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【摘要】
電氣工程是機械設備實現自動化控制的重要手段，而智能化技術又是電氣工程自動化控制的一個重要補充。本文以塔式起重機為例從塔機控制系統的硬件和軟件兩個方面對電氣工程自動化控制中智能化技術的應用進行了分析。希冀為以后在這一方面的研究工作提供一份可供參考的資料。
【關鍵詞】
智能化；塔機；電氣自動化
1引言
隨著機械制造業以及電器行業的飛速發展，電氣工程在機械設備中的應用也越來越重要。機械設備要想實現自動化，其中電器工程是必不可少的環節。在現在的自動化控制技術中，智能化技術的應用不僅可以推動電氣工程的健康發展，而且還有利于自動化效率的提升。因此，大力發展智能化技術對電氣自動化控制有重要的影響。本文以塔式起重機為例，對塔機自動化控制中智能化技術的應用進行分析。
2塔機電氣的分類
塔機電氣分幾大分類：對于塔機電氣按塔機機構種類分類主要有全變頻控制、全渦流控制、變頻+渦流控制3種。對于塔機電氣按塔機控制方式主要有全變頻繼電控制、全變頻PLC控制、渦流繼電控制、渦流PLC控制3種。對于塔機電氣按塔機回轉機構電機種類主要有帶風標力矩電機、三相異步電機2種。對于塔機電氣按塔機類型主要有尖頭、平頭電氣控制、動臂電氣控制2種。
3塔機控制終端的硬件設計
3.1整體結構設計
塔機新型控制系統由上層的DSP控制板和下層的輸入輸出I/O板構成，下層板的輸入端子在每個循環周期內掃描采集塔機電氣控制柜內接觸器的輸入信號，傳輸到光耦經過信號的隔離后再輸送至上層的DSP28335的控制板中，DSP的輸入引腳實時掃描電平值的改變，根據邏輯判斷，內部程序控制輸出引腳電平值的變化，從而控制下層板上繼電器的吸合，從而改變控制端的輸出信號，改變塔機電氣控制柜內繼電器與接觸器的通斷。此外，DSP控制板預留了通信接口，采用的是RS-485協議，可與塔機內部的各儀器進行通信，控制各儀器執行相關指令。硬件部分主控芯片采用TI公司的DSP，選用了C2000系列的DSP28335芯片作為核心控制器。芯片的晶振選用30MHZ，并設計了復位和JTAG模塊，同時模數轉換通道的電阻電容也根據數據手冊進行了相關的配置。
3.2電源模塊設計
該電路電源需要24V、5V、3.3V和1.8V四種幅值的電壓，其中24V和5V由外部電源板提供，不在本設計范圍內。DSP28335上電時的電源分為兩個部分，外部I/O口需要3.3V電壓，芯片的內核需要1.8V的電壓。而電源部分對DSP28335的正常工作影響很大，因此選用擁有較高電壓精度的TPS767D318芯片。該芯片正常工作輸入電壓為5V，輸出兩路電壓同時供給DSP。其中的3.3V供給DSP的I/O口；另一路的1.8V供給DSP的Flash。設計電源電路時注意了電阻電容的匹配問題，無論是5V的輸入端還是3.3V與1.8V的輸出端，都放置了47μF的鉭電容，保證了滿載時候的穩定性，起到穩壓的作用。此外，在3.3V與1.8V給DSP相關引腳供電時，都并聯了0.1μF的電容，很好地起到濾波作用，提高了響應速度。同時在數字電壓和模擬電壓之間放置了磁珠，在數字地和模擬地之間放置了0Ω電阻，都起到了很好的隔離作用。
3.3信號隔離模塊與繼電器模塊設計
由于塔機電氣控制柜輸入I/O接口數量較多，信號傳輸過程中干擾較大，因此應該對輸入量進行隔離處理。這里選用了對電信號起隔離作用的光耦合器作為中介。光耦接收到的電信號會使其內部的發光二極管發出光信號，光探測器檢測到光信號后會產生光電流，對信號放大后輸出。這種從電信號到光信號在轉換回電信號的處理，對輸入信號起到了很好的隔離的作用。這種單向傳輸的方式可有效地防止信號干擾，同時它還具備體積小、壽命長等優點。繼電器模塊主要由富士通生產的MYAA024D繼電器和型號為MMBT3904的NPN型三極管組成。當DSP的輸出端引腳給出相應信號后，三極管導通，繼電器一端通電，另一端電磁鐵吸合，實現它開關的作用，達到通路的效果，再通過下層板的輸出端子給塔機控制柜提供輸出信號。
4系統控制終端的軟件設計
