电气工程。

3、应用开放式的平台

第一，采用统一标准（IEC61131）可以使管理程度、平台应用效率、升级周期等分别得到优化、提高和相对减少；并统一产品技术规范，尤其是标准化的编程接口，为程序间通讯提供了可靠的保证。

第二，统一的操作系统（Windows），这一系统已经普遍应用于我国工业控制。

四、应用探究

1、发电厂分散监控系统

通常，发电网的电气监控系统主要由两部分组成。一是过程控制系统，通过网络，对单元和数据通讯网进行控制；二是分散监控系统。分层结构是设置分散监控系统时采取的主要方式。过程控制有几个要点。第一，单元产生于发散监控系统对实际运行过程的监控；第二实时监控完成过程控制的相关信号（单元脉冲量和热电阻）；第三实时监控处理检测信号。

2、变电站

电气自动化技术应用于变电站实际运行和管理，软件环节依赖于三项技术（控制技术、传输技术、信息技术）的紧密结合，硬件环节则依赖于计算机技术装备的配置。只有借助计算机设备进一步实现操作界面的智能化，才能真正建立高工作效率、高安全度的电气自动化系统。变电站的发展方向是综合化，其电气自动化设备配置中，一是要有自动监控设备，以减少人力劳动，提高监控效率；二是要有简单开关操作设备，使其能够被普通工作人员所掌握；三是要有自动测量装置，强化对运行数据的收集能力。

3、电网高度

电气自动化系统，可以应用于电网高度的自动化控制研究领域。通过与相关电网高度服务器结合，就能够实现这一控制目的。其应用主要突出在三个方向。第一是电网运行调度的经济性，这需要自动化系统为其提供安全稳定的运行状态；第二是准确预测未来运行状况，这需要自动化系统即时研究、分析、检测电力系统中的相关数据，并在负荷状态已经产生的情况下，自主自动进行预测；第三是故障发生后，对电网系统相关运行数据进行对比分析，及时判定和锁闭故障位置，指导和帮助迅速排除故障。

结语：电力工程是推动国民经济繁荣发展的关键性因素，随着我国装备技术和计算机技术的创新进步，电气工程技术尤其是电气自动化技术，也在不断推动着现代化电力控制系统的构建，并走在了世界前列。控制理论和电力网理论共同构成电气自动化的理论基础，自动化、电子通信、网络信息等三大技术则为其提供了实现手段。电子自动化技术直接节省了系统运行资金和时间成本，并能够进一步优化和完善电气工程。

参考文献；

电气控制系统设计论文例5

作者简介：孙醒涛（1974-），男，天津人，天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，讲师；蔡燕（1964-），女，天津人，天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，教授。（天津 300387）

基金项目：本文系普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划（天津市重点项目）（项目编号：C03-0806）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）33-0099-02

“电气传动控制系统”是电气工程与自动化专业的主要专业课程。这门专业课程内容涉及了本专业的多门基础课和专业基础课程，理论上比较抽象，偏重于自动控制原理和电机学，而在实践应用上又需要学生有很强的动手能力，具有广泛的应用背景。学好“电气传动控制系统”这门课程，无论是对学生以后的进一步学习深造还是就业，都具有很重要的意义。

“电气传动控制系统”理论性较强，如果在授课过程中，过分偏重于理论分析，学生会感到非常抽象，影响授课效果。而同时由于“电气传动控制系统”需要学生有较强的工程设计与调试能力，因此在课程教学中需要安排比较多的实验教学内容，以加强学生对调速系统理论的学习效果和对实际应用的体会。但是实验室的实验条件与实际工业生产有很大的区别，企业又不愿接收学生实习，实习教学的效果难以令人满意。而且目前各学校的实验大部分是采用教学仪器生产厂家生产的教学实验台，一般都提供很详细的实验指导书，如果能严格按照实验指导书来调试，一般都可以达到较好的实验效果。但是也有很明显的缺点，大多学生只是按照实验指导书一步步连线和调试，严重限制了学生的自我学习和主动动手能力，不便于锻炼学生发现问题，也不利于培养学生主动解决问题的能力。

如何更好地提高“电气传动控制系统”的教学和实验效果，把理论分析和实践应用能够较好地结合起来，是目前需要解决的问题。经过反复探讨和在实际中检验，在师资队伍配置、课程理论部分讲授和实验内容、方式上进行了一些尝试。在师资队伍上更注重教师的科研能力和实际工程检验；在授课上以电气传动在纺织机械上的具体应用为实践背景，结合实际工业需要，以实际应用为目标引导学生如何从理论分析到实际设计；在实验设计上，除了传统的电气传动控制实验外，同时与纺织自动化实验室联合开展纺织机自控系统的相关实验，进一步提高学生的实践能力。

一、“电气传动控制系统”教学结构和教师队伍的优化

目前的电气传动自动控制系统实验，多采用厂家生产的定型的电气传动控制教学试验台，试验台以模拟-数字电路为主，控制方式相对现在技术发展和实际应用有较大的差距。学生对控制原理缺乏清晰的认识，只是简单地按照步骤连线，观察实验结果，但是对实验出现的各种现象和问题缺乏深入的分析，不利于学生的创新性能力的培养。创新能力培养的关键在于学生自主意识的复苏和升华。因此，在授课和实验内容上应以实际工程需要为引导，围绕自动纺织机械的需要，以分批整经机的电气控制系统设计为例，要满足染色用经轴的生产要求以达到比较完美的圆整弧度、卷绕过程中没有断头并且能够确保得到要求的卷绕密度，这就需要在转速控制、压力控制上达到精确的定长控制。在设计上涉及到直流调速、交流异步电动机调速以及矢量控制等内容，与“电气传动控制系统”的授课内容基本相符，这样从理论分析到电路设计上与实际紧密结合，使学生摆脱没有目标的枯燥理论学习，贴近于实践应用，更容易激发学生的学习兴趣和学习动力。

为了从教师层面上提高课程的教学效果，“电气传动控制系统”课程组的主讲教师一般都承担国家和天津市相关的科研项目，而且与企业有紧密的合作，通过科研工作提高自己的学术水平。授课教师均具有很强的动手能力和实际工程项目设计能力，参与过自动纺织机械控制系统的开发与调试工作，并一直保持与生产企业的合作，对目前的自动控制技术的发展和新型自动纺织机械有清晰的了解，能够根据实际生产和技术需要不断地对授课内容和实验内容进行改进。

