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電氣控制系統設計論文范文1

論文關鍵詞：動力實驗臺,可編程控制器,控制系統

 

可編程控制器（PLC）是在傳統的順序控制器基礎上引入微電子技術和計算機技術而產生的，用來取代傳統的繼電器控制系統，執行邏輯控制、計數、計時、數據處理及聯網與通信等功能。大量采用傳統繼電控制系統的設備通過改造或更新，成了PLC控制的自動化系統。同時，又因為PLC改造成本低、簡單易用等，使其在教學實驗及老企業設備改造上使用越來越普及。本文介紹在設計制作組合機床動力實驗臺的控制系統中PLC的應用。

1實驗臺及控制要求

組合機床是由通用部件和部分專用部件所組成的高效率機床。而實驗臺是組合機床一種重要的通用部件，可以根據不同工件的加工要求，通過電氣控制系統的配合實現動力頭各種動作循環。傳統實驗臺采用繼電器控制系統，一旦控制系統接線完成，則控制功能即固定，如要改變控制系統控制功能，必須對繼電器控制系統的硬件電路重新設計、安裝和接線，費時費力又復雜。采用PLC控制后，只要通過可編程控制器改變相應的控制程序，而不需對外部電路接線進行改動，即可適應不同的控制要求，方便、高效又可靠。

實驗臺液壓系統的工作原理圖如圖1所示。實驗臺可以通過改變電氣控制功能，滿足動力頭以下多種動作循環要求：

圖1實驗臺液壓系統工作原理

①動力頭快進→一工進→二工進→停留→快退→原位停止；

②動力頭快進→工進→快進→工進→停留→快退→原位停止；

③動力頭快進→工進→停留→快退→原位停止；

④動力頭快進→停留→快退→原位停止；

本文以第一種動作循環要求為例，說明PLC控制系統的設計過程。

設計的PLC控制系統的控制功能要求如下：

①能滿足動力頭上述第一種動作循環要求；

②快進、一工進、二工進、延時停留等各階段都有相應的工作指示燈；

③終點停留方式可選（有壓力繼電器檢壓退回或時間繼電器延時退回兩種）；

④為確保安全，液泵電機有過載保護，動力頭在任何中間位置都可通過手動按鈕快速退到原位；

2硬件系統設計

采用SE-11R-EX型整體式小型PLC。該型號PLC采用AC110/220V或DC24V電源供電，有自帶24V直流電源的15點輸入接口及9點繼電器輸出接口。輸出接口可直接控制負載220V的小功率交流電磁鐵工作。PLC的輸入輸出配置如表1所示。

表1PLC的輸入輸出配置

由液壓原理圖可知，一工進、二工進是通過電磁鐵3YA、4YA切斷該液壓分路來實現的。液壓泵啟動時3YA、4YA即處于通電工作狀態。電磁鐵動作順序如表2所示。PLC控制系統的硬件接線圖如圖2所示。

表2電磁鐵動作順序

3軟件設計

根據實驗臺液壓系統的控制要求，程序按照如下動作順序設計：

①用按鈕SB4選擇終點停留方式（按下SB4，采用定時器延時后退回；否則采用壓力繼電器檢壓退回，此時，終點行程開關ST3不起作用）。

②按下按鈕SB2時液壓泵啟動，為動力頭前進提供壓力油。

圖2硬件接線圖

③按下按鈕SB3，動力頭快進。

④壓下行程開關ST1，動力頭轉為一工進。

⑤壓下行程開關ST2，動力頭轉為二工進。

⑥到終點壓下行程ST3后動力頭停止，延時計時開始。

⑦延時結束動力頭快速回退，到原位時壓下行程開關ST4，動力頭停止。

程序采用PLC梯形圖編寫。該型號PLC輸入繼電器用I來表示，輸出繼電器用O來表示，中間繼電器用S來表示。為使整個程序結構統一，方便閱讀理解，該程序中所有自鎖環節都通過中間繼電器實現。

為了精簡程序，提高編程效率，本程序采用了主控指令MCS和MCR，同時也起到了聯鎖控制的作用（即在液壓泵沒有啟動時，后面的快進按鈕SB3和快退按鈕SB5不起作用）。程序中還用了很多中間繼電器作為中間狀態的記憶或過渡。

控制系統的梯形圖程序如圖3所示。本程序通過實際調試，使用效果良好。實驗臺在使用過程中如有不同的控制要求，可在不改動接線或改動很少的情況下，通過程序的改變來滿足不同的控制要求，大大節省了安裝調試時間，提高了效率。

圖3控制系統梯形圖程序

4結論

應用PLC實現電氣控制，可以充分發揮PLC可靠性高、接線簡單、易學、使用靈活等優點，所以，PLC在設備改造、研制中可以發揮越來越大的作用。

參考文獻

1 廖常初. PLC編程及應用〔M〕 . 北京:機械工業出版社,2002.

2 王也仿.可編程控制應用技術〔M〕 . 北京:機械工業出版社,2004.

3 胡學林.可編程控制器原理及應用〔M〕.北京:高等教育出版社,2005.

