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【摘要】
电气工程是机械设备实现自动化控制的重要手段，而智能化技术又是电气工程自动化控制的一个重要补充。本文以塔式起重机为例从塔机控制系统的硬件和软件两个方面对电气工程自动化控制中智能化技术的应用进行了分析。希冀为以后在这一方面的研究工作提供一份可供参考的资料。
【关键词】
智能化；塔机；电气自动化
1引言
随着机械制造业以及电器行业的飞速发展，电气工程在机械设备中的应用也越来越重要。机械设备要想实现自动化，其中电器工程是必不可少的环节。在现在的自动化控制技术中，智能化技术的应用不仅可以推动电气工程的健康发展，而且还有利于自动化效率的提升。因此，大力发展智能化技术对电气自动化控制有重要的影响。本文以塔式起重机为例，对塔机自动化控制中智能化技术的应用进行分析。
2塔机电气的分类
塔机电气分几大分类：对于塔机电气按塔机机构种类分类主要有全变频控制、全涡流控制、变频+涡流控制3种。对于塔机电气按塔机控制方式主要有全变频继电控制、全变频PLC控制、涡流继电控制、涡流PLC控制3种。对于塔机电气按塔机回转机构电机种类主要有带风标力矩电机、三相异步电机2种。对于塔机电气按塔机类型主要有尖头、平头电气控制、动臂电气控制2种。
3塔机控制终端的硬件设计
3.1整体结构设计
塔机新型控制系统由上层的DSP控制板和下层的输入输出I/O板构成，下层板的输入端子在每个循环周期内扫描采集塔机电气控制柜内接触器的输入信号，传输到光耦经过信号的隔离后再输送至上层的DSP28335的控制板中，DSP的输入引脚实时扫描电平值的改变，根据逻辑判断，内部程序控制输出引脚电平值的变化，从而控制下层板上继电器的吸合，从而改变控制端的输出信号，改变塔机电气控制柜内继电器与接触器的通断。此外，DSP控制板预留了通信接口，采用的是RS-485协议，可与塔机内部的各仪器进行通信，控制各仪器执行相关指令。硬件部分主控芯片采用TI公司的DSP，选用了C2000系列的DSP28335芯片作为核心控制器。芯片的晶振选用30MHZ，并设计了复位和JTAG模块，同时模数转换通道的电阻电容也根据数据手册进行了相关的配置。
3.2电源模块设计
该电路电源需要24V、5V、3.3V和1.8V四种幅值的电压，其中24V和5V由外部电源板提供，不在本设计范围内。DSP28335上电时的电源分为两个部分，外部I/O口需要3.3V电压，芯片的内核需要1.8V的电压。而电源部分对DSP28335的正常工作影响很大，因此选用拥有较高电压精度的TPS767D318芯片。该芯片正常工作输入电压为5V，输出两路电压同时供给DSP。其中的3.3V供给DSP的I/O口；另一路的1.8V供给DSP的Flash。设计电源电路时注意了电阻电容的匹配问题，无论是5V的输入端还是3.3V与1.8V的输出端，都放置了47μF的钽电容，保证了满载时候的稳定性，起到稳压的作用。此外，在3.3V与1.8V给DSP相关引脚供电时，都并联了0.1μF的电容，很好地起到滤波作用，提高了响应速度。同时在数字电压和模拟电压之间放置了磁珠，在数字地和模拟地之间放置了0Ω电阻，都起到了很好的隔离作用。
3.3信号隔离模块与继电器模块设计
由于塔机电气控制柜输入I/O接口数量较多，信号传输过程中干扰较大，因此应该对输入量进行隔离处理。这里选用了对电信号起隔离作用的光耦合器作为中介。光耦接收到的电信号会使其内部的发光二极管发出光信号，光探测器检测到光信号后会产生光电流，对信号放大后输出。这种从电信号到光信号在转换回电信号的处理，对输入信号起到了很好的隔离的作用。这种单向传输的方式可有效地防止信号干扰，同时它还具备体积小、寿命长等优点。继电器模块主要由富士通生产的MYAA024D继电器和型号为MMBT3904的NPN型三极管组成。当DSP的输出端引脚给出相应信号后，三极管导通，继电器一端通电，另一端电磁铁吸合，实现它开关的作用，达到通路的效果，再通过下层板的输出端子给塔机控制柜提供输出信号。
4系统控制终端的软件设计