为了培养学生的创新能力和实践动手能力，有科研能力的教师和团队在大二和大三的学生中选择部分学生参加实际科研项目，双方进行双向选择，以科研促进学生的学习热情，同时提高学生的科研动手能力。积极鼓励学生参加电动车等自动控制类电子竞赛，并在全国比赛和天津市比赛中取得了优异的成绩，获得了多项一等奖和特等奖。

二、“电气传动控制系统”实验平台的建设

本课程设计的专业知识非常广泛，模拟和数字电子基础、自动控制原理、微机原理、C语言、单片机原理等，如果只依靠传统教学模式，依靠黑板和书本，授课内容和知识量很有限。方法一是合理使用多媒体教学，同时可以利用电力拖动实际应用系统的工作和讲解录像以及现场实物参观和实验演示。采用虚拟仿真和实践实验相结合的方式，在实验同时可以直观地观察到实验过程中各种电气参数的变化曲线，对系统性能的变化规律有直观的认识。例如，在讲解直流调速单闭环和双闭环调节时，可以用Simulink搭建直流电机闭环驱动系统。这样在采用工程设计方法设计双闭环控制系统的调节器时，可以在Simulink搭建的模型上演示选择不同调节器结构和参数对电机转速的静态和动态特性的影响。

方法二是利用天津工业大学（以下简称“我校”）刚批准成立的天津市重点实验室电工电能新技术实验中心现有和拟扩建的专业实验室。现在本实验中心已具备电工电子综合实验室、电力电子与电机控制实验室、电机控制与拖动实验室、电力系统与继电保护实验室和开关电器技术实验室等几个实验室。现有仪器设备1100台件，总值650余万元，实验室12间，总面积800余平方米，新校区实验中心面积达2000m2。该实验室的建成既有助于我校本科生对电气学科课程体系的理解，又有助于新开设的电力系统前沿问题研究、智能化电气设备、电力电子新技术及控制等课程的实验开展。新开设的实验将体现综合性、设计性、创新性，改变了传统的单一、以演示和验证为主的验证型实验模式，可培养学生的动手能力与创新能力。电机控制与拖动实验室引进了一批新的，同时更注重学生科研动手能力培养的更加先进的设备。如ACM大功率三相交流异步电机实验系统、直流电动机变频调速系统等，采用最新的基于DSP的矢量控制系统，采用虚拟仿真技术可以直观地在计算机上观察实验波形，并可以在线对调速系统参数进行修改并观察实验电流、电压、转速、转矩等参数的波形的变化，有利于学生进一步深入学习和对理论的掌握。此外，实验中心还重新编写了《电气传动控制系统实验指导书》和《实验预习报告的要求》等实验教学管理文件及制度。

方法三是利用我校传统的纺织方面的强项，通过与纺织自动化实验室合作，开展一系列有关整经机的电气控制系统实验。实验包括压辊压力控制、经轴传动主电机三相异步电动机控制、永磁同步电动机的交流伺服系统等，涉及到直流调速、交流异步调速和交流同步调速、电机可逆控制、矢量控制等相关内容，通过更贴近于生产实践的实验，有利于学生能将所学的理论知识与实际需要相结合，并了解现代企业生产的实际需求。

考虑到“电气传动控制系统”的课时限制，而实验内容又需要很多课时的要求，专门开设了“电气传动综合实验”，在课程内容讲授结束以后，集中安排两周时间专门让学生做综合性的电气传动控制实验。通过集中系统的、有步骤且时间较长的实验，进一步使学生所掌握的知识系统化、实践化，提高学生的动手能力并拓展思维。

考虑到学生的兴趣和能力的不同，除了开设验证性实验外，还为有兴趣和具备一定专业能力的学生精心设计开发了多个综合型实验。针对“电气传动控制系统”课程实践性强的特点，充分利用重点实验室在时间和空间上的便利，专门为学生设立了创新实验室。同时建立了多个兴趣小组，由不同专长的老师负责，针对不同的方向，设计了不同的实验，实验部分内容需要学生自己去设计和完成。

三、结语

“电气传动控制系统”是电气工程与自动化专业重要的核心专业课程，理论性和实践性都非常强，而且对于学生的综合应用能力有很高的要求。如果照本宣科，照搬教材，不但学生缺乏学习兴趣而且学习效果很不好。针对这门课程实践性强、技术发展迅速的特点，在师资队伍配置和课程与实验内容安排上，以实际工业生产需要为引导，同时注重基础理论的掌握和应用，以提高学生的综合学习能力为目的。特别是电子竞赛、创新兴趣小组的建设，开设综合性实验以及实验室提供的便利的实验条件，更进一步促进了学生学习的热情和课程的教学效果。

参考文献：

[1]王超，迟耀丹，王蓉晖，等.从大学生电子设计竞赛谈高校青年教师实践能力的培养[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2008，（2）：117-119.

[2]孙新柱，陈跃东.电力拖动控制系统课程教学改革探索[J].信息科技，2009，（5）：7-8.

[3]高林，韩宁，刘文定，等.运动控制系统课程多环节教学模式的探讨[J].中国现代教育装备，2008，（7）：78-79.

电气控制系统设计论文例6

中图分类号TM92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0143-02

0引言

智能技术是一种用于模拟、延伸并扩展人类智能的相关理论、技术、方法及应用系统的专门技术。作为计算机科学的一个重要分支，智能技术在工业生产过程中有广泛的应用，尤其是在当前电气自动化控制当中，利用智能技术的自动控制能力，诸如图像识别能力、语言处理与识别能力以及专家系统等，实现电气工程的自动化控制。这门技术已经逐步形成了一门用于电气系统运行、自动控制、信息处理以及电气实验分析的重要科学。

1电气工程自动化控制中智能技术的应用优势

智能控制技术及方法的实现方式很多，所采用的控制方式主要与控制系统所采用的控制类型相关。从电气工程自动化控制中智能技术的应用范畴来看，电气工程自动化控制中智能技术的应用优势主要体现在如下几个方面：

