网络信息技术在矿山机械自动化控制设备中的应用

发表时间:2020/9/9   来源:《科学与技术》2020年28卷9期   作者:韩斌 朱雷涛 刘世龙
[导读] 随着科学技术水平的不断提高以及国民经济的发展,机械设备朝着大型化
        摘要:随着科学技术水平的不断提高以及国民经济的发展,机械设备朝着大型化、多样化发展。自动化控制设备为了满足机械设备发展的需要,则朝着大功率、高技术水平方向发展。这其中一方面是适应大型化的要求,另一方面是满足机械设备大型化之后对电控设备提出的更高的可靠性、安全性的要求,更重要的方面是飞速发展的微电子技术、电力电子技术和信息网络技为电控水平的提高提供了强劲的动力,加速了机电一体化的进程,使之能够成为现实。矿山机械自动化控制设备走过了继电器——接触器系统到集中控制系统的转变过程,这标志着新的控制技术和现代信息技术正渗透到矿山机械的控制领域并逐步推广和普及。由于PLC控制系统在矿山机械电控设备中的应用已相当普遍,故此不再叙述。本文只探讨网络技术和信息技术的应用问题。
        关键词:网络信息技术;机械自动化;控制设备
        1 引言
        随着科学技术的快速发展,科研技术的各项成果都开始运用在工业发展之中,其中,微电子技术是发展最为迅速的科研技术之一。因此,为获得更高的工作效率和经济效益,网络信息技术在矿山机械自动化控制设备中的应用也是十分重要的。本文分析了矿山机械自动化控制设备的发展过程,阐述了网络信息技术在其中的具体应用,对其作用做了相关总结,旨在促进我国工业在技术设备上的革新。
        2 网络信息技术的重要性
         作为一门刚刚发展壮大的科学技术,网络信息技术技术是计算机技术领域的一个重要分支。这项技术将原本需要人为参与的工作智能化,让机器自己本身自发完成相应的工作,进而解放劳动者的双手。目前,随着网络信息技术逐步发展,人们对工业产品的精度及生产环境的舒适度要求越来越高。网络信息技术的更大价值则体现在计算机技术的应用上,网络信息技术在电气自动化控制领域的应用表明其具有更为广阔的前景。由于科技的发展,人们的生活和工作方式不断发生变化,因此网络信息技术也不断受到人们的关注,研究人员已经对网络信息技术进行了统筹的研究,相信随着相关技术的不断进步,网络信息技术的价值将会影响更多的领域。传统网络信息技术研究以确定性为基础,虽然可以在初期获得成果,但随着技术发展与研究的深入,现阶段研究成果并未让机器拥有与人类所期待的智能。出现这种情况的根本原因,就是人类思维,包括可形式化的逻辑思维与不可形式化的形象思维两部分。虽然目前计算机有着较为强大的计算能力、搜索能力及存储能力,但却无法解决不可形式化的问题。要想解决这一问题,就需要纳入真实世界中的不确定因素进行研究,实现两者之间的融合,达成深化网络信息技术研究的目的。
        3 网络信息技术的应用
        微电子技术和计算机技术的迅速发展,为信息网络技术的发展奠定了基础。目前自动化控制技术达到了全数字化控制,主要标志是工艺顺序控制采用PLC,交、直流传动采用全数字交、直流调速系统,长距离过程信号传输采用现场总线等等。
        3.1 点——点链接通讯
        以SIEMENS产品为例,所谓点对点链接是指相同状态部件之间的链接。这种链接摒弃了多台相同设备之间的信号传输进程中的硬线连接,特别是模拟量信号传输时的失真和干扰,提高连联设备运行的同一性和可靠性,通过点对点链接,信号可以从一台整流器以完全数字的形式传输到另外的整流器,这种方式在某些场合下是必需的。比如以下一些场合:
        第一,速度给定生成一个串行给定,例如线材、棒材和板材的连轧系统。
        第二,转矩给定用于通过机械连接驱动的闭环负载分配控制,例如升船机的多电机同轴传动系统或同一速度环内的多电流环调速系统。
        第三,加速给定用于多电机驱动的加速控制。
        第四,顺序控制子指令。
        在这种情况下,可通过点对点链接传输有效数据,但不能传输装置的参数,比如电流环的放大倍数和时间常数。点对点链接的类型分为“串行连接”和“并行连接”,其示例图如下:

