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關鍵詞:配電自動化,“三遙”技術,GIS
引言
電力系統包括發電、送電、變電、配電以及相應的通信、安全自動、繼電保護、調度自動化、配電自動化等設施。電力系統的根本任務,是在國家發展計劃的統籌規劃下,合理開發利用動力資源,用最少的支出(含投資和運行成本)為國民經濟各部門與人民生活提供充足、可靠和質量合格的電能。
一、配網自動化系統功能要求
配電自動化系統的建設經驗告訴我們,系統建設的成敗不在于采用的技術的先進程度,而是在于配電自動化的實用性問題。配電網屬于電力輸送的末端,配電線路的重要性不能和輸電線路相比,但是設備數量眾多。實用的新型配電監控自動化系統在技術要求上應該考慮以下幾個方面:
l、功能實用化。論文大全。鑒于目前配電高級應用功能并不實用,供電部門一般在相關應用上采取審慎的態度,在建設初期中一般只進行最基本的網絡拓撲功能的建設,就是到工程結束,也僅僅實現網絡拓撲、潮流計算、負荷預測、安全經濟運行分析及可視化展現等功能,將建設重點放在了盡量實現最大范圍的配電設備監控,減輕運維工作量和系統的復雜程度。論文大全。
2、故障處理不苛求?,F有配電自動化系統中沒有過多的考慮線路故障的自動恢復功能。由于目前的配電模型很難搭建完整,線路現狀有時也不允許供電網絡的自動重構,而且在一些情況下網絡的自動重構可能還會引起更大的故障,但在新建設的線路上則提出必須按照可以進行自動重構的功能要求來規劃建設。論文參考。
二、系統總體設計
2.1總體原則與目標
新型實用化配電自動化系統應綜合當地配網結構、設備狀況、社會用電需求和可靠性指標要求等多方面因素,堅持以“經濟實用、技術先進、因地制宜、分步實施、合理利用、適當改造、統籌兼顧、協調發展”為指導原則。
配電自動化系統建設的總體目標是建設一個完善的、先進的、可持續發展的配電自動化系統。能夠實現配網線路故障的快速定位、隔離和恢復供電,縮短配電線路故障停電時間,為配網運行提供現代化的管理手段,提高配網運行管理水平和工作效率,提升用戶滿意度和客戶服務水平,切實提高用戶供電可靠性。
2.2系統軟件配置
2.2.1配網運行監視
實現配電網絡的實時運行監視。把10kV饋線沿線設備(主要指開關設備)的開關位置信號、故障指示器信號等遙信量信息,以及電壓、電流、功率、電能、供電質量等遙測量信息匯總到配電自動化主站系統(或有人機交互界面的配電子站),對配電網運行狀況進行監視。如發生故障,能夠根據遙信、遙測信息綜合分析,診斷出故障區段范圍,指導工作人員盡快到達故障地點,實施必要故障處理措施。
2.2.2饋線自動化
饋線自動化是指利用自動化裝置及系統,監視饋線的運行狀況,及時發現線路故障,迅速診斷出故障區域并將故障區間隔離,及時恢復對非故障區域的供電。實現饋線自動化的前提條件是監控對象必須具備“遙信、遙測、遙控”的三遙技術條件,能夠實施遠方遙控動作。論文大全。論文參考。
2.2.3配網分析軟件
實現基本的網絡拓撲、潮流計算等功能,并將這些功能融合進基本的配電網的操作,如負荷轉供、線路閉環監視等,并實現基本的調度作業管理及供電質量統計分析等,以加強調度操作的智能化,方便調度人員的操作,強化安全運行、經濟運行。
2.2.4實時信息
主要實現配網實時信息的有效,方便管理、維護人員及時注意相關設備狀況,查詢、瀏覽各類歷史及統計數據等。
三、配網運行管理系統
3.1配網運行管理與信息整合
按照IEC61970/IEC61968中規定的CIM/CIS的標準要求,以設備統一編碼為基礎,對供電局的相關系統,如營銷系統、配網自動化、負控系統、配變監測系統、計量遙測系統、GIS系統、配網生產MIS系統、95598客服等系統數據進行集成。配電SCADA、計量、負控等系統的實時、歷史數據可以根據設備所屬關系在集成應用系統地理圖上統一顯示。論文參考。
3.2配網運行集成分析
1、多類客戶停電分析
在配網運行管理系統上實現了對于用戶停電的全部管理,包括預安排停電、SCADA設備故障信息、用戶保障信息、錯鋒線路信息,通過GIS系統配變與營銷系統的關聯,查詢用戶信息,在統一的平臺上實現用戶停電的分析、統計,停電用戶短信通知以及停電影響用戶的分析。
2、停電管理
停電管理應該具有停電顯示、停電模擬、停電分析、復電情況分析、輔助停電方案、統計分析預測故障等功能模塊。
3、倒閘方案與調度操作票
系統具有自動和手動生成倒閘操作票的功能。調度員判斷故障地點后,通過系統自動生成故障隔離/倒閘建議。調度員也可手動生成倒閘操作票,通過設定倒閘前及倒閘后的狀態,根據安全規則推導出倒閘步驟。對于己生成的倒閘步驟,可以根據安全規則及設備的過負荷狀態分步校驗,由倒閘方案生成調度操作票。
4、供電可靠性分析
提高用戶供電可靠性必須采取大量有針對性的技術、管理、電網建設等措施,可靠性相關的信息種類多、來源廣、時效性強,及時、準確地獲取、統計供電可靠性數據難度很大。通過集成系統可以實時獲取電網運行監控系統如配網Scada、負控等的電網停電信息,依托配網GIS及配網生產MIS系統中的電網基礎數據,及時、準確、可靠、一致的分析、統計電網可靠性指標數據。
3.3統計分析及輔助決策
整個配網運行管理系統中各類業務產生的信息大量而且復雜,如何在這些信息中找到業務和工作的改進方向是輔助決策應用要解決的問題。
通過綜合查詢,預制多個查詢條件和過濾器使用戶能夠方便的找到各個業務集成后的信息。
