主页 > 新闻动态 > 电气自动化在工业机械控制中的应用探讨 2021-10-19

电气自动化在工业机械控制中的应用探讨

工业机械作为一种高精密设备，广泛地应用在现代工业生产中，其发展水平对于整个行业的发展具有积极的促进作用。从现阶段的应用情况来看，虽然我国工业机械设备已经取得较大发展，但是同一些发达国家相比，我国的工业技术水平仍然比较落后。另一方面，该行业从业工作人员专业水平参差不齐，在技术应用过程中，存在着一定差异。因此，本文从电气自动化基本原理出发，阐述了该技术的应用优势以及应用前景，希望能够促进相关企业的长远发展。
一、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备的基本原理
技术创新性对于电气控制领域的发展具有深刻的影响，可以从根本上去改变设备的控制模式。从当前的应用情况来看，将计算机软件技术和信息技术巧妙地结合在一起，能使两者的应用功能变得更加强大，同时也提升了运行的安全性与稳定性。在今后的工业机械控制系统中，可以将信息、管理和制造技术相结合，使连续化的工业生产工作能更快、更好地完成。
自动化技术的发展同制造工艺、电气理论密不可分。从过去的制作技术来看，继电器在机械生产中具有非常重要的作用，它具有操作简单、成本低廉的优点，但无法实现自动化与信息化相结合的操作也使其应用存在着一定的局限性。随着自动化技术的出现，可以将一些机械设备相互结合，使机械设备具备极强的抗干扰能力，也能实现一些自我诊断与修复的功能。
二、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备在工业机械控制中的应用优势
1.适用性强
在现代化工业中，生产经营一般都构建在电气系统之上，通过电气控制系统实现对设备的稳定运行，基于此这项技术的应用范围在不断扩大。电气系统最开始应用在家庭供电中，后来逐渐地延伸到能源企业、钢铁企业等重工业中。自动化技术具备模块化与标准化的优势，还可以配备齐全的硬件以供选择，用户可以根据实际情况进行相应选择和制造，然后组成不同种类、不同规模的系统。以PLC为例，利用数字运算和计算机技术具备的极强带负荷功能优势，可以直接驱动接触器实现控制功能。PLC还可以代替一些软件，减少控制柜中的安装时间，在完成系统的安全检测与接线排查后，如果在现场统调中发现问题，可以及时进行调整解决。
2.性价比高
在过去的继电器控制系统中，会使用多种中间、时间继电器，当出现接触不良的情况时，极其容易出现故障。在这种情况下，利用PLC便可以替代传统的继电器，输入相应的参数后，便可以降低故障发生几率。同时，在一台小型的PLC中包含许多编程软件，技术人员可以充分利用这些软件，做好机械设备的控制工作。操作人员在工作室中便可以对PLC进行调整，既节省时间，也提高了工作效率。
三、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备在工业机械控制中的具体应用
1.智能化应用
随着社会经济的快速发展，科学技术也产生相应的提升转变，这种情况下，大众对于机械产品也提出更加严格的要求，对机械产品进行智能化改造，成为时代发展一种必然趋势。在不断探索的过程中，智能化科技已经成为二十一世纪的一项重点技术，尤其是在工业发展中，要充分借助智能技术的优势，以提高机械设备的自动化运行水平。在改革过程中，将传统机械制作同智能化有效地衔接起来，替代人工负责的部分，让系统借助自身的智能功能对制造系统的运行情况进行相应监测，对一些错误问题，或是非正常运转状态进行分析，根据记载的问题采取相应的预防性措施。
例如，在对红木工艺产品进行重新设计与改造的同时，就可以充分借助一些计算机辅助设计技术开发出多款产品，以此来实现产品设计的自动建模，推动红木加工行业的智能化发展。传统的红木制作一般都是采用人工化的手工制造，该行业发展到当下，应该在生产上采用一些智能化加工设备，将综合机械概念作为核心点，提出以红木机械机器人为中心、以快速加工和并行工程为辅助的智能化工艺操作，并对整个红木材料进行系统性改进，真正地将木工机械推向到一个全新的时代。
2.集成化应用
集成化在实际应用中可以看作一种具体的生产方式，其要求具备一定的应用技能，电气自动化在工业机械生产中也具备一定的集成作用，一般是针对多种生产内容所决定的，这样便可将整个生产工作结合在一起。同时，可以利用计算机技术对一些具体的局域功能进行相应调整，然后将其细化到每个具体的系统中。集成化系统的应用，不仅可以确保整个产业分工更加合理化，还能更快地完成相应的机械制作流程，确保产品具有更高的质量。
例如，在包装机械的控制中，经常会应用到一些集成技术，由于该行业所涉及的物品范围广、种类多，需要和不同厂商的PLC接口对接，所以在使用过程中难免会遇到兼容匹配等问题。企业所要考虑的则是如何通过自动化控制技术，将通信与信息等结合在一起。在这种情况下，工业设备就会选择系统集成技术，将各个分离的设备紧密联合，这样便可以有效地解决系统之间连接复杂的问题。工业机械中的自动化集成技术在未来将会有非常广阔的发展空间，集成化系统会更好地辅助工业自动化的发展，促进制作行业、包装行业的纵向发展。在提高设备运行效率和安全性能的同时，使企业发展目标更为长远。