        3.2 基于USS协议的总线通讯方式
        SIEMENS USS协议在这所由SIEMENS提供的数字整流器装置中执行,它提供了一个与主站的总线模式链接,任意的整流器类型可以连接到同一总线上,USS协议使之访问所有相关的过程数据、诊断信息和SIMOREG整流器参数成为可能。
        USS协议是一个纯粹的主一从协议,在这种情况下,一个整流器装置只能是从的功能,主战一般是PLC等。整流器只能在收到一个由主机来的电报后才能向主机发送电报,换句话说,通过USS协议链接的整流器不能相互交换数据。对USS接口可实现诊断和监控功能,所有传送和接受的有效数据可以通过显示参数来校对。诊断参数提供了有关按顺序分配的有故障和无故障电报的资料以及发生的任何通讯故障。USS总线连接示例如下图所示。
        
        3.3 PROFIUS总线通讯系统
        PROFIUS总线通讯系统是制造业和过程自动化领域中的现场总线标准。包括两方面,一方面是物理总线特性和访问方法的标准定义。另一方面是用户协议和用户接口的定义。它分为过程或现场通讯和数据通讯两种类型,具体如下。
        第一, 过程或现场通讯PROFIUS DP用于现场设备的快速循环的数据交换,PROFIUS PA用于本安区域中过程的自动化。
        第二,数据通讯PROFIUS FMS用于可编程序控制器和现场设备之间的通讯。
        根据矿山机械自动化控制设备的实际情况,通讯系统大多采用过程或现场通讯方式。因此,本文着重以PROFIUS DP为主,介绍PROFIUS 总线通讯系统。
        PROFIUS DP用于将执行器和传感器连接到。自动化系统、HMI或管理系统。执行器和传感器可以经过CPU上的集成口,或者经过接口模板、接口子模板以及通讯处理器连接。他可以将现场设备连接到SIMATIC S7或PC等自动化系统,按照主/从模式向现场设备提供输出数据并向控制器或PC馈送输入数据,比如用STEP7和COM PROFIUS等功能强大的软件工具组态和参数化I/O设备,有可能从网络上的任何连接点经过PROFIUS DP进行测试和调节,给维护带来极大的方便。
        矿山机械设备的使用特点是地区偏僻,布置分散,装置多样性,系统的组成有PCS、PLCS、DC—drives和AC—drives等。非常适合PROFIUS DP的使用。
        结束语:
        随着计算机技术,通信网络技术和自动化控制技术的迅速发展,我国制造业、冶金、交通和矿山等领域越来越重视网络信息技术的应用。使我们看到了网络信息技术对于提升传统产业的重要意义。由于应用了网络信息技术,提高了企业的管理水平、生产力、劳动生产率和经济效益。网络信息技术提高了设备的技术水平和产品性能,同时提高了设备的安全性和可靠性,具有良好的社会效益。降低了现场维护工作人员的劳动强度和工作量,减少了设备的维修时间,提高了设备的工作效率,深受用户欢迎。除此之外,网络通讯方式是多种多样的,各用户应该根据自己的实际情况选择相应的通讯系统,从而达到性能价格比最佳。
        参考文献:
        [1] 任雪振. 网络信息技术在矿山机械自动化控制设备中的应用[J].矿山机械,2002(09).
        [2] 丁兆刚. 探讨矿山机械电气设备自动化调试技术的运用[J].科学与信息化 , 2018 , 000 (031) :84,89.
        [3] 孙祥云,李丹.关于人工智能技术在电气自动化控制中的应用思考[J].数字通信世界,2020(2):203.
        [4] 李泽洪.人工智能技术在电气自动化控制中的应用分析[J].南方农机,2020,51(1):63.
        作者简介:韩斌,1995-11,男,汉,内蒙古包头市,内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司,从事露天采矿挖掘机司机。
        
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