通過主題信息分類,定期執行預先定義的統計分析并存儲結果報表,可以有效提高統計分析的效率。
開發活動的統計報表,進行提供向下挖掘鉆取的方法,使統計報表能夠層層鉆取深入分析原因所在。
結論
為供電企業的一個重要的自動化系統,配電自動化系統覆蓋了供電企業生產的各個方面。配電自動化系統的建設,對于實現配電運行的透明化,提高供電可靠性,提高配電網的運行管理水平,以及對于配電網的規劃建設,都有著重要的意義。新型實用配電自動化系統的建設,必將對供電企業提高社會服務質量,提高工作效率和企業效益,發揮巨大作用。
參考文獻
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自動化作為新技術革命的重要內容,智能技術和增效節能解決方案將極大地助力中國各行業、各領域發展。如何應用自動化技術和解決方案提高產品質量和勞動生產率,節能減排。
高效利用能源,已經成為中國經濟實現可持續發展迫在眉睫的任務。在這新的發展時期,中國正亟需一大批優秀的自動化管理人才和工程技術人才進行持續創新并提高生產效率和資源利用效率,以獲得更多的可持續性全球競爭的優勢。
ABB杯全國自動化系統工程師論文大賽為中國自動化領域提供了重要的技術交流和經驗分享平臺,推動了自動化產業與學術研究的緊密結合,有力地促進了行業的發展。中國自動化學會作為這一領域的全國學術性社會團體,從2005年發起,每年度舉辦一屆“全國自動化系統工程師論文大賽”,目前已成功舉辦四屆。前四屆大賽均由ABB(中國)有限公司獨家贊助,至今,四屆大賽共收到有效論文1485篇,投稿作者超過3000人,共評出獲獎論文140篇,公開出版發行4本論文集,收進高質量優秀論文近300篇。大賽累計超過1000位來自全國各地的自動化領域工程技術人員出席,吸引了全國自動化工程技術人員和開發人員,以及科研院校師生的廣泛參與。
本屆大賽創新性地引入社會計算理論及相關技術,改變傳統的單一線下宣傳推廣模式,建設智能社會化媒體運營平臺,以線上線下互動運營的方式,支撐整個大賽的全流程運營工作。平臺將實現對自動化領域行業發展動態、領域專家、作者群體等開源信息實時監控并深度挖掘,最大密度的對大賽進行推廣,引起相關領域專家、機構的普遍關注,使之積極地參與到大賽的投稿、評論、民意評選等大賽相關活動上來,引起線上和線下的互動,促進這個專業群體之間的交流與溝通,使大賽真正成為自動化領域的技術交流和經驗分享平臺。
按照運營的整體部署,大賽已經完成了前期宣傳推廣的計劃和部署,建設內容包括征文網站、領域作者資料采集系統、領域行業展會采集系統、雜志期刊采集系統、征文輿情監測系統等。參賽作者可以通過訪問中國自動化學會網站,點擊首頁左側導航欄進入本屆ABB杯系統工程師論文大賽的宣傳門戶(省略.cn:8080/abb),了解大賽詳情并在線投稿。
目前大賽已經進入后期集中宣傳推廣的工作階段,已征集到中、英文論文約300篇,論文主要由自動化領域的技術研究、工程應用構成。本屆大賽投稿截止日期為2011年9月30日,所有符合稿件基本要求的投稿者均可獲得大賽紀念獎和論文集一份,歡迎廣大讀者踴躍投稿。
“2011北京國際設計周暨三年展”將在北京舉行
本刊訊 2011設計周暨三年展擬于9月26日至10月3日在北京舉辦?;顒佑砷_幕式、北京設計論壇、主題展覽、主賓城市、設計之旅、年度設計獎六項主體內容組成。
1.開幕式 開幕式擬于9月26日晚8點在中華世紀壇南廣場舉辦,并將借助數字多媒體設計,展現 “設計北京”的主題。
2.北京設計論壇 北京設計論壇擬于9月28日在人民大會堂金色大廳舉辦,分為主論壇和分論壇。主論壇以“設計與城市發展”為主題,是國際設計界首次召開的國際設計周(節)主席論壇。分論壇以“設計與城市生活”為主題。
3.主題展覽 首屆北京國際設計三年展擬于9月28日至10月17日在中國國家博物館舉辦,主題為“仁:設計的善意”。參展的國際頂級設計師包括扎哈•哈迪德、深澤直人、布魯萊克兄弟(羅南和爾旺)、菲利普•斯塔克20余位,國際一線設計師超過300位;參展作品1000余件,其中的70%來自國外設計師。
4.主賓城市 主賓城市擬于9月26日至10月3日舉辦,主題為:倫敦-北京 設計快線。
北京國際設計周計劃每年邀請一個國際知名設計城市為該年度的主賓城市,通過設計展覽、設計交流、設計贈禮三個核心內容,逐步形成北京國際設計周“主賓城市”專題性活動。2011年主賓城市是倫敦市。
5.設計之旅 設計之旅擬于9月25日至10月3日舉辦,覆蓋創意園區、展館、商場、社區、公園、特色街區、品牌企業院所等90 個區域。其主題為:國慶•北京 看設計。
設計之旅活動形成創意設計旅游線路,引導公眾走近設計、了解設計、消費設計,打造“國慶-北京看設計”新的旅游產品。
6.年度設計獎 年度設計獎,是北京設計周推出的具有國際視野、行業高度和社會公信力的常設獎項。頒獎活動與2011設計周暨三年展閉幕式共同舉辦。
第五屆“設計之星”全國大學生視覺設計大賽開賽
關鍵詞:創新發展,信息化建設,數字化礦井
科學發展觀所強調的全面、協調和可持續發展,基本要求是走高質量、高效益發展之路,是使煤礦企業實現又快又好發展的基本指導方針,它反映了信息化建設的本質規律。
以深入貫徹落實科學發展觀為契機,加快推進煤礦企業的信息化建設步伐,完全符合塔山煤礦的創新品牌、塑造典范的發展目標,也符合集團公司高起點上再跨越、創造同煤新歷史的要求。
