王良

摘 要：隨著自動(dòng)控制理論的發(fā)展，現(xiàn)代電氣工程中的自動(dòng)化技術(shù)越來越普及。從傳統(tǒng)的經(jīng)典控制理論到當(dāng)前的現(xiàn)代控制理論，自動(dòng)控制理論技術(shù)向著復(fù)雜化、精準(zhǔn)化的方向發(fā)展。為保障自動(dòng)化技術(shù)能夠在實(shí)際的電氣工程中穩(wěn)定運(yùn)行，需要在實(shí)際運(yùn)行前對(duì)電氣自動(dòng)化中的相關(guān)運(yùn)行過程進(jìn)行預(yù)先模擬仿真，或者為方便監(jiān)控電氣設(shè)備實(shí)際的運(yùn)行狀況，需要對(duì)相關(guān)電氣運(yùn)行過程進(jìn)行模擬仿真，以便實(shí)時(shí)掌握電氣設(shè)備運(yùn)行信息。因此，模擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代電氣自動(dòng)化的應(yīng)用中占據(jù)著重要的地位。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制理論 模擬仿真技術(shù) 電氣工程 實(shí)時(shí)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP13-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（a）-00-01

社會(huì)的進(jìn)步科技的發(fā)展帶動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)逐漸取代手工技術(shù)，當(dāng)前工業(yè)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模普及推廣開來，而且自動(dòng)化程度不斷加深。隨之自動(dòng)控制理論隨著數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的發(fā)展也取得很大的進(jìn)步，并逐漸由傳統(tǒng)的經(jīng)典控制理論向現(xiàn)代控制理論發(fā)展，現(xiàn)代控制理論在精準(zhǔn)度和過程控制方面的優(yōu)勢(shì)也使得電氣自動(dòng)化技術(shù)其過程更加復(fù)雜化，在自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)入實(shí)際工程前要進(jìn)行一系列的模擬仿真，以確保能夠世紀(jì)工程需要。

1 電氣自動(dòng)化和仿真技術(shù)

1.1 電氣自動(dòng)化的發(fā)展和特點(diǎn)

電氣自動(dòng)化作為電氣信息方向的一門新學(xué)科，因?yàn)楹腿藗兩a(chǎn)生活密切相關(guān)而迅速發(fā)展。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展，如今電氣自動(dòng)化已經(jīng)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要部分而發(fā)展較為成熟。電氣自動(dòng)化從一個(gè)電氣開關(guān)開始到整個(gè)電氣系統(tǒng)的控制部分都有其分布組成。它包括了對(duì)開關(guān)信號(hào)進(jìn)行控制，對(duì)工程目的進(jìn)行分析，對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行信息交流，對(duì)系統(tǒng)中反饋的信息做匯總并按人們預(yù)期設(shè)定的程序步驟進(jìn)行智能化的邏輯分析并準(zhǔn)確快速做出動(dòng)作反映，已達(dá)到脫離人工而能自動(dòng)運(yùn)行的目的。如今，電氣自動(dòng)化技術(shù)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和交通運(yùn)輸中。在電氣自動(dòng)化中，控制理論是其重要的基礎(chǔ)內(nèi)容。自20世紀(jì)四五十年代開始，控制理論一直在不斷的發(fā)展。經(jīng)典控制理論的出現(xiàn)標(biāo)志著控制理論的形成，自動(dòng)化技術(shù)開始得以普及推廣。之后隨著各種自然學(xué)科和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在20世紀(jì)五六十年代依托于數(shù)列和計(jì)算機(jī)技術(shù)的狀態(tài)空間法的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的形成。經(jīng)典控制理論計(jì)算簡(jiǎn)單便于分析，能夠很好的解決單變量定常系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。而隨著工業(yè)進(jìn)程的發(fā)展，人們對(duì)自動(dòng)化程度提出了更高的要求，工業(yè)中有關(guān)多變量事變系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)已經(jīng)不能再用經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題，使得電氣自動(dòng)化技術(shù)向著系統(tǒng)更加復(fù)雜，控制更加精準(zhǔn)的方向發(fā)展。

1.2 自動(dòng)化中的仿真技術(shù)