1.1 设计思路相对简单

与传统的古典控制器相比，古典控制设备通常需要根据其控制对象的具体模型特点进行设计分析，但是在模型的构建过程中又存在着诸多的不确定因素，诸如模型对象的参数改变、模型数值的具体类型等，使得对象模型的设计困难难度增加。在采用智能技术之后，通过利用智能技术中的函数近似器可以方便的实现对控制对象的控制。

1.2 性能得以强化

在采用智能控制技术之后，只需要适当对对相关参数进行适当调整即可以快速提高控制系统的相关参数及控制设备的控制性能。例如，与传统的PID控制器相比，采用模糊逻辑控制器将明显提高控制反应的响应时间，减小过冲。

1.3 提高系统的适应性

与古典控制器相比，智能控制设备能够更方便的对新采纳的数据以及新的信息等进行采纳，提高了控制系统的适应性。在控制系统当中，即使不熟悉相关专业知识，也能够利用响应信息及相关语言进行控制设计。

1.4控制的一致性好

由于传统的控制算法是针对具体的控制对象而进行设计的，所以通常只是对具体的控制对象具有良好的控制效果。但是对其他相类似的控制对象则不具有良好的控制一致性。在采用智能控制技术之后，所采用的算法不管是指定的分析对象还是对于未指定的输入数据，都能进行很好的一致性控制。

2 电气工程自动化控制中智能技术的具体应用

计算机技术在长期的发展过程中推动着电气产品及系统的设计工作逐步从传统的手工试验方式向计算机辅助设计的方向发展，在一定程度上明显缩短了电气产品及系统的开发周期。随着智能技术的发展和应用，在传统的电气产品设计过程中采用计算机辅助设计技术可以带来极大的方便，有效的提高电气产品及系统的设计效率、质量。智能控制技术在电气工程产品及系统的设计过程中所采用的系统优化设计算法主要包括遗传算法以及专家系统两种方法。其中，遗传算法尤其适合电气产品及控制系统的优化设计。广义的智能控制技术的具体应用主要包括如下几个方面：

2.1控制系统的优化设计

电气产品的优化控制技术是一项复杂的工作，它集成了控制工程的理论科学知识以及控制经验知识两方面的内容，对系统的优化者提出了更高的要求。由于传统的电气产品设计工作主要是采用将大量的设计经验进行积累和结合的方式，再结合对应的试验手段进行验证。这种优化方式不但缺乏足够的理论技术支持，同时其优化工作量大、工作效率低，难以得到最优的控制系统设计方案。伴随着计算机辅助技术的不断发展，在电气工程控制系统中广泛采用该种技术极大的缩短了电气工程控制系统从产品构思、设计，到产品成型的生产周期，使得设计工作得到了优化，控制系统的控制性能得到根本提高。

2.2 控制系统的故障诊断

由于电气设备的故障存在着非线性的特点，同时控制系统的故障点还存在着随机性以及复杂性等特点，导致传统的故障诊断方法难以保证诊断效率和针对精确度。在电气系统的故障诊断过程中，通过引进智能技术，不但可以大大的提高故障诊断的精度，同时还可以提高故障诊断的效率。

当前，在故障诊断过程中，主要采用的智能控制方法包括：专家系统、神经网络以及模糊逻辑等技术，使得故障诊断的精度得到不断提高。例如，将智能诊断技术应用于大型电动机以及发电机等设备过程中时，可以将神经网络与模糊理论相结合，这样不但保留了智能技术在故障诊断过程中的模糊性特点（提高了故障诊断的适应范围），同时还结合了神经网络学习能力强的优点（提高了故障诊断的精度），极大的提高了对大型电气设备的故障诊断进度和效率。

2.3 电气系统的智能控制

电气工程自动化是未来电气系统的发展趋势，而智能控制技术将是将来电气系统智能控制的关键节点。另外，智能控制技术已经在电气自动化控制过程中得到了广泛的应用。其主要的应用范围包括：对电气系统开关量、系统模拟量等方面的数据进行实时采集和处理；对各种主要电气设备、电气系统等进行状态运行的实时监督；通过计算机系统实现对电气系统的实时控制；对电气系统故障进行记录、在线诊断及处理。

3 具体案例应用

在当前工民供水系统当中广泛应用的恒压供水系统，由于该系统需要根据随机的符合变化实现供水系统的压力动态性指标表示。若采用传统的PID算法，将难以实现对应的功能和效果。虽然采用了很多进口的调节器对供水自动化系统进行设计，但是都难以达到稳定的动态性指标。所以，通过引入模糊控制方法，可以实现良好的恒压供水效果。

在具体的应用过程中，为了实现供水的全自动化及恒压供水，在实施过程中可以采用AI-808的智能调控器作为主控器，同时结合FXlN PLC逻辑控制功能模块的相关功能，提高了系统的控制精度和相应速度。

参考文献

电气控制系统设计论文例7

我国经济发展的速度推动电力行业的发展迅速，以电气工程的发展最为突出，鉴于早期科学技术的不完善，电气工程自动化控制系统存在很多缺陷，因此在电气工程中引进智能化技术，是对电气工程自动化控制系统的更新和完善，可以充分有效的提高电气工程的工作效率以及工作效果。

1 智能化技术在电气工程自动化控制中的理论基础

人工智能是以计算机为主体，理论基础包括控制论、生物学、信息化、自动化、医学、心理学、仿生学以及数学逻辑，是一门综合性科学[1]。智能化技术的实质是进行开发和研究人工智能理论，是对人的智能进行充分的延伸并合理科学模仿的新兴科学技术，充分研究后制作出的能够细微模仿人类智能的机器人。电气工程是现代化发展下广泛应用的生产技术，以研究设备的自动控制、与电气工程运行相关的系统、对电子电气的技术研制、信息的收集与有效处理、计算机电子应用等为主要的研究方向。智能化技术与计算机技术相互结合在电气工程中的应用，使工程的投入成本减低，控制人员的工作压力减轻，合理配置了人力资源，总体的工作效率大大提高。

2 智能化技术在电气工程自动化控制应用中的优势

（1）智能化函数近似器的应用优势。采用遗传算法、类非线形函数近似器的人工智能控制器对整体的了解更加清楚，对控制战略里综合性的开发具有促进效果，职能控制器的函数比常规的函数估计器。具有优越性；（2）技术调整可以提升函数性能。设计控制模型时会出现不确定因素，智能控制器可以根据参数变化、非线性因素实现调整，提升自身的优越性能；（3）智能化技术便于调节。人工智能控制器在没有专家指导时也可以针对响应数据进行自我设计，设计的依据是相应的语言信息。