一、塔山煤礦信息化建設現狀
信息化是實現煤礦安全生產、管理現代化的手段,是現代化煤礦發展的必然趨勢。企業信息化就是運用先進的現代企業管理理論、計算機技術及網絡通信技術,改造和提升企業生產力和管理水平的過程。加快煤礦企業技術創新、管理創新、體制創新,提高生產力水平和經濟效益,確保安全生產,提高企業市場競爭力。
塔山煤礦公司自建礦以來,在科學發展觀的指引下,始終堅持以科技帶動生產,不斷提升企業的軟實力,努力推進企業的數字化、信息化建設。目前,企業擁有MIS信息管理系統、內部網站、郵箱系統、FTP服務、井上下工業電視系統、井下人員區域定位系統、高性能的冗余容錯以太網、綜合自動化設備監測系統等一大批具有國際領先水平的信息化系統。
1、高性能的冗余容錯以太網(FTE):作為信息化建設的重要基礎部分,以太網擔負著整個礦井的數據傳輸任務。FTE極大地減少了我們的運行和維護成本,為提高系統的使用率和可靠性提供了理想的效果。它不僅提供容錯能力,還提供了工業控制應用所需的快速響應、決策和安全性。
下圖為網絡拓撲示意圖:
(圖一)
2、企業信息門戶:面向互聯網的新聞、信息網站,是企業展現宣傳的窗口。主頁上新聞、專題、欄目可以定制,所有的內容都通過后臺(管理信息系統)和管理。通過IP綁定和HTTP BASIC認證機制與管理信息系統進行通訊。
網站中包含有企業內部郵箱用于傳遞各種文檔;FTP服務器中存儲了各種辦公、殺毒等應用軟件;內嵌一個產量窗口,用于礦井日產、月產情況。
3、企業信息管理系統:信息管理系統包括11個對口業務子系統、1個協同辦公子系統(OA)并集成了地測、井下環境監控、設備監控、視頻監控4個子系統。
各對口的業務子系統均具有獨立的錄入、輸出(打印、導出excle表格)、查詢報表功能;各子系統除具有報表類功能外,還具有上傳、下載各類文件的功能。
各子系統主要包括:
1. 生產子系統。
2.調度子系統。
3.選煤子系統。
4.運銷子系統。
5.財務子系統。
6.機電(設備和配件)子系統。
7.人力資源子系統。
8.材料子系統。
9.考核子系統。
10.統計子系統。
11.協同辦公(OA) 子系統。
12.考試子系統
13.地測系統、工業監控系統等的數據集成。
管理信息系統從根本上改變了固有的工作模式,使工作方式發生了極大的改變,信息系統及時提供的信息內容,對管理工作的及時性、高效性、可靠性提供了保證,對提高公司的生產、經營管理水平和效率起到的作用是有目共睹的,使企業管理上升到了一個新的臺階。
該管理信息系統平臺的搭建和應用,無論從軟、硬件環境,均為塔山煤礦公司信息化建設的發展,奠定了一個良好的基礎。隨著數據信息量的不斷豐富,員工工作方式的逐步改變,對信息化認識程度的提高,將為今后擴展開發、應用高層次的管理軟件,進一步提高企業的管理水平和競爭力,打下堅實的基礎。
4、工業電視系統:工業電視系統充分利用光纖通訊技術,將井下各運輸皮帶、洗煤廠及地面的畫面清晰的傳輸至調度指揮中心視頻服務器,實現煤礦生產調度指揮的可視化。另外,所有畫面還將通過視頻分配器傳輸至高性能的冗余容錯以太網上,使公司各級領導及生產安全相關部門可以通過局域網進行井上下的視頻監視。
5、綜合自動化設備監測系統:以前,公司內各套系統獨立運行互不兼容,在井上下形成了一個個“信息孤島”,信息資源不能得到充分利用,不利于煤礦企業進行綜合管理和決策。
作為信息化建設的重要組成部分,設備監測系統利用現代信息通訊技術,集成包含綜采采煤機組、泵站等監測;井下電力監測;順槽及主井皮帶CST、貝克皮帶保護監測;主扇風機監測;排瓦斯泵站監測;制氮機監測;水泵房監測;束管防火監測;人員定位監測;洗煤廠監測;皮帶電子秤監測;礦壓監測等十二個子系統,涵蓋與礦井生產及安全相關的所有系統,將這些系統集成于一個平臺之上,在調度指揮中心或者局域網所覆蓋的每個角落都可以實時了解各套系統的運行狀況。
礦井綜合自動化系統依據“以信息化帶動自動化、自動化促進信息化建設”的建設原則,通過搭建綜合自動化監控網絡平臺、企業信息化管理網絡平臺,為數據傳輸、信息共享提供可靠的物理通道;通過建設管控一體化平臺,將底層自動化子系統相關安全、生產實時數據與管理信息有機結合。科技論文,創新發展。在實現所有子系統在礦調度指揮中心的集中監測與控制的同時實現塔山煤礦生產自動化、生產管理自動化與管理決策自動化的無縫融合。
6、井下無線通訊系統:
安全生產, 以人為本;生產調度,效率為本;
實施救援, 快捷為本;實時監控,通訊為本;
由此可見,現代通訊技術已經成為礦井信息化建設的重中之重??萍颊撐?,創新發展??萍颊撐?,創新發展。基于Wifi技術的MDS信息通訊系統已經通過公司有關部門的方案審核,并將在下半年進行安裝,系統設計覆蓋井下所有區域及部分地面辦公區域。科技論文,創新發展。
與國內傳統的礦井無線小靈通系統相比,該系統具有如下優點:
1、所有線路采用光纜傳輸,信號抗干擾能力強。科技論文,創新發展。
2、采用802.11b/g網絡傳輸標準,增加了信息通訊物理帶寬,使數字、視頻等信息的傳輸成為可能。
3、Wifi手機的無線通信質量非常好,就是在嘈雜的環境下,也有很好的過濾功能。
4、增加了網絡攝像頭、防爆攝像機、移動基站、防爆PDA、智能車輛監測等輔助設備,充分利用通信帶寬滿足不同的數字業務需求。
作為未來替代礦井有線電話的通訊技術,Wifi無線通訊系統不但實現了井上下實時的語音調度指揮和信息反饋,也為特殊情況下的應急救援、安全監控等提供了可靠保障。
