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電氣工程技術(shù)分析1

工業(yè)建筑具有配套性、通用性和集約性特點，在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的新時期下，工業(yè)生產(chǎn)也隨之進入了新階段，相應(yīng)的各種能源與資源的消耗也比以往更多，也因此造成嚴重的環(huán)境污染，如何節(jié)能減耗成為現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)急需解決的問題。電氣自動化可在很大程度上降低工業(yè)生產(chǎn)成本與能耗，為工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。因此，在電氣工程的設(shè)計、選擇與施工方面，應(yīng)遵循綠色節(jié)能理念，提高電力資源利用率。

1工業(yè)電氣自動化概述

1.1技術(shù)內(nèi)涵工業(yè)領(lǐng)域中，利用自動化技術(shù)不僅能提高生產(chǎn)效率，增加工業(yè)產(chǎn)量，保證生產(chǎn)質(zhì)量，還能促進技術(shù)革新，提高企業(yè)的核心競爭力。在電氣自動化設(shè)備中加入節(jié)能技術(shù)，能夠推動節(jié)能系統(tǒng)的開發(fā)，提高電氣工程的自動化水平與工業(yè)生產(chǎn)效率。自動化的工業(yè)生產(chǎn)中，電力負荷越來越大，如果可以采用節(jié)能技術(shù)，就能從不同角度與層面進行調(diào)控，減少電能消耗[1]。計算機編程可為電氣工程自動化提供技術(shù)支持，通過收集電子與電氣信息并經(jīng)計算機處理后，以保證信息判斷的準(zhǔn)確性。利用自動化技術(shù)可模仿人類的思考方式，完成人類無法完成的高風(fēng)險作業(yè)，排查電氣工程的安全隱患，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。此外，利用自動化技術(shù)可極大減少資源消耗，優(yōu)化工程作業(yè)的流程。利用自動報警裝置可及時對安全隱患發(fā)出警示，有效處理系統(tǒng)故障，保證電氣系統(tǒng)正常運行。1.2技術(shù)要求工業(yè)電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，重點在于節(jié)能減耗。結(jié)合電氣運行功能與工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮物質(zhì)資源的可轉(zhuǎn)化率，避免造成資源浪費，降低電氣系統(tǒng)的運行成本，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性發(fā)展要求。在各環(huán)節(jié)均要保證合理利用資源，根據(jù)物質(zhì)資源的特點與可利用的程度，遵循“節(jié)約資源、控制成本”原則指導(dǎo)工作的開展。比如，在設(shè)備運行過程中，認真分析投入成本，盡量選擇性價比高、經(jīng)濟的電氣設(shè)備，既節(jié)約成本又具有良好的節(jié)能效果。同時還要分析新能源的價值，加強節(jié)能技術(shù)的開發(fā)力度，嚴格控制電氣設(shè)備的生產(chǎn)成本。

1.3特點分析電氣自動化是目前比較先進的系統(tǒng)，主要特點體現(xiàn)在以下2方面：①技術(shù)的融合性?，F(xiàn)階段，世界各國都致力于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研究。工業(yè)電氣生產(chǎn)中所用到的自動化技術(shù)及設(shè)備類型越來越豐富，為技術(shù)的創(chuàng)新與產(chǎn)能的提升創(chuàng)造了有利條件，自動化技術(shù)已經(jīng)被滲透到電氣生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，無論是應(yīng)用范圍還是技術(shù)的應(yīng)用價值都有了質(zhì)的變化。在電氣系統(tǒng)的自動化升級過程中，需要依賴于計算機與通信系統(tǒng)，只有融合多種技術(shù)，才能保證電氣自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運行[2]。②技術(shù)的實用性。隨著電氣自動化技術(shù)性能的不斷完善與提升，工業(yè)生產(chǎn)中電氣技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，自動化技術(shù)實用性強的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。工業(yè)電氣領(lǐng)域應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)了對機械設(shè)備的自動控制，通過全面調(diào)控、檢測、分析電氣設(shè)備及系統(tǒng)，合理配置電氣設(shè)備，優(yōu)化生產(chǎn)流程，極大提高了工業(yè)生產(chǎn)的時效性與生產(chǎn)質(zhì)量。

2電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1高效性利用自動化技術(shù)可高效處理數(shù)據(jù)，通過分析開關(guān)量與模擬量，獲得符合電氣工程的具體數(shù)據(jù)。

2.2安全性電氣自動化技術(shù)主要的控制內(nèi)容有收集、整理與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從中提取有價值的信息。智能控制比傳統(tǒng)控制器具有更好的控制性能，比如，針對電氣工程的某個項目，傳統(tǒng)控制器需要工作人員親臨現(xiàn)場進行調(diào)控，有一定的危險性。而自動化系統(tǒng)只需要調(diào)整相關(guān)參數(shù)即可，工作人員不需要抵達現(xiàn)場，在不接觸高危設(shè)備、元件的情況下便能控制電氣項目，充分保障了電氣系統(tǒng)運行的安全性。

2.3便于管理通過自動化系統(tǒng)，管理人員可以迅速查閱所需的電氣工程信息，比如報表、運行曲線、數(shù)據(jù)、日志等。自動化系統(tǒng)還具有模擬故障錄波、波形捕捉、順序記錄、開關(guān)量變位等功能，管理人員能夠迅速定位故障，分析故障類型。此外，自動化系統(tǒng)還可實現(xiàn)實時監(jiān)控，自動報警安全隱患，記錄故障或事件的發(fā)生順序。

