智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)

周文生

（廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣東廣州 510530）

0 引言

隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，人們開始逐漸關(guān)注對(duì)智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)。對(duì)智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)，可以提高電氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，保證人們生活和工作的質(zhì)量，從而推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的有效發(fā)展。所以，對(duì)智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的探究是十分必要的。

1 智能化電氣設(shè)備的特點(diǎn)

智能化的電氣設(shè)備能夠得到較為廣泛的應(yīng)用發(fā)展，主要是因?yàn)橹悄芑碾姎庠O(shè)備具備以下5 個(gè)特點(diǎn)：

1.1 統(tǒng)一的支撐平臺(tái)

智能化的電氣設(shè)備有著統(tǒng)一的支撐平臺(tái)和應(yīng)用軟件，支撐平臺(tái)主要指的就是相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)等，應(yīng)用軟件指的是相關(guān)的系統(tǒng)操作軟件、指令軟件及相應(yīng)的系統(tǒng)。目前，隨著集成電路技術(shù)水平的迅速發(fā)展，相關(guān)的工作人員可以對(duì)支撐平臺(tái)和應(yīng)用軟件進(jìn)行更加完善的設(shè)計(jì)，從而將電氣設(shè)備的平臺(tái)進(jìn)行集中統(tǒng)一，為后續(xù)的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享

智能化的電氣設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，因?yàn)樵谥悄芑姎庠O(shè)備的設(shè)計(jì)過程中，智能化電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)統(tǒng)一按照國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)，從而保證數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.3 實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)是智能化電氣設(shè)備應(yīng)用的基礎(chǔ)，相關(guān)的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行及時(shí)的更新，智能化電氣設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用過程中可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)更新指令輸入，確保數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)實(shí)際的情況和發(fā)展進(jìn)行更新，進(jìn)而使得電氣設(shè)備的智能化應(yīng)用更加便利。

1.4 基于實(shí)時(shí)信息和圖形的系統(tǒng)

智能化的電氣設(shè)備能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督管理，并且可以將實(shí)際的信息數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)较鄳?yīng)的控制系統(tǒng)之中，然后控制系統(tǒng)就會(huì)對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)信息圖像的顯示。

1.5 實(shí)時(shí)信息通信系統(tǒng)

智能化電氣設(shè)備的通信系統(tǒng)能夠?qū)㈦姎庠O(shè)備的相關(guān)信息傳輸?shù)娇刂浦行模梢詫?shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，還可以保證控制中心的各種指令能夠及時(shí)傳輸?shù)浇K端且終端可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息反饋。總之，智能化電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)信息通信系統(tǒng)能夠確保智能化電氣設(shè)備更加高效穩(wěn)定的運(yùn)行。

2 電氣設(shè)備智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)控

智能化電氣設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的實(shí)時(shí)監(jiān)控。電力工程行業(yè)不斷發(fā)展，電氣設(shè)備以及電力系統(tǒng)的種類、數(shù)量以及功能顯著增加，因此帶來(lái)較大的運(yùn)行隱患，只有對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理才能夠保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。智能化的電氣設(shè)備可以借助于互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備所有的系統(tǒng)和運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理，能夠及時(shí)將監(jiān)控的信息數(shù)據(jù)反饋到控制中心，當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患和運(yùn)行故障時(shí)能夠及時(shí)的進(jìn)行目標(biāo)定位和維修處理，降低電氣設(shè)備的故障損失和安全隱患，促進(jìn)電氣設(shè)備更加安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.2 提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率

智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用可以提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率。智能化電氣設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)的支持可以對(duì)各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的更新、傳輸、分析和處理，保證電氣設(shè)備高效的運(yùn)行以及對(duì)電氣設(shè)備較為有效的管理和控制。能夠利用中心控制系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的各種隱患和故障進(jìn)行及時(shí)的分析處理，確保電氣設(shè)備的應(yīng)用質(zhì)量和效率。