二、礦井信息化發展思路
針對目前公司內部信息化建設的現狀,我們認真總結經驗,努力做到與時俱進和科學發展,使企業能夠在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
1、健全完善信息化管理基礎工作
1)一套科學的信息化管理流程猶如一條信息高速公路,信息流程就是要保證企業內外部信息的暢通無阻。建立一套規范的信息資料收集、整理、共享、傳遞和報送等管理流程,會在企業信息化建設和完善進程中起到舉足輕重的作用。
2)加強信息化管理隊伍建設,提高公司信息化相關從業人員的業務素質,營造認真學習、刻苦鉆研的工作氛圍,提高人員主動學習的自覺性。
3)建立健全企業信息化建設管理制度,使得各項信息化管理工作有章可循。
2、注重科技創新、管理創新同企業信息化建設同步發展
以科技創新、管理創新為依托,不斷推進企業信息化建設,是現代化煤礦安全高效高產的發展方向。以人、機、環境和諧統一、科學發展為目標,把創新理論應用到煤炭企業信息化建設的實踐當中,使理論在實踐中得到應用和升華,使實踐得到理論的支撐和指引,最終實現企業的良性循環發展。
3、加大信息化建設的投入
1)一方面我們要加大革新力度,改造現有設備使其滿足現代煤礦生產的需求,另一方面不斷引進國際先進的設備和技術,努力使我們的硬件設施處于國際領先水平。
2)重視培養和引進符合煤礦信息化建設的復合型人才。信息化建設,人是根本。企業必須從長遠出發,制定實施人才強企戰略。與國內知名院校合作,一方面為院校提供實踐基地合作研究課題,另一方面利用院校優秀師資力量為我們培養復合型人才,實現互利雙贏。
信息化建設要統籌規劃,循序漸進。在推進信息化的過程中,要有相應的部門來研究和制定信息化的長期、中期和短期發展戰略和目標,提出相應的實施計劃和項目建議;要根據信息化的發展,提出并推動信息化的標準化工作,制定相應的數據標準,技術標準和安全標準;此外,還要監督、評估和管理重大信息化工程項目的實施。
三、總結
煤炭工業是我國的基礎能源產業,要走新型工業化道路.就必須努力發展煤炭工業信息化??萍颊撐?,創新發展。煤炭企業要從企業發展戰略的高度來認識信息化建設的重要性,把信息化建設納入企業發展戰略規劃,分階段實施,通過推進信息化建設,改進企業管理,提升企業競爭力,使企業在市場競爭中立于不敗之地。
信息化管理是長期的、艱巨的、規范的系統工程,只有堅持不懈地發展下去,才能為企業降本提效、提升管理水平,更好地為安全高效礦井服務。
參考文獻:
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關鍵詞:工業以太網;工廠流水線;自動化控制;系統設計
中圖分類號:TH166 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2013)03-0027-02
在自動化控制領域,占絕對統治地位的是現場總線技術。盡管現場總線具有眾多優勢,但是隨著生產規模的一再擴大,現場機電裝備越來越多,需要實時監測和自動化控制的設備也越來越多,在這種背景下,現場總線已經無法完全滿足現場眾多機電裝備的監控需求,而且由于現場總線是具有針對性的工業自動化控制總線,往往使得各個機電裝備成為了“自動化控制孤島”,彼此無法兼容通訊,給設備的后期維護管理帶來不便。
隨著以太網通信技術的飛速發展,工業以太網逐漸以其低廉的組網價格、兼容性較好的通信協議,以及一體化的聯網技術而受到普遍應用,成為目前能夠替代現場總線的最好選擇之一。本論文主要結合汽車整車焊裝PLC自動化控制流水線生產控制系統,對基于工業以太網的自動化控制系統進行設計研究,以期能夠從中找到面向工廠流水線生產控制的工業以太網自動控制應用方式,并以此和廣大同行分享。
1 工業以太網概述
工業以太網在工業生產制造領域中,主要是作為生產制造自動化控制的基礎平臺,通過底層安裝的傳感設備,將機電裝備的工作狀態參數、工藝參數以及現場環境參數等關鍵參數檢測出來,并通過工業以太網所支持的網絡通信協議上傳到工業以太網中進行網絡傳輸。隨著工業自動化技術的日益發展與進步,很多工業生產流水線都逐漸提出了更高的自動化控制的要求,例如要求實現監測與控制的一體化,要求實現無人值守等等,這些高難度控制要求的提出,在一定程度上都促進了工業以太網在工廠自動化控制領域中的應用,尤其是將工業以太網與PLC控制相結合,能夠實現很多工廠自動化控制系統的功能建設需求。本課題重點以工業以太網和PLC相結合,以工廠流水線自動化控制為具體研究對象,深入探討工業以太網在工廠流水線自動化控制系統中的應用。
2 基于工業以太網的流水線自動控制系統設計
2.1 功能模塊設計
本論文以汽車整車焊裝作為具體的研究對象來探討工業以太網在流水線自動控制中的應用。汽車整車焊裝具有較多的工藝流程,而且機電裝備離散度較大,需要實時監測與控制的參數變量較大,因此采用工業以太網相較于采用現場總線具有很多優勢??v觀整車焊裝的流水線工藝流程,基于工業以太網實現的流水線自動控制系統應當具有以下幾個主要功能:
①產品生產任務分派及調度。能夠根據生產進度適當的調整生產資源分配,根據任務變化自動完成對流水線生產工藝的更改,以適應不同車型的自動焊裝。
②電氣控制和分析。通過在底層安裝傳感監測設備,實現對流水線焊裝工藝流程的各個環節的監測與控制,并通過工藝數據庫的分析,實現相關生產工藝參數的自動匹配和優化。
