一、电子工程毕业论文

在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下：

1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。

2）拟定控制方案，画出系统原理图。

3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。

4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。

5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。

6）选择液压能源及相应的附属元件。

7）完成执行元件及液压能源施工设计。

本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是基本和应用广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。

液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。

1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。

2）静态极限：大行程、大速度、大力或力矩、大功率。

3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。

4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定；

5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求；

6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。

正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。

4.2拟定控制方案、绘制系统原理图

在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。

图36阀控液压缸位置控制系统方块图

表6液压伺服系统控制方式的基本类型

伺服系统控制信号控制参数运动类型元件组成

位移量位置、速度、加速度、力、力矩、压力直线运动

旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达

2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达

动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的佳匹配，以保证系统的功耗小，效率高。

动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。

选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。

常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。

4.3.2伺服阀流量与执行元件尺寸的确定

如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的佳匹配。下面着重介绍与负载佳匹配问题。

将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换

绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。

图37参数变化对动力机构输出特性的影响

a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化

由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，大功率提高，大功率点右移，如图37a。

当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，大功率提高，大功率点不变，如图37b。

当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，大功率不变，大功率点右移，如图37c。

在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹大功率点c相切，符合负载佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。

在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定

，并认为负载力、大速度和大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算：

按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。

（5）按液压固有频率选择动力元件

对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。

四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为

二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为

液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。

计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比小，这就是佳传动比。

根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。

除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素：

1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。

2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。

3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。

4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。

液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。

根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。

传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。

根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。

4.6绘制系统开环波德图并确定开环增益

系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。

改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。

4.6.1由系统的稳态精度要求确定K

由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。

分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。

图39由ω-3dB绘制开环对数幅频特性

系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。

实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。

4.7系统静动态品质分析及确定校正特性

在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。

在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。

二、求一篇关于太阳能利用的论文***

未来太阳能光伏并网发电对电网的影响

【摘要】尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人

们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可

再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光

伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统

发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什

么样的影响是本文想要探讨的问题。

太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主

要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是：光伏电池：光电

控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多

路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，

智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。

蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有

用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。

交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件重要的指标是可靠性和转换效率。并网

逆变器采用大功率跟踪技术，大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。

太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。

只不过在二极管中，推动P-N结空*和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空

*和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换

的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前新的技术还包括

目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。

A）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，

而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。

B）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完

电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用

的范围和灵活性，并降低了造价。

C）A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网

的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。二、光伏发电的

进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远

期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏

发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信

电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发

电的优点充分体现在以下几个方面：

1.充分的清洁性。（如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理）

2.绝对的安全性。（并网电压一般在220V以下

6.资源的充足性及潜在的经济性等。

任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势，这里有必要指出光伏发电

的一些局限性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影

响。光伏发电的局限性包括以下几个方面：

1.时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼

黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备

相应容量的发电机处于旋转备用状态。

2.地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。

如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。

3.气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的

气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动；当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变

差比如雾天，阴天等都将使光伏发电**或实时出力下降。

4.容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后，大功率，高电压，远距离从荒漠面积输送电力到

负荷中心，由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量，调速器及励磁系统，将给交流电网带来新的经济

和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力，由于上述1，2，3的局

限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。

5.光能转换效率偏低。和传统能源（矿物能源，石油，水能，原子能，等）的转换效率相比，光伏能

我国光伏产业正以每年30%的速度增长。近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上

。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源***、美国光伏计划等推算，2010年全球光伏发电并网装

机容量将达到15GW(1500万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的1%)，至2030年全球光伏发电装机

容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元)，至2040年光伏发电将达到全球发电总

量的15%-20%。按此计划推算，2010-2040年，光伏行业的复合增长率将高达25%以上（参看资料：15）

。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%)

3个主要应用领域（参看资料：16）。

太阳的能量对人类而言几乎是无限的，但是实际上，在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。

并不象有些文章中所说的那样巨大。例如，当我们在在屋顶安装太阳能热水器时，就失去了安装太阳

能电池的机会。除建筑物和荒漠外，在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅

仅是因为成本巨大的原因，问题是显而易见的，主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将

破坏环境和生态，你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之，节能降耗是人类的一个永恒话题。

从某种意义上讲，淘汰旧技术和产品的同时，也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考

察的人往往会发现，西方发达国家有些场合还在使用20-30年代的产品和设备，他们并非要保护“古迹”