3 智能化技术在电气工程自动化控制中的应用

（1）实现了电气工程的设计优化。传统的电气工程自动化控制需要人工根据经验和实验数据对电子设备进行不断地设计更新，设计方案的达标率受设计人员的自身经验和掌握电气、磁力、电路知识的影响较大，修改难度大。智能化技术中遗传算法的引进，在减少设计时间的同时，保证了设计方案的使用性能和质量；（2）诊断电气工程故障。智能化技术的引进使得诊断变压器故障的方法精确而简便，通过对变压器渗出的油脂进行化学分解得到一种气体，通过气体判断出变压器故障的大概出现范围，在这个大概的范围内排查，迅速找到故障的变压机器后对发生故障位置检查并修理。智能化技术的应用提升了诊断速度、维修速度和维修效率，使故障对工程的影响得到有效控制，减少经济损失的同时提升经济效益；（3）智能控制。智能化技术在电气工程自动化控制汇总应用，对实现电气工程自动化控制的、自主化、自动操作化、高效化以及远程化有积极作用。智能化技术对电气工程自动化控制的实现通过专家系统控制、模糊逻辑、神经系统控制。1）智能技术在专家系统中的应用。专家系统是以人类相关专业的专家的专业水平为依据，有效运用数字模型来准确表示难度较高的计算机程序的系统。建立与专家经验相关的数据库和人类相似判断的推理程序是专家系统的关键。专家系统的工作原理：计算机根据遇到的难题在数据库中搜寻相似问题，对相似问题的数据分析推理，找出适合解决问题的最优方法。专家系统在对电压进行归类、电力系统的恢复、电网调度方面应用较广泛；2）智能技术在模糊逻辑中的应用。模糊逻辑可以模拟人类的思维方式，以人类心理学为基础，结合有效的数学函数，通过模糊集的方式揭示人类心理变化发展的过程[2]。模糊逻辑应用于电气工程在数学建模比较模糊时及电力工人对系统故障模糊时，有效的统计和分析数据，根据分新出的数据确定预测系统障碍操作和分配方案；3）智能技术在神经网络的应用。经网络系统指一种计算机程序模拟人类的神经系统对网络信息进行传输和处理。该系统有和人类相似的逻辑思维能力。神经网络系统在电气工程中的应用是：该系统通过分析系统静态和动态的安全度、建立谐波模型，实现对障碍进行检测与诊断、对电力系统的实时监控；4）智能技术在遗传算法中的应用。遗传算法在电气工程中的主要应用是选择电气信号的最佳采样率、对输电系统中电容的控制等方面。

4 智能化技术在电气工程自动化控制中有重要的应用意义

（1）促使电气工程自动化控制的统一。智能化技术在电气工程自动化控制中的应用，使得模型对于复杂问题的失控状况有效避免，智能化技术控制电气工程的相关数据和设备，促使实现各设备控制性的统一，电气工程自动化的服务质量得到改进，工作的效率也得到提高；（2）电气工程系统控制水平提高。智能化技术的应用使电气工程自动化系统的控制水平得到提高，智能化技术可以对电气工程自动化控制系统中的安全隐患及时做出信息反馈并进行预警警戒，还对电气工程自动化程序的设备相应的系统数据进行控制，实现了重大问题的规避，使电气工程自动化控制水平提高；（3）自动化控制模型有效简化。电气工程的自动化控制的实现是通过建立复杂的控制模型。很多情况下，设备的控制实际操作过程中出现与模型不统一情况，可以通过电气工程自动化控制的自身调节得到错误更正，但是真正的自动化操作中会出现意想不到的状况，对电气工程中自动化控制有影响，智能化技术的应用在一定程度上规避了这种复杂情况，保证了自动化控制的准确性。

5 结语

综上所述，随着科学技术的不断进步，信息技术的不断更新发展，智能化技术在电气工程自动化控制中会得到更加广泛的实用，可以实现电气设备自动化控制能力的强化，电气工程的发展速度有效提高，电气工程的安全性和高质量增强，保障电气工程的健康发展。未来的电气工程自动化发展，需要技术人员不断地探索和创新，创造更加先进的智能化技术，推动电气工程自动化新的发展。

电气控制系统设计论文例8

作者简介：李自成（1970-），男，四川资阳人，成都理工大学工程技术学院自动化系，副教授。（四川?乐山?614000）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0086-02

电气工程及其自动化专业在电气信息领域起着十分重要的作用，主要研究电能的产生、传输、转换、控制、储存和利用，同时有关电能的转换及使用的控制在该专业所占的地位也日益重要。[1，2]它和人们的日常生活及工业生产联系越来越紧密，因而发展迅速，已经成为高新技术产业的重要组成部分，并成为很多高校的一门重要学科。而成都理工大学工程技术学院在2005年成立了电气工程及其自动化专业，在专业发展过程中注重实践课程体系的建立。为了适应当今社会关于应用型人才的培养要求，加强学生的动手能力和实践技能，突出工程能力和工程素质的培养，结合电气工程及其自动化专业的人才培养方案制订了电气专业工程训练教学计划，形成了科学的电气工程实训课程体系。体系以培养学生在电机及其电力拖动技术、电力电子与电气传动技术、电气控制技术、电力系统自动化技术等方面的工程技能为基本目标，旨在提升学生在电气领域的知识应用水平和综合创新能力，构建起理论知识学习与实际技能训练、单项能力培养与综合素质提升之间的桥梁。

一、课程目标定位

课程体系反映了应用型本科对知识能力方面的要求。应用型本科同一般普通本科的培养体系是平行的，相比具有鲜明的技术应用性特征。[3]在培养规格上，应用本科培养的不是学科型、学术型、研究型人才，而是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才；在培养模式上，应用本科以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，以“应用”为主旨和特征构建课程、教学内容体系，重视学生技术应用能力的培养。基于应用型本科的性质，为了加强对学生实践能力的培养，使学生尽快掌握本专业领域的技能，因此整个体系强调建立一个系统化的实训过程，通过实训，学生应该具备以下技能：