3電氣設(shè)計中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則

3.1經(jīng)濟性在經(jīng)費有限的前提下，如果電氣工程施工超出預(yù)算，便會面臨停工局面，還會造成經(jīng)濟損失。因此，電氣系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮經(jīng)濟問題，把業(yè)主的利益放在首位，避免浪費成本。在電氣工程成本中，材料占比非常大，大部分資金都會用來購買材料。采購人員應(yīng)該進行全面的市場調(diào)查，了解市場價格與材料供應(yīng)商的資質(zhì)、口碑，在保證材料質(zhì)量的前提下，控制采購成本。完善現(xiàn)有的施工技術(shù)，提高施工效率，避免返工、拖延等現(xiàn)象，保證在工期范圍內(nèi)完成電氣工程施工。電氣設(shè)備需要后期維護，因此，施工前就應(yīng)該全面檢測設(shè)備性能與質(zhì)量，為后續(xù)施工奠定良好基礎(chǔ)。施工結(jié)束后，委派專人定期檢查、維護電氣設(shè)備，延長設(shè)備的使用期限。

3.2功能性電氣設(shè)計是電氣工程施工的重要環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮電氣系統(tǒng)的功能性，是決定工程能否順利開展的關(guān)鍵因素。但在實際工作中，電氣系統(tǒng)的設(shè)計會受到內(nèi)部、外部因素的影響，因此必須從整體上規(guī)劃電氣設(shè)計工作，保證設(shè)計的合理性與可行性。與傳統(tǒng)電氣設(shè)備相比，現(xiàn)階段的電氣設(shè)備功能更加全面，工程人員也應(yīng)該充分掌握設(shè)備的各項功能，并考慮如何將設(shè)備功能發(fā)揮到極致，在遵循功能性原則的基礎(chǔ)上應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，充分體現(xiàn)自動化電氣設(shè)備的優(yōu)越性。3.3適應(yīng)性在電氣工程中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，宗旨是節(jié)約資源，提高資源利用率，減少消耗，減輕污染。工業(yè)電氣的施工比較復(fù)雜，需要用到的資源與材料數(shù)量較多，控制材料成為節(jié)約資源的主要途徑。分析電氣系統(tǒng)的運行特點，根據(jù)電氣工程的施工要求來選擇節(jié)能技術(shù)，讓節(jié)能技術(shù)能夠很好服務(wù)于電氣工程[3]。在滿足電氣工程環(huán)保節(jié)能的前提下，盡量減少和避免對周邊環(huán)境的破壞。尤其是對于可循環(huán)利用的資源，更應(yīng)該合理規(guī)劃，保證資源得到充分利用，節(jié)約施工成本。

3.4環(huán)保性應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的目的之一是實現(xiàn)電氣工程與環(huán)境之間的相互協(xié)調(diào)，保護自然環(huán)境不受破壞。因此，需要優(yōu)化施工技術(shù)與方式，合理選擇施工設(shè)備，降低施工過程中的噪聲污染與光污染，減少建筑垃圾。在可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略指導(dǎo)下，在電氣工程施工中融入節(jié)能技術(shù)，最大程度降低對生態(tài)環(huán)境造成的不良影響，節(jié)約施工費用。盡管現(xiàn)階段工業(yè)施工的違規(guī)行為得到一定控制，但工業(yè)對自然環(huán)境的破壞仍然是不可回避的現(xiàn)實問題，利用節(jié)能技術(shù)不僅可規(guī)范對工業(yè)污染物的管理，同時也為工業(yè)工程的綠色、可持續(xù)發(fā)展提供了保障。因此，施工人員應(yīng)不斷夯實理論水平，提高技術(shù)水平，在施工中充分發(fā)揮節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢。

4工業(yè)廠房電氣工程中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

4.1配電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能設(shè)計

4.1.1變壓器在供配電系統(tǒng)中，變壓器是一種轉(zhuǎn)化、分配電能的設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛。變壓器本身存在電力損耗，可以從變壓器的選型、數(shù)量、位置等幾方面進行控制，以實現(xiàn)節(jié)能效果。比如，與S7-1250kVA/10kV的變壓器相比，SCB10-630kVA/10kV變壓器的鐵損耗降低了8%，銅損耗降低了25%，非晶合晶變壓器能夠讓變壓器的空載損耗降低60%～80%。設(shè)計供配電網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)盡量使用低損耗的變壓力，干式變壓器是一種很好的選擇，而且非常適合工業(yè)廠房的供配電網(wǎng)絡(luò)。而傳統(tǒng)的油浸式變壓器由于含有礦物油脂，在高損耗的情況下很容易發(fā)生爆炸、燃燒等安全事故。干式變壓器由串接高壓輸出、控制箱等元件組成，安裝時和其他配電設(shè)備共同組成一個外殼，以此來控制供配電網(wǎng)絡(luò)的運行，具有效率高、節(jié)能、安全、損耗低、抗沖擊能力強、質(zhì)量輕等優(yōu)勢，具有較高的經(jīng)濟價值。