，某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的，过快的产品更新换代，

将加快能源的消耗。当然，这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。我们是否应该考虑节约“used

另一方面，任何先进的技术，进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高，

再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段

五、光伏发电并网对未来电网的影响

随着我国《可再生能源法》的颁布实施，常规能源价格的不断升高和石油价格逼近$100，世界范围内

围绕利用太阳能科技，商业发展非常迅速，其中光伏并网发电技术发展非常快。目前制约光伏发电的

主要因素是成本问题。太阳能光伏发电造价高（每千瓦3万元以上），发电成本贵（1．5元／千瓦

时以上）。随着光伏发电成本的降低和耗能发电成本的提高，总有一天光伏发电的成本将会与传统发

电成本相当。到那时侯，光伏发电将会进入商业化应用阶段。为了提早迎接这一天的到来，我们将有

必要提前考虑光伏并网发电对现有发电模式的技术、经济、政策和环境效益的影响。我们先假设这个

时代已经到来，并且现有的发电模式并未发生较大的改变。那么光伏发电给我们带来好处的同时将会

对现有的电网产生什么样的问题？

由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差，调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大

，并网发电后会对电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。至于有多大的影响

目前尚不清楚。我们知道目前电能是不能大规模低成本储存的，在可以预见的将来也不能大规模低成

本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约，同时也受到地理上的限制。但是随着技术和

市场的发展，当光伏发电的上网电量在电网中与火电厂，水电，核电等电厂的发电量处于可比较的数

量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境

效益带来如下问题：（如果光伏并网发电系统采用有蓄电池方案，光伏并网发电的优点和优势将大打

折扣。但是为光伏并网发电优化配置的蓄电池系统可以部分解决以下1，2和3点提出的问题。）

1.负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，这将对电网的早峰负荷和

晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量，电网必须

为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供

电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。

2.昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并网发

电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。

3.气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，

电网将为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量，来控制和调整系统的频

率和电压。在这种情况下，电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。

4.远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网

发电没有旋转惯量，调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。如果光伏并网发电形成

规模采用高压交直流送电，将会给与光伏发电直流输电系统相邻的交流系统带来稳定和经济问题，

（专门用于光伏并网发电的输电线路，由于使用效率低，将对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道

或者兼顾输送光伏并网发电系统电能的输电线路，由于负荷率低下，显得很不经济。）不论采用高压

交流或直流送出，光伏并网发电站都必须配备自动无功调压装置。至于对电网稳定的影响，目前还未

见到光伏发电在电网稳定计算中的数学模型（包括电源模型和负荷模型）。光伏并网发电将对电网安

全稳定运行有多大的影响目前尚不清楚。

5.降耗问题；光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发

电厂旋转发电机的旋转备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用或

热备用损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电

公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的，光伏并网发电向

电网输送电力将侵害其他发电商的利益，这是作为政策制定者需要考虑的问题。这是由于电网在考虑

安全，稳定和经济运行时，不仅仅只由水电厂担任旋转备用。因此，系统中总的光伏并网发电量所等

效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数，并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。