塔机新型控制器中的程序采用逐步循环执行的工作模式。即在塔机运行时，中央控制器根据采集的输入信号，对应内部的逻辑关系，循环执行程序至结束。前一个周期结束后，再从新的一个周期开始执行程序。在每一个循环周期内，控制器都要采集输入信号，更新输出信号。新型控制器中程序的编写也要围绕着以下三部分展开：中央控制器采集输入信号：在每个执行周期的开始，DSP依次采集继电器上的输入信号，读出后将输入信号的电平值（高或低）存入对应的存储器中。中央控制器执行内部逻辑运算：在执行内部程序过程中，通常对于顺序结构来讲，DSP对程序的读取顺序，将按从上到下的步骤依次执行程序。中央控制器刷新输出端子状态：经过DSP的逻辑运算后，在一个执行周期内的最后阶段便是把输出引脚的状态刷新。结合系统所需要的功能，系统控制器的软件结构框图如图2所示，总体上可以分为若干功能模块，包括自检、离散量输入检测、RS-485总线通信、SIM300模块通信、离散量输出和声光报警控制。各软件模块之间互有分工与合作，共同实现塔机工作的控制。
4.1系统初始化
控制系统的初始化函数涵盖了DSP的I/O引脚初始化、SCI通信初始化、时钟的配置与设定、以及中断的向量表初始化等。
4.2欠驱动控制算法
实现由于传统控制器PLC执行程序的过程是顺序且循环执行，所以新型控制器也采用这种执行方式。操纵塔式起重机的控制杆，塔式起重机控制柜内的输入端的接触器、继电器就会有相关的动作，此时新型塔式起重机控制器会检测到输入端电平的变化，根据事先载入的程序，来判断应执行那个动作，如果控制系统检测到各限位开关打开且在有效的状态，同时该操作非违规操作的情况下，会在输出端给出相应的电平信号；反之，系统会通过高亮LED的闪烁和蜂鸣器的鸣响来提示操作人员当前操作非法，DSP将自动锁住所有操作，塔机将停止运行，以此来保护施工现场和人员的安全，直到系统解除警报，恢复合法操作，系统将回到主程序继续执行新一轮程序。本文将根据现如今塔机工作时的要求，给出替换原有PLC控制器的算法编写方式；也将结合文章所阐述的欠驱动防摆算法给出具体的实现步骤。首先根据塔机现行运行方式，软件需要实现的功能有：轻载重量起升、满载重量起升、升降一档输出、升降二档输出、升降三档输出、电机抱闸限制、回转一档、回转二档、回转三档、回转四档、回转制动、变幅前输出、变幅后输出、变幅一档输出、变幅二档输出；在限位方面，需要实现力矩限制、高度限位和上限位、低度限位和下限位、变幅前限位、变幅后限位、变幅T005限制、自动换倍率、起升延时、下降延时等。其具体实现方式如图3所示。对欠驱动控制算法而言，通常传统的PLC无法实现如此复杂的运算与判断，因此本文设计的基于DSP的新型控制器将弥补这个不足：①人为给定塔机变幅小车最终要到达的位置、塔臂最终的转角以及吊绳最终的长度，运行时，通过传感器传来的相关参数不断地轮询比较目标值与当前值的差距可以定下塔机整体运行的趋势。②对起升、变幅、回转三个电机同时控制，利用前文提到的欠驱动控制方法，可以得到变换后的驱动力，此时通过DSP控制变频器来调节电机的转速，从而实现快速准确抵达目标位置的同时对摆动实现了大大的抑制的目标。
5塔机运行中常见问题及处理办法
5.1溜钩问题的处理
溜钩问题是变频控制的起升部分存在较为严重的一个问题，针对这种问题，处理办法是起升变频控制的塔机全面开始采用闭环控制，即起升电机加装旋转编码器，通过变频器对起升电机进行“监控”，要求变频器厂家采用带编码器矢量控制，同时与变频器厂家联合开发了悬停功能，大大减少了一些溜钩事件的发生。通过“监控”也方便了制动器的维护等。
5.2回转控制问题的处理
通过电气辅助控制大大减缓回转齿圈、回转机构出现蹦齿、断轴：对于回转齿圈、回转机构出现蹦齿、断轴主要集中出现在TCT6012的塔机中，基本上都是使用了2~4年的塔机。经过分析、讨论得出结论，由于一些塔机司机理解错了脚踏开关的用法，通过用脚踏开关进行回转停车制动，日积月累导致此类问题的出现。所以采取取消了脚踏开关，同时采用旋钮开关进行替换，并进行电气方面的联锁设计，采用涡流控制器进行减速停车，使回转在停车过程中更加平稳、快速、取得良好的效果!