隨著工業(yè)進(jìn)程的加快，工業(yè)工廠、交通管理、軍事國(guó)防在進(jìn)行自動(dòng)化程度加深的同時(shí)也要求對(duì)控制過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控或著遠(yuǎn)程監(jiān)控。仿真技術(shù)是自動(dòng)化控制過程中不可分割的一部分。它通過力控軟件將可編程邏輯控制器（PLC）中采集的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反映到人際交換界面上來，并用仿真模擬圖像對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。模擬仿真技術(shù)也可以在自動(dòng)化設(shè)備投入運(yùn)行前進(jìn)行預(yù)先模擬運(yùn)行，以便檢查自動(dòng)控制程序是否穩(wěn)定，是否滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

2 仿真技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1 仿真技術(shù)在自動(dòng)化鋼鐵廠中的應(yīng)用

在大型鋼鐵廠中，從鐵礦向高爐送料開始一直到鋼鐵成型，其過程大多是脫離人工的自動(dòng)完成，這主要有現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器（溫度傳感器、壓力傳感器、紅外傳感器、噪聲傳感器等），控制室的大型工控機(jī)（可編程邏輯器PLC），各種配套的邏輯開關(guān)，相關(guān)的變頻器，變壓器等電氣設(shè)備組成。PLC作為整個(gè)自動(dòng)化的核心部分，對(duì)整個(gè)自動(dòng)化過程進(jìn)行邏輯分析和控制，邏輯開關(guān)通過通斷作為相應(yīng)PLC控制動(dòng)作的執(zhí)行者，現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器和行程開關(guān)作為信息來源，將現(xiàn)場(chǎng)的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息傳輸給PLC，相關(guān)電氣設(shè)備作為運(yùn)行的支持。在中央控制室中，通過人機(jī)交換界面可以將PLC中匯總的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋到顯示屏上，通過這些配套的力控軟件可以以圖像的形式對(duì)鋼鐵廠的各個(gè)生產(chǎn)車間和每個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，并可以在顯示屏幕上直接對(duì)各個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行手動(dòng)控制操作。也可將其上傳至網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)助操作和監(jiān)控。

2.2 仿真技術(shù)在大型汽車組裝廠的應(yīng)用

在大型汽車生產(chǎn)廠，各種零部件的組裝是汽車生產(chǎn)廠商所進(jìn)行的主要活動(dòng)，一輛車往往需要上萬個(gè)零部件，而不同的車型需要不同的零部件，即便是同一輛車型的不同配置也需要不同的零部件，如何在最短的時(shí)間內(nèi)組裝出最多的車而且正確無誤一直生產(chǎn)廠商所關(guān)注的問題。電氣自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這項(xiàng)問題，并大大提高了汽車的組裝速度。在汽車總裝車間，各種細(xì)小繁多的零件需要按不同的車型組裝到一起，由于汽車廠商往往是根據(jù)客戶的訂單需求，同一批次的車型中往往是不同的配置同時(shí)進(jìn)行，這就使現(xiàn)場(chǎng)的操作工單靠腦力無法按時(shí)保質(zhì)保量的完成任務(wù)。通過自動(dòng)控制技術(shù)和仿真技術(shù)可以有效的解決這個(gè)問題。在將汽車組裝進(jìn)行幾個(gè)部分的分割之后，在各個(gè)部分上安裝可編程控制器（PLC）作為自動(dòng)控制器，并安裝顯示屏作為仿真顯示器，將各部分的PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)連接在CCR（中央控制室）的服務(wù)器上，通過IPMS系統(tǒng)通過前端的仿真控制端將各種車型數(shù)據(jù)導(dǎo)入服務(wù)器中，服務(wù)器再降不同的配置信息分配到相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)PLC中，PLC可以根據(jù)不同車型的配置信息將所需的零部件現(xiàn)實(shí)到屏幕上，或者制作零部件架并在加上安裝撥碼燈，使PLC直接控制對(duì)應(yīng)零件撥碼燈的亮滅，這樣可以是操作工很快捷準(zhǔn)確的選取各種零部件，減少了工作強(qiáng)度，增加工作效率。

3 結(jié)語

電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展使得我國(guó)各行業(yè)的自動(dòng)化進(jìn)程不斷加快，仿真技術(shù)作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的組成部分，能夠很形象的反映出設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行的情況，方便監(jiān)控與管理。目前可編程控制器（PLC）作為行業(yè)經(jīng)常采用的生產(chǎn)控制設(shè)備，與之相應(yīng)的力控軟件能夠很好的模擬仿真系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，他們已經(jīng)被越來越廣泛運(yùn)用到社會(huì)的各行各業(yè)。

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