塔機新型控制器中的程序采用逐步循環執行的工作模式。即在塔機運行時，中央控制器根據采集的輸入信號，對應內部的邏輯關系，循環執行程序至結束。前一個周期結束后，再從新的一個周期開始執行程序。在每一個循環周期內，控制器都要采集輸入信號，更新輸出信號。新型控制器中程序的編寫也要圍繞著以下三部分展開：中央控制器采集輸入信號：在每個執行周期的開始，DSP依次采集繼電器上的輸入信號，讀出后將輸入信號的電平值（高或低）存入對應的存儲器中。中央控制器執行內部邏輯運算：在執行內部程序過程中，通常對于順序結構來講，DSP對程序的讀取順序，將按從上到下的步驟依次執行程序。中央控制器刷新輸出端子狀態：經過DSP的邏輯運算后，在一個執行周期內的最后階段便是把輸出引腳的狀態刷新。結合系統所需要的功能，系統控制器的軟件結構框圖如圖2所示，總體上可以分為若干功能模塊，包括自檢、離散量輸入檢測、RS-485總線通信、SIM300模塊通信、離散量輸出和聲光報警控制。各軟件模塊之間互有分工與合作，共同實現塔機工作的控制。
4.1系統初始化
控制系統的初始化函數涵蓋了DSP的I/O引腳初始化、SCI通信初始化、時鐘的配置與設定、以及中斷的向量表初始化等。
4.2欠驅動控制算法
實現由于傳統控制器PLC執行程序的過程是順序且循環執行，所以新型控制器也采用這種執行方式。操縱塔式起重機的控制桿，塔式起重機控制柜內的輸入端的接觸器、繼電器就會有相關的動作，此時新型塔式起重機控制器會檢測到輸入端電平的變化，根據事先載入的程序，來判斷應執行那個動作，如果控制系統檢測到各限位開關打開且在有效的狀態，同時該操作非違規操作的情況下，會在輸出端給出相應的電平信號；反之，系統會通過高亮LED的閃爍和蜂鳴器的鳴響來提示操作人員當前操作非法，DSP將自動鎖住所有操作，塔機將停止運行，以此來保護施工現場和人員的安全，直到系統解除警報，恢復合法操作，系統將回到主程序繼續執行新一輪程序。本文將根據現如今塔機工作時的要求，給出替換原有PLC控制器的算法編寫方式；也將結合文章所闡述的欠驅動防擺算法給出具體的實現步驟。首先根據塔機現行運行方式，軟件需要實現的功能有：輕載重量起升、滿載重量起升、升降一檔輸出、升降二檔輸出、升降三檔輸出、電機抱閘限制、回轉一檔、回轉二檔、回轉三檔、回轉四檔、回轉制動、變幅前輸出、變幅后輸出、變幅一檔輸出、變幅二檔輸出；在限位方面，需要實現力矩限制、高度限位和上限位、低度限位和下限位、變幅前限位、變幅后限位、變幅T005限制、自動換倍率、起升延時、下降延時等。其具體實現方式如圖3所示。對欠驅動控制算法而言，通常傳統的PLC無法實現如此復雜的運算與判斷，因此本文設計的基于DSP的新型控制器將彌補這個不足：①人為給定塔機變幅小車最終要到達的位置、塔臂最終的轉角以及吊繩最終的長度，運行時，通過傳感器傳來的相關參數不斷地輪詢比較目標值與當前值的差距可以定下塔機整體運行的趨勢。②對起升、變幅、回轉三個電機同時控制，利用前文提到的欠驅動控制方法，可以得到變換后的驅動力，此時通過DSP控制變頻器來調節電機的轉速，從而實現快速準確抵達目標位置的同時對擺動實現了大大的抑制的目標。
5塔機運行中常見問題及處理辦法
5.1溜鉤問題的處理
溜鉤問題是變頻控制的起升部分存在較為嚴重的一個問題，針對這種問題，處理辦法是起升變頻控制的塔機全面開始采用閉環控制，即起升電機加裝旋轉編碼器，通過變頻器對起升電機進行“監控”，要求變頻器廠家采用帶編碼器矢量控制，同時與變頻器廠家聯合開發了懸停功能，大大減少了一些溜鉤事件的發生。通過“監控”也方便了制動器的維護等。
5.2回轉控制問題的處理
通過電氣輔助控制大大減緩回轉齒圈、回轉機構出現蹦齒、斷軸：對于回轉齒圈、回轉機構出現蹦齒、斷軸主要集中出現在TCT6012的塔機中，基本上都是使用了2~4年的塔機。經過分析、討論得出結論，由于一些塔機司機理解錯了腳踏開關的用法，通過用腳踏開關進行回轉停車制動，日積月累導致此類問題的出現。所以采取取消了腳踏開關，同時采用旋鈕開關進行替換，并進行電氣方面的聯鎖設計，采用渦流控制器進行減速停車，使回轉在停車過程中更加平穩、快速、取得良好的效果!
