第一篇：數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[范文模版]

數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

講 義

割加工設(shè)備、數(shù)控繞線機(jī)等等。其技術(shù)范圍復(fù)蓋很多領(lǐng)域:(1)機(jī)械制造技術(shù)(2)信息處理.加工.傳輸技術(shù)(3)自動(dòng)控制技術(shù)(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)(5)傳感器技術(shù)(6)軟件技術(shù)等。

3.1.2 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的意義

以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使傳統(tǒng)的制造業(yè)煥發(fā)了青春，猶如朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地。3.1.3 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) 3.1.3.1 加工效率高。

利用數(shù)控手段可以加工復(fù)雜的曲線和曲面。而加工過(guò)程是由計(jì)算機(jī)控制，所以零件的互換性強(qiáng)，加工的速度快。數(shù)控加工中心可以使用多把刀具自動(dòng)換刀加工，一次裝夾即可把所有表面加工完成。再如模具制造業(yè)，現(xiàn)在的家用電器、航空航天、汽車等行業(yè)應(yīng)用大量的模具，使用數(shù)控線切割加工、電火花加工、數(shù)控車、銑、磨等加工設(shè)備替代傳統(tǒng)的鉗工加工、普通機(jī)床加工，大大提高了加工效率。

3.1.3.2 加工精度高。

同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動(dòng)裝置,提高分辨率,減少了人為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。3.1.3.3 勞動(dòng)強(qiáng)度低。

由于采用了自動(dòng)控制方式，也就是說(shuō)加工的全部過(guò)程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，不象傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，只需要監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。所以勞動(dòng)強(qiáng)度很低。3.1.3.4 適應(yīng)能力強(qiáng)。

數(shù)控加工系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)整部分參數(shù)達(dá)到修改或改變其運(yùn)作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴(kuò)展?？梢詫?shí)現(xiàn)制造的柔性化，特別對(duì)于多品種、小批量的制造更加顯示出其優(yōu)越性，成本低，調(diào)整方便。尤其配合成組技術(shù)的運(yùn)用，大幅度提高了管理效率和經(jīng)濟(jì)效益。3.1.3.5 工作環(huán)境好。

數(shù)控加工機(jī)床是機(jī)械控制、強(qiáng)電控制、弱電控制為一體高科技產(chǎn)物，對(duì)機(jī)床的

運(yùn)行溫度、濕度及環(huán)境都有較高的要求。3.1.3.6 就業(yè)容易、待遇高。

由于我國(guó)處于數(shù)控加工技術(shù)的大力發(fā)展階段，大量的數(shù)控機(jī)床、加工中心和其他先進(jìn)的加工手段，需要大量熟練數(shù)控技術(shù)操作的人員。數(shù)控機(jī)床的工作原理簡(jiǎn)介

4.1編制程序→計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)據(jù)處理）→輸出信號(hào)（司服單元）→驅(qū)動(dòng)裝置→機(jī)床運(yùn)動(dòng) 具體是：

4.2 編制程序：手工或自動(dòng)編程，手工編程是根據(jù)零件圖紙分析圖樣，依據(jù)圖樣對(duì)零件材料、尺寸、形狀、精度和熱處理的要求來(lái)確定工藝方案，進(jìn)行工藝處理和數(shù)值計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼和程序格式編寫(xiě)出數(shù)控加工程序單。自動(dòng)編程一是：經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）處理，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成數(shù)控加工程序。二是：人機(jī)對(duì)話。通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)顯示器上的圖形提示和參數(shù)確定，在數(shù)控系統(tǒng)中自動(dòng)生成加工程序。4.3 輸入-輸出裝置：將編制好了的程序輸入數(shù)控系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的加工程序通過(guò)輸出設(shè)備存放或紀(jì)錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。程序輸入至數(shù)控系統(tǒng)的方法：鍵盤(pán)，USB接口，通信接口，CF卡。輸出裝置：USB接口，通信接口，CF卡、顯示器。

4.3計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置；是數(shù)控機(jī)床的核心，它接受輸入裝置送來(lái)的數(shù)字信息，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理后，將各種指令信息輸出給司服系統(tǒng)，使設(shè)備按規(guī)定的動(dòng)作執(zhí)行。