電氣控制系統設計論文范文2

關鍵詞：機電一體化；電氣控制系統；優化和改進設計

中圖分類號：TK221 文獻標識碼：A

1 機電一體化集成裝配裝置概述

原有機電一體化集成裝配裝置主要由機械本體、控制系統、工控機測量系統、力傳感器系統、真空系統和氣動系統及工裝等組成。由于工控機測量系統與控制系統是相對獨立的一套系統，本論文將不論述?？刂葡到y采用西門子840D和FM-NC數控系統來控制7個數字軸和2個模擬軸，其中840D系統控制7個數字軸（X、Y、Z、C1、C2、C3、W軸）的運動和處理力傳感器的快速響應及相關實時控制，以及和工控機測量系統間的通訊和協調控制。FM-NC系統控制2個模擬軸(W1、W2軸)的運動，實現調姿機構的運動控制，從而達到對待裝配工件的姿態調整。在上述的9個軸中，X、Y、Z、W、W1和W2軸是直線軸，C1、C2、C3軸是旋轉軸，其中C1軸的旋轉角度范圍為0o～380o。W1、W2軸組成調姿機構，在調姿機構的下端裝有拾取工件的真空吸盤和在移動過程中對工件起保護作用的氣動手爪。W軸作為加載機構的加載軸在所有工件裝配完成后對整個產品進行下壓加載。C2軸作為裝配工位，C3軸作為待裝配工件放置工位裝置的系統構成如圖1所示，其中控制系統為SINUMERIK 840D數控系統（CNC），它包括：人機界面（MMC103）、機床控制面板（MCP）、數控裝置模塊（NCU）、SIMATICS7-300模塊以及SIMODRIVE 611D數字伺服驅動系統，調姿機構由松下伺服驅動系統構成。FM-NC數控系統通過CPU315-DP模塊提供的一個MPI總線接口，與840D采用MPI通信總線的方式對MMC103實現共享。

2 優化基本指導思想和改進思路

原有裝配裝置研制出來后，經過功能性試驗，證明其基本功能已達到當初的設計要求，但由于所裝配產品的特殊性，以及試驗中暴露出來的問題，需要對裝置作進一步的優化和改進設計。優化和改進的基本指導思想是，在不削減原有裝置的功能的基礎上，通過優化和改進設計，提高裝置的安全性和任務可靠性，適當簡化控制系統結構，使其硬件結構更緊湊，控制過程更簡便。改進思路是，根據安全性和任務可靠性分析，在電氣控制系統的電路結構上，根據可靠性設計方法，適當采用降額設計或冗余設計等技術來提高任務可靠性，同時增加一些安全檢測部件來提高其安全性，并在軟件設計中相應增加一些故障診斷和報警信息；通過優化，將原來較為繁瑣的兩套數控系統控制簡化為一套數控系統來控制，從而既降低了應用軟件的開發難度，使控制更易于實現，也減少了工作量，提高了工藝程序的靈活性，并且消除了兩套系統間數據交換出現錯誤的隱患。

3 電氣系統的優化和改進設計

3.1 冗余設計

針對氣動手爪的張開和閉合以及真空吸具的吸合采用了工作冗余設計，以提高氣動手爪和真空吸具工作的可靠性和產品裝配過程中的安全性。其電路設計如圖 2所示。為了防止氣動手爪和真空吸具的誤動作，在氣動手爪不應該閉合的時候閉合或在不應該張開的時候張開，以及在真空吸具不應該吸合的時候吸合，同時又要求它們在應該動作的時候可靠地動作，在電路設計上采用了對同一個信號進行雙模塊輸出控制，甚至對安全性要求更高的氣動手爪閉合信號采用了混合并聯冗余設計，針對每一個輸出信號所控制的繼電器也采用了并聯冗余，但在繼電器觸點控制電路上又采用了串-并聯設計或并-串聯設計。

在圖2中Gn和Gn+1是兩塊完全一樣的SIEMENS DO模塊，兩個模塊的對應輸出點信號都是相同的，且兩個模塊同時工作。每個信號輸出點所控制的兩個并聯繼電器中只要其中一個繼電器小失效，就能得到裝配任務所需要的輸出信號。尤其是對于氣動手爪閉合信號，只要兩個模塊中有一個模塊小失效，或者兩個模塊中非對應的兩個輸出點小同時失效，就能得到該輸出信號。

3.2 抗干擾設計

在機電一體化系統中，既包含有高電壓、大電流的電力電氣設備，即強電設備，又包含有低電壓、小電流的控制與信息處理設備和傳感器，即弱電設備。強電設備產生的電磁噪聲會對弱電設備造成極大的干擾，弱電設備之間也可能互相進行信號干擾。同時，供電系統以及環境電磁噪聲也會對弱電設備產生嚴重的干擾。由此可見，電磁噪聲的干擾是機電一體化設備中產生元器件失效或數據傳輸、處理失誤、進而影響其可靠性的最常見和最主要的因素，因此抗干擾設計在機電一體化系統的可靠性設計中不容忽視。主要運用了以下幾項技術來進行抗干擾設計。

3.2.1 屏蔽技術

屏蔽技術可抑制電磁噪聲沿著空間的傳播，及切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。在裝置中，除了380V和220V電源電纜之外，其余電纜均使用了帶屏蔽層的電纜，從而既隔斷了本身信號對別的信號的干擾，也隔斷了別的信號對自己信號的干擾。

