電氣與自動化工程論文
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電氣與自動化工程論文范文第1篇
關鍵詞：電氣自動化技術；變電站綜合自動化；電力系統 ；發展前景；自動化控制
中圖分類號： F407.61 文獻標識碼： A
一．引言
自動控制技術正趨向于智能化、最優化、協調化、適應化、區域化發展,在設計分析上日益要求面對多機系統模型來處理問題。在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論。在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用，保證了控制操作的高可靠性。在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯合作戰。。電氣自動化讓各個行業都走進了現代的、先進的生產方式與管理領域，走入了自動化發展階段。電力系統的發展使對電力的生產、傳輸及計量等提出了更高的要求，因此，將自動化技術應用于電力系統是行業發展的必要，自動化技術也是電力行業的發展中發揮出越來越重要的作用。
二．變電站綜合自動化研究的主要內容
對110kv及以上電壓等級變電站，以服務于電力系統安全、經濟運行為中心。通過先進的計算機技術、通信技術的應用，為新的保護和控制技術采用提供技術支持，解決過去能解決的變電站監視、控制問題，促進各專業在技術上、管理上配合協調，為電網自動化進一步發展提供基礎，提高變電站安全、可靠和穩定運行水平。如，采集高壓電器設備本身的監視信息，斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態等；采集繼電保護和故障錄波器等裝置完成的各種故障前后瞬態電氣量和狀態量的記錄數據，將這些信息傳送給調度中心，以便為電氣設備的監視和制定檢修計劃、事故分析提供原始數據。對新建變電站取消常規的保護、測量監視、控制屏，全面實現變電站綜合自動化，實現少人值班逐步過渡到無人值班；對老變電站在控制、測量監視等進行技術改造，以達到少人和無人值班的目的。
對35KV及以下電壓等級變電站，以提高供電安全與供電質量，改進和提高用戶服務水平為重點。側重于利用變電站綜合自動化系統，對變電站的二次設備進行全面的改造，取消的保護、測量、監視和控制屏，全面實現變電站綜合自動化，以提高變電站的監視和控制技術水平，改進管理，加強用戶服務，實現變電站無人值班。
1. 變電站綜合自動化要實現：
（1）隨時在線監視電網運行參數、設備運行狀態；自檢、自診斷設備本身的異常運行，發現變電站設備異常變化或裝置內部異常時，立即自動報警并閉鎖相應的出口，以防止事態擴大。
（2）電網出現事故時，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離和消除事故，將故障限制在最小范圍。
（3）完成變電站運行參數在線計算、存儲、統計、分析報表和遠傳，保證自動和遙控調整電能質量。
2. 變電站綜合自動化應包括兩個方面：
（1） 橫向綜合：利用計算機手段將不同廠家的設備連在一起，替代或升級老設備。
（2） 縱向綜合：在變電站層這一級，提供信息、優化、綜合處理分析信息和增加新的功能，增加變電站內部和各控制中心間的協調能力。如借用人工智能技術，在控制中心間的協調能力。如借用人工智能技術，在控制中心實現對變電站控制和保護系統進行在線診斷和事件分析，或在變電站當地自動化功能協調之下，完成電網故障后自動恢復。
變電站綜合自動化與一般自動化區別在于：自動化系統是否作為一個整體執行保護、檢測和控制功能。
三．變電站綜合自動化系統的特點
變電站綜合自動化系統具有功能綜合化、系統結構微機化、測量顯示數字化、操作監視屏幕化、運行管理智能化等特征。同傳統變電站二次系統不同的是：各個保護、測控單元既保持相對獨立，（如繼電保護裝置不依賴于通信或其他設備，可自主、可靠地完成保護控制功能，迅速切除和隔離故障），又通過計算機通信的形式，相互交換信息，實現數據共享，協調配合工作，減少了電纜和沒備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運行控制的安全性和可靠性。
1. 功能綜合化。
變電站綜合自動化系統是各技術密集，多種專業技術相互交叉、相互配合的系統。它是建立在計算機硬件和軟件技術、數據通信技術的基礎上發展起來的。它綜合了變電站內除一次設備和交、直流電源以外的全部二次設備。
2. 分級分布式微機化的系統結構。