6结束语
综上所述，通过对塔式起重机自动化控制系统的介绍可以了解到智能化技术在电气自动化中的应用，它不仅增强了电气设备的控制能力，还为机械设备的正常运行提供了保障，为电气自动化的发展提供了一片更广阔的发展前景。
作者：林天德 单位：广西建工集团建筑机械制造有限责任公司
参考文献
[1]崔云强.组合式塔式起重机设计及制造[D].哈尔滨工业大学，2013.
[2]屈福政，孙铁兵，牛治刚，等.大型起重机的智能化电子控制系统[J].起重运输机械，2004（3）：25~27.
[3]李伟.基于动态误差最小的起重机最优消摆控制[J].电气自动化，2002，24（5）：8~12.
第二篇：智能化技术电气工程控制应用
摘要：
当今科学技术飞速发展，其中智能化技术作为新兴的热门科技被广泛的运用到各行各业中，特别是对于电气工程自动化控制的实现具有良好的适用性。智能化技术的结构建立主要依托于两个方面的要素，即人工智能学与计算机网络技术，这两者在一起融会贯通，协同配合产生了全新的技术领域。展望未来，智能化技术将会不断的推陈出新，更好的服务于各行各业，未来的发展之路必然是一片光明。基于此，本文对智能化技术对于电气工程自动化控制的应用进行了简要的介绍，以此帮助智能化技术在电气工程中能够得到更好的运用。
关键词：
智能化技术；电气工程；自动化控制；应用
现如今社会在科技的引领下日新月异，电气工程自动化程度相较以往有了十足的进步。这对于电气工程行业而言是一项崭新的发展方向，智能化控制技术常常被认为是人工智能科技，系统可自主对相关信息展开收集工作，并利用计算机进行数据整理，在短时间迅速给出分析报告，并同时做出相应判断，可以有效的应对突发情况与处理复杂的问题。电气工程在实现向自动化控制这一方向转变的过程中，如果我们充分利用智能化技术为核心解决方案，对于电气工程行业而言将会是革命性的进步。
1智能化的主要特征
智能化在电气工程领域具备一下三种特征：首先表现为具备较高的效率，由于电气工程自动化控制主要依赖于数控计算机完成控制过程，使用了多种先进的专用控制、运算芯片为自动化控制核心，确保了极高精度的同时也做到了在最短的时间内完成操作。其次表现为多种工序可同时协调进行且互不干扰，极大的减少了工艺衔接与等待时间，效率得到了成倍的提升，这也是电气工程今后发展的主要方向，将在未来得到全面的实现。最后表现在计算处理可视可控。系统使用极为高效的自动化系统实时分析处理数据等其他信息，将可视化的概念落到实处。智能化的诸多优势与特点在许多实验与现场展示中进行了充分的体现，因此，如今的电气工程行业有越来越多的工程要求安装并使用自动化控制系统。智能化系统在对数据进行分析处理之时，其整个过程极为统一，具体表现在面对之前并没有遇到的数据会依据实际情况进行估计，同时面对种类复杂对象进行处理的过程中也会分门别类的进行对待。如果出现自动化控制效果偏离预期值时，系统将启动自动化检查功能，仔细的核查所有环节，直到发现导致问题出现的根源，并依据事先设定的预案结合实际情况进行处理。在另一方面，电气工程中自动化的实现过程中，必须保证其控制性能处于较好的状态，利用智能化控制方案后，对于控制性能有了显著的改善。智能控制器在很多方面与传统控制器相比存在着较多的差异，智能控制器可以实现高度的自动化，可在完全独立自主的条件下监测周围实时情况并有针对性的进行自主控制，能够实时的做出反应，因此智能化的推广能够显著提高电气工程自动化水平。电气工程如果运用智能化控制器，可显著减少系统中对于专业人员的需求，将远程操作的设想变为现实。
2电气工程自动化控制中智能化技术的应用
