淺談現(xiàn)代控制技術(shù)在電氣工程系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔玉輝

摘要：數(shù)控技術(shù)不僅是現(xiàn)代科技較為關(guān)鍵的核心學(xué)科，而且在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。本文以電氣工程為研究對象，結(jié)合數(shù)控技術(shù)的相關(guān)理論，主要分析了該技術(shù)在電氣工程中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);電氣工程;應(yīng)用

前言

近年來，數(shù)控技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在柔性、精確性、可靠性、集成性和宜人性等方面功能越來越完善，已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ)，以及實現(xiàn)自動化的核心技術(shù)。而電氣工程中的電氣技術(shù)隨著科技的不斷突破，也逐漸呈現(xiàn)出自動化、智能化的特點(diǎn)，為了能更高效、更便捷、更精準(zhǔn)的控制高壓、強(qiáng)電流、變電場所等特殊領(lǐng)域，降低電力工作者在工作過程中受到的傷害及威脅，數(shù)控技術(shù)就成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。以下本文就該技術(shù)在電氣工程中的實際應(yīng)用進(jìn)行具體探討。

1.數(shù)控技術(shù)在電氣工程中應(yīng)用的科學(xué)性分析

電氣工程是以電工科學(xué)中的理論為基礎(chǔ)而形成的工程技術(shù)，并且隨著科技的發(fā)展，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為技術(shù)含量高、系統(tǒng)且延續(xù)的工程，并在國民經(jīng)濟(jì)和高新技術(shù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。近年來，電氣工程不斷吸收其他新興學(xué)科的成就，促進(jìn)了自身不斷開拓創(chuàng)新。如KVM系統(tǒng)，通過實踐證明，該系統(tǒng)在電氣工程中的應(yīng)用是比較合理且科學(xué)的。它整合了現(xiàn)代機(jī)房管理的理念，為設(shè)備管理、用戶管理、用戶操作控制及用戶操作記錄提供了全新的技術(shù)手段，并且利用KVM監(jiān)控管理系統(tǒng)對KVM交換機(jī)進(jìn)行集群管理，可以應(yīng)對電氣設(shè)備及操作人員數(shù)量不斷增加的復(fù)雜局面[1]。

KVM監(jiān)控管理系統(tǒng)可以提供KVM交換機(jī)需具備的增值功能：集中、安全地管理電氣設(shè)備;統(tǒng)一地用戶管理，用戶權(quán)限分配;完整地用戶訪問記錄;完整地安全性架構(gòu)。并且該系統(tǒng)具備事后審計的能力，記錄和跟蹤各種系統(tǒng)狀態(tài)的變化;提供對系統(tǒng)故意入侵行為的記錄和危害系統(tǒng)安全的記錄;實現(xiàn)對各種安全事故的定位;監(jiān)控和捕捉各種安全事件。此外KVM監(jiān)控管理系統(tǒng)，為電氣設(shè)備管理提供了新的技術(shù)手段。根據(jù)新的技術(shù)手段對管理模式進(jìn)行調(diào)整，可以提供一套與目前電氣設(shè)備規(guī)模和安全性要求相適應(yīng)的高效、集中管理平臺，完善電氣設(shè)備管理制度。

2.數(shù)控技術(shù)在電氣工程中的具體應(yīng)用分析

2.1監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

在電氣工程當(dāng)中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)可以實現(xiàn)對其運(yùn)行中狀態(tài)的監(jiān)控，如電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等以及開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。如饋線自動化系統(tǒng)，主要是利用通信技術(shù)和數(shù)控技術(shù)，在正常情況下，實現(xiàn)遠(yuǎn)方實時監(jiān)測饋線的分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電壓、電流情況，并實現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方遙控合閘和分閘操作;在相間短路故障發(fā)生時對饋電線路進(jìn)行故障監(jiān)測、故障快速定位、故障隔離、非故障區(qū)域正?；謴?fù)供電，從而實現(xiàn)饋電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。該系統(tǒng)中的控制箱主要包含了四個部件：

1）開關(guān)操動控制電路：該電路應(yīng)具有防止誤操作安全閉鎖的功能，能夠選擇遙控或當(dāng)?shù)厥謩硬僮?，并有手動開、合開關(guān)按鈕，還有AC電源或DC蓄電池電壓指示。

2）通信終端：通過通信終端機(jī)與光纖、有線、無線等通信網(wǎng)接口，與上級主站交換數(shù)據(jù)。

3）饋線自動化遠(yuǎn)方終端：這是控制箱中的核心單元，用于完成數(shù)據(jù)采集、遙控命令的執(zhí)行以及通信處理等任務(wù)。它一般采用交流采樣技術(shù)，使用數(shù)字信號處理芯片DSP，根據(jù)電壓、電流采樣值計算各種電氣量，進(jìn)行故障檢測與記錄。

該系統(tǒng)在具體應(yīng)用中具有以下效益：

1）減少停電時間，提高供電可靠性。利用饋線自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)線路故障區(qū)段的自動定位、隔離及健康線路的自動恢復(fù)供電，可縮小故障停電范圍，減少用戶停電時間，提高供電可靠性。

2）提高供電質(zhì)量，降低網(wǎng)損。饋線自動化系統(tǒng)可以實時監(jiān)視線路電壓的變化，自動調(diào)節(jié)變壓器輸出電壓或投切無功補(bǔ)償電容器組，保證用戶電壓符合要求，實現(xiàn)電壓合格率指標(biāo)，同時也可降低網(wǎng)損[2]。