綜合自動化系統內各子系統和各功能模塊由不同配置的單片機或微型計算機組成，采用分布式結構，通過網絡、總線將微機保護、數據采集、控制等各子系統連接起來，構成一個分級分布式的系統。一個綜合自動化系統可以有十幾個甚至幾十個微處理器同時并行工作，實現各種功能。
3. 測量顯示數字化。
用CRT顯示器上的數字顯示代替了常規指針式儀表，直觀、明了；而打印機打印報表代替了原來的人工抄表，這不僅減輕了值班員的勞動強度，而且提高了測量精度和管理的科學性。
4. 運行管理智能化。
智能化的含義不僅是能實現許多自動化的功能，例如：電壓、無功自動調節，不完全接地系統單相接地自動選線，自動事故判別與事故記錄，事件順序記錄，制表打印，自動報警等，更重要的是能實現故障分析和故障恢復操作智能化，實現自動化系統本身的故障自診斷、自閉鎖和自恢復等功能，這對于提高變電站的運行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常規的二次系統所無法實現的。
四．發展前景
1. 電氣自動化工程系統的統一化。統一電氣自動化工程系統對電氣自動化產品的設計、測試、開機、維護都有重要意義。
2. 電氣自動化工程控制系統的市場化。產品想長久的發展，就要深化制造部門的體制改革，還要關注市場化的影響，以便保證產品能夠滿足市場的需要。同時，企業不僅要在技術的開發上投入，還要使零件的配套生產市場化、專業化。
3. 電氣自動化控制系統的標準化接口。采用微軟公司的標準化技術后，工程的成本大大降低了，成功地實現了數據資源的共享。
4. 電氣自動化工程的生產將更加的安全。安全防范技術的集成化是電氣自動化工程控制系統的一個發展方向，重點就是保證系統的安全。
5. 電氣自動化工程控制系統的創新技術。在我國電氣自動化發展計劃的指導之下，隨著市場化的環境，不斷提升電氣自動化工程控制系統的創新能力。電氣自動化可以與地球數字化互相結合。
五．結束語
變電站自動化控制是一個多目標、多約束的復雜的非線性控制問題。它受到電壓、無功、 時間、負荷率、負荷電壓靜態特性、運行方式、有載調壓變壓器分接頭檔位和電容器組狀態等多種因素的影響，其控制規律難以用精確的數學模型表達。綜上所述，變電站自動化系統的控制與操作是可靠的，它的成熟和進步還需在變電站的實際運行中不斷得到完善。
參考文獻：
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電氣與自動化工程論文范文第2篇
關鍵詞：自動化控制；信息技術；有效結合；工業技術；技術應用
自動化控制技術對于現代工業發展起到了重要的推動作用，成為工業發展的基礎條件。而自動化控制則是借助于自動化設備或者裝置來實現操作的，包括機器、儀器以及儀表等裝置，從而代替人工操作[1]。信息技術則是現代化的信息傳輸方式，借助于計算機以及通信設備等來實現信息的快速傳播。在現代化工業生產過程中，綜合運用了自動化控制技術和信息技術，使其成為促進現代工業發展的重要推動力[2]。該論文主要是從研究自動化控制和信息技術綜合運用的角度出發，通過其技術發展探索，從而找出其未來發展趨勢，為技術的進步提供參考性意見。
1自動化控制與信息技術分析
工業自動化控制技術對工業發展，社會進步都起到了重要作用，成為重要的推動力。分析整個工業發展進程可知，我國的傳統制造業自動化水平較低，對于技術的應用和融合不足，在現代化工業進程中發展較為緩慢；在社會發展變化的影響之下，我國工業也開始運用自動化控制技術，逐步實現了自動化進程。自動化控制技術在國民經濟發展方面做出了較大貢獻，尤其是信號制式改進技術，促進了現代化控制技術和信息化技術的進一步運用。有統計數據表明，工業自動化技術主要應用于現代化的工業設備預測診斷，設備資產管理和操作技術等方面，還具有廣闊的發展空間，需要進一步完善自動化技術的深廣應用。自動化儀表的闡釋，將自動化技術的應用推到了一個新的高度，目前的發展應用水平還較低，需要進一步加強應用[3]。PLC技術是較為常用的工業自動化控制技術之一，通過編訂程序的方式實現對于電子系統的控制和操作，讓整個工業生產的過程都能夠處于自動化控制當中。這一技術的運作流程是，在編程存儲器內進行邏輯運算，以此實現對用戶進行計數，定時或者計算等方面的操作指令，而操作指令采用的是數字模擬來進行輸入和輸出的，進而實現現代工業控制操作。另外，還運用到了DCS技術，也可以稱之為集散控制系統，采用網絡通信技術進行過程全面管控，促進現代化控制技術的升級運用。還應當注意的是，這些技術的運用還需要其他現代化高新技術的配合運用，綜合發揮作用才能夠確保自動化控制技術的有效運用，確保工業自動化控制能夠高效、開放運行，實現工業生產的分散控制，集中操作和分級管理以及靈活配置的功能。