第一，智能化技术因其具备优秀的自检功能，因此对于设备的故障诊断可以实现高度无人化，故障只要出现，对于电气设备的正常工作会带来严重的不良后果，需要在第一时间进行解决，而就故障本身而言，并不是完全偶然的现象，其产生之前会有一些问题的根源，引入智能化数控系统后，即可在整体上实现对电气工程的完全掌控，在全面自检的过程中不会遗漏每一处细节，从而及时找到故障原因。故障产生的根源如果不能被发现，紧接着进行的维修工作也就无从下手，例如在电气工程中经常出现的变压器发生漏油的问题，如果引入智能化自检之后，自动化系统首先可对变压器进行详细的检测，根据数据库进行故障分析与排查，从而准确定位故障所在点，实现精准维修的可能。第二，便于更加深入的优化设计。对于电气工程而言，电气设备在进行设计的过程中需要考虑很多的因素，复杂程度高，需要设计者深入掌握电路、电机等学科的知识，并能够有机的进行结合。传统电气设备结构复杂，人机工程较差，相关从业者难以针对实际情况确定完全适用的方案，而在电气工程引入智能化技术之后，研发产品的周期大大缩短，特别是使用计算机技术服务智能化控制系统设计，成倍提高了研发关节的效率，并且极大降低了设计失误的可能。在人工智能系统中有两处主要的核心技术，即为遗传算法与专家系统，能够保证系统具备极高的稳定性与较高的技术水准。因此，如今及未来主要的电气设备都将全面利用智能化技术进行设备的设计。第三，智能控制。电气自动化控制过程的实现引入当今最为先进的智能化控制技术，其将会给整个电气行业带来革新，实现无人管控、远程管理、高效率等诸多美好设想；智能化控制技术与电气工程的有机结合，帮助实现高度自动化控制，充分展示了智能化技术的突出优势，将会对智能化技术在更多行业的实现带来良好的示范效应。
3结束语
智能化理论的提出在当今具有重要意义，智能化技术在根本是以人工智能为核心点，并深入介入到电气自动化控制系统的实现中，进而有效降低故障并精准进行分析，同时智能化控制带来的高度无人化及高效率对电气行业开创了崭新的未来，综上所述，必须大力推进电气工程行业实现全面智能化，进而保证电气行业整体水平再上一个台阶。
作者：刘福杰 单位：天津易普永正科技发展有限公司
参考文献：
[1]翟磊.电子工程自动化控制中的智能技术分析[J].消防界(电子版),2016(06).
[2]张雪,马青强,高健.智能化技术在电气工程自动化控制中的具体应用探析[J].科技展望,2015(05).
[3]徐振然.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用探讨[J].电子技术与软件工程,2015(21).
第三篇：智能化技术在电气工程的应用
摘要：
随着电气市场的快速发展，电气工程自动化控制的方式也在发生着翻天覆地的变化，从人为控制到运用高科技控制，这无疑是一个质的飞跃。传统的控制方式已经无法满足电气工程发展的需要，也因此人们研究出了智能化技术，促进了电气工程的发展，提高了工作效率与质量。本文将对智能化技术在电气工程自动化控制中的应用进行探究。
关键词：
电气工程自动化；智能化技术；应用
0前言
近几年来，随着我国社会经济的发展以及人民生活水平的提高，电气工程也在迅猛地发展着。所谓发展，就得有好的改变，电气工程中传统的自动化控制由于效率较低，对其以后的发展也有着很不利的影响，所以遭到摒弃。因而引进了新型的智能化技术，不但提高了工作效率，而且在很大程度推动了电气工程的发展。智能化技术在我国有着广阔的发展前景，技术的改进将使电气工程走向一个发展的巅峰，走向国际化也指日可待了。
1智能化技术在应用过程中的理论基础
智能化技术在应用过程中有着很强的综合性，它涉及到了控制学、生物学、信息学等好几门学科，这也导致了该技术研究的方面很广，但是最主要的核心还是研究如何制造出拥有人工智能的机器，并且使该机器能够代替人们来完成许多危险的工作，甚至于完成人们所不能完成的任务。更进一步的，该机器还可以通过计算机来控制，具有很强的实用性与很高的安全性。智能化技术渐渐地被应用到电气工程自动化领域中，并且取得了不错的效果，为电气工程的发展做出了极大的贡献，不仅大大地提高了工作效率，还使成本降低了不少，既经济又安全。相信拥有了智能化技术，电气工程自动化可以不断发展壮大。
2智能化技术在应用过程中的特点