3.虚拟化应用
虚拟技术一般以仿真和系统建模为基础，通过多学科来构建一个综合性较强的系统技术，其中包含现代制造工业、人工智能和多媒体技术等。根据其中的仿真技术，结合相关的信息，对机械制造进行仿真模拟，这样便可以解决一些实际生产中可能遇到的问题。从理论角度来看，实现PLC虚拟化的最大目的就是保障厂家和用户的相关利益，并且通过信息系统的相关案例，满足厂家解决实际问题的基本需求。此外，在PLC硬件重构中，同样也以软件定义为基本核心，将PLC中的逻辑运算和平面分离，实现通用的逻辑运算。
例如在烟草机械的研发中，为了促进烟机工业的技术性创新，就应该充分利用电气自动化技术，整合公司技术研发资源，这样才能实现集团公司产品的高效统一与集中管理。尤其是在设计文件的转换中，为确保设计文件的可视化，除了设计师以外，其他人也可以通过可视化参与到设计中，真正的实现多部门相互配合，提高大型配合模型的工作效率。在这种虚拟化的管理程序中，运行的操作系统不会损坏或者影响其他操作系统，并且在操作系统不经过任何修改的情况下，也可以应用到虚拟化管理过程中。
4.无人化应用
随着电气自动化与人工智能在工业机械中的应用，无人化理念也开始被更多的企业所接受。从相关调查中便可以发现，2018年全球工业机器人的销售量高达二十四万台，同比增长了8％。但从我国的实际应用情况来看，工业机器人使用量远低于全球平均水平，虽然我国自主品牌取得了较大发展，但是同发达国家相比，仍旧存在着一定差距。工业机器人所涉及到的范围较广，要将其进行系统化归纳，就需要做到机械和微电子的相互结合。从实际应用情况来看，机器人技术势必会给工业发展带来一定的促进作用。
工业物联网提出了“中国制造2025”，这实际上也是工业4.0制造的一个突破口。物联网则是通过各种信息传感器设备，将监控、连接物体所需要的各种信息相结合，实现物品和网络之间的有效衔接，在thingstothings的通信方式中，确保设备、人和系统之间的智能化连接。在离散性制造企业中，数控加工中心、智能机器人就可以对所有的柔性化制造单元进行自动化排除，真正达到无人值守的状态。
四、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备参数要求

一）、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备概述
该考核实训平台主要由实训桌、网孔板、实训元器件组成。学生根据实训线路进行元器件的合理布局，安装、接线全部由学生自行完成，接近工业现场。能完成机床线路，电机控制线路，照明配电的模拟操作、安装调试的综合实训，训练学生动手能力和实操技能。实训项目可自行确定，根据所选的项目选择相应的元器件。
二）、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备技术指标：
1.输入电压：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz
2.工作环境：温度-10～＋40℃ 相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3.装置容量：＜1.5KVA
4.重   量：约100Kg
5.外形尺寸：1480×700×1300mm
6.漏电保护动作电流：≤30mA；漏电保护动作时间：≤0.1s。
三）、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备的基本配置及功能
（一）电源控制箱
主控屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。整个实训室配备一台教师总控制系统，可以分控每一个学生台。
（二）主控功能板配备资源
1、主控功能板
(1) 三相四线电源输入，经漏电保护器后，经过总开关,由接触器通过起、停按钮进行操作；
(2) 设有450V指针式交流电压表三只，指示电源输入的三相电压；
(3) 低压交流电压3－24V分七档可调，最大输出电流1.5A，电流表指示。
(4) 双路稳压电源，二路输出电压均为0～30V，由电位器连续调节，输出最大电流为1.5A，每路电源输出有0.5级数字电流表、电压表指示。电压稳定度<10－2，负载稳定度<10－2，纹波电压:<5mV。
2、恒流源：0-200mA连续可调，数字表显示，开路保护。
3、全功能DDS函数信号源
A.高频率分辨率：0.01Hz B.高频率精确度：±20ppm C.低失真度：<1%D.方波占空比1%~99%精确可调   E.三角波调占空比后可输出两种锯齿波F.可变直流电平控制   G.外部频率测量 H..预设频率存储、调入功能 I. 输出衰减，由两个"衰减"按键选择。
技术指标：
A.主输出波形正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形B.最大输出幅度 10VppC.输出阻抗 50Ω±10%