6結束語
綜上所述，通過對塔式起重機自動化控制系統的介紹可以了解到智能化技術在電氣自動化中的應用，它不僅增強了電氣設備的控制能力，還為機械設備的正常運行提供了保障，為電氣自動化的發展提供了一片更廣闊的發展前景。
作者：林天德 單位：廣西建工集團建筑機械制造有限責任公司
參考文獻
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[3]李偉.基于動態誤差最小的起重機最優消擺控制[J].電氣自動化，2002，24（5）：8~12.
第二篇：智能化技術電氣工程控制應用
摘要：
當今科學技術飛速發展，其中智能化技術作為新興的熱門科技被廣泛的運用到各行各業中，特別是對于電氣工程自動化控制的實現具有良好的適用性。智能化技術的結構建立主要依托于兩個方面的要素，即人工智能學與計算機網絡技術，這兩者在一起融會貫通，協同配合產生了全新的技術領域。展望未來，智能化技術將會不斷的推陳出新，更好的服務于各行各業，未來的發展之路必然是一片光明?；诖耍疚膶χ悄芑夹g對于電氣工程自動化控制的應用進行了簡要的介紹，以此幫助智能化技術在電氣工程中能夠得到更好的運用。
關鍵詞：
智能化技術；電氣工程；自動化控制；應用
現如今社會在科技的引領下日新月異，電氣工程自動化程度相較以往有了十足的進步。這對于電氣工程行業而言是一項嶄新的發展方向，智能化控制技術常常被認為是人工智能科技，系統可自主對相關信息展開收集工作，并利用計算機進行數據整理，在短時間迅速給出分析報告，并同時做出相應判斷，可以有效的應對突發情況與處理復雜的問題。電氣工程在實現向自動化控制這一方向轉變的過程中，如果我們充分利用智能化技術為核心解決方案，對于電氣工程行業而言將會是革命性的進步。
1智能化的主要特征
智能化在電氣工程領域具備一下三種特征：首先表現為具備較高的效率，由于電氣工程自動化控制主要依賴于數控計算機完成控制過程，使用了多種先進的專用控制、運算芯片為自動化控制核心，確保了極高精度的同時也做到了在最短的時間內完成操作。其次表現為多種工序可同時協調進行且互不干擾，極大的減少了工藝銜接與等待時間，效率得到了成倍的提升，這也是電氣工程今后發展的主要方向，將在未來得到全面的實現。最后表現在計算處理可視可控。系統使用極為高效的自動化系統實時分析處理數據等其他信息，將可視化的概念落到實處。智能化的諸多優勢與特點在許多實驗與現場展示中進行了充分的體現，因此，如今的電氣工程行業有越來越多的工程要求安裝并使用自動化控制系統。智能化系統在對數據進行分析處理之時，其整個過程極為統一，具體表現在面對之前并沒有遇到的數據會依據實際情況進行估計，同時面對種類復雜對象進行處理的過程中也會分門別類的進行對待。如果出現自動化控制效果偏離預期值時，系統將啟動自動化檢查功能，仔細的核查所有環節，直到發現導致問題出現的根源，并依據事先設定的預案結合實際情況進行處理。在另一方面，電氣工程中自動化的實現過程中，必須保證其控制性能處于較好的狀態，利用智能化控制方案后，對于控制性能有了顯著的改善。智能控制器在很多方面與傳統控制器相比存在著較多的差異，智能控制器可以實現高度的自動化，可在完全獨立自主的條件下監測周圍實時情況并有針對性的進行自主控制，能夠實時的做出反應，因此智能化的推廣能夠顯著提高電氣工程自動化水平。電氣工程如果運用智能化控制器，可顯著減少系統中對于專業人員的需求，將遠程操作的設想變為現實。
2電氣工程自動化控制中智能化技術的應用
第一，智能化技術因其具備優秀的自檢功能，因此對于設備的故障診斷可以實現高度無人化，故障只要出現，對于電氣設備的正常工作會帶來嚴重的不良后果，需要在第一時間進行解決，而就故障本身而言，并不是完全偶然的現象，其產生之前會有一些問題的根源，引入智能化數控系統后，即可在整體上實現對電氣工程的完全掌控，在全面自檢的過程中不會遺漏每一處細節，從而及時找到故障原因。故障產生的根源如果不能被發現，緊接著進行的維修工作也就無從下手，例如在電氣工程中經常出現的變壓器發生漏油的問題，如果引入智能化自檢之后，自動化系統首先可對變壓器進行詳細的檢測，根據數據庫進行故障分析與排查，從而準確定位故障所在點，實現精準維修的可能。第二，便于更加深入的優化設計。