3.2.2 接地技術

接地在電氣控制系統的電路設計中充當著一個重要的角色?！暗亍睘殡娐贰⑾到y提供了一個參考電位，電路、系統中的各部分電流都必須經“地線”或“地平面”構成電流回路。在本裝置中，分別設計了保護地線、工作地線和屏蔽接地。其中，保護地線是將電氣控制柜柜體、操作臺機殼和裝置本體都可靠接地；工作地線采用單點并聯接地方式，很好地消除了共阻抗干擾；屏蔽接地是將所有的屏蔽電纜的屏蔽層通過接地線可靠地接到同一個接地銅排上，電源變壓器和隔離變壓器的屏蔽層接到保護地線。

3.2.3 濾波技術

濾波器是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構成的頻率選擇性二端口網絡，可以插入傳輸線中，抑制不需要的頻率進行傳播，能較小衰減地通過濾波器的頻率段稱為濾波器的通帶。通過時受到很大衰減的頻率段稱為濾波器的阻帶。為了抑制供電電網系統和裝置周邊環境用電設備所產生的電磁噪聲對控制系統和驅動系統的影響，在SIEMENS840D 數控系統和SIMODRIVE611D數字伺服驅動系統的電源前端，以及松下模擬伺服驅動系統的主電路上分別設計了電源濾波器。除此之外，為了抑制電氣系統中弱電器件的互相干擾，還采用了浪涌吸收器等措施。

3.3 熱設計

制造電子元器件時所使用的材料有一定的溫度極限，當超過這一個極限時，物理性能就會發生變化，元器件就不能發揮它預期的作用。元器件還可能在額定溫度上由于持續工作的時間過長而發生故障，故障率的統計數據表明電子元器件的故障與其工作溫度有密切關系。一般情況下，在高溫或負溫條件下元器件或電路容易發生故障。半導體元器件故障率隨著溫度的增加而呈指數上升趨勢，其電性能參數，如耐壓值、漏電流、放大倍數、允許功率等都是溫度的函數。在本裝置中，SINUMERIK840D數控系統、SIMODRIVE 611D 數字伺服驅動系統、松下模擬伺服驅動系統、可編程邏輯控制器（PLC）以及它們的電源都是模塊化結構。每個模塊內都有大量的電子元器件。在工作時，這些模塊內的電路會產生大量的熱量。雖然自身發熱量較大的模塊一般都安裝有冷卻風扇，或者設計了空氣對流散熱孔，但整個電氣控制柜由于防護等級的需要是一個封閉的環境，工作時元器件產生的熱量將會使柜內溫度升高很多，從而影響部分元器件的正常工作?；诖嗽颍瑢﹄姎饪刂乒窈筒僮髋_進行熱設計時，對控制柜采用了用強制制冷設備（空調）進行冷卻的方式，使柜內溫度維持在元器件能正常工作的一個較佳溫度范圍內，對操作臺采用了安裝帶空氣過濾器的冷卻風扇進行強制風冷的方式。

參考文獻

[1]方建軍,田建君,鄭青春編著.光機電一體化系統設計[M].北京：化學工業出版社，2003.

電氣控制系統設計論文范文3

關鍵詞：穩定；故障；分布式診斷；實驗樣機

中圖分類號：TD64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 14-0003-02

車載控制電源作為電力機車控制系統的重要組成部分，一旦出現故障將導致整個列車控制系統的癱瘓，將會對行車安全造成無法預計的嚴重后果。針對這種情況，研制出一套具有能夠實時準確的監測及預測診斷車載控制電源的實時運行情況，是當前保障電力機車安全運營急需解決的問題。車載控制電源系統包含了整流、逆變、變壓、控制等多個子系統，再加上系統自身的寄生參數對整體性能和系統穩定性都起著決定性作用，而這些子系統的寄生參數相互之間有著緊密的耦合關系。所以，使用傳統的系統故障診斷方法不能夠對車載控制電源進行全面實時的診斷。

針對目前存在的問題和控制電源自身的故障診斷計算量大，子系統寄生參數的分析方法不明確的問題。提出了使用分布式故障診斷的方法，將整個車載控制電源系統分割為相互之間有一定獨立性的不同子系統，分割之后可以針對不同子系統采取各自最有效的故障診斷方式，不需要考慮其他子系統的結構和參數。系統診斷的復雜程度得到了大大的降低，與此同時可以針對特性不同的子系統采取更加準確有效的診斷方法，從而系統診斷的可靠性和準確性得到了大大的提高。[1，2]

一、故障診斷方法及建模

（一）分布式診斷原理

（二）車載控制電源的電路結構

電力機車的電氣控制系統都需要車載控制電源來進行供電，其是機車控制系統的重要組成部分。它性能的好壞與電力機車的安全運有著直接的關系。伴隨著機車控制技術的逐步提高，控制系統精細程度的不斷增加，由直流穩壓電源直接供電的子系統也在不斷的增多。尤其是各種控制、檢測設備的大量使用，控制電源保證無故障運行就顯得越發重要。[2，4，5]