掌握电机和电力拖动技术，熟悉变压器、直流电机、交流电机的结构，通过实训熟悉电机运行原理和调速原理。

掌握电力电子与电气传动技术，熟悉各种电力电子器件的应用，能正确使用变频器，并能初步进行电机调速电路的设计和调试。

掌握电力系统自动化技术，通过实训熟悉继电保护基本原理，利用MATLAB进行潮流计算，并能进行初步的短路分析。

熟练掌握工厂电气控制、电气设计软件等开发平台和应用技术，能够进行系统控制程序设计或者利用软件进行电路的设计。

掌握电气系统或者控制程序的调试方法，能通过实际操作较好地判断出电气系统或者控制程序的缺陷，并进行改进。

为了节约成本，加快开发过程，能够用仿真软件对电路进行仿真，熟练使用各种仿真软件，包括Protel DXP等。

能熟练使用各种检测工具，具备对低压电器的认知和感性认识，熟悉每种低压电气的正确用法，能进行初步的设计，选择出满足要求的电器。

二、课程体系的构成原则

实训基于各课程各章节内容或者课程之间联系，以实训项目为主体和载体，以程序或者电路系统设计作为驱动，实现知识、技术、能力和素质的全面提高。以实训课程体系作为实训目标的基础，制订完善的实训计划体系，同时坚持了以下原则：

以就业实际需求为导向，以能力培养为核心，以学生适应就业岗位为目标，以岗位技能为重点，兼顾长远发展。

注重知识、技术、能力、素质的协调发展，使学生通过实训既巩固了所学的知识和技术又提高了应用知识、技术的能力，使素质得到升华。

以实践能力和工程训练为重点，突出技术应用能力培养，强调在应用中创新，通过解决问题综合运用所学的知识。

课程体系体现了开放性、灵活性，及时反映了新能源技术的发展以及新技术的应用。

课程体系与人才培养方案的课程体系衔接，分别针对电气技术、电力系统自动化、电力电子等方向设立实训课程。

三、分层次模块化实训教学体系的设立

电气工程及其自动化专业主要是研究电能应用的专业。近几十年来，有关电能的转换、控制在该专业所占的地位日益重要，专业名称中的“及其自动化”反映了科学技术的这种发展和变化。电气工程及其自动化专业的专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。[4，5]因此实训课程的设立也应该反映这些专业范围。首先，电工理论是电气工程的基础，主要包括电路理论和电磁场理论。这些理论是物理学中电学和磁学的发展、延伸。而电子技术、计算机硬件技术等可以看成是由电工理论的不断发展而诞生，电工理论是它们的重要基础。电气装备制造主要包括发电机、电动机、变压器等电机设备的制造，也包括开关、用电设备等电器与电气设备的制造，还包括电力电子设备的制造、各种电气控制装置、电子控制装置的制造以及电工材料、电气绝缘等内容。电气装备的应用则是指上述设备和装置的应用。电力系统主要指电力网的运行和控制、电气自动化等内容。制造和运行不可能截然分开，电气设备在制造时必须考虑其运行，如电力系统由各种电气设备组成，其良好的运行必然要依靠良好的设备。

针对专业范围，电气工程及其自动化专业工程训练在学院工程训练中心进行。训练内容划分为工程认知训练、专业技能训练和综合创新训练三个层次。由于我院从专业建立初期就注重实验室的建设。目前训练条件优良，已建有电气技术实训室、电机及拖动实验室、电力自动化及继电保护实验室、电力电子及传动控制实验室等专业实验室。同时，学院工程训练中心为进一步提升学生在电气工程领域的综合创新能力，建设了数控加工中心、基于先进控制技术的运动控制实验室和柔性制造中心，突出真实的工业应用环境，突出强化学生在系统分析、系统设计、系统开发等方面的工程训练，有利于高水平应用型人才的培养。

我院电气工程及其自动化专业课程体系设立了三个方向：电气技术方向、电力电子技术方向、电力系统及其自动化。针对不同方向和实训层次设立不同的课程。如图1所示。

首先，工程认知训练是电气工程及其自动化专业整个教学过程中一个重要的实践性环节。该环节包括生产实习等内容，使学生在生产实际或者科研中验证从课本上学到的理论知识，加深对知识的理解和认识，从而巩固所学知识并体会知识的应用价值；培养学生综合运用所学的理论知识去观察、解释并进一步尝试解决生产实际或者科研过程中发生的问题，提高分析问题与解决问题的能力；使学生了解企业的生产工序、工艺流程、管理制度，从而获得与本专业有关的实际生产知识，并扩大专业知识面；培养学生从事技术专题调查、搜集资料和进行研究的能力，并为即将进行的毕业设计和论文打下良好的基础。其后是专业技能训练，针对专业应用领域设置模块，包括电机、电力电子技术、电力系统自动化、电气传动自动控制系统、PLC、电气CAD等。而学生专业技能是一个复杂的技能系统，诸多技能之间既相互关联又相互影响，其训练途径及实施办法亦多种多样，同时必须具备整体性、科学性和互动性。因此，专业技能训练方案的制订，内容上密切结合学科和紧扣本专业的培养目标，与专业培养方案一致，注重能力的提高和知识的应用，注重开放性和拓展学生的思维空间构建与理论教学相辅相成、以能力培养为主线的技能训练方案，为专业培养方案的贯彻执行服务，以适应教育教学改革发展的需要，全面提高人才培养质量。最后是综合创新训练，为实现个性化培养提供先进的创新设计、制作的环境与条件。通过综合创新训练为学生创造一个能培养兴趣、产生好奇心的环境，使他们在这里自己动手创新制作、激发创造力。以创新思维和创新制作能力的训练为核心，充分发挥学生的自主能力和综合运用所学知识的能力，培养更多高素质、复合型、应用型人才。综合创新训练不但能够培养学生的综合素质，增强学生的工程实践能力，而且还有助于培养学生的创新精神和创新思维，起着其他课程不能替代的作用。

整个课程体系对应于工程素质训练、金工实习、电机及拖动技术实训、控制理论和控制系统实训、PLC与变频器应用技术实训、单片机技术工程训练、CAD实训、电力系统自动化实训、电力电子与电气传动实训、自控系统综合实习、调速系统综合设计、供配电系统综合设计等实训。同时为了突出应用型本科的特点，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程。实训课内容如表1所示。