4.1.2無功補償?shù)脑O(shè)計如今，工業(yè)生產(chǎn)中機械設(shè)備的運行功率越來越大，因此需要加強變壓器的單項無功補償功能，以提高配電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，降低對線路與電纜的消耗。與三相共同補償相比，變壓器的單項無功補償設(shè)計需要更多的元件，費用需要增加20%～30%。出于經(jīng)濟性的考慮，可以將單項無功補償和三相共同補償相互結(jié)合，前者應(yīng)用于配電網(wǎng)絡(luò)壓力集中的區(qū)域，后者應(yīng)用于壓力較小的區(qū)域，從而提高配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)的性價比。如今，中國的工業(yè)廠房通常都采用集單項無功補償、三項共同補償、諧波治理于一體的設(shè)計方式，顯著提高了配電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能效果。

4.1.3電氣設(shè)備的節(jié)能工業(yè)使用的電氣設(shè)備，盡管耗能大，但同時也具有較大的減耗潛力。比如在電氣設(shè)備的選擇上，既有低壓電機（200kW以下），也有高壓電機（335kW以上）。在電機的額定功率為200～335kW時，應(yīng)根據(jù)電機的電阻、電流、電容、電壓等信息來計算電機運行狀態(tài)下的消耗情況，經(jīng)過綜合比較后，選擇能耗較小的電機[4]。在科技飛速發(fā)展的新時期下，中國最新研制出的電子元件的價格也越來越經(jīng)濟，完全可以選擇新型、便宜的電子元件來當(dāng)作電氣設(shè)備的節(jié)能器件。

4.1.4電纜截面的節(jié)能配電網(wǎng)絡(luò)的電纜截面，需要在充分了解工業(yè)廠房電氣線路最大負荷運行的時間長度的基礎(chǔ)上進行選擇，在最大負荷運行時間少于7000h的情況下，可根據(jù)電纜的經(jīng)濟電流密度來選擇電纜型號。如果電力電纜長時間處于高負荷運行狀態(tài)下，那么電纜的老化速度更快，使用時間更短，還會增加維護成本，埋下安全隱患。如果電纜的最大負荷運行時間少于4000h，可根據(jù)導(dǎo)體截流量來選擇電纜截面，如果電纜所在區(qū)域的載流量較大，可酌情擴大電纜截面，保護配電裝置，也能提高配電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能效果。

4.2供電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計GB51245—2017《工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定，工業(yè)廠房在滿足功能要求、室內(nèi)與室外環(huán)境質(zhì)量要求的情況下，應(yīng)積極采用新技術(shù)實現(xiàn)零能耗，減少能源消耗，提高能源的利用率。設(shè)計供電系統(tǒng)前，需全面了解工業(yè)廠房的負荷中心設(shè)備的負荷功率、季節(jié)性的負荷變化、周圍環(huán)境等情況，然后明確工業(yè)廠房的用電總負荷以及電壓需求，綜合設(shè)計豎井與機房，選擇節(jié)能效果好、高能效的變壓器，同時搭配各種用電設(shè)備，優(yōu)化供電系統(tǒng)。在供電系統(tǒng)負荷中心周圍設(shè)置電源，計算系統(tǒng)負荷，確定供電設(shè)備的負荷等級。合理設(shè)計供電系統(tǒng)濾波，安裝無源濾波裝置與濾波器，避免供電系統(tǒng)受到諧波的嚴重影響，讓供電系統(tǒng)中的設(shè)備處于最佳區(qū)域，做好設(shè)備運行管理，保證節(jié)能效果。4.3照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計在工業(yè)廠房中，照明系統(tǒng)是用電系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)嚴格按照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》統(tǒng)籌規(guī)劃照明系統(tǒng)設(shè)計。工業(yè)廠房的電梯、樓梯、走廊等區(qū)域的照明時間較少，如果在不需要照明的情況下，照明系統(tǒng)仍在運行，必然會浪費大量電能。因此，上述區(qū)域可以設(shè)置感應(yīng)照明燈，或者通過分區(qū)、分組進行集中照明控制，統(tǒng)一熄燈時間[5]。另有一些工業(yè)廠房會設(shè)置景觀臺，此區(qū)域應(yīng)盡量使用低功率的LED燈以減少電能消耗。大部分照明設(shè)備的電壓都是220V，三相四線制供電模式下，電氣系統(tǒng)的損耗低于28%，節(jié)能性、經(jīng)濟性較強，可供參考。5結(jié)束語綜上所述，電氣自動化系統(tǒng)所具有的節(jié)能性能，充分滿足了現(xiàn)階段中國工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的需求。盡管中國工業(yè)領(lǐng)域的電氣自動化技術(shù)起步較晚，但發(fā)展速度卻很快，相信隨著節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新與完善，必能實現(xiàn)電氣自動化的可持續(xù)發(fā)展。

作者:高力 單位:中國電建集團河北工程有限公司

電氣工程技術(shù)分析2

1引言

PLC又被稱為可編程邏輯控制器，在系統(tǒng)中可以作為儲存器，也具有編程的相關(guān)功能，是信息化技術(shù)發(fā)展的代表，具有顯著優(yōu)勢。在電氣工程自動化領(lǐng)域，PLC技術(shù)改變了傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用框架，顯著增強了自動化控制功能，產(chǎn)生深遠影響。因此，為更好地順應(yīng)電氣工程項目的發(fā)展要求，應(yīng)掌握PLC技術(shù)的應(yīng)用要點，充分發(fā)揮該技術(shù)的功能。