③順序和邏輯控制功能。按照流水線自動化焊裝的工藝流程,對整個焊裝工藝流程實施順序控制,利用PLC作為順序邏輯控制器,實現眾多機電設備在流水線自動焊裝工藝過程中的順序聯動、啟??刂萍盎ユi等控制功能和邏輯判斷功能。
④監視報警功能、顯示功能。通過在監控終端開發專用的監控畫面,為用戶提供直觀的監控界面,通過人機交互接口的設計實現用戶對現場焊裝流水線的遠程自動化控制。
2.2 基于工業以太網的流水線自動控制系統設計
2.2.1 系統結構設計
由于整個流水線的設備量大、信號類型多、控制地點分散,不適合采用傳統的繼電器和控制開關為主要實現方式的本地控制模式,而且這種控制模式并不利于設備的后期維護管理,同時對于系統的擴容升級而言是十分不利的,為此,必須借助于工業以太網實現分布式控制管理模式(DCS模式),通過三級DCS功能的合理劃分與配置,能夠很方便的實現對整車焊裝流水線自動控制的遠程控制模式。本論文擬采用監控終端、本地PLC站和底層傳感設備三個層次的DCS控制模式實現基于工業以太網的整車焊裝流水線自動化控制。
①監控終端。監控終端設置在中央控制室內,供值班人員對全廠流水線自動化控制的工藝進行實時監控。監控終端內運行的是專門開發的上位機程序,通過友好的人機交互接口實現遠程控制,并且通過工業以太網實現與本地PLC站的數據信息的交互。
②本地PLC站。主要通過對開關量的檢測實現流水線生產工藝流程中各個環節的電氣監測,諸如限位開關、行程開關、電磁閥等。本地PLC站能夠通過對設備的工作狀態參數、工藝參數和環節參數的檢測和A/D轉換,將相關參數變量轉換為數字量進入工業以太網傳輸,從而實現上位機與下位機的一體化通信。
③底層傳感設備?,F場傳感器主要是用以檢測現場監控點物理參數信號,變送器將采樣數據轉換成
4~20 mA的電流信號,經屏蔽電纜送到各子系統的PLC內??刂菩盘栍蒔LC輸出后以4~20 mA電流形式送到執行機構。執行機構主要有氣動和電動執行機構等。
2.2.2 系統控制模式設計
①遠程遙控方式。在現場設備控制箱,將控制方式置于“遙控”控制方式,中央控制室的操作人員可以通過計算機監控軟件對現場設備進行遙控啟停。在這種控制方式下,監視界面可顯示設備的運行狀態及相關的工藝參數,操作員可根據選擇“手動或者自動”控制方式,通過設備控制按鈕啟停遠程設備,并能判斷設備運行是否正常,監測故障并發出報警提示,統計工藝數據,顯示模擬量趨勢曲線,打印故障報警及日志報表等。全部操作由中央控制室的操作人員通過鍵盤和鼠標完成。
②本地控制方式。在現場設備控制箱,將控制方式置于“本地”控制方式下,通過控制操作箱上的啟動/停止按鈕,對現場設備手動啟??刂啤1镜乜刂品绞綖橄到y的基本保留方式,在與中央控制室斷開聯系等任何情況下都可以完成整車焊接處理工藝要求的控制功能。
2.3 PLC自動系統設計
根據整車焊接處理廠工藝特點和現場的焊接設備分布及焊接機器人的作業范圍,可以將整車焊接車間流水線PLC下位機系統劃分為兩個PLC站點,各自負責不同的工藝流程。為此,需要統計全廠的I/O點分布情況,詳見表1。
由于本系統中的下位機PLC選用的西門子公司的S7-300系列的PLC產品,其網絡通訊功能的最大特色便是集成了MODBUS/TCP以太網通信協議。為此,本系統中下位機PLC控制系統的網絡通訊就基于MODBUS/TCP以太網通信協議實現,進而進一步降低了本自動控制系統的網絡通信集成成本。
2.4 工業以太網網絡系統設計
2.4.1 網絡拓撲結構選擇
本系統選用環型網絡拓撲結構,當某一節點出現故障時,它會自動旁路,而不影響環型網絡的信息傳輸。環型網絡結構的顯著特點是環路上的工作站在發送信息時,只能按照順序依次傳輸,所以不存在沖突問題。在光纖傳輸介質成本降低的今天,工業以太網的傳輸介質選用光纖組成雙環路雙冗余網絡是比較合適的方法。
2.4.2 系統組網方案設計
基于工業以太網的整車焊接流水線綜合自動化控制網絡系統可以劃分為三層:信息管理層、網絡傳輸層、傳感檢測及執行機構層。
①信息管理層。信息管理層主要是實現對整個工業以太網自下而上傳輸過來的流水線生產工藝的各個參數的管理,包括狀態參數的實時監測、越限報警;生產工藝參數的自動存儲、報表分析;設備控制指令的自動/聯動派發等等,這些功能的實現依賴于在信息管理層所開發的人機交互接口良好的專用自動化控制監控程序,通??梢圆捎媒M態程序實現。
②網絡傳輸層。網絡傳輸層就是指基于工業以太網所搭建起來的工業以太網傳輸網絡系統,同時通過配置交換機、操作站等輔助設備,能夠實現操作人員在網絡現場對網絡傳輸層的檢查、維護和管理。網絡傳輸層作為整個自動化控制網絡系統的數據傳輸平臺,對于整個系統的功能實現具有至關重要的作用。
③傳感監測及執行機構層。傳感監測及執行機構層主要有兩個作用,第一是通過傳感檢測設備,將流水線工藝流程中的各個參數實時檢測出來并發送到工業以太網上進行通訊,第二是通過安裝電氣開關、電磁閥等開關動作執行元件,接受來自頂層的中央信息管理層的遠程控制指令,實現對現場機電裝備或者流水線工藝流程的遠程自動化控制,傳感監測及執行機構層是面向整車焊接流水線生產和自動化控制的最底層,主要包括車間現場的各種監測、控制子系統,如焊接機器人控制子系統,滾床控制子系統,帶式輸送機控制子系統等。
3 結 語