通过该课程体系使学生能够初步了解机电工程的基本研究领域，具备电气基本操作技能，掌握电机及拖动系统的类型、组成和控制方法，掌握控制理论及自动控制系统的组成，具备对一般机电控制系统的安装、分析和维护技能，掌握常用电力电子器件的特性，并能根据要求设计出实用电路，掌握可编程控制器和变频器的使用方法，具有一定的电气控制系统开发能力，在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。

四、结论

电气工程及其自动化专业自2005年在成都理工大学成立以来，针对本学校学生的入学基础和就业的实际情况对实践方面的教学课程体系不断调整，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程，增加了综合创新训练课程，已经形成了完整、科学的实训体系。从目前的实际运行情况来看，通过实训，学生的就业率得到提高，同时学生到企业后熟悉岗位的时间缩短，得到了用人单位的好评。

参考文献：

[1]贾文超.电气工程导论[M].西安:电子科技大学出版社,2007.

[2]范瑜.电气工程概论(第1版)[M].北京:高等教育出版社,2012.

电气控制系统设计论文例9

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0128-02

1 PLC技术

PLC是一种建立在计算机技术和自动技术基础上的电子装置，采用具有可编程序功能的存储器，能够进行内部各种运算，并借助模拟式或数字式的输入输出接口，对各种机械产生过程进行控制。它是计算机技术与自动技术有效结合的体现，在当下这个信息时代中具有良好的应用性，能够更大程度的优化机械电气装置，提升机械电气控制装置应用水平。PLC技术是由CPU、存储器、外设编程器、输入出接口构成的，这使得此项技术具有多种优点，具体表现如下。

1）促进机电一体化的实现。PLC是通过计算机技术与自动技术有效结合后形成的一种电子装置，其质量好且轻，不会消耗较大的功率，安装与使用都非常的简单，在电气控制系统中应用能够对其进行合理而有效的优化和完善，促使电气控制系统向机电一体化的方向迈进。

2）适用于各种不同类型的电气控制系统。PLC技术具有处理数据、预算数据等功能，能够合理的应用不同电气控制系统中的数据，达到优化机械生产的目的。另外，PLC还能够有效的结合各种先进的科学技术对电气控制系统进行优化，从而满足机械工程发展的某些需要，以此来提高PLC的应用范围。

3）抗干扰能力强。以往所用应用的机械电气控制装置抗干扰性能较差，容易受到干扰而降低其应用效果，无法有效发挥装置的作用，相应的机械生产受到影响。但PLC技术的出现有效的弥补这一问题，因为它有效的利用大量集成电路技术，抵抗各种干扰，促使机械电气控制装置的性能提升，有效的进行机械生产，推动机械工程进步。

4）自我检测。PLC具有良好的自我检测功能，一旦其发生故障将会进行自我检测，并自动报警，促使工作人员能够及时发现PLC存在的故障，了解故障的原因，为更加准确的、合理的进行PLC维修创造条件。

总体来说，PLC是科学技术创新和发展的表现，其主要应用于机械工程中，作用于机械电气控制装置中，应用其多种优点对机械电气控制装置进行创新和优化，提高应用性，有效的应用于机械生产中，为促进机械工程更好的发展做出贡献。

2 PLC技术在机械电气控制装置中的类型

PLC技术在机械电气控制装置中应用是非常有必要的，它弥补了以往机械电气装置存在的不足，使机械电气控制装置的应用水平有很大程度的提高。目前，应用于机械电气装置中的PLC技术主要一两种类型存在，即FCS系统和DCS系统。

1）FCS系统。FCS系统的全称是现场总线型控制系统，其是PLC技术在机械电器装置中具体应用的形式之一，主要的作用是促使机械电器装置实现智能化和自动化。通过PLC技术构建的FCS系统就是一种通信网络，具有良好的应用性。因为，它是一种网络点多、双向的、总线式的一全新型的数字通信，可以为机械电器装置提供良好的网络环境，促使装置具有良好的网络进行数据传输和应用，从而优化机械生产。总体来说，FCS系统在机械专电气装置中主要是为其提供良好的网络服务，促使装置的功能在网络支持下更加智能，并自动完成某些项目，进而提升装置的应用效果。

2）DCS系统。DCS系统集散型控制系统。DCS系统是PLC技术在机械电气控制装置中应用的另一种形式。它在装置中的作用主要是对机械电气控制装置进行分散式的控制，集中式的管理，最大限度的分离装置中危险的部分，进而有效的监督与控制装置。简单来说，DCS系统的作用是保证机械电气控制装置安全、稳定、高效的应用。由PLC技术构成的DCS系统有效的利用计算机，促使DCS系统能够准确的接受监测站、现场控制站等场所的信息，通过信息的收集、处理、整合等，使控制装置达到最佳状态，一旦装置出现故障，将会在第一时间内获知，并对其故障部分进行有效的分散，重新调整装置，避免故障部分影响到整个装置的正常运行。当然，要想DCS系统能够在机械电气控制装置中充分的发挥其作用，需要保证组成此系统的通信总线、显示单元、控制单元等组成部分完好，组合成完整的、有效的DCS系统，保证DCS系统的功能能够正常的应用，为优化机械电气控制装置创造良好的条件。

3 PLC技术应用于机械电气控制装置的设计

为了保证PLC技术能够有效的应用于机械电气控制装置，需要进行一项必不可少的工作，即设计。只有设计出最适合的、最佳的PLC技术在机械电气控制装置应用方案，再按照这设计方案进行PLC技术的应用，才能够促使基于PLC技术的机械电气控制装置在机械生产中发挥重要的作用，为创造高质量的机械作出贡献。

1）确定PLC技术的应用类型。确定PLC技术类型是进行基于PLC技术的机械电气控制装置设计的首要工作。此项工作是开展整个设计环节的基础，确定PLC技术的应用类型是非常必要的。为了保证所选择的类型适用于机械电器装置中，需要结合机械电气控制装置的整体情况以及应用需要合理的进行选择。但就FCS系统和DCS系统两者来说，FCS系统的更为适合，其功能多、应用简单、按照方便、灵活性强、造价低、能够根据需要进行调整，是未来发展的一个趋势。PLC技术应用类型的确定是一项非常谨慎的工作，需要全面的、深入的、详细的、综合的考虑和分析后，做出最正确的选择。