例如：工業PC，這是一種分布式的系統基礎技術，比原有的PLC，DCS系統更加先進，具有很強的替代性。具體來說，工業PC能夠實現私人定制，提供更具有針對性的服務器模式，兼容客戶機，服務器機，以通信網絡為基礎從而實現管控融合的自動化控制操作。這些技術的推廣應用，促進了現代化工業水平的提升，實現了工業企業內部的資源共享和信息交流，使得信息的作用得到了有效發揮[4]。信息技術對于工業發展具有重要的推動作用，在現代化社會當中，更是必不可少的技術手段。但是，傳統工業也具有自身的優勢，在某些方面是自動化技術所不能取代的。國家的發展，尤其是工業的發展，代表著一個國家經濟發展的水平，在信息化時代，要充分運用信息化技術的手段來促進工業發展，提升工業的質量和水平，促進傳統工業與現代化技術的融合運用。
2自動化控制與信息技術的有效結合應用研究
2.1自動化控制與信息技術的有效結合在工程機械應用分析
(1)高精度GPS系統的應用。這一系統的技術優勢在于高精度，可以精細化到厘米級別，其技術應用基礎是GPS差分技術，并與其他多種技術相結合使用，包括全站儀，多傳感技術，激光以及超聲波等技術，同時，系統中的虛擬儀表又可以幫助實現對于施工工地的信息模擬功能，能夠在施工前提供工地的三維圖形，機器三維坐標等內容。因此，施工工地應用這一系統能夠提高施工效率和精準度，在大型施工現場中的多種機器同時作業過程中成效顯著。這也就帶來了施工管理方面的提升，促進了施工效率的有效提高[5]。(2)閉路監視系統以及超聲波后障礙探測系統應用。這主要應用于大型工程機械中的系統，主要功能是：保證司機的安全高效作業，其工作原理是：隨時為司機提供音頻和視頻信號，與此同時，微機監控和自動報警集中系統這兩大系統，對于機器的故障處理方面具有明顯效果，主要表現在：縮短維修程序，提高效率。(3)自動化控制的應用。中央微處理機是進行自動化控制的樞紐，其重要功能主要表現在：一方面，接收司機室中的所有操縱裝置的相關指令信息，這些信息的傳遞是通過電位計以電流的形式來傳送給中央微處理機的；另一方面，微處理機將所接收到的信號又進行了轉發，轉給各自對應的閥，從而利用這些信號來開啟閥。微處理機的功能實現依賴的是既定程序的芯片，通過芯片程序的啟動可以保證泵能夠具有足夠的功率。
2.2自動化控制與信息技術的有效結合在電氣工程應用
(1)地球數字化技術。地球數字化技術是一種綜合運用的技術類型，表現為電氣自動化工程和信息技術兩大技術的結合，其功能實現途徑是：基于電氣自動化技術，可以實現將地球所有的數據信息都能夠以坐標的形式來呈現，這些信息的精準度非常高，這是基于信息技術來實現海量精準信息的動態多維呈現，最終使得地球通過技術形式轉化為電氣自動化數字的形式。這些信息在集中之后存儲進計算機網絡當中，那么，通過信息的調取和系統運行就可以獲取任何人的精準地理坐標，從而獲取詳細的數據信息內容。(2)現場總線技術。這一技術的產生背景是，現場總線和以太網主導的計算機網絡技術是電氣自動化工程控制系統基礎應用，在不斷地應用處理過程中，促進了電氣設備的自動化和智能化發展趨勢，從而進一步產生了現場總線技術。因此，這一系統屬于經驗積累性的應用，相當于連接了企業基層設施的通信互聯，促進了上下溝通實現。
2.3自動化控制與信息技術的有效結合在工業生產控制應用
(1)信息化技術呈現出過程檢測儀表和執行器往數字化，智能化和柔性智能化以及網絡化的發展趨勢。該技術的發展依托于人工智能理論和方法，通過擬人智能功能向固態傳感器以及智能傳送器發出信號，促進其精準化操作。智能閥門定位器由于是由微控制器所控制的，而這種控制器的精準度極高，可以實現的功能有：組態控制參數，線性分程控制和等百分比等特性修正，表現出極強的智能化操作特性。(2)有很多控制軟件和控制系統都在進一步的完善和強化之中，主要包括：生產執行系統(MEC)，供應鏈管理系統(SCM)，企業資源計劃系統(ERP)，CAD、CAM、CAP等,這些系統和技術的升級都不是單獨進行的，而是與其他系統相連同步升級的。
3結語
自動化控制與信息技術的有效結合對于工業技術發展有著重要的促進作用，是現代工業發展的必要條件。在未來自動化控制與信息技術的有效結合需要進一步智能化水平，借助大數據和云網絡，提升信息控制能力，從而讓工業自動化獲得新發展。
參考文獻
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電氣與自動化工程論文范文第3篇
關鍵詞：電氣工程；自動化控制；智能化技術
0引言