對于電氣工程而言，電氣設備在進行設計的過程中需要考慮很多的因素，復雜程度高，需要設計者深入掌握電路、電機等學科的知識，并能夠有機的進行結合。傳統電氣設備結構復雜，人機工程較差，相關從業者難以針對實際情況確定完全適用的方案，而在電氣工程引入智能化技術之后，研發產品的周期大大縮短，特別是使用計算機技術服務智能化控制系統設計，成倍提高了研發關節的效率，并且極大降低了設計失誤的可能。在人工智能系統中有兩處主要的核心技術，即為遺傳算法與專家系統，能夠保證系統具備極高的穩定性與較高的技術水準。因此，如今及未來主要的電氣設備都將全面利用智能化技術進行設備的設計。第三，智能控制。電氣自動化控制過程的實現引入當今最為先進的智能化控制技術，其將會給整個電氣行業帶來革新，實現無人管控、遠程管理、高效率等諸多美好設想；智能化控制技術與電氣工程的有機結合，幫助實現高度自動化控制，充分展示了智能化技術的突出優勢，將會對智能化技術在更多行業的實現帶來良好的示范效應。
3結束語
智能化理論的提出在當今具有重要意義，智能化技術在根本是以人工智能為核心點，并深入介入到電氣自動化控制系統的實現中，進而有效降低故障并精準進行分析，同時智能化控制帶來的高度無人化及高效率對電氣行業開創了嶄新的未來，綜上所述，必須大力推進電氣工程行業實現全面智能化，進而保證電氣行業整體水平再上一個臺階。
作者：劉福杰 單位：天津易普永正科技發展有限公司
參考文獻：
[1]翟磊.電子工程自動化控制中的智能技術分析[J].消防界(電子版),2016(06).
[2]張雪,馬青強,高健.智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用探析[J].科技展望,2015(05).
[3]徐振然.智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用探討[J].電子技術與軟件工程,2015(21).
第三篇：智能化技術在電氣工程的應用
摘要：
隨著電氣市場的快速發展，電氣工程自動化控制的方式也在發生著翻天覆地的變化，從人為控制到運用高科技控制，這無疑是一個質的飛躍。傳統的控制方式已經無法滿足電氣工程發展的需要，也因此人們研究出了智能化技術，促進了電氣工程的發展，提高了工作效率與質量。本文將對智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用進行探究。
關鍵詞：
電氣工程自動化；智能化技術；應用
0前言
近幾年來，隨著我國社會經濟的發展以及人民生活水平的提高，電氣工程也在迅猛地發展著。所謂發展，就得有好的改變，電氣工程中傳統的自動化控制由于效率較低，對其以后的發展也有著很不利的影響，所以遭到摒棄。因而引進了新型的智能化技術，不但提高了工作效率，而且在很大程度推動了電氣工程的發展。智能化技術在我國有著廣闊的發展前景，技術的改進將使電氣工程走向一個發展的巔峰，走向國際化也指日可待了。
1智能化技術在應用過程中的理論基礎
智能化技術在應用過程中有著很強的綜合性，它涉及到了控制學、生物學、信息學等好幾門學科，這也導致了該技術研究的方面很廣，但是最主要的核心還是研究如何制造出擁有人工智能的機器，并且使該機器能夠代替人們來完成許多危險的工作，甚至于完成人們所不能完成的任務。更進一步的，該機器還可以通過計算機來控制，具有很強的實用性與很高的安全性。智能化技術漸漸地被應用到電氣工程自動化領域中，并且取得了不錯的效果，為電氣工程的發展做出了極大的貢獻，不僅大大地提高了工作效率，還使成本降低了不少，既經濟又安全。相信擁有了智能化技術，電氣工程自動化可以不斷發展壯大。
2智能化技術在應用過程中的特點