隨著工業以太網在工廠自動化控制領域中的逐步廣泛應用,逐漸取代了過去傳統的以現場總線為基礎的自動控制模式。本論文對基于工業以太網的整車焊接流水線綜合自動化控制網絡系統展開了設計與研究,通過對網絡通信實時性的理論分析,建立了基于工業以太網的整車焊接流水線綜合自動化控制網絡系統,分別從下位機PLC自動化控制系統和上位機DCS以太網網絡系統兩個角度詳細探討構建了整個綜合自動化網絡控制系統的設計與實現,對于工業以太網在工廠自動化控制方面的應用,無論是在理論研究還是在實踐應用方面,都是具有較好的指導借鑒意義。
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關鍵詞:電氣自動化技術 應用電力系統 發展前景
中圖分類號: TM712 文獻標識碼: A 文章編號:
一.引言
我國對電氣自動化技術的研究與發展始于上世紀50年代,它是一門綜合性較強的技術學科,也是生產現代化的一種標志,近些年,計算機技術、通信技術、電子技術及嵌入式技術迅猛發展,也促進了電氣自動化技術在各行各業的應用取得了很大的進展。也引發了工程領域的一場技術革命。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.自動化發展趨勢。
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。
自動化的發展則趨向于:
(1). 由開環監測向閉環控制發展,例如從系統功率總加到AGC(自動發電控制);
(2). 由高電壓等級向低電壓擴展,例如從EMS(能量管理系統)到DMS(配電管理系統);
(3). 由單個元件向部分區域及全系統發展,例如SCADA(監測控制與數據采集)的發展和區域穩定控制的發展;
(4). 由單一功能向多功能、一體化發展,例如變電站綜合自動化的發展;
(5). 裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展,例如繼電保護技術的演變;
(6). 追求的目標向最優化、協調化、智能化發展,例如勵磁控制、潮流控制;
(7). 由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展,例如管理信息系統在電力系統中的應用。
三.機電自動化中電氣自動化技術應用方向。
1. 電力系統自動化實時仿真系統的應用。
該仿真系統在可提供大量實驗數據的前提下,還可多種電力系統的暫態及穩態實驗同步進行,還能用以協助科研人員測試新裝置,且多種控制裝置都能與其構成閉環系統,從而為靈活輸電系統及研究智能保護的控制策略提供了一流的實驗條件。電力系統數字模擬實時仿真系統的引進,方便了對電力系統負荷動態特性監測、電力系統實時仿真建模等方面進行深入研究,從而建成具備混合實時仿真環境的實驗室。
2. 綜合自動化技術與智能保護的應用。
目前,國內的綜合自動化領域的研究已達到國際先進水平,智能自動化保護技術領域的研究相對處于國際領先水平,研制的分層式綜合自動化裝置能夠適用于各種電壓等級電站。將國內外最新的人工智能、網絡通信、微機新技術、自適應理論、綜合自動控制理論等應用于電氣自動化保護裝置中,對電力系統自動化保護的新原理進行了研究,可以大大提高電力系統的安全水平,使得新型保護裝置具有智能控制的特點。
3. 電力系統中人工智能的應用。
電力系統及其元件的故障診斷、運行分析、規劃設計等方面將模糊邏輯、專家系統以及進化理論應用到實際研究,并且結合電力工業發展的需要,開展了電力系統智能控制理論與應用的研究,同時也開展了在上述實用軟件研究的基礎上以提高電力系統運行與控制的智能化水平。
4. 電力系統配電網自動化技術。
該技術采用的模型為最新國際標準公共信息模型,輸電網的理論算法采用與配網實際與高級應用軟件相結合,負荷預測時配合應用人工智能灰色神經元算法進行,最后進行潮流計算時采用配網遞歸虛擬流算法。電力系統配電網自動化技術取得了重大技術突破,主要表現在信息配網一體化、高級應用軟件、配網模型、中低壓網絡數字方面,最終,解決了載波正在配電網上應用的路由、衰耗等技術難題,正是因為采用數字信號處理技術,才得以提高了載波接收靈敏度。
四.電氣自動化在辦公自動化中的應用。
1. 辦公系統需要實現自動化。
辦公系統主要應用于企事業單位的管理系統等方面,構建企業自動化管理系統需要很多技術的支持,例如計算機技術,通信技術及自動化技術。自動化辦公系統是提高工作效率與管理效率的有效方法,因此,實施辦公自動化信息戰略是企事業實現現代化辦公的需求與趨勢。企業的辦公系統實現自動化可以基于軟件來實現,也可基于硬件與軟件相結合的方法來實現,但是要注意到系統的開放性,可擴充性及升級的簡易性?,F行的辦公系統還要具有良好的兼容性,這樣可以有效的節約系統的資源,還可以節約成本,在實際的辦公自動系統中已經有了很多成功的案例。
2. 辦公自動化的技術平臺。
當前,有代表性的三種主流的辦公自動化技術主要有三種,既LotusDomino/Notes平臺上辦公自動化系統,它也是最早的辦公自動化應用系統;基于Microsoft平臺的辦公自動化系統模式,主要采用WinNT/2000操作系統,以ASP為開發語言提供內容存儲;還有就是基于基于Jsp/Java平臺的辦公系統,其實現原理與上一種技術基本是一樣的,只在是使用的開發語言上略有不同,且其在系統的維護上費用較高。這三種技術平臺在設計與實施辦公自動化系統上有不同的應用領域,也是推動辦公系統自動化進程的主要技術?,F在已經演變出更多的技術來實現辦公自動化。