隨著信息技術的發展，網絡技術與通信技術都與信息技術相結合，特別是智能化技術的運用，使電氣自動化控制實現了智能化運行。特別是目前的企業中普遍使用了自動化技術，使電氣工程的運行效率有所提高，而且運行質量明顯改善。實施了智能化管理，電氣自動化控制工作效率有所提高，不僅確保企業運營的穩定，而且還可以發揮智能遠程控制的作用，保證了生產安全。智能化技術使得電氣自動化控制功能得以充分發揮，使得電氣設備處于良性的運行狀態。
1目前電氣工程自動化控制技術的應用情況
中國電氣工程自動化控制所發揮的作用是有目共睹的，很多企業都采用這種控制方式，可以提高自動化控制質量，控制效率也得以提高[1]。設備的自動化運行是目前的技術發展趨勢，而且隨著自動化技術的不斷升級，自動化控制作用的充分發揮，使得產品的性能得以充分發揮。中國的電子工程發展中，自動化技術起到了引領作用，多年的發展進程中，電氣工程自動化技術適應應用領域的需求不斷地升級，也使得該技術應用越來越得廣泛。從目前的電氣自動化工程的應用情況來看，廣泛應用的系統包括分布式控制系統（distributedcontrolsystem），簡稱“DCS”、IE語言系統、WindowsNT系統，電氣自動化控制系統以及自動控制系統[2]。這些系統處于自動化運行狀態，其中，電氣自動化控制系統為集中控制，自動控制系統為信息集成化控制。分布式控制系統的優點是具有良好的擴充性，而且具有實時性。但是，運行分布式控制系統，所使用的是傳統的儀表設備。要保證系統安全穩定地運行，就需要重視后期的運維工作，即便如此，也會由于技術維護不到位而導致系統運行故障，特別是設備的維修難度比較高，就更增加了系統運行故障的發生率。IE語言系統是可視化的語音控制系統。該系統的運行中，如果語言有多個，就需要對語言按照順序排列。通過操作“上移”“下移”按鈕，就可以對語言有效排雷。在對語言編碼進行選擇的過程中，要參考網頁內容，讓瀏覽器自動選取需要的語言以及字元集。在具體點操作中，首先是開啟InternetExplorer瀏覽網頁，之后在網頁上點擊鼠標的右鍵，就可以彈出列表，點擊其中的“編碼”項，之后點擊“自動選擇”[3]。如果通過“自動選擇”不能夠自己所需要的語言編碼，就可以采用將手動的方式進行操作，就可以按照自己的要求調整語言編碼。具體的操作方式是，在網頁上按一下鼠標右鍵，選擇“[編碼”，用手動操作的方式選擇相應的語言編碼。如果在選項中沒有自己所需要的編碼，就可以點擊“其他”，選擇語言編碼。WindowsNT是可視化的控制系統，可以使得電氣工程設備運行中進行可視化操作。WindowsNT（WindowsNewTechnology），是可以進行PC操作的系統，主要是用于計算機網絡操作、網絡服務器等等。WindowsNT與通信服務集成。微軟公司給予原有的系統開發了“新技術”，此即為“NewTechnology”，即為“NT”。所謂的“NT”還有另一個解釋，就是指模擬器“N10”，即“N-Ten”。WindowsNT在電氣工程中的應用，可以通過可視化操作起到了智能控制的作用。WindowsNT的操作是非常容易的，而且具有集成化的特點，可以實施一體化操作。當進入到后期的技術維護階段的時候，也是非常容易的。集中控制下的自動控制系統在運行中，不僅運行的速度非常慢，而且所有的運行都是在遠程監控下運行的，這樣就會導致主機的運行空間減小了，自動控制系統所具備的性能也會受到影響。這就必然會導致系統在運行中可靠性比較低，很容易產生故障[4]。信息集成化的電氣自動化控制系統在運行中，是通過操作可視化的瀏覽器進行操作信息的，這樣就可以及時地了解系統運行情況，對于故障發生點以及故障的原因都能夠及時掌握。對于信息處理的過程中，系統還可以在運行的過程中對信息進行整理，還可以對信息進行智能化分析，提高信息的準確率。
2電氣工程自動化控制應用智能化技術所具備的特點
2.1智能化技術可以實現無人化超控
智能化技術的優勢在于，任何情況下都能夠得到認可。在對電氣工程自動化控制系統的調節中，所調節的是魯棒性（Robustness）、下降的時間和系統響應的時間。通過對各項參數的調整，就可以將自動化控制工作調整到自己所需要的狀態[5]。智能化技術環境下，電氣設備得到調節，就可以實行自我控制的作用，由此，實現無人化操作控制，人力成本得以降低。
2.2智能化技術并不需要控制模型
智能化技術的優勢在于，使得自動化控制器的安全系數有所提高，面對復雜的動態方程，不會產生難以控制的現象。與傳統的控制模型相比，自動化控制器應用智能化技術，工作效率都會有所提高，而且還能夠對未來的運行情況作出預測。
2.3使用智能化技術對于不同數據的處理存在著一致性