對上面提出的車載控制電源故障關系圖，我們分成如下三個步驟：

1.將系統分區為不同級。將模型中的反饋環分配給分區中的各級。

2.建立對應于系統循環因果模型的非循環因果模型。

3.建立的非循環因果模型的分區。

經過以上三步，通過優化系統的分區，使他們變成相互獨立的故障區，來實現結構簡單、計算準確高效和診斷穩定可靠的分布式故障診斷系統。[3，6，7]

二、診斷系統整體結構

基于前面的理論研究工作，采用了分布式的設計思想，針對列車的實際運行環境中具有的三大特點：運行中電磁干擾非常嚴重、機械震動大、溫濕度條件苛刻。因此在故障診斷系統設計的時候，除了診斷系統自身需要得到絕對可靠的保障之外，還必需要一些附加的電路來對采集到的信號進行信號不同的調理，以確保故障診斷過程中使用到的信號的可靠性?？紤]到以上的種種因素，我們進行了車載控制電源故障診斷系統的初步設計。系統的基本結構框圖如圖3所示，圖中的虛線框中是為以后增加子模塊預留的擴展接口。

三、試驗結果

分布式車載控制電源故障診斷系統目前有樣機正在線上運行，經過了兩年的試驗運行，一共診斷出各種故障68次，下面對試驗運行過程中診斷出來的故障進行對比分析。

試驗證明，分布式故障診斷系統車載110V控制電源上的能夠較準確的起到診斷的作用，其診斷精度及穩定性已具備工業推廣的要求。

四、結論

本文提出了一種新型的車載電源故障診斷方法—分布式故障診斷，采用該方法試制出來的實驗樣機運行結果良好，基本達到了預期的準確可靠診斷的目標，具備工業推廣的價值。

參考文獻：

[1]王儒.新型控制電源研究[J].電氣技術，2008，1：54-59.

[2]阮新波，嚴仰光.直流開關電源的軟開關技術[M].科學出版社，2000，1.

[3]史平君.實用電源技術手冊電源元器件分冊[M].遼寧科技出版社，1999，1.

[4]周桂發，陳特放，崔曉慶.機車在線故障診斷專家系統研究[J].長沙鐵道學院學報，2002，20（1）：105-112.

[5]阮新波，嚴仰光.脈寬調制DC/DC全橋變換器的軟開關技術[M].科學出版社，1999，9.

[6]吳明強，史慧，朱曉華，等.故障診斷專家系統研究現狀與展望[J].計算機測量與控制，2005，13（12）：1301-1304.

[7]嚴云升.TM1型機車的微機控制系統[J].機車電傳動，1997（3）：1-4.

電氣控制系統設計論文范文4

[關鍵詞]汽車 轉向泵 測試 設計

中圖分類號：U125.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）46-0046-01

0 引言

近年來，我國汽車行業高速發展，一輛金橙色解放汽車駛下生產線，標志著我國從此邁向千萬輛級汽車生產的大國行列。第1000萬輛汽車的下線，也標志著經歷60年社會主義建設和30年改革開放，中國汽車行業從無到有、從弱到強的發展歷程。目前，汽車行業已經成為國民經濟發展的支柱產業，中國已經成為汽車制造大國。

汽車的高速發展和零部件技術的進步是密不可分的。汽車轉向泵是汽車系統的重要組成部分，其發展水平是衡量汽車工業發展水平的重要標志之一。汽車轉向泵的好壞直接關系到整車的操控性、穩定性和安全性，是直接關系汽車質量的零部件，因此在出廠前必須進行質量檢驗，保證其各項參數滿足預計要求。原有的實驗臺采用手工控制，工人勞動強度大、生產效率低，急需對設備進行改造升級，開發高自動化、高性能和高精度的檢驗檢測平臺是汽車轉向泵測試領域的發展趨勢。

1 轉向系統工作原理

轉向系統的隨著汽車性能提高而不斷變化，大體經歷機械轉向和動力轉向兩個階段，最初駕駛員們希望比較容易的操控轉向系統，而后則追求在高速行駛是的穩定性、安全性和良好的操控性。轉向泵是整個轉向系統的動力源，是整個轉向系統的“心臟”部位，其性能好壞對汽車動力轉向系統有著直接的影響，并直接影響汽車的轉向和操縱系統的穩定性。助力轉向系統為車輛在轉向過程中提供液力輔助轉向作用。發動機通過漲緊輪產生壓力并作用于轉向助力泵，并通過壓力油管傳送至轉向器，然后由轉向器將液力轉化成機械運動，促使轉向傳動桿進行工作。

液壓助力轉向系統結構簡圖如圖1所示，轉向控制系統主要包括轉向器、控制閥、液壓缸、轉向梯形機構、反饋機構等幾部分。車輛轉向時，操縱方向盤1，使之轉動θ1角度，通過錐齒輪變換，使絲桿2沿反饋機構3中的絲母產生軸向移動。同時，與絲桿相連的換向閥4的閥芯軸向位移，換向閥處于開口狀態，如右位，兩只轉向液壓助力缸5的下腔進油，上腔回油，活塞桿推動轉向梯形機構6運動，車輪偏轉θ2角度，此即輸出量θ2對輸入量θ1的響應過程。但是，若換向閥一直處于右位，θ2就不是一個定值，這是車輛轉向控制所不允許的。為了實現θ2對θ1一一對應關系的準確控制，系統中引入反饋機構，該機構包括轉向節臂7、縱拉桿8、搖臂10、扇形齒輪11及絲母等。當轉向時，輸出量θ2會通過反饋機構的傳遞，反作用于絲桿2，使與之相連的閥芯向相反方向移動，直到使閥關閉處于中位，液壓缸在新的位置停止不動，θ2達到一個值，此即輸出量θ2對輸入量θ1的反饋作用。θ2對θ1的響應過程以及反饋作用就是液壓助力轉向伺服控制系統的工作原理。