在这个优胜劣汰的社会里，智能化技术在电气工程自动化控制过程中已经占据了主要的地位，源于它能够让控制器实现智能化，相比传统的控制器，其具有以下几种特点：（1）无人化超控。相比于传统的控制器，智能化控制器可以实现无人化超控，这种技术在电气工程自动化控制中得到了极大的认可，也被投入了使用，并逐渐成为主要的控制方式，将传统的控制器取而代之。智能化技术会有如此大的优势在于它是通过响应时间、鲁棒性变化、下降时间来调节控制程度的，这样不仅安全可靠，而且大大降低了成本，减少了人力，实现了无人化超控。不但如此，智能化技术更大的优势在于它能进行自动化调节，减少了人们的负担，这也是电气化技术在科学研究领域上取得的一大杰出成果。（2）无需再建立控制模型。智能化控制器拥有着比传统的控制器更高的紧密系数，这也是智能化技术的一大特点。在控制过程中，有时候常常出现被控制对象拥有较复杂动态方程的现象，这时候运用传统的控制技术并无法精确地进行计算，从而无法进行控制，这就导致了工作效率的低下，质量也下降不少。不仅如此，还有很多的客观因素，都将传统控制器的缺点暴露出来，然而，智能化技术中却直接将控制对象模型这一设计删除了，排除了很多客观因素，从而提高了设计的精准性，也使工作效率提高了不少。（3）拥有较高的一致性。具体问题具体分析，做任何事情都要根据实际来对症下药，当然，对于智能化技术也不例外。智能化控制器不是万能的，总有一些不足之处，虽然它有着较高的一致性，可以对各种各样的数据进行精确地处理，而且就算输入的是不经常使用的数据，智能化控制器也可以快速地进行估计，实现自动化控制的要求。但是，控制效果的好坏是根据不同的控制对象的特点来决定的，控制对象千变万化，具有很强的变更性，就算智能化控制器拥有很强的控制效果，但还是始终无法做到面向全体化。人无完人，更何况机器，就算再智能，也存在着许多缺陷。因此，今后还需要对智能化技术进行进一步的研究，力求有新的突破。
3智能化技术在电气工程自动化控制中的具体应用
（1）智能的控制。在电气工程中，将传统的自动化控制改进成智能化控制，实现电气工程的远程化与无人操作化，这是一个既高科技又安全的技术，有了一个质的飞跃。在电气工程自动化控制的技术中，智能化控制已经得到了广泛的使用，这也更加体现了其具有很强的优越性。当然，智能化技术并不仅仅局限于在电气工程领域使用，相信在未来，这项技术可以普遍应用在各项科研领域中，为其他领域的发展做出贡献。（2）故障的诊断。在电气工程的运行中，难免会出现各种各样的故障，这些故障不是不可避免，但是要做到完全避免，单靠人工诊断是不可能的，人不可能时时刻刻地检查设备，而且人工诊断的准确率不高，如果查漏了，那后果将不堪设想。因此，应用智能化技术进行故障的诊断，既全面又准确，可以降低危险，杜绝出现潜在的问题。智能化技术被广泛应用于诊断发电机、变压器等设备，这里简单介绍智能化技术是如何对变压器的故障进行诊断的。变压器如果出现故障，智能化技术能通过对其渗漏油中的分解气体进行快速的分析，从而找到变压器发生故障的大部分范围，然后逐渐缩小范围直至找到具体位置，并迅速对其进行检修。这样既加快了检修速度，又不会造成人员受伤，也提高了电气工程的经济效益。（3）设计的优化。电气工程设备的设计是极为复杂的，通过人工设计，难免会遇到一些难以解决的问题。设计的人员往往需要过硬的专业知识，而且要有比较丰富的工作经验，但是即便如此，人也不可能做到没有缺漏，倘若有的人粗心大意，没有考虑周全，一旦出现问题解决不了，那整个电气工程将都受到影响。而且人工设计需要进行试验，工作效率低下，成功率也不高。而现在使用了智能化设计，通过CAD技术来完成设计，大大地提高了达标率，也缩短了设计时间，而且设计出来的方案都具有较好的性能，能够做到及时、有效地解决问题，确保程序的正常运行。因此，智能化设计的优化又使电气工程的发展达到了一个新的高度。
4总结
总而言之，在电气工程自动化控制的过程中，因为应用了智能化技术，渐渐地，脑力劳动代替了体力劳动，这不仅仅可以提高生产效率，而且大大降低了企业的劳动成本，增强了企业之间的竞争能力，它还为电气工程的安全、迅速运行奠定了坚实牢固的基础。智能化技术提高了企业的经济效益，对企业的生存和发展起着至关重要的作用。但是智能化技术也存在着自身的缺陷，仍旧需要不断地研究与改进，争取在科研领域中成为一颗璀璨的明珠，为各个领域做出贡献。
作者：杜思宏 单位：四川省煤炭设计研究院
参考文献：
[1]刘斌.浅析智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].中国新技术新产品,2013(10):187.