3. 辦公自動化系統的核心功能的實現。
辦公自動化系統的核心功能主要是公文的收文、批閱、流轉與存檔等。但在對公文處理一岙會涉及到公文的流轉,其過程實現是較為復雜的,在開發的過程中也會受到很多方面的制約。其中有公文的查閱權限調協,公文的、修改、刪除等操作,都要在辦公自動化系統中實現,其中的關鍵技術主要有數字簽名技術、傳輸加密技術以及審批身份驗證技術等。辦公自動化系統核心功能的劃分與實現要與客戶的需求分析為依據,其主要原則則是要達到理念優先、技術先進、功能齊全、性能優良、價格合理。這些也是辦公自動化系統發前的前景與方向。
五.電氣自動化在汽車性能設計上的應用。
近些年,我國的經濟取得了很大的發展,但是伴隨著汽車數量的增加與路況復雜程度的不斷提高,駕駛的難度也越來越高,并且開始逐漸融入人類的能力范疇。當前,汽車駕駛自動化的實現主要借助于計算機技術及控制技術來實現?,F在,汽車的競爭已經進入了白熱化的狀態,汽車生產廠家都下大力氣在汽車性能的提升上,其中自動化就是它發展的一個重要方向。駕駛者可以在計算機的協助下將駕駛工作逐漸轉移到用自動化技術來實現,通過廠商的大力發展,自動化技術在提升道路利用率,降低車輛的制造成本及燃油消耗方面都取得了進展與突破,收獲了可觀的經濟效益。
六.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。能夠把開發系統從運行系統中獨立出來,這對電氣自動化工程控制系統來說,是跨越性的一步,能夠將系統通用化。系統的網絡應該保證現場的設施、監管體系、企業工程的管理數據保持共通。
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。產業市場化是產業發展的必然趨勢,這對提升資源配置效率有著顯著的促進作用。
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??紤]到自動化系統策劃方案的重要,當企業進行系統連接時,必須采用微軟操作系統,那么這種情況下辦公室使用的就是 IP 系統,管理系統和自動化控制之間聯系的建立就是通過 PC 系統。程序標準化接口使廠家之間的數據交換有了保證,解決了通訊產生的難題。
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。在非安全狀態下,用戶要如何選擇才能實現安全。在分析我國市場的發展特性后,我們應該從最高安全級別開始,逐漸延伸到安全級別低的領域,硬件設備與軟件設備,公共設施層與網絡層,實現對此系統的安全設計的全面研究。
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。并且企業不斷吸收創新技術以提升自身的創新能力,而科研的投入,為電氣自動化的創新提供了更加廣闊的空間,加強政策上的扶持,健全、完善機制對創新都是非常有利的。目前我國企業主要生產一些中低檔次的產品,產品主要服務于中小型的項目,企業應該打開自主創新的新局面,轉換經濟增長模式,逐漸提升創新能力。
電氣自動化可以與地球數字化互相結合。此設想包含了自動化的創新經驗,可以把大量的相關數據整體為坐標,最終成為一個電氣自動化數字地球。將信息全部放入計算機中,與網絡結合,不管人們在什么地方,根據地球地理坐標,便能知道任何地方的數據信息。還可以加強企業與相關院校之間的合作。鼓勵企業到此專業的學校中建立車間,進行技術生產等,建立學習形生產培訓基地。還可以走入企業進行教學。將實踐能力和理論學習結合在一起。此外,還要與現代網絡聯系起來,積極利用已有的科學技術。加強專業培訓,提供研究人員水平等。
七.結束語
電氣自動化技術我國有幾十年的發展歷程,其中經過了多次變革與專業的調整,但是由于其應用范圍廣泛,在社會的各種生產層面都會有所應用,與其他科學技術相結合,也對推動了社會生產力的發展,促進了各個行業的發展。電氣自動化技術與其他科學技術的結合與滲透革新了傳統的方法與理念,必將為我國經濟發展起到了重要的作用。
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【關鍵詞】自動化技術 油氣儲運應用
中圖分類號:F470.1 文獻標識碼:A
一.引言
二.我國油氣儲運的概述。
近幾年以來,我國油氣儲運工程事業已經大力發展起來。西氣東輸管道和西部管道等油氣長輸管道已經建成運用,這些管道技術都顯示了我國對成品油、原油和天然氣管道輸送技術的更深層的應用以及更深的研究探討。一些石油戰略儲備庫的成功建設標志著大型地面原油儲運工程技術提高到了一個更加先進,更加新穎的技術水平。同時,我國油氣儲運工程也對國際先進理論與國際高端技術(數字化管道技術、HSE管理技術和油氣混輸管道技術)進行了極好的發展與應用。這些都標志著我國的油氣儲運工程技術已經邁入了一個更加新穎,更加深層的改革創新發展階段。
三.油氣儲運工程中應用的技術。
我國油氣儲運工程中應用的技術日益增多,其主要表現在以下三個方面:
天然氣制冷技術在天然氣儲運中的應用。