2PLC技術(shù)分析

目前，PLC技術(shù)可以依靠程序編寫、調(diào)整順序控制以及算法處理等功能操控電氣工程控制器，能夠滿足電氣工程自動化控制的功能。該技術(shù)在可編程中的性能顯著，可以根據(jù)自動化控制要求選擇具有響應(yīng)速度快、兼容性強的內(nèi)核處理器，保證了系統(tǒng)功能。在數(shù)據(jù)傳輸中，該技術(shù)可以實時展示電氣工程的相關(guān)運行參數(shù)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過人機交互系統(tǒng)展示電氣工程運行的數(shù)據(jù)。同時，PLC系統(tǒng)在運行過程中只需要提供5V電源供電即可，具有穩(wěn)定的運行效率，發(fā)生故障的概率低[1]。從電氣工程自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，在PLC系統(tǒng)中可以通過圖像傳感器類攝像頭采集現(xiàn)場資料，相關(guān)數(shù)據(jù)可以在320×240的像素下傳遞信息之后經(jīng)薄膜晶體管顯示屏展示出三原色圖像，確保系統(tǒng)能夠真實還原出自動化功能的運行情況。在STM32單片機中的處理單元可以分析自動化系統(tǒng)中每個數(shù)值的變化情況，在讀取圖像后可以通過圖像預(yù)處理以及二值化等方法簡化數(shù)據(jù)處理流程，保障了電氣工程設(shè)備的運行效率。

3PLC技術(shù)在電氣工程自動化中的應(yīng)用方案

3.1PLC技術(shù)的基本工藝流程根據(jù)電氣工程自動化的特性，PLC技術(shù)的運行共分為3個階段。第一階段是輸入采樣階段。在本階段可通過攝像頭等設(shè)備經(jīng)循環(huán)掃描等方法識別電氣工程自動化的運行數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)記錄開關(guān)、按鈕等相關(guān)輸入單元的運行數(shù)據(jù)，然后再將其上傳至I/O單元中。第二階段是程序執(zhí)行階段。在本階段PLC將根據(jù)掃描順序，通過已經(jīng)編寫好的程序識別匹配自動化系統(tǒng)程序與算法，并統(tǒng)計不同時間段的系統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)與掃描狀態(tài)。第三階段是信息輸出階段。即在掃描結(jié)束后由中央處理器CPU根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)處理流程來更新輸出設(shè)備的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，再經(jīng)外部設(shè)備接口驅(qū)動外設(shè)。整個PLC技術(shù)的工藝流程如圖1所示。根據(jù)PLC工藝流程可以發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)的主要特征就是可以按照用戶設(shè)定的程序完成電氣工程的自動化控制。在中央處理器的作用下，PLC技術(shù)能夠更新設(shè)備的運行狀態(tài)以及控制開關(guān)等。在技術(shù)應(yīng)用中，整個系統(tǒng)的構(gòu)成包括擴展單元、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及中央處理器等，在上述構(gòu)件搭建系統(tǒng)后可以自動化控制各個功能模塊的運行[2]。

3.2在信息數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用在電氣工程自動化中，PLC技術(shù)可以提供信息數(shù)據(jù)采集與控制功能。在技術(shù)應(yīng)用中，通過該技術(shù)可以編寫電氣設(shè)備的識別程序，在對信息處理過程進行篩選后，就可以利用信息采集終端來提取電氣工程自動化的相關(guān)信息，如系統(tǒng)可以按照編程內(nèi)容選擇從左至右、從上到下的掃描程序來識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)；或者掃描梯形圖等方法來采集運行數(shù)據(jù)。在獲得數(shù)據(jù)后經(jīng)處理器可以在特定程序下快速抓取海量數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵信息，完成數(shù)據(jù)采集的整個流程。PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。根據(jù)圖2中的基本架構(gòu)，PLC系統(tǒng)的程序、軟件以及定值等資料均可以上傳在存儲器中，同時考慮到電氣工程自動化對系統(tǒng)運行的影響，該系統(tǒng)支持通過PC機接口完成數(shù)據(jù)上傳與下載等功能，只需要經(jīng)過通信接口連接至自動化網(wǎng)絡(luò)中即可。而與電氣設(shè)備保持二次連線的部分，則可以經(jīng)過DI接口、AI接口與DO接口完成。圖3為PLC電源模塊的基本架構(gòu)。例如，在電氣工程750V的保護裝置，DPU96、S7-200、S7-300的DI點，接入的輔助接點就是無源接點。它的電源是由PLC裝置自身提供的24V電源，這種電源設(shè)計模式能夠滿足自動化控制要求。在該回路中，因為電源并非是從直流屏二次電源獲得的，在查找故障時不應(yīng)采用正負對地檢測的方法，所以在故障檢測中應(yīng)以PLC電源模塊負極為0電位并查找檢測點的正電壓，保證正常的系統(tǒng)功能。

3.3在閉環(huán)控制中的應(yīng)用閉環(huán)控制是指針對某一被控制對象，經(jīng)PID控制器來比較實際數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)，在嚴格控制數(shù)據(jù)差值之后再將其反饋給輸入控制系統(tǒng)，并不斷進行系統(tǒng)糾正。而對于電氣工程自動化控制系統(tǒng)而言，在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)不規(guī)律變化的情況，如溫度、壓力、速度等，這些數(shù)據(jù)均為模擬量，在電氣設(shè)備控制中需要將上述數(shù)據(jù)的模擬量以及數(shù)字量等進行轉(zhuǎn)化[3]。同時，為實現(xiàn)閉環(huán)控制的功能，需要將電氣工程自動化所采集的資料反饋至PLC中，如在以溫度為調(diào)整對象時，可以利用PLC經(jīng)PID指令控制通斷，此時PID指令第一步會輸出模擬量信號，可以用于控制開關(guān)量變化。所以在PLC技術(shù)中，廠家通常會準(zhǔn)備配套的A/D與D/A轉(zhuǎn)換模塊來控制PLC的模擬量，整個系統(tǒng)操作流程如圖4所示。在該技術(shù)該體系下，PID反饋回路的作用可以保證電氣工程電機穩(wěn)定運行，在PLC控制技術(shù)的支持下可以借助來回路來調(diào)控電氣設(shè)備的輸入、輸出參數(shù)，并維持穩(wěn)定的電氣輸出參數(shù)，保證系統(tǒng)正常運行。