2.3 增強(qiáng)聯(lián)動(dòng)性能

智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用可以增強(qiáng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)的性能。工作人員可以利用中心控制系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行共同的管控，能夠?qū)Χ嗯_(tái)設(shè)備的運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)的收集和分析，從而進(jìn)行相應(yīng)的指令傳輸。通過多臺(tái)設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)，可以對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行集中管控，促進(jìn)電氣設(shè)備更加穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.4 提高安全性能

智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用可以有效的提高電氣設(shè)備的安全性能。電氣設(shè)備在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用過程中容易受到周圍環(huán)境和溫度的影響，由于人工的失誤或者沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，可能會(huì)造成較大的安全問題。智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以通過信息系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理，如果發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備出現(xiàn)安全隱患，監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的維修處理，保障電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性，降低電氣設(shè)備的損耗。

3 智能化電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)思路

3.1 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能化電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，CPU 得到明顯的發(fā)展，并且CPU 可以對(duì)多個(gè)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行處理。所以，在CPU 處理任務(wù)過程中需要進(jìn)行相應(yīng)的任務(wù)調(diào)度。常見的任務(wù)調(diào)度方式包括占先式、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、搶占式以及非占先式，其中占先式的任務(wù)調(diào)度方式應(yīng)用最為廣泛，這主要是因?yàn)檎枷仁降娜蝿?wù)調(diào)度方式可以根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)對(duì)不同的任務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，以此確保整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性和有效性。

3.2 任務(wù)的劃分和設(shè)計(jì)

智能化電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行劃分和設(shè)計(jì)，需要工作人員進(jìn)行任務(wù)優(yōu)先級(jí)的設(shè)計(jì)。CPU 對(duì)不同的任務(wù)進(jìn)行處理之前，任務(wù)均處于中斷狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)成為就緒狀態(tài)的時(shí)候，可以確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。智能電氣設(shè)備的中心控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分析審核，根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)運(yùn)行。

3.3 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行智能化電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中還需要進(jìn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。智能化電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)性主要依靠于操作系統(tǒng)占先式的優(yōu)先級(jí)調(diào)度方式。雖然優(yōu)先級(jí)較高的任務(wù)有著明顯的優(yōu)先等級(jí)，但是只有需要進(jìn)行任務(wù)的時(shí)候才會(huì)被激活。所以，電氣設(shè)備的操作系統(tǒng)在進(jìn)行優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理過程中僅需要消耗極少的時(shí)間。嵌入式操作系統(tǒng)的信息傳輸無(wú)法對(duì)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行識(shí)別和處理，導(dǎo)致信息傳輸會(huì)產(chǎn)生較大的不穩(wěn)定性。因此，在進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中需要確保優(yōu)先級(jí)較高的任務(wù)優(yōu)先進(jìn)行，從而提高信息傳輸?shù)挠行院蛯?shí)時(shí)性。

4 電氣設(shè)備智能化設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

4.1 電氣設(shè)備負(fù)荷設(shè)計(jì)

首先，需要注意對(duì)于電氣設(shè)備的負(fù)荷設(shè)計(jì)。工作人員一方面需要根據(jù)實(shí)際情況以及經(jīng)濟(jì)性的原則對(duì)電氣設(shè)備的負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，另一方面需要明確負(fù)荷分配的布局以及降壓配變中心的位置，然后通過相應(yīng)的計(jì)算得出最優(yōu)的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。除此之外，工作人員還需要根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的分組，然后計(jì)算出電氣設(shè)備的電負(fù)荷，從而為電氣設(shè)備的配置打下良好的基礎(chǔ)，保證電氣設(shè)備更加安全穩(wěn)定的運(yùn)行。最后，在進(jìn)行電氣設(shè)備的配置過程中需要充分考慮電氣設(shè)備的運(yùn)行情況和各種要求，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)的完善與優(yōu)化，確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.2 智能化設(shè)計(jì)