智能化技術對于不同數據的處理，所使用的是智能化控制器，無論是輸入任何的的數據，都可以做出準確的評估。即便是一些數據不屬于是常用數據，通過運行智能化控制器也會獲得準確的結果，而且還可以自動啟動評估功能。智能化控制器的控制對象具有較強的變更性，對于控制對象就會產生不同的控制效果，要實現全面控制是難以實現的，所以，需要對該技術進一步完善。
3電氣工程自動化控制中智能化技術的應用
3.1診斷電氣工程自動化控制中所存在的問題解決
電氣工程系統運行中，如果存在故障，就需要進行診斷。如果采用傳統的診斷方式，就是通過人工操作來完成的。這種診斷方法不僅診斷的準確率不高，而且很難得到正確的病因[6]。但是，這種技術對于專業技術人員的技術要求是非常高的。如果電氣工程自動化設備存在問題，特別是在數據上存在誤差，就必然會對電氣工程自動化控制的效果產生不良影響，但是這種失誤是難以避免的。人工診斷的效率必然會很低，導致故障不能夠及時發現，更是難以查找到故障原因，所以，對于故障難以及時處理，必然是后果非常嚴重。將智能化技術應用于電氣工程自動化控制中，可以對系統進行智能化管理，而且還可以遠程控制和監督，通過實時跟蹤進行檢測診斷，由此可以避免系統運行中存在潛在的問題。
3.2應用智能化技術對電氣工程的設計進行優化
電氣工程的設計中，如果采用傳統的技術，就會導致不斷地重復勞動，設計人員還要對設計方案進行改良，還要通過實驗試驗。很多時候，一些設計中所存在的問題，設計人員還沒有考慮到，如果涉及應用中出現了問題，要將問題的原因查找出來也是非常難的，導致很多的問題都不能夠在有效的時間內解決。通常從事設計工作的人員要具有非常高的專業水準，不僅要精通專業知識，還要懂得相關的業務知識，對于理論知識的應用能力是非常強的。將智能化技術應用于電氣工程自動化控制中，就會使得原有的工作狀態發生了改變。設計工作通過運行設計軟件就可以完成，而且所有的設計信息都可以在網絡平臺上傳遞，由此提高了設計效率，而且設計的精準性也有所提高。由于設計軟件都有修改功能，可以在保存原圖的情況下進行修改，就可以節省大量的設計時間，而且設計樣式也更為豐富了。
3.3整個的電氣工程對采用智能技術控制
電氣工程控制系統的運行中，有很多的環節都處于控制之中。要實現控制的系統化和集成化，就要采用智能技術。智能化技術主要運行的是專家系統控制對電氣工程進行控制，使得自動化運行效率更高。另外還會采用神經網絡控制和模糊控制，可以對電氣工程實施多層次控制、神經網絡控制不僅層次結構多，還可以運行反向學習算法，特別是其子系統中，通過判斷系統參數，對參數進行調控，就可以判斷轉子的速度。正是由于神經網絡控制的優勢性能，才能夠對運行識別模式，使得信息的處理更為及時準確。
4結束語
綜上所述，科學技術的發展進程中，信息技術起到了重要的推動作用。電氣自動化控制中，信息技術發揮著重要的作用，特別是智能化技術的應用，實現了自動化控制的智能化運行。目前的電氣自動化控制設備得以廣泛應用，主要是智能技術發揮著遠程監督控制的作用，可以提高電氣工程自動化控制效率設備的應用價值，電氣工程自動化控制所具備的價值都充分發揮出來。
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電氣與自動化工程論文范文第4篇
關鍵詞：電氣自動控制；高校實驗室；排放廢氣凈化系統；改造工程設計；排放標準 文獻標識碼：A
中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.
隨著現代科技不斷發展，科學技術的不斷創新進步，對于高?？蒲袑嶒炇业母黜椧笠膊粩嗵岣?，實驗室內溫度、濕度、潔凈度，要求越來越高，特別是對實驗室的排放有害廢氣凈化處理更為重視，應用范圍也越來越廣。許多的科學研究、空氣環境的標準好壞對現代科學的發展，生產技術的進步有著密切的關系，論文就某高?？蒲袑嶒炇蚁盗信欧庞泻U氣凈化處理系統進行探討。
1 工程概況
某高?？蒲袠浅袚ń虒W科研的實驗）的場所。該建筑設計根據不同樓層和區域功能特點來配置相應實驗室區域，本實驗樓共13層，每層面積約3000m2，分兩大區域實驗室，由兩套排放廢氣凈化處理系統擔任實驗室排風廢氣凈化任務，兩套排放系統安裝在本樓層的天面平臺。這次改造主要針對滯后缺陷控制系統線路，重新設計采用PLC模塊自動控制系統，提高系統運行效能，確保安全運行。
2 實驗室排放廢氣凈化系統改造工程設計
設計流程圖如圖1所示：
3 控制系統的改造工程設計
3.1 系統控制方框流程圖
系統控制方框流程圖如圖2所示：
3.2 控制系統的改造工程設計
我們在制訂改造實驗室排放廢氣凈化系統建設方案中，采取新思路和新的方法，既在原來的設備基礎組合上，以補配置、以排風廢氣凈化系統為主，配以各單元實驗室的排風通風柜輔助設備。