3.4在順序控制上的應(yīng)用PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中，可以通過算法與編程的手段來控制電氣工程設(shè)備運行的相關(guān)參數(shù)，這是提升系統(tǒng)自動化水平的關(guān)鍵點。在PLC編程中，通過使用適當(dāng)?shù)木幊膛c算法來安排系統(tǒng)的執(zhí)行順序。在執(zhí)行順序的控制中能夠確保程序結(jié)構(gòu)清晰明了，并且簡化了整個執(zhí)行程序的操作過程，保障程序的完整性與嚴謹性，不會因為無效操作而造成成本的增加，這也成為該技術(shù)的關(guān)鍵點。在順序控制設(shè)計過程中，需要將電氣工程自動化控制系統(tǒng)的操作流程劃分為若干個階段，這些階段被稱為“步”。“步”與不同的系統(tǒng)輸入狀態(tài)、內(nèi)部條件以及時間條件對接，保證系統(tǒng)可以自動運行管理指令。在PLC中，“步”是通過順序工程流程圖實現(xiàn)的，在過程中的每一“步”都具有相應(yīng)的變化條件，從第一“步”進行到第二“步”時往往有具體的操作條件，只有在確定條件滿足結(jié)束程序后才會開展下一個動作，而上一個動作的信息會被清除。所以為確保PLC控制功能得以實現(xiàn)，提出了以下設(shè)計方法：（1）“步”的劃分。在將整個電氣工程自動化控制劃分為若干個順序連接階段后，用編程單元來替代“步”，此時“步”是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，任何一“步”中不會出現(xiàn)輸出狀態(tài)改變的情況，但是相鄰“步”之間的輸出狀態(tài)存在明顯差異。（2）確定轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)系統(tǒng)從當(dāng)前步驟轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱徊綍r，轉(zhuǎn)換條件成為重要影響因素，此時電氣工程自動化的轉(zhuǎn)換條件包括外部輸入信號，如指令開關(guān)、按鈕以及限位開關(guān)等；或者選擇PLC內(nèi)部信號，如計數(shù)器與定時器的接通/斷開等；或者采用若干個信號的邏輯、非邏輯組合方式。（3）繪制程序工程流程圖。按照上述分析與控制內(nèi)容與步驟、程序等繪制流程圖。（4）編制梯形圖。按照順序工程流程圖編制程序方式形成圖形圖程序；若PLC技術(shù)支持工程流程圖編程，則可以將PLC中編制的程序作為最終程序。在編制PLC流程中還需要注意的是：（1）兩個“步”不能直接連接，此時需要通過轉(zhuǎn)換將相鄰的“步”隔開；（2）兩個轉(zhuǎn)換之間不能直接連接，需要用“步”將轉(zhuǎn)換之間隔開；（3）順序功能流程圖是起始步中不可缺少的內(nèi)容，在數(shù)據(jù)處理中能夠與待處理系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)，若沒有進行該步驟，則無法表示初始狀態(tài)，系統(tǒng)返回停止?fàn)顟B(tài)。

4應(yīng)用效果評價

4.1保證了電氣工程自動化控制的性能在PLC技術(shù)中可以選擇STM嵌入式微控制芯片，該芯片具有快速響應(yīng)的優(yōu)勢，在電氣工程自動化控制中可以確保系統(tǒng)控制的實效性。芯片中的數(shù)據(jù)傳輸與控制指令并非采用相同數(shù)據(jù)線，所以在數(shù)據(jù)處理中可以提升電氣工程運行效率。在PLC技術(shù)中可以采用16位或者32位程序編寫的方法，可以保證編寫效率并降低操作難度。該技術(shù)中所使用的Cortex處理器中具有內(nèi)核自帶位帶操作的方法，不允許對任意端口的I/O口做介質(zhì)控制，并且在數(shù)據(jù)處理中可以通過32位地址空間單獨訪問空間，并且能夠?qū)δ骋还δ茏龃鎯蛘咴L問，能夠?qū)崿F(xiàn)快速控制的功能。

4.2可以提供豐富的功能支持在電氣工程自動化控制中，借助可編程控制芯片可以提供豐富的開發(fā)資源。芯片中可提供64引腳，并且支持多樣化的功能設(shè)計，能提供12個中央處理單元來改善服務(wù)處理器的效能，經(jīng)外部設(shè)備連接設(shè)備，保證了良好的系統(tǒng)控制效果，保證了芯片與處理器的兼容性，可以滿足大部分電氣工程設(shè)備的功能要求。同時，該技術(shù)可以提供睡眠、停機與待機等幾方面的功能，在系統(tǒng)運行中能夠降低設(shè)備運行中的能耗，提高了系統(tǒng)的性能。