I.操縱方向盤2.絲桿3.反饋機構4.換向閥5.轉向液壓助力缸6.轉向梯形機構7.轉向節臂

8.轉向縱拉桿9.轉向泵10.轉向搖臂II，扇形齒輪

2 測試系統設計

結合國家標準和企業生產實際要求，確定試驗項目包括跑合試驗、容積效率試驗、最大流量檢測試驗、安全閥調節試驗等。在傳統液壓系統中，一般使用壓力閥、節流閥（或調速閥）和換向閥等液壓元件，實現液壓系統的壓力、流量和方向控制，另外借助壓力表、流量計和測力計等測量儀器，進行壓力、流量（速度）和力等物理量的測量，經過手工處理，即可得到試驗數據，測試過程都是全手工完成的。但對于要求響應速度較快，測試精度較高、數據處理繁雜和動作較復雜的測試，這種傳統的測試方法就很難完成。

由于基于計算機的機電液控制技術近十幾年來發展非常迅猛，所組成的液壓控制系統越來越成熟，已經被廣泛應用到工業各領域中。轉向泵測試系統作為一個典型的機電液設備，結合了計算機的機電液控制技術，使用先進的傳感器測量儀器進行測試，已經成為測試系統發展的方向。本課題所研制的轉向泵測試系統可分為兩個部分：比例液壓系統和電氣控制系統。檢測系統綜合采用了單片機控制、電液比例控制、傳感器等技術，組成多個反饋量的閉環控制系統，如圖2所示為測試系統組成結構圖。

3 結論

針對轉向泵的試驗項目設計了試驗系統，采用單片機控制自動完成轉向泵的性能檢測，提高了測試效率和精度，實現了自動化和智能化操作。在轉向泵出廠前使用該測試系統不但能確保產品的質量，同時也為研究和開發多種型號的轉向泵新產品提供了測試設備。

參考文獻

[1] 黃金國.轉向器性能試驗臺測控系統的研究與開發[D].武漢理工大學碩士學位論文，2005

電氣控制系統設計論文范文5

關鍵詞：實踐教學；創新能力；模塊化；教學體系

作者簡介：陰振勇（1956-），男，北京人，北京建筑工程學院電氣與信息工程學院，高級實驗師。（北京100044）

中圖分類號：G642     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）06-0106-02

科學技術和現代經濟的高速發展需要基礎知識和專業寬厚、具備創新精神和創造能力的高素質人才。突出綜合素質與能力培養是高等學校本科教育的目標。教育部早在《關于加強高等學校本科教學工作提高教育質量的若干意見》文件中明確指出：“實踐教學對于提高學生綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力具有特殊作用?！币虼?，高等教育必須適應社會經濟發展對人才的需求，實踐教學始終是人才培養的重要環節，有著其他教學過程無法替代的顯著作用。應用型人才應具有一定的理論基礎、較高的專業技能和很強的工程實踐應用能力。根據北京建筑工程學院“立足首都，面向全國，依托建筑業，服務城市化”努力培養為城市化服務的、德智體美全面發展、具有工程實踐能力和創新意識的應用型高級專門人才的辦學基本定位，針對北京地區二類學生的學習基礎，結合北京建筑工程學院（以下簡稱“我院”）的辦學特色和歷屆畢業生的追蹤反饋信息及建筑生產企業對高校教學的要求，對“電力電子”、“電機拖動與自控系統”及“交流調速”課程體系進行系列實驗教學改革。

一、課程體系總體結構

根據我院辦學定位，提出了以“工程應用能力”培養為主線，專業內容以“應用為目的”，基礎理論以“夠用為尺度”的教學改革思想。通過對課程的基礎理論和實踐環節進行調整，強調了掌握概念、強化技能、培養工程應用能力的教學重點。明確了專業課程教育目的是為北京市城市經濟建設培養從事建筑行業及相關領域的工程技術應用型人才。建立起了以北京重點實驗室“建筑電氣與智能化實驗教學中心”為核心，搭建起多層次、模塊化教學為主平臺，輔以多元化教學方式的實踐基地。

二、傳統課程存在的問題

目前，我國普通高等學校的教學模式普遍存在著重理論輕實踐的現象。由于我院電氣工程及自動化專業是由傳統工業企業自動化過渡而來的，是一個強電為主，強弱電技術、計算機技術相互滲透的寬口徑專業，而“電力電子”、“電機拖動與自控系統”及“交流調速”課程的特點是所涉及的基礎理論和知識面廣，要求基礎理論扎實，學生要有很強的分析問題和解決問題能力以及實踐能力。而傳統課程表現出教材厚、內容廣、學時多，教學過程強調的是知識的系統性和理論的完整性，缺乏工程應用的針對性和實用性，尤其是課程所設及的內容不能結合建筑領域，學生不知上述課程學完以后在建筑行業能有什么用處，學習積極性不高，這種學術型的教學模式顯然不適應對高級應用型人才培養的辦學目標，因此，對上述課程改革勢在必行，為了強調工程應用能力的培養，首先需要改革的便是實踐教學環節。