2）原理图的分析。构建基于PLC技术的机械电气控制装置原理图是将整个设计思想实现在图纸上，通过图纸清晰明了的将整个设计展示出来，可以对设计进行分析和考虑，确定其是否存在与实际情况不符的部分，进而对整个设计进行调整。由于基于PLC技术的机械电气控制装置需要注意的关键点是主电路、控制电路、保护环节、信号等，在分析原理图时注意加强这几方面的分析，最大限度的提高整个原理图的应用价值，促使其能够为PLC技术应用于机械电气控制装置中做铺垫。

3）PLC控制系统的设计选择。PLC控制系统的设计选择是整个设计环节的重点，保证这一部分设计的合理、有效、完整、规范至关重要。PLC控制系统的设计比较复杂，容易出现问题或遗漏某个细节，而影响整个设计效果，需要重新设计。为了能够在有效的时间内设计出最佳的PLC控制系统，需要慎重的进行设计。笔者为了能够有效的说明PLC控制系统的设计，在此以煤炭分装器来形象的表述。煤炭分装器是由电气控制系统、气动系统、拦包机、导料摆板等组成的，其工作原理是应用光电感应辨认煤炭装箱的具体情况，应用PLC系统来计算煤炭装箱所需时间，并控制整个煤炭装箱过程，保证煤炭装箱在计划的时间内完成。在进行煤炭分装器PLC控制系统设计时从PLC控制系统在分装器中的作用出发，合理的分析PLC控制系统在分装器中发挥的功能，按照PLC控制系统各个功能应用步骤，进行PLC控制系统每个功能的设计，进而有效的将各个部分的设计组合在一起过程，构成完整的PLC控制系统。

4）通信网络的设计。通信网络设计是促使基于PLC技术的机械电器装置实现智能化和自动化的关键。此部分的设计主要结合当前通信网络的整体环境以及装置对网络的需求，从而进行通信网络的设计，设计出以PLC总线为基础的高层子网配置、中层子网配置以及其他支持通信网络的子网配置。

4 PLC技术在机械电气控制装置的应用

对于PLC技术在机械电气控制装置的应用本文通过PLC技术在空气压缩机和选煤控制系统中的具体来说明PLC技术的应用效果。

1）PLC技术在空气压缩机中的应用。以往应用于煤炭生产中的空气压缩机主要是通过单片机和工控机来发挥机器的作用，但其应用效果不佳，常表现为监测不准确、容易受到干扰等情况，促使其对煤炭的生产效率有很大的影响。另外，传统的空气压缩机在多很多方面都无法达到《煤矿安全生产刚要》的相关要求，不符我国法律的要求，容易出现安全事故。基于PLC技术的空气压缩机是通过为微机控制技术和自动控制技术来根据煤炭生产作业的实际情况对空气压缩机进行调整，进行实现安全的、稳定的、高效的、规范的运行。微机控制技术能够通过收集温度压力变送器、断水装置等设备的信息，经过CPU处理，进而有效的分析煤矿生产作业的整体情况，发出指令，自动控制系统接收到指令后自动调整空气压缩机，使其按照需要进行有效的运用。

2）PLC技术在选煤控制系统中的应用。由于不同煤矿企业所应用的选煤控制系统不同。笔者就某煤矿企业所应用的SIMATICTI545模块作为内核的选煤控制系统为例来分析将PLC技术应用到此系统后，系统应用效果是否会提高。应用模块作为内核的选煤控制系统是由离心脱水系统、存储装运系统、原煤重介选矸系统等构成的，可以进行煤炭筛选、原煤分类、存储、水处理、离心脱水，过滤杂质等，从而准确的进行选煤。将PLC技术应用到如此庞大的选煤控制系统中，需要采用底层PLC控制结合上位机监控的组合模式，合理而有效的设置在选煤控制系统。分别在集控系统的三个控制室中装置PLC主机，并将原煤车间中的PLC主机设置为三台主机中的中心，其他两台PLC主机都与其中心相连，并且两个PLC主机之间不接触，独立运作。三台PLC主机有效的收集集控系统的三个控制室中各个系统的信息，并最终都传输到原煤车间中的PLC主机中，通过CPU对所收集到的所有信息进行整合和处理，将整合后的信息传输到各个PLC主机中，再通过主机对构成所有构成集控系统的子系统进行自动控制，从而实现智能化、自动化、科学化的进行选煤工作。

5 结束语

PLC是集计算机技术和自动技术为一体构建出的一种先进的技术，能够灵活的应用于各种不同类型的电气控制系统中，促使电气控制系统智能化和自动化，大大提高应用效果。本文从PLC技术的介绍开始，通过分析PLC技术在机械电气控制装置中的类型、PLC技术应用于机械电气控制装置的设计，进而详细的分析PLC技术在机械电气控制装置的应用，笔者希望通过这样一个顺序能够对PLC技术在机械电气控制装置中的应用有更为准确的了解。但笔者更加坚信随着我国科学技术的蓬勃发展，PLC技术将会有很大程度的创新和优化，在机械电气控制装置应用，将会大大提高机械电气控制装置的应用效果。

参考文献

[1]柏承宇.PLC技术的应用及其发展趋势[J].企业导报，2010（11）.

[2]邹六省，王占儒，刘绪洪.变频器对PLC干扰常见故障的分析与处理[A].水泥工业节电和变频技术研讨会论文集[C].2011.

[3]杨皋.关于工业电气自动化的综合探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（08）.

[4]安留记，牛翠溪，刘俊涛.DCS集散控制技术在煤楼皮带输煤系统中的应用研究[A].煤矿自动化与信息化―第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C].2010.

[5]邹国清.电气与PLC控制技术在煤矿安装的应用[A].煤矿自动化与信息化―第21届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第3届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集（下册）[C].2011.

[6]潘莹玉.PLC技术及其发展[A].科技、工程与经济社会协调发展―河南省第四届青年学术年会论文集（上册）[C].2004.

[7]郑冬仙.调度自动化设备与机房环境监控与报警[A].节能环保 和谐发展―2007中国科协年会论文集（一）[C].2007.

[8]余慧卿，徐绍芬.电气控制与PLC技术实验教学改革[J].实验室研究与探索，2005（S1）.