6.环保问题；光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待研究，

因为当光伏并网发电时，同样电网在考虑电网安全，稳定和经济运行时，往往减少出力的不仅仅是火

电厂，而考虑旋转备用时，也不仅仅是水电厂来承担旋转备用的任务（水电厂承当旋转备用任务损失

较小）。因此，在考虑光伏并网发电系统的减排贡献时，也应该在理论值前乘以一个小于一的系数。

这个结论并不象一些文章中所讲的那么乐观。

7.顺便指出，风力发电也存在环保生态问题。国外有环保人士指出大型的风力发电站往往建在季

风的风道上，这往往是候鸟迁徙的佳路线。

光伏发电的优势在于解决离网地区通信，微波等设备的能源动力，分散人口地区的小容量电力消费

及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力。未来电网在做发展规划时，对负荷预测应充分考虑离

网光伏发电和光伏并网发电对电网的影响和数学模型。离网光伏发电系统可以作为**有源可变负荷

模型来考虑（这里指的是城市中既可由离网的光伏发电系统，也可以由市电网供电的负荷）。光伏并

网发电系统如果以110V或220V并网供电时，也可以把光伏并网发电系统考虑为可从负到正变化的有源

负荷模型。通过上述分析，光伏并网发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出

这个战略定位，将造成投资和额外的能源浪费，对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。

三、电气控制与plc技术论文

在电气行业的实际工作中，PLC技术的加入对其发展起到了很大的促进作用，在改进完善电气系统的同时更提高了电气控制的工作质量，对电气行业今后的发展有着重大影响。下面是我整理的电气控制与plc技术论文，希望你能从中得到感悟!

在现今高科技水平的带动下，所有技术设备都在不断的升级，对电气控制系统的要求也变得越来越高。在电气行业的实际工作中，PLC技术的加入对其发展起到了很大的促进作用，在改进完善电气系统的同时更提高了电气控制的工作质量，对电气行业今后的发展有着重大影响。

【关键词】电气控制 PLC技术探析

PLC从外观来讲，具有体积小质量轻的特点，小型的PLC底部尺寸一般不超过100mm，质量不超过150g，所以在安装方便，和电气系统组装容易。PLC应用范围广泛，一般的电气控制场所都可以使用，尤其是数据应用能力在数字控制方面的运用更为广泛。另外，抗干扰技术的应用更使电气控制系统运行的安全性和可靠性提供了有力保障。PLC外部检测系统的设置，为自身内部和系统外部的故障检验提供了良好的条件。而且，PLC的安装*作简单易懂，对于从事电气控制方面的人员来说掌握起来也比较容易。储存逻辑是PLC技术在实际应用中所使用的，接线比较简单，这样也方便日后维修和改造，在减少工作量的同时又提高了工作效率。

1 PLC技术与电气控制融合后的工作流程

电气控制主要是通过对电气设备一次和二次回路控制来确保设备正常运行，其在现代工业自动化方面已经成为一个不可缺少的重要角色，更是推进工业自动化发展的重要武器。而PLC技术的实质就是一个控制器，专门用于专业控制，主要利用计算机、通讯技术、自动化等技术发展起来的通讯控制器。PLC技术与电气控制技术融合可以生成强大的抗干扰能力和自我诊断能力，完善电气的控制系统的同时有效排除系统中故障。

目前，PLC技术在电气控制行业的应用十分广泛，很多企业开始逐渐重视这些外来技术的引进，作为现代电控行业中的重要角色，PLC技术的应用将会在很大程度上推动电气控制行业的发展。同时，想要PLC技术与电气控制合理融合就必须要对PLC技术有一定的掌握和了解，这是PLC技术能够更好的运用于实际的前提条件和重要基础。此外，PLC技术在工业体系中也有着广泛应用，如石油、建材、钢铁、化工、电力、机械制造、汽车、交通运输等。

结合PLC的工作流程，根据实际工作经验，将PLC技术与电气控制融合后的工作流程划分为三个阶段。主要有收集和输入原始数据、用户程序执行、刷新输出。

(1)采取收集数据是PLC工作进程的第一步。通过扫描的方式依次读取并存储输入状态点和数据，同时存入I/O映像区中的相应单元。完成后，进入用户程序执行和输出的刷新阶段。在这一阶段，I/O映像区中相应单元的状态和数据不发生改变。

(2)在第一步完成的基础上，对用户程序按照由上到下的顺序扫描。用户程序是执行阶段，具体的实施中，先扫描用户程序左边的控制线路，同时依然遵守由上到下和由左到右的顺序对触点构成的的控制线路进行逻辑运算。同样，在I/O映像区内单元中的状态和数据也不会发生变化，但其他输出点和软设备在I/O映像单元区域或系统RAM存储区域的状态和数据都可能会发生变化。

(3)PLC工作流程的后阶段，即输出刷新阶段。在用户程序扫描结束后，PLC就会进入输出刷新阶段。此阶段中，CPU按照I/O映像区相应的状态和数据刷新所有输出锁存电路之后再由输出电路完成相应设备的驱动设置是PLC的后输出过程。