三、教學內容的改革與實踐

1.改革實驗教學體系，探索新的實驗教學方法

近年來，我院實驗中心在如何拓寬學生素質培養平臺，強化創新意識、創新能力的培養等方面進行了一系列有針對性的研究和實踐。

（1）調整實踐教學計劃。在學時安排上增加了實驗學時，壓縮了理論學時，如電力電子實驗課由過去的6學時改為8學時，并增加了2周電力電子綜合大實驗。將“交流調速”與“直流拖動控制系統”兩門課程合并，原實驗學時不變。把原有3周直流調速系統設計大實驗改為4周交、直流調速系統綜合實訓。為此，新購進20套實驗設備。同時為了提高實驗設備的利用率，將“電力電子”、“交流調速”、“電機拖動與自控系統”課程的實驗分為不同學期，這樣可以使學生由過去的3個人一組改為2個人一組，增加了學生的動手能力。

（2）完善實驗教學體系。在實驗中心的正確領導下，和任課教師一起修改了實驗教學計劃、實驗大綱，重新編寫了實驗指導書。完善了學生重修、重做一般性實驗、綜合性實驗、設計性試驗及實訓管理制度，學生實驗登記制度。從教學管理上督促學生從思想上重視實踐能力的培訓。

（3）重視實驗考核和實驗成績。在實驗教學的考核上，強調要嚴格按照實驗教學大綱和項目中規定的考核標準進行，既有實際操作技能的考試，同時增加了筆試內容，提高實驗成績在期末成績的比重，平時實驗成績占期末總成績20%~30%，特別注重過程考核和綜合能力測評，以確保實驗教學質量。對于綜合實驗，設計型大實驗及實訓課，采用單獨考試，以答辯的形式進行考核。幾年來取得了明顯效果。

現在“電力電子”、“交流調速”、“電機拖動與控制系統”的實驗教學正按照教學改革計劃制定的實驗教學體系有目的、有步驟地進行和完善。從已完成的實驗項目來看，教學的目的性、針對性及其實際效果都有了明顯的提高。

2.建立多層次、模塊化教學體系

根據對人才所需知識、能力和素質結構的要求，重新構建了電專業教學體系，確定了由易到難循序漸進的分層次、模塊化教學方法，強調了理論與實踐并重，理論為應用服務的原則，增大實踐教學環節比重，采用“基礎、綜合、設計和實訓”多層次實踐教學模式，體現以培養具有獨立思考和創新精神和創新能力為重點的教育特色。

（1）基礎性實驗?；A性實驗多以驗證性為主，屬于培養學生的認識實踐能力。主要對學生進行實驗基本知識、基本方法、基本技能的規范性、嚴謹性訓練和指導。通過這些基礎實驗，使學生掌握常用儀器、儀表的使用，學會參數測試、實驗數據的記錄，實驗結果分析等基本實驗技能。以培養學生實驗操作能力為目的，鞏固深化理論知識。這其中安排了鋸齒波觸發器實驗、單相橋式可控整流實驗、三相半波可控整流實驗、三相全波可控整流實驗、開環直流調速系統實驗、單閉環直流調速系統實驗和三相交流調壓調速試驗等。通過這些實驗教學，加深了學生對基礎理論知識的理解，培養了學生學習的興趣，養成了嚴謹、求實、科學、思維開放的實驗作風。

（2）綜合性實驗。綜合性實驗是培養學生動手能力、開發智力和創新意識而進行的實驗教學。要求學生對所學的知識能靈活掌握，培養學生對專業理論知識的應用能力，鍛煉學生綜合實驗技能，積累科學實驗經驗。在驗證性實驗的基礎上，形成具有綜合知識內容的綜合性實驗。主要安排了三相可控整流仿真系統實驗、雙閉環直流調速系統試驗、異步電動機SPWM與電壓空間矢量變頻調速系統實驗、基于DSP的矢量變換控制與直接轉矩控制變頻調速系統實驗。這些實驗涉及到模電、數電、電力電子、自控系統、電機拖動、自控理論及交流調速等課程。學生通過綜合性實驗，將這些知識有機的串聯起來，達到了培養學生綜合應用知識和創新能力的目的。

（3）綜合設計性實驗。主要是培養學生獨立分析問題和解決問題的能力、科學的研究和創新能力。創新能力是在認識能力、應用能力培養的基礎上進行更高層次的能力培養。我們在實踐教學方法中采用了開放式的實踐教學模式，學生可以隨時進出實驗室。我們主要教學計劃是：第一，安排2周時間，通過電力電子等課程所學知識，設計制作一臺不間斷穩壓電源；第二，安排3周時間，設計調試直流拖動雙閉環調速控制系統。