4.4司服系統(tǒng)：包括司服單元、司服驅(qū)動(dòng)裝置（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)），是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部分。其作用是把來(lái)自CNC裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床運(yùn)動(dòng)，使機(jī)床部件精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出符合圖樣要求的零件。有的司服系統(tǒng)還配備有位置測(cè)量裝置，可直接或間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對(duì)加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

驅(qū)動(dòng)裝置：一般是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交直流司服電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)。目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)現(xiàn)狀

5.1 總體水平

國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床目前缺乏核心技術(shù)，從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進(jìn)口，即使近幾年有些國(guó)內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能的可靠性仍然與國(guó)外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購(gòu)重組以及國(guó)外采購(gòu)等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)與精度、可靠性、人性化設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，自主開(kāi)發(fā)能力的培育尚不夠完善，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國(guó)外還有較大差距。從產(chǎn)品總體水平看，我們處于發(fā)達(dá)國(guó)家名牌產(chǎn)品之下，發(fā)展中國(guó)家之上的中等偏上水平，中低檔產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品差距較小或基本持平，但生產(chǎn)效率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外。而高性能、高檔次的產(chǎn)品（高速、高精度、特高精度、低噪音等）與國(guó)外知名企業(yè)有明顯差距，成為制約國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。同時(shí)，采用進(jìn)口功能部件價(jià)格昂貴，從而使整機(jī)價(jià)格攀升，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的價(jià)格與一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的產(chǎn)品趨于持平?？傊覀円s上國(guó)際先進(jìn)水平，還要不斷提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力。5.2首先是主機(jī)精度普遍不夠。

只有少數(shù)幾種產(chǎn)品達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)定位精度。精度差距只是表面現(xiàn)象。其實(shí)質(zhì)是基礎(chǔ)技術(shù)差距的反映。如普遍未進(jìn)行有限元分析，未做動(dòng)剛度試驗(yàn)；大多未采用定位精度軟件補(bǔ)償技術(shù)、溫度變形補(bǔ)償技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)的動(dòng)平衡技術(shù)等。5.3其次，基礎(chǔ)材料開(kāi)發(fā)方面的差距

未普及高強(qiáng)度密烘鑄鐵，在歐美已有一批先進(jìn)產(chǎn)品采用聚合物混凝土，我國(guó)則還是空白。

5.4再次，高動(dòng)、靜剛度主機(jī)結(jié)構(gòu)和整機(jī)性能開(kāi)發(fā)的差距

高速機(jī)床主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向是增強(qiáng)剛性和減輕移動(dòng)部件重量，如國(guó)際普遍采用龍門(mén)式、框式、O型整體結(jié)構(gòu)，箱中箱式結(jié)構(gòu)，L型床身，三軸移動(dòng)移出機(jī)身，側(cè)掛箱式臥式加工中心等。我們則大多未開(kāi)發(fā)。5.5關(guān)鍵配套件，特別是新興配套件差距較大。

如電主軸、高速滾珠絲杠副、直線電機(jī)、高速高精全數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)、高精度的位置檢測(cè)系統(tǒng)等。目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床功能部件生產(chǎn)已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元，數(shù)控系統(tǒng)、滾動(dòng)功能部件、數(shù)控刀架、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)等都有專門(mén)的制造

廠家，其中個(gè)別產(chǎn)品的制造水平接近國(guó)際先進(jìn)水平。但從整體上看，我國(guó)功能部件生產(chǎn)發(fā)展緩慢，品種少，產(chǎn)業(yè)化程度低，從精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況看還不過(guò)硬。目前，滾珠絲杠、數(shù)控刀架、數(shù)控系統(tǒng)、電主軸等數(shù)控機(jī)床功能部件雖已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，但僅能滿足中低檔數(shù)控機(jī)床的配套需要。衡量數(shù)控機(jī)床水平的高級(jí)數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、刀庫(kù)機(jī)械手、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和高速防護(hù)裝置，高速滾動(dòng)功能部件和數(shù)控動(dòng)力刀架等主要還依賴進(jìn)口。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)

6.1數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)為數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步提供了條件，當(dāng)今的市場(chǎng)，國(guó)際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級(jí)，用戶的個(gè)性化要求日趨強(qiáng)烈，專業(yè)化、專用化、高科技的機(jī)床越來(lái)越得到用戶的青睞。