為保證控制達到國家環境標準的要求，我們選擇采用PLC模塊與人機界面自動控制系統，結合網絡遠程監控系統，全天候全區域監控、及時發現問題及時解決，針對高校實驗室各單元，使用排風-通風柜無規律和頻繁啟動的特點，自動控制系統識別實驗室單元使用通風柜時，排風廢氣凈化系統才啟動運行，反之實驗室實驗結束系統也自動結束，達到智能控制，從根本上解決系統故障率高、運行成本高、不節能、操作使用繁瑣等問題，克服了過去傳統的控制原理中存在系統設備安全無保護滯后的缺陷；
3.3 控制原理
采用PLC模塊與人機界面以及二次回路結合的控制系統，編寫完善的運行PLC程序，把PLC控制程序寫入模塊。當各單元實驗室要啟動排風通風柜時，系統會自動識別到各單元操作觸發啟動信號后，根據單元啟動系統順序要求，打開單元排風通風柜電動風閥，系統確認通風電動風閥已經打開后，系統自動啟動單元通風柜排風電機、系統變頻器（主要控制輸出）主排風電機、附塔自吸泵、排放廢氣紫外線燈管以及系統保護系統，其他實驗室單元若使用排風通風柜時，主系統會自動保持運行狀態，直至最后單元使用結束，系統根據關閉順序才會自動關閉。
保護系統會自動識別各單元電動風閥是否有打開或關閉、單元通風柜排風電機、主系統附塔的自吸泵、主變頻器-排風主電機、紫外線燈管、配電系統、等電位系統以及其他設備的運行情況是否正常，模塊系統會自動檢測到某一電氣設施正?；虿徽r，系統會自動采取相應的保護措施后，并在系統人機界面，顯示文字告知故障點，有利于快速解決故障隱患，達到系統安全
運行。
3.4 保護系統原理
保護系統的監控信號，采用電流變送器，安裝在配電單元輸出端，拾起系統設置的信號參數，反饋給PLC模塊程序，由系統程序識別某個單元電氣設備是否執行保護，達到保護目的。
3.5 系統的防雷、電網脈沖電壓、保護接零
采用等電位接法與PLC程序配合進行保護，用電流變送器接入用電零線單元，拾取零線漏電信號反饋到系統程序，根據系統設置的允許漏電電流大小，從而啟動保護指令。
系統采用等電位保護系統和防雷器的配合，可以根本上解決低壓配電網中的脈沖電壓干擾、漏電保護、過負載保護以及防直擊雷、閃電雷、感應雷、電氣設備零線過載保護等，具有針對排放廢氣凈化系統安裝在樓層頂層的特點，使系統設備和用電安全具有可靠防護措施和保護系統。
等電位系統指電源端零線與接地線直接連接，電網端零線與接地線形成等電位，當配電系統在零線和接地線上有任何的高脈沖電壓，等電位保護系統就會根據我們設置的所需保護參數，自動切斷故障配電設備，并配合PLC程序-人機界面，顯示文字報警區域，可以快速自動排查故障區域，不影響其他區域運行，達到保護電氣設備。
等電位保護系統設計原理：系統采用PLC模塊，編寫自動控制程序，在各支路配電支路網電源總零線、總接地線上，安裝低讀數-高靈敏度的電流變送器，拾取等電位電流和電位差的信號，反饋給PLC控制系統程序，自動參數比較后，進行各自指令動作保護。
3.6 遺忘關閉/時間預設功能
利用PLC系統程序的時間指令，把我們所需要的設置時間指令，編寫在各單元的控制回路中，配合運行指令結合，形成預設置的遺忘功能指令，當啟動了單元通風柜運行時，而忘記關閉單元通風柜、系統預設最長運行時間立即啟動計時，各單元實驗室操作啟動通風柜運行所需要時間功能。當某個單元操作忘記關閉通風柜時，系統可事先設置最長使用時間，當時間到了，系統自動會關閉，防止系統長時間不停運行以及不安全
隱患。
預設功能：單元操作可以預設所需要使用時間，這樣可以掌握做實驗的控制時間，有利于實驗的完整性、兼容性。把系統運行提高到較先進的智能控制操作，充分利用系統運行效率，安全穩定、節能。
3.7 網絡遠程監控系統
利用網絡建立PLC控制系統-人機界面的遠程網絡平臺，實現全網絡全天候的監控系統，可以實時遠程監控處理系統運行狀態，及時解決故障，確保系統安全
運行。
3.8 系統變頻器
主要控制排放廢氣凈化系統的主排風機運行的變頻，可以實現排風機的最佳運行效能，變頻器的控制參數，采用電流變送器拾取在各單元實驗室的通風柜排風電機的運行電流的信號參數，由電流變送器拾取信號-反饋PLC系統程序，進行比較后，指令變頻器所需要變頻參數，達到控制變頻節能效果。
4 結語
該科技樓實驗室排放廢氣凈化系統經過兩年多的實際運行，從實際運行效果上看，各個實驗室的排風通風柜使用排放參數、智能控制以及主系統的排放標準、控制系統，在設計要求范圍內，系統安全穩定、節能、效果良好，達到了設計要求，為我國類似高校實驗室的建設提供參考和借鑒。
參考文獻
[1] 室內環境健康消費指導手冊[M].