PLC的工作流程与大部分其他的机械设备相似，是一个周期循环的过程。这三个工作阶段是循环运行的，每进行三个阶段为一个周期。PLC技术与电气控制技术的融合在提高工作效率的同时又节省了故障和开发研究的开销。

2 PLC技术在电气控制应用中常见的问题

系统控制出现故障。可能由于线路老化、周围环境破坏等原因造成控制出现故障，进而无法将信号传递给系统内部，也就无法完成对数据的接收、加载和转换，同时对系统发出的其他执行命令也没办法接收。

数据收集和传输故障也可能是由于开关一类的设备*作不到位造成的，例如打开、闭合不彻底，致使无法接收或接收错误信息，造成控制运作出现错误，系统无**常运行，即造成了PLC无法接收信号控制系统出现故障。

设备开关和现场变送器的自身故障也是使PLC技术无**常工作的原因，引发故障的原因可能是接线接触不良，出现破损等，同样也会造成以上PLC控制分析系统无法接收数据和进一步的处理。此外，人为*作出错也是造成系统故障的原因之一。

对输入PLC控制系统信号的可靠性加强注意。保证所有的现场设备和相关部件的性能完好，杜绝由于设备自身零部件问题造成信号无**常传送和接收的现象发生。此外，更新改进主界面功能模块设置也有利于减少控制的出错。

完善系统设置，使其更加具有可靠性、自动化、网络一体化。在PLC电气控制系统遭受破坏或出错时，起到预警系统的报警作用，这项功能在PLC系统控制里十分重要，能够有效的对工作情况进行监控，减少了由于指令出错带给系统的损失。确保PLC周围的运行环境，及时排除干扰因素，实施24小时监控。

加强人员的技术培训，提高业务能力和自身素质修养，鼓励员工学习新技术、新的方法和技巧来提高工作质量。

面对如今高科技迅猛发展的形势，在任何领域如果想要健康长远的发展，就必须不断的学习掌握新的技术，只有对新技术和设备做好充分的了解和学习并合理应用，才会真正的有所收获。PLC在电气控制方面发挥着巨大的推动作用，二者的融合将会在很大程度上促进电气控制行业的进步发展。

[1]牛云.先进飞机电气系统计算机控制与管理系统主处理机关键技术研究[D].西北工业大学，2006.

[2]陈实. MW级风力发电系统单机电气控制技术研究――无功补偿和偏航控制系统[D].南京航空航天大学，2004.

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张车(1981-)，男，江苏省张家港市人。本科学历。中级工程师。研究方向为电气自动化控制。

张家港沙钢集团江苏省张家港市 215600

摘要：针对传统数控车床在自动化控制功能方面的薄弱，以CK6140普通数控车床为对象，详细探讨了数控车床的电气控制，基于PLC实现了数控车床的自动化改造功能，给出了详细的电气化、自动化改造的方案和控制结构，对于进一步提高PLC自动化控制技术在电气控制领域中的应用具有较好的借鉴意义。

关键词：电气控制;PLC技术;自动化;无人值守

随着可编程逻辑控制器(PLC)技术的逐渐发展，很多工业生产要求实现自动化控制的功能，都采用PLC来构建自动化控制系统，尤其是对于一些电气控制较为复杂的电气设备和大型机电装备，PLC在电气化和自动化控制方面具有独到的优势，如顺序控制，可靠性高，稳定性好，易于构建网络化和远程化控制，以及实现无人值守等众多优点。基于此，PLC技术逐渐成为工业电气自动化控制的主要应用技术。

本论文主要结合数控机床的电气化功能的改造，详细探讨数控机床电气化改造过程中基于PLC技术的应用，以及PLC技术在实现数控机床自动化控制功能上的应用，以此和广大同行分享。

数控机床是实现机械加工、制造和生产中应用的为广泛的一类机电设备。数控机床依托数控化程序，实现对零部件的自动切削和加工。但是目前我国仍然有超过近1000万台的数控机床，主要依靠手动控制完成切削加工，无法实现基本的电气化和自动化控制。为此，本论文的主要的目的是基于PLC控制技术，实现数控机床的电气化改造，主要实现以下功能：