綜合設計性實驗課一改過去教師扶著學生走的傳統實驗方法，而讓學生自己設計原理圖、硬件電路及流程圖。并親自動手焊接、調試電路。這對學生是一種全新的實驗方式，在這里將給學生一定的自，使他們面對實際問題來發揮自己的聰明才智，檢驗自己的學識水平，在解決實際問題中來提高自己分析問題和解決問題的能力。學生學會了查閱文件資料，撰寫論文，總結經驗，最后拿出自己的設計制作實驗成果，為今后科學研究打下基礎。

（4）工程實訓。注重培養學生的專業技能和動手能力，強化工程應用能力和實操訓練是工科院校教學實踐的內容。結合我院的辦學定位和行業特色，明確了專業課程教育目的是為北京市城市經濟建設培養從事建筑行業及相關領域的工程技術應用型人才。為此，電信學院建立了“建筑電氣智能控制中心”實訓基地和電力電子與電力傳動控制系統大興校區實訓基地。兩個實訓基地，可完成電梯控制系統、風機水泵交流變頻調速控制系統、空調控制系統、消防控制系統、動力和照明配電系統、低壓電器控制設備等內容的實訓。這些系統完全是建筑電氣領域中真實系統的微縮，完全模擬實際系統運行的真實情況，是真實可操作的實驗系統。它突出行業特點，整個工程實訓過程也就是鞏固理論、擴展知識面、增加動手能力和開拓智力的過程。它使以往所學的知識在緊張的思維設計、巧妙的具體使用中得到升華，并在解決一個又一個的難題中得到樂趣。

學生在實訓基地中既可接受實際操作的職業素質訓練和職業技能訓練，又可以對現代建筑中的幾大典型電氣控制系統建立真實的感官認識和工程應用技能操作訓練，對未來所從事的行業充滿信心，可以更好地找到理論與實踐的結合點。

四、結論

實踐證明，幾年來，實驗中心依照“基礎、綜合、設計和實訓”的多層次、模塊化的實踐教學方式，突出了以創新精神和創新能力培養為重點的專業課程的教學特色；體現了實踐教學改革內容體系的創新。通過對“電力電子及自控系統”課程的實踐教學環節的設計與改革，已初見成效，使北京建筑工程學院的電氣工程及其自動化專業畢業生的實踐意識、操作技能、工程應用等專業綜合素質得到了很大提高，使實踐教學步入多元化、科學化的軌道，拓展了學校的發展空間。

參考文獻：

[1]陳懷俠,蔡火操,黃建林,等.設計性實驗教學的實踐教學與思考[J].實驗技術與管理,2006,(8):101-103.

電氣控制系統設計論文范文6

關鍵詞：中央空調問題節能自控能力

中圖分類號： TE08文獻標識碼： A

目前國內的公共建筑廣泛釆用中央空調系統,由于受到建設綜合投資以及理念和技術水平的制約,浪費了非常大的電能資源。因此,選擇節能降耗的中央空調系統以及提高其電能綜合能效比就成為了當今的主題。

1中央空調系統優化存在的問題

中央空調系統過于復雜,如果我們單純的去運行空調設備將會出現很多問題,所以我們要將這些問題考慮進去再去進行系統優化,才能解決空調能耗的問題,下面是主要出現的五大問題:

1.1 空調冷凍水系統的水力不平衡

現在因為多種多樣的原由,所以很多大樓里的中央空調系統,在驗收的時候都沒有仔細的檢查調試,只是簡單地將空調系統中的閥門全部打幵看是否能正常工作,尤其是空調水系統。許多時候由于資金問題的限制,導致了空調水系統中的水管上沒有安設電動調節閥情況的發生,使得空調水系統并不能實現自動控制,而有的時候即使空調機組安設了所謂的電動的調節閥,但由于空調機組配套的強弱電智能電氣控制系統存在一些缺陷不能進行正常的工作所以也沒有辦法去實現自控。上述的這些原因,都可能會造成各個空調機組的水力的不平衡等問題。

1.2 負荷、系統分區等問題引發冷熱不均勻

中央空調系統在運行中往往會存在夏季外區正常甚至偏熱、內區偏冷等冷熱不均勻的現象,主要原因是因為在中央空調設計的時候,沒有考慮到計算的負荷不準確、內區外區空間大小分區不合理等因素。內區全年幾乎都是表現出冷負荷的現象,原因是內區不受室外氣候條件的影響,并且其他室內負荷相對都比較穩定,所以需要對內區長年供冷;外區則跟內區有很大的區別,它的負荷隨季節變化明顯,并且出現冷、熱負荷的交替變化,主要是因為受到室外氣候條件的影響很大,導致外區需要冬季供熱、夏季供冷的情況。

1.3 冷水機組裝機容量偏大

在目前的中央空調系統設計中,主要存在以下問題,即初期投資偏高并且部分負荷下的冷機效率也會受到影響,產生此種情況的主要原因是冷水機組裝機的容量普遍偏大。對于一些商場類的建筑,規定夏季冷負荷的概算指標為210—240W/m2。目前大多數用戶都有一個誤區,他們判斷中央空調效果好壞的標準就是,要么冬季室內的溫度越高越好,要么夏季室內的溫度越低越好,如果不滿足他們的這個標準,即便屋內的溫度達到了設計標準,他們也認為空調的效果不好。所以,許多設計人員在設計中央空調時,往往會首先考慮到人們的標準和各種各樣的安全系數,設計偏于保守,結果會造成建筑物單位空調而積的裝機容量遠大于實際運行中的卑位空調峰值冷負荷。