電氣與自動化工程論文范文第5篇
關鍵詞：機器人競賽；創新實踐；項目教學法
作者簡介：毛麗民（1981-），男，江蘇常熟人，常熟理工學院電氣與自動化工程學院，講師；劉叔軍（1962-），男，黑龍江寶清人，常熟理工學院電氣與自動化工程學院，教授。（江蘇 常熟 215500）
基金項目：本文系國家自然科學基金（項目編號：61273312）、江蘇省自然科學基金（項目編號：BK2010261）的研究成果。
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0148-03
在國外院校，學生本科階段就開設了機器人啟蒙課程，使學生對機器人能夠有普遍地了解，研究生階段開設關于機器人的更深層次的課程，而國內高校本科階段開設機器人課程的相對較少。
機器人教學與其他學科教學的最大不同之處在于，機器人教學在學習上充分滲透了研究性學習的思想，而且機器人教學實踐性非常強。實踐教學是培養學生實踐能力，培養創新創業人才的重要教學環節。高校要把實踐教學和理論教學擺在同等重要的位置，要不斷改革實踐教學內容，改進實踐教學方法。以機器人競賽、創新實踐為導向的項目教學法研究，對大學生創新素質教育具有重要的現實意義。
一、項目教學方法
“給你55分鐘，你可以造一座橋嗎？”這是德國教育專家弗雷德·海因里希教授在“德國及歐美國家素質教育報告演示會”上介紹“項目教學法”的一個實例。首先由學生或教師在現實中選取一個“造一座橋”的項目，學生分組對項目進行討論，并寫出各自的計劃書；接著正式實施項目——利用一種被稱為“造就一代工程師偉業”的“慧魚”模型拼裝橋梁；然后演示項目結果，由學生闡述設計思想和構造機理；最后由教師對學生的作品進行評估。通過以上步驟，可以充分發掘學生的創造潛能，培養和提高他們的動手能力、實踐能力、分析能力和綜合能力。
以機器人競賽、創新實踐為導向的項目教學法研究，就是要將項目教學法應用到機器人的創新實踐中，把各項理論知識和實踐技能有機地結合，將機器人的項目分解成多個明確的目標任務，讓學生在規定的時間里獨立完成相應的任務，其目的在于充分發掘學生的創造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。通過實踐探索出一種能提高學生創新和實踐能力，全方位調動學生學習的積極性的機器人教學模式。在實施“機器人競賽、創新實踐為導向的項目教學法”時，重視機器人項目的選擇、機器人具體成果展示、教師的評估與總結、充分利用創新實驗室的現有資源并使之與現代化教學相結合，這是搞好“項目教學法”的關鍵。
二、機器人競賽
機器人競賽是一項很好的科技創新活動，形式繁多，內容豐富。設計方案的開放性，也為學生的創新奠定了基礎。參賽者可以用不同的方法實現同一個項目，通過比賽，激發其對機器人的學習興趣，引導他們積極探索機器人新科技，為其自主創新能力的培養提供良好的平臺。
中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽：1999年，在RoboCup 國際委員的支持和授權下，首屆中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽在中國重慶舉辦，目前是中國機器人最具影響力的賽事，比賽共設立12類65項賽事。機器人競賽種類多、規模大、水平高，為大學生進行創新實踐活動提供了很好的平臺。
“未來伙伴”杯中國智能機器人大賽（暨國際機器人滅火比賽中國賽區選拔賽），是中國人工智能機器人專業委員會等多個單位主辦的一項全國性賽事。大賽包含機器人救火大賽、機器人足球比賽、機器人創新大賽、機器人搜救大賽、機器人擂臺賽和機器人舞蹈戲劇大賽等6個主題項目。其中機器人救火大賽是國際賽制機器人滅火比賽（暨國際機器人滅火比賽中國賽區選拔賽）。
“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽，由教育部委托高等學校自動化專業教學指導分委員會主辦。競賽分競速賽與創意賽兩類比賽。自2006年首次舉辦以來，“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽已經成功舉辦了6屆。
三、機器人實踐教學的具體實施
機器人競賽、創新實踐是一項很好的科技創新活動，機器人的趣味性易于激發學生學習和研究的興趣，同時將創新實踐、競賽引入教學過程，使學生變被動學習為主動學習和研究。
“機器人項目教學法”的一般教學結構如圖1所示：
“項目教學法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。
本文以參加2012年中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽的醫療與服務機器人組的項目為例，在比賽初期確定人員，將不同專業和不同年級的學生組成一個競賽小組，研究競賽規則、制定項目方案、機器人結構設計、電路設計、程序調試，學生分工合作，過程中集思廣益、取長補短、團結協作。這種在探索中學習的過程是其他教學環節無法實現的，對于培養學生的實踐創新能力非常重要。本文以一種醫療與服務機器人設計為導向的項目教學法，按照以下六個教學步驟進行：
1.項目的申請
根據學院參加機器人競賽的實際情況，中國機器人大賽暨RoboCup公開賽，作為全國最具影響力的機器人比賽。本學院主要參加了醫療服務機器人、機器人游中國、擂臺等機器人項目，學生可以針對感興趣的比賽項目，或者根據江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃，申報項目，填寫申請書。教師針對學生申報的項目，分析學生的實際情況，建議選擇項目規模和難度適中的項目。