在智能化設(shè)計(jì)過程中，工作人員需要充分考慮到電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的繼電保護(hù)情況、電流波動(dòng)情況以及二次接線設(shè)計(jì)等，加強(qiáng)對(duì)于電氣設(shè)備的完善與優(yōu)化。要確保配電設(shè)備供電數(shù)值的可靠性，需要對(duì)可能存在的故障問題進(jìn)行分析和排查。電氣設(shè)備的智能化系統(tǒng)可以利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)以及檢查技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備的整個(gè)情況進(jìn)行全面且實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理，能夠?qū)Ω鞣N故障隱患進(jìn)行及時(shí)的分析和維修，保證電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

5 智能電氣設(shè)備在工業(yè)中的應(yīng)用

隨著城市化進(jìn)展以及智能化水平的持續(xù)增長(zhǎng)，人們逐漸對(duì)智能化的電氣設(shè)備應(yīng)用提出全新的要求，智能化的電氣設(shè)備逐漸應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之中，并在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

5.1 全自動(dòng)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)

全自動(dòng)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中較為有效的智能化設(shè)備應(yīng)用。全自動(dòng)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)由工件上料系統(tǒng)、工件夾緊系統(tǒng)、打標(biāo)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、工件下料系統(tǒng)等組成。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括X、Y、Z 方向，為了保證打標(biāo)點(diǎn)的位置精度，X 和Y 方向運(yùn)動(dòng)靠伺服電機(jī)來(lái)完成，其余部分均采用氣動(dòng)系統(tǒng)，達(dá)到快速高效的動(dòng)作要求。氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)工作時(shí)，首先將所有工位復(fù)位到原始位置，然后上料系統(tǒng)將工件送入打標(biāo)工位，同時(shí)夾緊氣缸將工件夾緊，X 和Y軸向需要打印的第一點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到位后，Z 軸向下運(yùn)動(dòng)并且打標(biāo)頭向下沖擊，打上一個(gè)點(diǎn)，打完一個(gè)點(diǎn)后，打標(biāo)頭縮回，此時(shí)X 和Y 軸再向需要打印的第二點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)，到位后打標(biāo)頭打上第二個(gè)點(diǎn)，如此重復(fù)循環(huán)工作，直到打標(biāo)完畢。然后打標(biāo)頭縮回，Z 軸向上運(yùn)動(dòng)，到位后X 和Y 軸運(yùn)動(dòng)回到原點(diǎn)位置，最后下料系統(tǒng)工作，完成下料任務(wù)。全自動(dòng)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用過程中由智能化系統(tǒng)所控制，對(duì)其輸入相應(yīng)的指令就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，可以有效的提高工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

5.2 全位置智能焊接機(jī)器人

全位置智能焊接機(jī)器人是目前工業(yè)生產(chǎn)之中應(yīng)用廣泛的一種智能化設(shè)備。為適應(yīng)石油石化、冶金建設(shè)、船舶制造、壓力容器制造等行業(yè)要求的現(xiàn)場(chǎng)安裝制造、焊接施工量大、焊縫不規(guī)則以及焊接工藝復(fù)雜等特點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)人員采用全新的無(wú)導(dǎo)軌磁輪自由行走式全位置焊接機(jī)器人幫助焊接。該系列焊接機(jī)器人采用PLC 為主控制器，配有自主研制的CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合元件）光電傳感器、激光傳感器或視頻監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)在焊接過程中實(shí)時(shí)控制焊槍依照焊縫跟蹤線性運(yùn)動(dòng)，其跟蹤精度高，在多層、多道焊接時(shí)，無(wú)累積跟蹤誤差；具有手控盒輸入、輸出模塊及液晶顯示輸入模塊，焊接操作十分方便。同時(shí)還具有位置檢測(cè)傳感器及焊接參數(shù)存儲(chǔ)控制模塊，可存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)調(diào)用全位置焊接參數(shù)，適合大厚板的多層、多道、全位置焊接作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

智能化技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)的多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域之中，并在其中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。通過智能化電氣設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)不僅可以提高電氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，還可以提高人們的生活和工作質(zhì)量。因此，需要工作人員對(duì)其進(jìn)行高度重視，采取科學(xué)合理的策略對(duì)智能化電氣設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)，推動(dòng)智能化水平以及電氣工程行業(yè)未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。