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电气控制技术的发展状况

提示:

电气控制是随着科学技术的不断发展及生产工艺的不断完善而迅速发展的,现代化生产的自动化水平、产品的质量和企业的经济效益等各项指标,在很大程度上取决于生产设备的先进性和电气自动化程度。电气控制的发展经历了从最早的手动控制到自动控制,从简单的控制设备到复杂的控制系统,从有触点的硬件继电器控制发展到以计算


    电气控制是随着科学技术的不断发展及生产工艺的不断完善而迅速发展的,现代化生产的自动化水平、产品的质量和企业的经济效益等各项指标,在很大程度上取决于生产设备的先进性和电气自动化程度。电气控制的发展经历了从最早的手动控制到自动控制,从简单的控制设备到复杂的控制系统,从有触点的硬件继电器控制发展到以计算机为中心的软件控制系统的发展过程,它是综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等许多先进的技术而发展起来的综合技术。

    传统的电气控制是继电接触器控制系统,它由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成,实现对机器设备驱动电机的启动、停车、有极调速等控制。继电接触器控制系统的优点是结构简单、维护方便、抗干扰强、价格低,广泛应用于各类机床和机械设备。目前,在我国继电接触器控制仍然是机床和其他机械设备最基本的电气控制形式之一。

    在实际生产中,由于大量存在用开关量控制的简单的程序控制过程,而实际生产工艺和流程又是经常变化的,因而传统的继电接触器控制系统常常不能满足这种要求,因此曾出现了继电接触控制和电子技术相结合的控制装置,称之为顺序控制器。它能够根据生产的需要改变控制程序,并能通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电接触控制。这种控制价格低廉,但它的装置体积大,功能也受到一定限制。随着大规模集成电路和微处理机技术的发展及应用,上述控制技术也发生了根本性的变化。

    20世纪30年代开始,为了提高机械加工的生产效率,采用了机械化流水作业的生产方式,对于不同的零件分别组成自动化生产线。随着产品机型的更新换代,生产线承担的加工对象也随之改变,这就需要改变控制程序,使生产线的机械设备按新的工艺过程运行,而继电接触器控制系统是采用固定接线的,大型自动生产线的控制系统使用的继电器数量很多,这种有触头的电器工作频率较低,很难适应这个要求。为了解决这个问题,20世纪60年代初期,利用电子技术研制出矩阵式顺序控制器和晶体管逻辑控制系统来代替继电器控制系统,对复杂的自动控制系统则采用电子计算机控制,由于这些控制装置本身存在某些不足,所以均未能获得广泛的应用。1968年美国最大的汽车制造厂商通用汽车公司( GM)为适应汽车型号不断更新的要求,提出把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电接触器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种能适应工业环境的通用控制装置,并把编程方法和程序输入方式加以简化,使得不熟悉计算机的人员也能很快地掌握它的使用技术。根据这一设想,美国数字设备公司( DEC)1969年率先研制出第一台可编程序控制器(简称PLC),在通用汽车公司的自动装配线上试用获得成功,从此以后,许多国家的著名厂商竞相研制,各自形成系列,品种更新很快,功能不断增强,从最初的逻辑控制为主发展到能进行模拟量控制,具有数据运算、数据处理和通信联网等多种功能。它兼备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点,与人机界面联合使用,实现人机对话,大大提高了机电产品的自动化程度和设备操作调试的灵活性。目前在世界各国已作为一种标准化通用装置普遍应用于工业控制。由于PLC成功应用到工业控制系统,机床或机电产品的可靠性不断提高,电气控制电路明显简化,自动化水平不断提高。

    在工业控制系统中,很多机械设备的运转需要实现无级变速。变频器可使交流异步电动机实现无级调速,现已在电气传动中占据越来越重要的地位,并且已获得巨大的节能效果,可应用于工业自动化实现风机、水泵流量等控制,也可应用于空调器中,具有舒适、节能等优点。

    随着计算机网络技术的发展以及设备自动化水平的提高,自动控制从传统的集中式控制向多元化分布式方向发展,现场总线控制系统( Fieldbus Control System)是目前研究的热点之一。它是把具有数字计算和通信能力的现场仪表和执行器件连接成网络系统,按公开、规范的通信协议,在现场使上位机与网络之间实现数据传输和信息交换,并能实现远程控制和监控。


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