5結(jié)語

在當(dāng)前電氣工程自動化控制中，通過PLC技術(shù)可以進一步完善控制系統(tǒng)功能，該系統(tǒng)借助順序控制、閉環(huán)控制等功能來強化系統(tǒng)的自動化控制效果，在技術(shù)上具有可行性，并且最終實踐經(jīng)驗證明，該技術(shù)可以強化電氣工程自動化控制功能，并提供良好的功能支持，符合未來電氣工程自動化控制系統(tǒng)功能拓展的要求，具有可行性。

作者:張梓奕 單位:湖南工程學(xué)院

電氣工程技術(shù)分析3

近年來因為高新技術(shù)的迅速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段逐漸完善，電氣工程智能自動化技術(shù)也逐漸有了新的突破。ＰＣＬ技術(shù)作為電氣工程自動化當(dāng)中較為突出的一項技術(shù)也在不斷改進，其商業(yè)價值和功能化板塊相對更加清晰。在醫(yī)院的電氣工程智能自動化系統(tǒng)中，如何將ＰＣＬ技術(shù)運用其中，幫助醫(yī)院提升電器產(chǎn)品的容量，提高電氣設(shè)備計算機的運用程度是備受關(guān)注的問題。

一、電氣工程智能自動化和ＰＣＬ技術(shù)簡介

電氣工程智能自動化技術(shù)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，也有了質(zhì)的突破。相對于傳統(tǒng)的電氣工程自動化技術(shù)，現(xiàn)代電氣工程自動化技術(shù)更加智能，更適合現(xiàn)代人的生活。這其中，ＰＣＬ技術(shù)是非常典型、具有代表、優(yōu)勢明顯的一項技術(shù)，作為可編程控制器的簡稱，其來源是計算機技術(shù)和自動化控制技術(shù)有效結(jié)合之后形成的。ＰＣＬ技術(shù)逐漸在不同領(lǐng)域中得到了廣泛的運用。ＰＣＬ技術(shù)本身具有一個可進行存儲程序的空間，這能夠根據(jù)合適的程序進行存數(shù)和讀取。另外，這種技術(shù)也能夠進行數(shù)據(jù)的計算，處理好數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)輸出。常見的ＰＣＬ是由存儲器、編程器、ＣＰＵ以及數(shù)據(jù)的接口構(gòu)成的。這四部分都對應(yīng)了性能的標(biāo)準(zhǔn)要求，否則ＰＣＬ會受到性能的影響造成不良后果。這項技術(shù)最早是１９７０年在工業(yè)生產(chǎn)中得到運用，尤其是汽車生產(chǎn)的流水線，此時ＰＣＬ技術(shù)相對簡單，勝任的工作也不復(fù)雜。但是隨著計算機技術(shù)和電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這項技術(shù)也在穩(wěn)步推進。ＰＣＬ技術(shù)本身是一種運用計算機編程控制的一種控制器，如下圖１所示，這種裝置可以在專業(yè)人員和計算機技術(shù)的幫助下，變得更加具有邏輯，并逐漸修復(fù)其中的不足，實現(xiàn)ＰＣＬ技術(shù)的突破性發(fā)展。此外，這項技術(shù)本身也可以輔助各類系統(tǒng)實現(xiàn)相對簡單、機械化的常態(tài)工作，對提升社會發(fā)展水平起到很大的作用。詳細來分析ＰＣＬ技術(shù)，其本身具有非常明顯的優(yōu)勢，主要包括以下四點：第一，在電氣工程智能自動化技術(shù)中，ＰＣＬ技術(shù)的實際應(yīng)用功能相對其他技術(shù)是具有優(yōu)越性的。當(dāng)前許多科研人員都在對ＰＣＬ技術(shù)進行研究，不斷努力將系統(tǒng)的功能檢查能力進行更新，更新后能使各類數(shù)據(jù)的處理能力得到提升。所以在大數(shù)據(jù)的背景下，ＰＣＬ技術(shù)完全能夠進入各種設(shè)備當(dāng)中，提升設(shè)備之間的性能。第二，ＰＣＬ技術(shù)本身的抗干擾性很好。ＰＣＬ技術(shù)本身的穩(wěn)定性較好，不會因為環(huán)境的復(fù)雜情況受到干擾。第三，ＰＣＬ技術(shù)可以更好地實現(xiàn)機電一體化。ＰＣＬ技術(shù)本身的性能相對是較好的，在不同的領(lǐng)域當(dāng)中，環(huán)境的改變對ＰＣＬ技術(shù)的影響是很小的。換句話說，ＰＣＬ技術(shù)能夠很好地適應(yīng)新環(huán)境。結(jié)合這點優(yōu)勢，將其運用在其他先進的技術(shù)中能夠獲得更好的效果，能夠很大程度上幫助機電更便捷、更快速地實現(xiàn)一體化，并提升其發(fā)展水平。第四，ＰＣＬ技術(shù)本身具有自我反省功能。傳統(tǒng)的技術(shù)中，若設(shè)備出現(xiàn)問題，維修人員需要根據(jù)設(shè)備的現(xiàn)實表現(xiàn)進行工況檢查，根據(jù)結(jié)果和數(shù)據(jù)進行判斷并維修?，F(xiàn)在，ＰＣＬ技術(shù)被接入之后，設(shè)備若是出現(xiàn)了故障，自己會根據(jù)設(shè)置發(fā)出警報，幫助維修人員更好、更快地獲得信息，進而進行檢修。

二、ＰＣＬ技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)院電氣工程智能自動化控制中的運用價值和發(fā)展前景