目前,天然氣液化主要有三種制冷工藝,即級聯式制冷循環、混合冷劑制冷循環和帶膨脹機制冷循環。級聯式制冷循環,利用某一制冷劑的蒸發來冷凝另一種較低沸點的物質而組成逐級液化循環,主要應用于基本復合型天然氣液化裝置?;旌侠鋭┲评溲h是以多組份混合制冷劑為工質,進行逐級的冷凝、蒸發、節流膨脹,從而得到不同溫區的制冷量,達到對天然氣逐步冷卻和液化的目的?;緩秃闲吞烊粴庖夯b置廣泛采用了各種不同類型的混合制冷劑液化流程。帶膨脹機制冷循環 利用高壓制冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹制冷實現天然氣液化的流程。根據制冷劑的不同,分為天然氣膨脹液化流程、氮氣膨脹液化流程和氮-甲烷膨脹液化流程。帶膨脹機制冷循環適用于液化能力較小的調峰型天然氣液化裝置。
天然氣水合物儲運技術在油氣儲運工程中的應用。
天然氣水合物不僅具有再次汽化時釋放速度相當慢并且極易控制的優點,還具有安全性能比較好的優點。天然氣水合物儲運技術是一種新穎的天然氣儲運技術,并且具有廣泛的發展前景。同時,低成本釋放與存儲技術不僅是該項技術的難點,天然氣水合物快速高效連續制成技術也是這項技術的難點。
高壓水射流技術在油氣儲運工程中的應用。
高壓水射流技術在油氣儲運工程中的應用主要表現在以下幾點:高壓水射流技術能夠使質量與容量得到保證,在對油庫儲罐進行一段時間的使用后,儲罐底部易于結垢,這些結垢會影響油品質量與容量,此時,就應該對儲罐進行合理的清洗;高壓水射流技術能夠使傳熱效率得到提高,當對粘油罐進行加熱的過程中,一些傳熱設備(熱傳器和鍋爐等)有著嚴重的結垢,使這些傳熱設備的能耗極其加大,傳熱效率極其降低,此時,運用高壓水射流技術不僅使結垢層得到有效的清除,還使能源的利用效率與傳熱效率得到提高,以下設備的清洗主要運用到高壓水射流清洗技術:各種各樣的換熱器設備,管道小型儲油設備,油桶和油罐車小型儲油設備。
四.自動化技術在提高設備運行效率方面的應用。
1. 泵類設備的運行效率的高低直接決定了生產單位的電耗指標。
對大型外輸泵的運行效率實施了自動化監控,它的主要監控原理是通過能耗計量儀表計量電機的實耗電量,再通過泵的進出口壓力和流量確定泵的輸出有用功,現場的一次儀表將參數采集到中央處理機,再經過運算程序計算出泵的實時泵效。技術人員通過對實時泵效變化情況進行分析,找出泵的效率變化原因,在實際應用的過程中,先后發現了:進口過慮器摩阻損失、出口閥組的節流、原油的溫度(粘度),以及電機運行效率對泵的影響,值班人員通過現場操作,使首站的泵的運行效率始終保持在70%以上,相對沒有實施監控系統以前提高了5個百分點,單臺220kw的外輸泵一年可節約近兩萬kw.h。
2. 完善加熱爐自動監測,增加原油進、出口壓力、溫度,水套壓力、溫度,排煙溫度、燃油流量、壓力,爐膛壓力、煙氣含氧量分析等監測點。
3. 在控制系統中,設定出口介質加熱溫度,根據油溫的變化來改變燃燒器的大小火切換,同時通過相應調整供風系統,提高燃燒器的燃燒效率,從而達到提高水套爐效率的目的。
4. 安全檢測聯鎖保護系統的加強,增加水套爐壓力保護、原油進出口壓差(防止滯留)檢測、水套爐水位低限報警、利用光電管監視燃燒情況,原油出口溫度超高監測,并建立聯鎖保護。
5. 自動化技術在辦公自動化方面的應用。
(1). 生產報表自動化生成,主要是依據目前的focs系統對現場生產參數的自動采集生成數據庫,對數據庫的有關數據進行篩選,并進行自動累計和計算,生成當日生產報表。自動報表可以有效的避免手工填寫報表因人的責任心的問題填寫的錯誤。并可以作為工人當日生產業績的考核依據。大大提高管理的量化考核力度。以下是首站自動報表生成界面。
(2). 辦公網絡化管理主要是依托網絡技術,在內部建立局域網絡,將站內的生產數據,技術資料和其他管理資料實現共享,并且通過服務器與上級部門的網絡聯網將本站的生產數據上傳到上一級管理部門。同時可以對生產進行指揮與分析,通過采集真實準確的生產信息,進行科學的分類整理,采用有效的分析方法,使管理者對現場的生產做出正確的指揮,對暴露出的問題進行分析和決策。使用一些先進的經濟分析方法(如投入產出分析)可以充分全面地考慮問題,并做出科學的分析和判斷。把管理人員從繁重的信息收集整理和統計中解放出來,使廠各級領導能利用計算機網絡準確、及時、全面地掌握信息,統籌安排生產和經營工作,提高工作效率和經濟效益。
6. 目前原油的輸送多采用管線輸送,原油在輸送過程中存在著兩方面的能量損失,即摩擦阻力損失和散熱損失。因此,必須從這兩個方面給流體提供能量——加熱站提供熱能和泵站提供壓力能。在管輸管理中,要正確處理這兩種能量的供求平衡關系,因為這兩種能量損失的多少是互相影響的。一般來說,散熱損失是起決定作用的因素。摩阻損失的大小取決于油品的粘度,粘度的大小取決于輸送溫度。提高加熱站的出站溫度,使油品在較高的溫度下輸送,原油的粘度降低,摩阻損失減小,但散熱損失增大。所以在原油管輸過程中存在著能耗最小的優化輸送選擇。
五.結束語
我國可以采用自動化技術和計算機信息技術,不斷的優化油氣儲運參數,并進一步提高油氣儲運的效率。運行計算機技術和自動化控制技術,對管線進行實時的監控,同時可以采集首端個末端壓力、流量、溫度以及粘度等各項參數,利用雙向微波將其數據信息傳送到首末站的控制室之中;并在此基礎上編寫和優化參數程序。自動化技術在原油儲運過程中的應用不但提高了生產系統的運行效率而且提高生產的安全性。因此,我們應促進自動化技術在油氣儲運過程中的應用,提高經濟效益。
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