1.4水系統旁通問題

在目前的一些中央空調系統中,經常出現各種水系統旁通的問題。同時,冷機的能效比也受到不運行冷機的冷卻水閥不關閉的影響。不運行冷機的冷卻水和冷凍水的旁通問題不僅會使冷卻水泵和冷凍泵的運行出現不必要的偏差,使耗電量增加,也會使運行冷機的能效比降低,增加能耗。而且,運行人員也會通過增加冷卻水系和冷凍水系的運行臺數來明顯增加電耗量,這樣做可以防止“停車”現象的發生。

1.5管理水平低和自控程度差

通過查閱參考文獻和根據建筑空調系統的實際工程調研結果來看,中央空調的運行制度和管理水平也有高低之分。這些建筑中央空調系統運行中存在的問題,除了與系統自身的運行管理情況有關以外,與系統的設計也密切相關,例如中央空調設備的清洗次數過少,結果會導致冷凝器、過濾器都會或多或少有阻塞現象,從而會使空調系統的正常運行受到嚴重的影響。大多數情況下,由于水量分配和系統風量出現問題,會不能滿足用戶的要求,這種情況通常是由于閥門調節性能不好造成的。雖然有一些中央空調系統安裝了自控系統,但是在實際運行時它們大部分都處于全關或全開的狀態,要么調節精度不高,要么不能進行正常工作。由此可見,為了節省運行費用和保證空調效果,我們要根據建筑的不同情況,對中央空調系統采用不同的自控方案,盡最大努力來提高中央空調系統的自控程度。

2中央空調系統運行節能應用研究上的措施

在中央空調系統運行節能環節的應用研究上我們要釆取一定的措施,只有這樣才能夠降低空調系統在運行中大量的能耗,因此基本采用以下幾種措施:

2.1 末端變風量的節能

變風量的中央空調系統是可以經由系統末端的一些裝置來實時的進行改變送入房間的風量,以此來應對一些房間內溫度不斷變化的一個全空氣的系統。我們要想實現對各個房間的一些負荷變化都能適應,需要根據房間設定溫度與實測溫度的一些差值來進行調節位于系統末端的裝置以此來讓房間內的風量得到改變。

2.2空調房間運行參數的確定

目前,舒適性空調的主要控制參數是室溫,往往室內溫度很難把握,如果控制精度的變化范圍相差l°C,就會導致能量消耗相差5%—10%。對于各個民用用戶來說,主要還是使用舒適性空調,舒適度情況因人而異,民用空調的舒適度范圍可以有一個很大的波動。如果改變空調房內的一些相對濕度,則可以達到節能的目的。國內外已經證明了如果適當的使室內溫濕度的標準降低,那么節能的效果就會很明顯。從進入21世紀幵始,我國就號召大家在夏季把空調的室內溫度設定值至少要高于26°C,只有這樣才會節省更多的能量。

2.3 充分利用室外新風

我們根據空調房間內的衛生條件來決定運行中的空調系統所采用的最小新風量。對于冬季和夏季,我們應該把空調系統設定為最小新風的運行方式。由于不同的建筑有不同的設計風格,所以在空調房間內,它的排風量可能也是變化的。所以,在夏季和冬季的空調系統運行中,我們必須以一些空調房間的一些情況為標準,通過盡可能的減少使用的新風的量多釆用室外新風來實現降耗節能。

2.4 大溫差送風的采用

當工藝條件要求(如溫度分布等)和空調房間內衛生要求都滿足的前提下,我們如果加大送風的溫差,系統的送風量就可以減少,從而達到了節約電能的目的。

2.5 減少空調系統運行中的漏風量

在空調運行的時候,會出現一種漏風現象,漏風經常不知不覺中給人類造成的損失,對于這點我們必須要引起重視。有文章指出,如果漏風量為10%,那么就會多損耗10%的電量。為了降低運行中的一些費用和使一些空調系統運行的能量消耗降低,我們必須要采取一定的措施來處理運行中的空調系統的過大漏風量的問題。

2.6 增強空調系統的自控能力

隨著高科技水平不斷深入,空調系統管理以及運行調節都逐步實現了自動化,在目前的一些運行中的空調系統,分區并且多工況的調節方式已經得到廣泛的應用,實現了經濟運行的目的,所以空調系統能夠實現運行及管理的自動化對我們來說是非常重要的。這樣不僅可以防止空調系統中過度的能量損耗、降低經營成本、節約能源,同時也可以節省人力,以確保室內溫度和濕度精度要求。

3結論

中央空調系統運行過程復雜,影響因素多,要實現節能需考慮的環節眾多,所以要把中央空調系統的各個組件看成一個完整的系統,樹立起整體的觀念,全方面考慮節能問題,不能只考慮個別參數,要協調好各個參數之間的關系,才能使系統處于最優的運行狀態。

參考文獻

[1]范賛.公共建筑空調內能耗模擬與節能研究[D].[碩士學位論文].北京:北京建筑工程學院,2005