中國已經進入了老齡化社會，而且在今后幾年內老齡人口數量將會呈上升趨勢，老齡化將更加嚴重。老齡化使社會的勞動力減少，一些老年人不僅不能參加勞動，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顧，這就增加了他們的子女以及社會的負擔。年輕人為了工作日益繁忙，在目前服務行業工作者稀缺的背景下，在醫院時不時會有行動不便的病人需要護士和家人的攙扶。而在沒有人幫助的情況下，行動不便的病人寸步難行，稍有不慎就有可能摔倒受傷。所以筆者建議學生選擇參加醫療與服務機器人創新設計與制作賽項，設計一種醫療服務機器人更好的服務病人。
2.項目團隊的建立
建立學生團隊，營造互相競爭、互相幫助的學習氛圍，學生在做項目過程中攜手合作，彌補相互間的不足，遇到問題大家一起討論解決，這讓學生體會到團隊的重要性，做到共同進步。同時，團隊的學生分工明確，每人負責項目的某一部分，使學生真正參與到項目中，整個項目的完成，離不開每一個學生，學生為使項目不會因為自己負責的部分沒有完成而主動學習，主動查資料，可以培養和提高學生的自主學習能力。學生團隊的建立，應考慮學生的專業，年紀，特長等因素。教師確定一名隊長，根據項目的特點，隊長可以自己招學生，實現學生管理學生。
參加醫療與服務機器人創新設計與制作賽項，筆者選擇了5名學生，隊長由09級的一名學生擔任，該生組織能力比較強，專業能力也比較脫出，由他負責整個項目的進展，匯報工作。其他學生分別是1名2009級的，2名2010級的，1名2011級的，專業分別是自動化、測控、電氣。
3.項目任務、計劃的制定
團隊負責人制定機器人項目工作計劃，確定工作步驟。機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的智能儀器。本次設計的醫療服務機器人由小組討論決定，醫療服務機器人外形像輪椅，病人能夠獨自駕駛去化驗室拿取報告，去門診找醫生復診，降低護士工作量及病人家屬的負擔。為使醫療服務機器人更好的服務病人，該團隊為機器人設置了兩種模式：座椅模式和病床模式，免去了病人就診、休息時需要被移動到病床上的麻煩。機器人將現場鍵盤控制和遠程控制相結合，實現護士對病人的遠程監護，機器人在前進過程中，檢測到前方有障礙物時就會立刻停下，減少不必要的事故。同時機器人配備了機械手，可以幫助病人取物品，最大程度幫助病人。
根據團隊中學生的專業、特長等分配任務，負責機器人機械結構設計的學生需要畫圖紙、電焊等來完成機器人結構的設計、機械手的設計；電路設計的學生制作包括單片機電路、電源穩壓電路、電機驅動電路、紅外避障電路、鍵盤輸入電路；測控專業的學生負責電路的測試、場地的制作等工作；程序編寫的學生，完成程序的設計、調試；控制界面的設計由另外一個學生負責，主要是VB編寫上位機、WIFI攝像頭的調試、藍牙通信的調試。
根據機器人項目的特點，學生在制作過程中可適當地作一些調整。根據項目完成的時間確定工作步驟，進行時間分配。最終得到教師的認可才能執行。
4.項目制作
學生自己確定各自在小組中的分工，然后按照已確立的工作步驟和程序工作。基于機器人項目的作品成果形式多種多樣，可以是調查報告、實物模型、演講稿、論文等。通過展示作品成果，可反映學生在項目完成過程中所掌握的技能。本次設計的醫療服務機器人成果包括機器人模型一個、機器人設計與使用說明書一份、演講稿一份。在本項目比賽結束后，指導學生按照他們設計的醫療服務機器人撰寫論文、申請專利。
5.項目檢查評估
整個項目檢查評估采用答辯的形式向教師匯報，首先由隊長對整個項目進行匯報總結，再由隊員對自己負責的工作進行匯報和自我評估，并且對設計的醫療服務機器人進行展示，教師根據團隊成員的表現、研究成果表述和作品的展示進行檢查，為到現場比賽作準備。
針對項目中出現的問題，師生共同討論，教師引導學生獨立思考問題，解決問題。學生通過對比師生評價結果，找出造成結果差異的原因
6.項目資料歸檔或應用
為使學生養成良好的習慣，項目結束后，教師監督學生將項目工作資料整理歸檔，材料包括項目申報書、進度表、機器人機械結構圖、程序設計流程、機器人控制程序、項目結項書、項目報告講義等。
四、機器人項目教學的成果
機器人創新實踐是一個綜合性、高難度的科技制作過程，有利于提高學生的動手能力和創新能力。在教師指導下，學生通過自己查閱資料、提出有創意的設計方案，選擇合適的元件，設計、焊接電路，編程、測試程序等，充分調動了學生的積極性，發揮學生的創造力，使學生在實踐中進一步提高自己的綜合能力。有助于將學生的興趣應用到教師的科研中，使學生們熱愛科技，投身科技，在學校形成良好的科技學術氣氛。
本校參加機器人競賽源于2010年，當時參賽的賽事為“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽、中國機器人大賽暨RoboCup公開賽、江蘇省機器人大賽、“未來伙伴”杯機器人競賽，并因此開設了機器人技術、機器人創新實踐與競賽等公共選修課；制定了《大學生創新實驗室項目負責制實施辦法》，針對項目采取一系列措施，保證學生能在項目的過程中鍛煉自己的能力，同時能保證創新實驗室項目的創新性。實踐教學效果顯著，本校代表隊在2012年第七屆“飛思卡爾”杯華東賽區比賽中，獲得攝像頭組第一名，晉級參加全國決賽的隊伍，獲得全國攝像頭組特等獎。2012年中國機器人大賽暨RoboCup公開賽獲得3項季軍，2010年“未來伙伴杯”獲得滅火比賽冠軍，受邀參加在美國舉辦的國際機器人滅火比賽。
五、結論
實踐教學的目標是培養學生通過實踐發現、分析和解決問題的能力，培養創新精神和初步的科學研究能力。機器人創新實踐活動以其高度的實踐性被越來越多的高校引入實踐教學。本校自動化學院機器人實踐教學的具體實施，促進了學院各學科綜合發展，提高了教師的理論、實踐教學水平和科研水平，使學生對機器人相關課程融會貫通，提高了學生自主學習、創新和團隊合作等綜合能力，推動了學院實踐教學體系的發展和完善。
參考文獻：
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