3）減少電網(wǎng)運(yùn)行與檢修費(fèi)用，實現(xiàn)狀態(tài)檢修。利用饋線自動化提供的數(shù)據(jù)，可及時確定線路故障點(diǎn)及原因，縮短故障修復(fù)時間，節(jié)省修復(fù)費(fèi)用。同時，對配電線路及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)視，可根據(jù)設(shè)備的“健康情況”及時檢修，這樣不僅可減少故障停電時間外，也減少了故障搶修的費(fèi)用。

2.2電網(wǎng)負(fù)荷管理

配電網(wǎng)的負(fù)荷管理的實質(zhì)是負(fù)荷控制。它包括兩個方面：一是在正常情況下，對用戶電力負(fù)荷按預(yù)先確定的程序進(jìn)行監(jiān)測和控制，削峰填谷，改變系統(tǒng)負(fù)荷曲線形狀，達(dá)到減少機(jī)組運(yùn)行、提高設(shè)備利用率、降低供電成本、節(jié)省能源的目的;二是在事故情況下，自動切除非重要負(fù)荷，保證重要負(fù)荷不停電以及整個電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

數(shù)控技術(shù)的負(fù)荷管理中的應(yīng)用主要是分散負(fù)荷控制裝置和遠(yuǎn)方集中負(fù)荷控制系統(tǒng)兩種。其中分散的負(fù)荷控制裝置功能有限，不靈活，但價格便宜，可用于一些簡單的負(fù)荷控制。如用定時開關(guān)控制路燈和固定讓峰裝置設(shè)備，用電力定量器控制一些用電指標(biāo)比較固定的負(fù)荷等。遠(yuǎn)方集中負(fù)荷控制系統(tǒng)的種類比較多，根據(jù)采用的通信方式和編碼方法的不同，可分為音頻負(fù)荷控制系統(tǒng)、無線電負(fù)荷控制系統(tǒng)、配電線載波負(fù)荷控制系統(tǒng)、工頻負(fù)荷控制系統(tǒng)和混合負(fù)荷控制系統(tǒng)五類。

總的來書，結(jié)合數(shù)控技術(shù)建立的負(fù)荷控制系統(tǒng)，能夠使日負(fù)荷曲線變得比較平坦，進(jìn)而使現(xiàn)有電力設(shè)備得到充分利用，從而減少發(fā)電機(jī)組的起停次數(shù)，延長設(shè)備的使用壽命，同時對穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行方式，提高供電可靠性也大有益處。

2.3在生產(chǎn)加工中的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)目前在機(jī)床中的應(yīng)用較多，其工藝原理為：根據(jù)加工工藝要求編寫加工程序并輸入CNC，CNC按加工程序向伺服（或步進(jìn)）電動機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出運(yùn)動控制代碼，伺服（或步進(jìn)）電動機(jī)通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)完成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動;程序中的主軸起停、刀具選擇、冷卻、潤滑等邏輯控制代碼由CNC傳送給機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，由機(jī)床電氣控制系統(tǒng)完成按鈕、開關(guān)、指示燈、繼電器、接觸器等輸入輸出器件的控制。目前，機(jī)床電氣控制通常采用可編程邏輯控制器，PLC具有體積小、應(yīng)用方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)[3]。

數(shù)控系統(tǒng)是在存儲器內(nèi)裝有可以實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能軟件的專用計算機(jī)，并配有接口電路和伺服驅(qū)動裝置的系統(tǒng)。它由加工程序、輸入輸出設(shè)備、計算機(jī)數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸控制單元及進(jìn)給驅(qū)動裝置等組成，其作用分別為：

1）加工程序是用戶根據(jù)被加工工件圖樣的要求而編制的數(shù)控系統(tǒng)能進(jìn)行處理的工件加工程序。

2）輸入輸出設(shè)備是指能完成程序編輯、程序和數(shù)據(jù)輸入、顯示及打印等功能的設(shè)備，包括鍵盤、磁盤、CRT顯示器、編程機(jī)等。

3）計算機(jī)數(shù)控裝置是指能根據(jù)輸入的信息進(jìn)行數(shù)值計算、邏輯判斷、軌跡插補(bǔ)和輸入輸出控制的裝置，它是數(shù)控系統(tǒng)的核心。

4）可編程控制器是實現(xiàn)換刀、主軸起（停）及變速、零件裝卸等輔助功能控制和處理的專用微機(jī)。

5）主軸控制單元是由主軸驅(qū)動器或變頻器對主軸電動機(jī)實現(xiàn)主軸的無級變速及通過可編程控制器實現(xiàn)主軸定向停止的功能模塊組成。

6）進(jìn)給驅(qū)動裝置是把數(shù)控裝置處理的加工程序信息，經(jīng)過數(shù)字信號向模擬信號轉(zhuǎn)化后，使位置控制部分驅(qū)動進(jìn)給軸，一按要求的坐標(biāo)位置和進(jìn)給速度進(jìn)行控制，它分為位置控制和速度控制兩個單元，它直接關(guān)系到加工質(zhì)量的高低。

3.結(jié)語

總的來說，數(shù)控技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，促進(jìn)了電氣工程自動化、智能化、高效化的發(fā)展。如何促進(jìn)數(shù)控技術(shù)規(guī)?；?、系統(tǒng)化的應(yīng)用，這是今后應(yīng)當(dāng)深入研究的課題，尤其是面對功能日益復(fù)雜，要求越來越多的電氣工程，更要不斷創(chuàng)新和改革數(shù)控技術(shù)，才能保障充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)作用，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[3]梁曉靜.PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用自動化控制分析[J].工程技術(shù)：全文版，2016，10（10）：281.

[4]胡明.電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用探究分析[J].工程技術(shù)：文摘版，2016，12（9）：9.

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