电气控制系统设计论文例10

电气工程自动化是一种集计算机技术、机电一体化技术、电力电子技术、信息网络技术、以及电机电器技术等在内的综合性技术，它十分广泛地运用在每个行业，在提高中国自动化企业生产管理水平和使用者满意的服务质量水平中起着重大的作用。

1 电气工程项目管理的现况

在电气工程项目的实施上，企业实行的是粗放的管理模式，大多以为电气工程项目管理就是将任务分配给有关部门或相关人员，并想象他们会取得预期的进展，这导致了很多项目延迟或虽有目标和总体规划，但没有具体的实施方法。一些电力企业，还停留在管理不当的层面，企业的硬件和软件存放不规范，现场仪表材料放置杂乱，更不用说整个管理过程利用计算机来进行。

2 电气工程自动化设计的原则

（1）尽量的满足生产工艺和机械对控制电气的条件，但在此基础上，设计的方案要经济和简练。

（2）处理好电气和机械之间的关联。

（3）电气元件的选择。

3 电气工程自动化的设计思维

3.1 统一监控模式

统一监控模式不仅操作维修十分方便，而且控制站不需要过高的防护，系统设计起来也非常简单。不过因为这种方法是把系统的各种功能同时集中在同一个处理器中，因此难度比较大，任务比较重，同时，对处理器的处理速度也会有一定程度的影响。因为所有的电气设备都进了监督控制之中，导致主机的冗余降低，需要更多的电缆，进而使得投资的增加，长距离电缆的干扰也有可能会影响到系统的安全可靠。

3.2 远程监控的模式

远程监控模式有节约安装成本，节省原材料，节省大量的电缆、配置灵活以及较高的安全可靠性等特点。 但是因为各种现场总线通信线的速度不是非常的高，从而使发电厂电气部分相关的通信量比较大，因此，远程监控模式主要用于监测小系统，并不适用于工厂电气自动化的系统建造。

3.3 现场总线控制模式

现今，现场总线、太网等已经广泛应用于变电站综合自动化体系，并且拥有了非常丰富的经验，智能化电气装备也得到了快速的发展，这些技术和装备的发展都为网络控制体系应用于发电厂电气系统打下了牢固的基础。现场总线控制模式使系统的设计更具备针对性，对于不一样的间隔有着不一样的功能，因此就可以根据间隔的不同情况来设计。这种控制方法不仅具有远程监控模式的全部优势，还能够减少许多的隔离设备，接线盒等，并且智能设备现场的安装，由通信线路连接的监控系统，节约了更多的控制电缆，节省了大量的投资以及安装维护的工作费用，进而使得成本不断减少。

4 电气工程的应用

电气工程包括电气和电机，电力系统及其自动化，高电压与绝缘技术，电力电子与电力传动，电工理论与新技术专业五二级。

发电、输送电、变电、配电、由电气设备和辅助系统构成的汇集能源生产，运输，配送和使用的系统被称为电力系统。在同一时间完成电力能源的生产和使用，过度的过程很短，具有较强的区域特性的电力系统，和国民经济息息相关等都是电力系统的特征。

5 电气工程自动化研究的偏向

5.1 智能防护以及变电站综合自动化

电力系统防护新原理的探究，把国际最新的模糊理论，人工智能，综合自动控制系统，自适应控制理论，网络通信，计算机新技术运用于新的继电保护装置上，从而使新的继电保护装置可以实现智能控制，大大提高了电力系统的安全级别。变电站自动化体系的长期钻研，开辟的分层分布式的变电站综合自动化装备可以应用于多种品级变电站。在国际领先水平的微机防护领域钻研基础上，变电站综合自动化范畴的研究已经达到了先进水平。

5.2 电力市场的理论与技术

由于中国当前经济发展形势的具体情况，电力市场的需要以及电力工业技术的经济形势，仔细地研究电力市场运营方式，深入研究、明确操作过程中每一步的具体规则；提出了适合中国目前的电力市场运作方式的期货交易，具体的数学模型和算法，紧紧地围绕着中国现阶段电力市场模拟运营中急待解决的理论性的问题。

5.3 电力系统的实时仿真

对电力负荷监控，电力系统实时仿真模型的建立等进行了钻研，建立了一个高校第一所包含实时仿真设备的实验室。这个仿真体系既可用于多种电力体系稳态和暂态尝试并提供许多的实验结论，还能和各类控制装置组合成闭环体系，帮助研究人员测试新的装置，为智能防护和快捷交流输电体系提供优良的研究条件。

5.4 运行电力系统的员工培训仿真体系

电力系统仿真培训系统是为满足中国电力企业职工岗位培训的要求，把多媒体技术、计算机以及网络的最新成就和传统理论共同结合，利用专家系统，计算机辅助智能教学理论，实施电力系统的知识培训的强有力手段。该系统设计创新，教学资源配置分布合理，系统硬件扩充容易且方便，所以学员可以在理论上无限延伸。

5.5 电气装备状态监控与故障诊断方式

通过把光纤手艺，数字信号处置手艺，传感手艺，计算机技术和模式识别等一起组合，细心研究监测的基本方法和电气设备的故障诊断机制，开发了开关设备、发电机等基本电气设备的监测体系，大大提高电力设备和供电体系的运行安全。

5.6 电力系统中的人工智能的运用

按照电力工业的发展需求，进行了专家系统、人工神经网、模糊逻辑和进化理论运用到电力系统的计划、设计和实施等方面的研究。基于该软件研究，还进行了电力智能控制理论和在电力系统智能监控中的应用的研究，来提高电力系统运行与控制水平的智能化。

5.7 电力系统中当代电力技术的运用

进行了电力装置的控制原理和算法，各类电力装置在电力系统中的功能和一些新兴技术等方面的研究。

6 结束语

现今的发展前景，电气自动化在中国拥有三个目标：开放化、信息化和分布式。这三个目标决定中国电气自动化的发展前景。在现代工业的发展中科技是不可或缺的，及工业自动化是一个国家在世界上无可取代的坚实基础。

参考文献

[1]章昌南.浅谈我国工业自动化发展状况[J].金属加工，2005（19）.

[2]杨耕，王雄，窦曰轩.对自动化专业"电力拖动""运动控制"类课程改革的一些探讨[A].中国自动化教育学术年会论文集，2003.