在這個優勝劣汰的社會里，智能化技術在電氣工程自動化控制過程中已經占據了主要的地位，源于它能夠讓控制器實現智能化，相比傳統的控制器，其具有以下幾種特點：（1）無人化超控。相比于傳統的控制器，智能化控制器可以實現無人化超控，這種技術在電氣工程自動化控制中得到了極大的認可，也被投入了使用，并逐漸成為主要的控制方式，將傳統的控制器取而代之。智能化技術會有如此大的優勢在于它是通過響應時間、魯棒性變化、下降時間來調節控制程度的，這樣不僅安全可靠，而且大大降低了成本，減少了人力，實現了無人化超控。不但如此，智能化技術更大的優勢在于它能進行自動化調節，減少了人們的負擔，這也是電氣化技術在科學研究領域上取得的一大杰出成果。（2）無需再建立控制模型。智能化控制器擁有著比傳統的控制器更高的緊密系數，這也是智能化技術的一大特點。在控制過程中，有時候常常出現被控制對象擁有較復雜動態方程的現象，這時候運用傳統的控制技術并無法精確地進行計算，從而無法進行控制，這就導致了工作效率的低下，質量也下降不少。不僅如此，還有很多的客觀因素，都將傳統控制器的缺點暴露出來，然而，智能化技術中卻直接將控制對象模型這一設計刪除了，排除了很多客觀因素，從而提高了設計的精準性，也使工作效率提高了不少。（3）擁有較高的一致性。具體問題具體分析，做任何事情都要根據實際來對癥下藥，當然，對于智能化技術也不例外。智能化控制器不是萬能的，總有一些不足之處，雖然它有著較高的一致性，可以對各種各樣的數據進行精確地處理，而且就算輸入的是不經常使用的數據，智能化控制器也可以快速地進行估計，實現自動化控制的要求。但是，控制效果的好壞是根據不同的控制對象的特點來決定的，控制對象千變萬化，具有很強的變更性，就算智能化控制器擁有很強的控制效果，但還是始終無法做到面向全體化。人無完人，更何況機器，就算再智能，也存在著許多缺陷。因此，今后還需要對智能化技術進行進一步的研究，力求有新的突破。
3智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用
（1）智能的控制。在電氣工程中，將傳統的自動化控制改進成智能化控制，實現電氣工程的遠程化與無人操作化，這是一個既高科技又安全的技術，有了一個質的飛躍。在電氣工程自動化控制的技術中，智能化控制已經得到了廣泛的使用，這也更加體現了其具有很強的優越性。當然，智能化技術并不僅僅局限于在電氣工程領域使用，相信在未來，這項技術可以普遍應用在各項科研領域中，為其他領域的發展做出貢獻。（2）故障的診斷。在電氣工程的運行中，難免會出現各種各樣的故障，這些故障不是不可避免，但是要做到完全避免，單靠人工診斷是不可能的，人不可能時時刻刻地檢查設備，而且人工診斷的準確率不高，如果查漏了，那后果將不堪設想。因此，應用智能化技術進行故障的診斷，既全面又準確，可以降低危險，杜絕出現潛在的問題。智能化技術被廣泛應用于診斷發電機、變壓器等設備，這里簡單介紹智能化技術是如何對變壓器的故障進行診斷的。變壓器如果出現故障，智能化技術能通過對其滲漏油中的分解氣體進行快速的分析，從而找到變壓器發生故障的大部分范圍，然后逐漸縮小范圍直至找到具體位置，并迅速對其進行檢修。這樣既加快了檢修速度，又不會造成人員受傷，也提高了電氣工程的經濟效益。（3）設計的優化。電氣工程設備的設計是極為復雜的，通過人工設計，難免會遇到一些難以解決的問題。設計的人員往往需要過硬的專業知識，而且要有比較豐富的工作經驗，但是即便如此，人也不可能做到沒有缺漏，倘若有的人粗心大意，沒有考慮周全，一旦出現問題解決不了，那整個電氣工程將都受到影響。而且人工設計需要進行試驗，工作效率低下，成功率也不高。而現在使用了智能化設計，通過CAD技術來完成設計，大大地提高了達標率，也縮短了設計時間，而且設計出來的方案都具有較好的性能，能夠做到及時、有效地解決問題，確保程序的正常運行。因此，智能化設計的優化又使電氣工程的發展達到了一個新的高度。
4總結
總而言之，在電氣工程自動化控制的過程中，因為應用了智能化技術，漸漸地，腦力勞動代替了體力勞動，這不僅僅可以提高生產效率，而且大大降低了企業的勞動成本，增強了企業之間的競爭能力，它還為電氣工程的安全、迅速運行奠定了堅實牢固的基礎。智能化技術提高了企業的經濟效益，對企業的生存和發展起著至關重要的作用。但是智能化技術也存在著自身的缺陷，仍舊需要不斷地研究與改進，爭取在科研領域中成為一顆璀璨的明珠，為各個領域做出貢獻。
作者：杜思宏 單位：四川省煤炭設計研究院
參考文獻：
[1]劉斌.淺析智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用[J].中國新技術新產品,2013(10):187.