6.2數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控裝備及加工技術(shù)的未來(lái)，主要從機(jī)床設(shè)備硬件和加工技術(shù)應(yīng)用兩個(gè)方面來(lái)論述，其主要內(nèi)容包括：機(jī)床床身結(jié)構(gòu)形式、傳動(dòng)部件、伺服電機(jī)、主軸單元、控制系統(tǒng)及新型刀具、涂層材料技術(shù)、高速加工技術(shù)、快速成型技術(shù)、特種加工技術(shù)、CADCAM技術(shù)。

6.2.1更好更廣泛的標(biāo)準(zhǔn)化

軟硬件接口都遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只需少量的重新設(shè)計(jì)和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長(zhǎng)生命周期；

6.2.2 更多聯(lián)動(dòng)軸、更快的自動(dòng)換刀

數(shù)控機(jī)床的控制軸數(shù)通常指機(jī)床數(shù)控裝置能夠控制的進(jìn)給軸數(shù)。數(shù)控機(jī)床控制軸數(shù)與數(shù)控裝置的運(yùn)算處理能力、運(yùn)算速度及內(nèi)存容量等有關(guān)。數(shù)控機(jī)床同時(shí)聯(lián)動(dòng)的控制軸數(shù)越多，完成的運(yùn)動(dòng)越多，加工能力越強(qiáng)，而控制系統(tǒng)也越復(fù)雜。加工中心刀具庫(kù)種類越多，刀架自動(dòng)識(shí)別刀具的能力越強(qiáng)，自動(dòng)換刀速度越快。

6.2.3 向極端化、大型化和微型化發(fā)展

國(guó)防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機(jī)床的支撐。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機(jī)床包括微切削加工（車、銑、磨）機(jī)床、微電加工機(jī)床、微激光加工機(jī)床和微型壓力機(jī)等的需求量正在逐漸增大。大型、超大型工件的加工則依靠重型數(shù)控機(jī)床的支撐。如重型電機(jī)、重型機(jī)床制造行業(yè)的大型主軸、機(jī)座、箱體加工所用的數(shù)控加工中心、重型數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床等。

6.2.4 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息交互網(wǎng)絡(luò)化

對(duì)于面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，使數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間各個(gè)部門(mén)間暢通無(wú)阻是非常重要的。既可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、管理，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)（數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等）。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配備了一個(gè)稱為信息塔（e-Tower）的外部設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、圖形、視像和文本的通信故障報(bào)警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨(dú)立的、自主管理的制造單元。

6.2.5 研發(fā)新型功能部件并成熟應(yīng)用

為了提高數(shù)控機(jī)床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應(yīng)用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括：

（1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動(dòng)機(jī)與主軸部件的集成，具有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無(wú)級(jí)調(diào)速等一系列優(yōu)點(diǎn)，在各種新型數(shù)控機(jī)床中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用；

（2）直線電動(dòng)機(jī)：近年來(lái)，直線電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價(jià)格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但由于負(fù)載變化擾動(dòng)、熱變形補(bǔ)償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能有了提高。如：西門(mén)子公司生產(chǎn)的1FN1系列三相交流永磁式同步直線電動(dòng)機(jī)已開(kāi)始廣泛應(yīng)用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機(jī)床以及動(dòng)態(tài)性能和運(yùn)動(dòng)精度要求高的機(jī)床等；德國(guó)EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅(qū)動(dòng)均采用兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)；

（3）電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿的集成，可以大大簡(jiǎn)化數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)，具有傳動(dòng)環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)。

6.2.6 進(jìn)一步提高可靠性

數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置，易于導(dǎo)致出現(xiàn)失效的概率增大；工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和干擾對(duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性極為不利，而數(shù)控機(jī)床加工的零件型面較為復(fù)雜，加工周期長(zhǎng)，要求平均無(wú)故障時(shí)間在2萬(wàn)小時(shí)以上。為了保證數(shù)控機(jī)床有高的可靠性，就要精心設(shè)計(jì)系統(tǒng)、嚴(yán)格制造和明確可靠性目標(biāo)以及通過(guò)維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間在7～10萬(wàn)小時(shí)以上，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間僅為1萬(wàn)小時(shí)左右，國(guó)外整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間達(dá)800小時(shí)以上，而國(guó)內(nèi)最高只有300小時(shí)。