D.直流偏置 ±5V（空载）E.占空比范围 1%-99%（方波）F.输出频率范围： 0.01Hz-2MHz
4、外测量功能：
频率范围：1Hz-60MHz 开关（内测/外测）转换。信号幅度：0.5Vpp-20Vpp 外计数范围：0-4294967296
存储和调入：具有10组参数存储与调出的功能。
5、功率、功率因数表：由微电脑、高精度A/D转换芯片和全数显电路构成。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。为了提高测量范围和测试精度，在硬、软件上均分八档区域，自动判断、自动换档。功率测量精度1.0级，电压、电流量程分别为450V、5A，测量功率因数时还能自动判断负载性质（感性显示"L"，容性显示"C"，纯电阻不显示），可储存15组数据，供随时查阅。
（三）实训台
要求整体采用欧标工业铝型材框架，经过数控机械精加工成型，外表面静电氧化处理，实训台连接件采用欧标标准连接件组合，完全贴合设计，外形时尚美观，经久耐用。实训台配元件储存柜，储存柜底部采用带刹车的万向轮，移动和固定两相宜。
实训操作面要求：采用型材框架，内置实训模块安装平台，连接实训台与电源控制屏，与实训台形成36度斜面，可根据实训要求，开合及提升，采用升降支撑柱，精准控制开启角度。
操作面下方中部配置2个元件工具抽屉，采用静音三节滑轨，下部配有双开门存储柜，优质钢板制作。
网孔板挂件：2块每块尺寸700X620mm采用钣金冲压而成，喷塑烤漆，挂放实训操作面上。
四）、工业电气自动化及电工技能考核实训平台,工业电气自动化及电工技能考核实训装置,工业电气自动化及电工技能考核实训设备需完成的实训项目
1)与、或、非逻辑功能实训
2)定时器功能实训
3)计数器功能实训
4)传送指令功能实训
5)数据移位指令功能实训
6)算术运算指令功能实训
7)电机控制实训
8) 抢答器控制
9)音乐喷泉控制
10)装配流水线控制
11)交通信号灯控制
12）自动供水控制
13）天塔之光控制
14)自动送料装车/四节传送带控制
15)多种液体混合装置控制
16)自动售货机控制
17)自控轧钢机控制
18)邮件分拣机控制
19)四层电梯控制
20）机械手控制
21）自控成型机控制
22）加工中心控制
23）PLC认知实训
24)PLC控制状态转移、分支功能实训
25)PLC控制数据处理指令功能实训
26)PLC控制微分、位操作功能实训
27)PLC控制艺术彩灯造型的PLC
28)PLC控制三相鼠笼式异步电动机点动控制和自锁控制
29)PLC控制三相鼠笼式异步电动机联动正反转控制
30)PLC控制三相鼠笼式异步电动机自动往复控制
31)PLC控制三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动控制
32)PLC控制三相异步电动机串电阻降压起动控制
33)PLC控制三相异步电动机能耗制动控制
34)三相异步电动机直接起动、停车的控制电路连接；
35)接触器联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接；
36)按钮联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接；
37)按钮、接触器联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接；
38)万能转换开关控制三相异步电动机的正反转；
39)三相交流异步电动机Y-△（手动切换）启动控制电路的连接；
40)三相交流异步电动机Y-△（时间继电器切换）启动控制电路的连接；
41)定子绕组串联电阻启动控制电路的连接；
42)三相交流异步电动机能耗制动控制电路的连接；
43)三相交流异步电动机反接制动控制电路的连接；
44)多台（3台及以下）电动机的顺序控制电路的连接
45)电动机的往返行程控制电路的连接；
46)三相交流异步电动机既能点动，又能连续转动的控制电路连接；
47)两地控制电路的连接；
48)按钮切换的双速电动机调速控制电路的连接；
49)时间继电器切换的双速电动机调速控制电路的连接；
50)离心开关配合的反接制动控制电路的连接；
51)变频器面板功能参数设置和操作实训；
52)变频器对电机点动控制、启停控制；
53)电机转速多段控制；
54)工频、变频切换控制；
55)基于模拟量控制的电机开环调速；
56)基于面板操作的电机开环调速；
57)变频器的保护和报警功能实训；
58)基于PLC的变频器开环调速；
59)触摸屏的参数设置；
60)触摸屏的编程；
61)触摸屏、PLC、变频器的综合实训；
五、结束语
随着我国经济的快速发展，生产效率实现了飞速提升，而信息技术的进步也会带动自动化控制系统的发展，实现通讯和计算机技术的高度融合，在改善工业机械控制方面发挥非常重要的作用。电气自动化实际上也是工业机械在未来发展中的主要趋势，因此，相关从业人员应该加强对理论知识的学习，积极探索自动化技术和工业相互融合的模式，提高工业企业的经济效益。

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