現(xiàn)代醫(yī)院發(fā)展越來越受到重視，運用合適的電氣工程智能自動化控制技術(shù)順應(yīng)了時代的發(fā)展。如圖２所示，ＰＣＬ技術(shù)本身是與集成電路有類似之處的一種技術(shù)，可以對其綜合進行運用，且因為其具有很好的抗干擾性，所以能夠很廣泛地在設(shè)備中得到使用。實際上，ＰＣＬ技術(shù)在電氣工程智能自動化控制中能夠最大程度地發(fā)現(xiàn)并且規(guī)避設(shè)備在使用中表現(xiàn)出的不穩(wěn)定因素，所以整個設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性能夠得到很大提升。不僅如此，ＰＣＬ技術(shù)相對來說適用性還很高。在各大醫(yī)院的電氣設(shè)備智能自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中，ＰＣＬ技術(shù)能夠從檢查功能、數(shù)據(jù)處理功能、快速優(yōu)異處理功能三個方面實現(xiàn)功能。ＰＣＬ技術(shù)在各個醫(yī)院的電氣設(shè)備中均有運用，也表現(xiàn)出了不同的差異性，從整體來說表現(xiàn)出來的效果都是非常優(yōu)良的，是符合醫(yī)院實際發(fā)展和需求的，并且在實際運用中表現(xiàn)出很好的靈活性，適用的領(lǐng)域和范圍也都非常廣。ＰＣＬ因安全性非常強，重量也相對比較輕，質(zhì)量得到了認可，在機電一體化方面也有非常顯著的特點。所以在推廣ＰＣＬ技術(shù)時，可以很好地將其與自動化、信息化等結(jié)合，將技術(shù)成功點與這些信息有效地融合之后，再根據(jù)實際的需求，對電氣設(shè)備智能自動化控制進行程序的編寫，這樣就很好地將信息整合，將其成功地融入合理的研發(fā)之中，進一步推動ＰＣＬ技術(shù)在整個領(lǐng)域中的發(fā)展。ＰＣＬ技術(shù)在實際得到運用之后，還能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備進行自我檢查。在醫(yī)院系統(tǒng)里面，救死扶傷是必不可少的情況，設(shè)備出現(xiàn)任何問題都是需要快速解決的。這樣的背景下，ＰＣＬ技術(shù)能夠第一時間實現(xiàn)電氣設(shè)備的自我檢查，一旦出現(xiàn)問題，立馬拉響警報，維護人員能夠迅速快捷地對問題進行維修和處理。這也將幫助ＰＣＬ技術(shù)能夠更廣泛地進入醫(yī)院的電氣設(shè)備智能自動化控制當(dāng)中，將自身的商業(yè)價值展現(xiàn)得淋漓盡致。圖２ＰＣＬ技術(shù)在實際的電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用分析在發(fā)展前景方面，ＰＣＬ技術(shù)對比與其他智能化的自動控制技術(shù)來說優(yōu)勢非常明顯。首先，ＰＣＬ技術(shù)理論研究的成熟度相對其他而言都更高。在醫(yī)院里面，一方面要重視穩(wěn)定性，另一方面技術(shù)要求也較高。所以ＰＣＬ技術(shù)本身的成熟和高穩(wěn)定性就非常具備優(yōu)勢，且在更大的范圍中也能得到合理的應(yīng)用。ＰＣＬ技術(shù)在智能自動化控制領(lǐng)域中，算得上技術(shù)先鋒了，所以縱觀整個領(lǐng)域，ＰＣＬ技術(shù)一旦能夠完全和計算機相結(jié)合，就能得到更進一步的發(fā)展和完善。在小型、智能化的電氣設(shè)備中，智能化信息儲存是非常重要的、熱門的研究方向。ＰＣＬ技術(shù)結(jié)合計算機智能技術(shù)，這項發(fā)展能夠很快提升，能夠很好地降低人類操作、判定的過程，能夠幫助節(jié)約人力資源，減少人為參與之后的失誤。當(dāng)前發(fā)展過程中，計算機小型化逐漸發(fā)展，ＰＣＬ本身的計算能力和各類信息、數(shù)據(jù)的處理速度也逐漸有了很大的提高，這就幫助ＰＣＬ技術(shù)在處理各項數(shù)據(jù)和信息時，能力和反應(yīng)的速度相較之前有了很大的增長。在儲存量方面，當(dāng)前的電氣設(shè)備相對傳統(tǒng)的來說，也有了很大的提升，ＰＣＬ對煩瑣、冗雜的數(shù)據(jù)處理也有了更大的空間，這項難題也逐漸得到了更好的解決。這些都意味著，ＰＣＬ技術(shù)能夠?qū)Ω嗟臄?shù)據(jù)進行處理和分析，能進一步挖掘數(shù)據(jù)中的信息，實現(xiàn)新興技術(shù)的開發(fā)，突破運用范圍。