(1)数控机床的所有电机、接触器等实现基于PLC的自动化控制;

(2)数控机床的进给运动由PLC控制自动完成，无需人工手动干预;

(3)自动检测零部件切削过程中的相关参数，如加工参数、状态参数等等;

(4)结合上位机能够实现对数控机床的远程控制，以达到无人值守的目的。

结合上文对于数控车床的电气化、自动化改造的功能要求，确定了采用上位机与下位机结合的自动化改造方案。该方案总体结构分析如下：

(1)上位机借助于工控机，利用工控机强大的图像处理能力，重点完成数控车床的生产组态画面显示，以及必要的生产数据的传输、保存、输出，同时还要能够实现相关控制指令的下达，确保数控车床能够自动完成所有切削加工生产任务。

( 2)下位机采用基于PLC技术的电气控制模式，由传感器、数据采集板卡负责采集数控车床的生产数据、环境数据、状态数据等所有参数，由PLC实现对相关数据的计算，并传输给上位机进行相关数据的图形化显示和保存;另一方面，PLC控制系统还接收来自于上位机的控制指令，实现对数控车床的远程控制。

(3)对于数控车床为关键的控制――进给运动的控制，利用PLC+运动控制板卡的模式实现电气化和自动化的控制。具体实现方式为：选用合适的运动控制板卡，配合PLC的顺序控制，对进给轴电机实现伺服运动控制，从而实现对数控车床进给运动的自动化控制。

3数控车床电气化自动控制改造的实现

数控车床的电气化自动控制改造，其整体结构如下图1所示，其整体结构主要由以下几个部分构成：

底层设备主要包括两个方面，首先是实现数控车床自动切削加工运转等基本功能的必要电气、机电设备，如电源模块、电机模块等，这些机电设备能够保证数控车床的基本功能的稳定可靠的实现;其次，底层设备还包括各类传感器，比如监测电机转速、温度的速度传感器和温度传感器，监测进给轴运动进给量的光栅尺等，这些传感类和数据采集类设备为实现数控车床自动化控制提供了基础数据源。

本地PLC站主要负责接收底层传感设备传送过来的传感参数、状态参数及其他检测参数，通过内部程序的运算，判断整个数控车床的工作状态，并将其中的重点参数上传到远程控制终端进行数据的图形化显示、存储、输出打印等*作;另一方面，本地PLC站同时还接收来自于远程控制终端所下达的控制指令，比如停机、启动等控制指令，PLC站通过对相应执行器(比如电机)的控制，从而实现自动化控制的功能。

远程控制终端主要是依赖于工控机实现的上位机数据管理和状态监控，需要专门开发一套面向数控车床加工、生产和自动控制的软件程序，以实现对数控车床的远程化、网络化、自动化控制，真正实现无人值守的功能。

3.2 PLC电气控制系统的设计实现

本研究论文以CK6140普通数量机床为具体研究对象，详细探讨其电气化、自动化控制的改造。通过上文对机床改造方案和结构功能的分析，可以确定整个机床电气化、自动化改造，一共需要实现14个系统输入，9个系统输出。结合控制要求，这里选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，输入回路采用24V直流电源供电方式。根据对数控机床的各模块控制功能的分析，选用合适的接触器、继电器、开关、辅助触点等电气控制元件，与PLC共同实现对电气设备的控制，比如PLC通过接触器控制电机模块，PLC通过继电器控制电磁阀等部件，从而完成基于PLC控制的数控车床电气化改造。

随着电气设备的越来越复杂，工业生产对于电气控制的要求也越来越高，基于PLC的自动化控制技术得到了广泛的应用，逐渐成为了当前工业自动化生产控制中的主流技术之一。采用PLC技术大的优势在于实现自动化控制同时具有较高的可靠性和抗干扰能力，极大的避免了由于采用单片机技术而造成的系统不稳定现象。本论文结合电气控制详细探讨了PLC自动化技术的应用，给出了具体的系统设计实例，对于进一步提高PLC自动化技术的工业化应用具有很好的指导和借鉴意义。