三、ＰＣＬ技術(shù)在醫(yī)院的電氣工程智能自動化控制中的詳細應(yīng)用案例

（一）順序控制中的應(yīng)用當(dāng)前醫(yī)院在電氣設(shè)備中的實際情況是，許多舊式繼電器作為控制電氣設(shè)備的操作系統(tǒng)，會引起許多不太好解決的麻煩問題。舊式的繼電器自身的不足也使得ＰＣＬ技術(shù)有了新的舞臺。使用經(jīng)過ＰＣＬ技術(shù)處理過的電氣系統(tǒng)能夠很好地補充舊式繼電器留下來的一些漏洞，醫(yī)院根據(jù)這項補充，結(jié)合ＰＣＬ技術(shù)，將醫(yī)院的電氣系統(tǒng)構(gòu)建成控制系統(tǒng)，根據(jù)醫(yī)院未來的發(fā)展和自身的控制需求來運行這項技術(shù)。設(shè)置的控制系統(tǒng)順利開啟之后，根據(jù)醫(yī)院實際的電氣設(shè)備數(shù)量、內(nèi)部實際參數(shù)等對設(shè)備進行設(shè)置，使得各項設(shè)備順利地運轉(zhuǎn)開。當(dāng)前已經(jīng)有很多醫(yī)院都將ＰＣＬ技術(shù)接入內(nèi)部，將其作為順利控制器，串聯(lián)舊式的各種設(shè)備一起進行控制，在實現(xiàn)規(guī)范的同時也更加安全，幫助醫(yī)院節(jié)約更多的人力物資，提升了經(jīng)濟效益。

（二）閉環(huán)控制和開關(guān)量控制中的應(yīng)用前面已經(jīng)說過，ＰＣＬ技術(shù)是一種可以進行編程儲存器的一種技術(shù)，可以把它理解為虛擬繼電器，這樣才能將這項技術(shù)運用在電氣設(shè)備開關(guān)量的控制當(dāng)中。醫(yī)院常用的傳統(tǒng)繼電器，與ＰＣＬ技術(shù)形成的虛擬繼電器對比，前者主要是出現(xiàn)問題后反應(yīng)不夠迅速。ＰＣＬ技術(shù)形成的虛擬繼電器可以在問題出現(xiàn)的同時迅速反應(yīng)并通過設(shè)置的警報進行提醒，并在這個過程中能夠很快地實現(xiàn)對出現(xiàn)的問題進行修復(fù)。換句話說，傳統(tǒng)繼電器的問題可能還沒確定，虛擬繼電器就已經(jīng)完成了維修工作，又投入正式使用當(dāng)中。ＰＣＬ技術(shù)在閉環(huán)管理當(dāng)中也能夠擔(dān)任調(diào)節(jié)器，根據(jù)閉環(huán)控制里面的特點，實時地對調(diào)節(jié)器進行穩(wěn)定控制，且能夠迅速、精準(zhǔn)地測量調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速，這就使得電氣設(shè)備的閉環(huán)控制非常理想。此外，ＰＣＬ技術(shù)還能夠?qū)恿Ρ眠M行分析，主要是對其運作時間進行研究后，可根據(jù)結(jié)論反向選擇合適的動力泵，準(zhǔn)備好備用泵和主用泵，這也是非常重要的。在閉環(huán)控制中，電氣設(shè)備的開關(guān)本身是需要設(shè)置成手動操作的，加入ＰＣＬ技術(shù)之后能夠幫助醫(yī)院的電氣設(shè)備運行更加暢通無阻。

（三）網(wǎng)絡(luò)信息聯(lián)通環(huán)境中的應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)背景下，信息化腳步逐漸加快，在面對電氣設(shè)備進行自動化控制的過程中時，需要以更快速、精準(zhǔn)的要求對當(dāng)前電氣設(shè)備進行檢查，確保設(shè)備的各項信息可實現(xiàn)分享和溝通。ＰＣＬ技術(shù)在這方面也展現(xiàn)出自己的特點，能夠在網(wǎng)絡(luò)通信中有非常廣泛的運用。醫(yī)院中病人的信息逐漸積累，越來越多，病人的種類也越來越煩瑣，ＰＣＬ技術(shù)能夠幫助其更好地完善信息的整理和管理。ＰＣＬ技術(shù)對同級的可編程控制程序進行調(diào)整，聯(lián)合上位機等各種信息對對象進行信息完善表的收集，能夠幫助自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)自控，也能夠提升醫(yī)院的管理水平。在后期，醫(yī)院逐漸實現(xiàn)電氣設(shè)備智能自控化控制之后，醫(yī)院的供電系統(tǒng)也能得到更好的管理。醫(yī)院偶爾會有突發(fā)性高壓造成斷電，之后備用的發(fā)電組就會自動啟動，低壓電柜會自動投入使用，之后，整個醫(yī)院的應(yīng)急系統(tǒng)均會打開，包括應(yīng)急照明燈、應(yīng)急電梯、重點科室的電力以及消防電力燈均會恢復(fù)正常供電。在高壓外線投入ＰＣＬ技術(shù)正常使用之后，能夠幫助其自動切換為正常供電模式，發(fā)電機組也會自動退出，整個醫(yī)院的醫(yī)用設(shè)備均能及時恢復(fù)到市電電力供應(yīng)。結(jié)語智能化技術(shù)逐漸發(fā)展并走進醫(yī)院的電氣設(shè)備智能自動控制系統(tǒng)之中，起到了關(guān)鍵的作用。其中，ＰＣＬ技術(shù)在電氣設(shè)備智能自動化控制過程中，能夠幫助改善工作質(zhì)量，也能夠幫助醫(yī)院減少不必要的資金消耗，將醫(yī)院的智能化水平的發(fā)展逐漸推向更好的方向。所以，ＰＣＬ技術(shù)在各大醫(yī)院當(dāng)中有廣闊的運用前景和運用范圍，優(yōu)勢逐漸凸顯。

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作者:宋彬 單位:山東省東營市第五人民醫(yī)院設(shè)備科