6.2.7加工過(guò)程綠色化

隨著日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來(lái)越重要，而中國(guó)的資源、環(huán)境問(wèn)題尤為突出。廢棄的切削液是金屬切削加工造成的污染之一。因此，近年來(lái)不用或少用冷卻液、實(shí)現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機(jī)床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當(dāng)中。在21世紀(jì)，綠色制造的大趨勢(shì)將使各種節(jié)能環(huán)保機(jī)床加速發(fā)展，占領(lǐng)更多的世界市場(chǎng)。

6.2.8 切削加工向高速、高效方向發(fā)展

機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。20世紀(jì)90年代以來(lái)，歐、美、日各國(guó)爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min）、高加/減速度進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（快移速度60～120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長(zhǎng)壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，為開(kāi)發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，在

超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分（有的高達(dá)10萬(wàn)r/min）以上；工作臺(tái)的移動(dòng)速度（進(jìn)給速度）：在分辨率為1微米時(shí)，在100m/min（有的到200m/min）以上，在分辨率為0.1 m時(shí)，在24m/min以上；自動(dòng)換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min 6.2.9 進(jìn)一步提高加工精度

從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國(guó)致力發(fā)展的方向。其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)（#lt;10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10 m提高到±5 m；精密級(jí)加工中心的加工精度則從±3～5 m，提高到±1～1.5 m，甚至更高；超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí)（0.001m），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01～0.05 m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些機(jī)床一般都采用矢量控制的變頻驅(qū)動(dòng)電主軸（電機(jī)與主軸一體化），主軸徑向跳動(dòng)小于2 m，軸向竄動(dòng)小于1 m，軸系不平衡度達(dá)到G0.4級(jí)。高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，主要有#quot;回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠#quot;和#quot;直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)#quot;兩種類型。

6.2.10進(jìn)一步提高可靠性

隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為制造、使用環(huán)節(jié)追求的目標(biāo)。這就要求從軟件的安全性和機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性、電器系統(tǒng)的可靠性等多方面進(jìn)一步加強(qiáng)研究，改進(jìn)提高。

6.2.11加工工序進(jìn)一步復(fù)合化

在零件加工過(guò)程中有大量的無(wú)用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無(wú)用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)機(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來(lái)發(fā)展很快的機(jī)種。柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動(dòng)進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個(gè)復(fù)雜形狀零件的主要工序乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進(jìn)行同一類工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實(shí)證明，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度

和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。

目前我國(guó)正以基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

第二篇：數(shù)控技術(shù)發(fā)展

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

1。高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)

2。五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

3。智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)

4。重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立

就業(yè)前景

在發(fā)達(dá)國(guó)家中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)大量普遍使用。我國(guó)制造業(yè)與國(guó)際先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比存在著很大的差距，機(jī)床數(shù)控化率還不到2%對(duì)于目前我國(guó)現(xiàn)有的有限數(shù)量的數(shù)控機(jī)床(大部分為進(jìn)口產(chǎn)品)也未能充分利用。原因是多方面的，數(shù)控人才的匾乏無(wú)疑是主要原因之

一、由于數(shù)控技術(shù)是最典型的、應(yīng)用最廣泛的機(jī)電一體化綜合技術(shù)，我國(guó)迫切需要大量的從研究開(kāi)發(fā)到使用維修的各個(gè)層次的技術(shù)人才。

1、數(shù)控人才的需求主要集中在以下的企業(yè)和地區(qū)

國(guó)有大中型企業(yè)，特別是目前經(jīng)濟(jì)效益較好的軍工企業(yè)和國(guó)家重大裝備制造企業(yè)。軍工制造業(yè)是我國(guó)數(shù)控技術(shù)的主要應(yīng)用對(duì)象。比如杭州發(fā)電設(shè)備廠用6000元月薪招不到數(shù)控操作工。隨著民營(yíng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)(如廣東，浙江、江蘇、山東)，數(shù)控人才更是供不應(yīng)求，主要集中在模具制造企業(yè)和汽車零部件制造企業(yè)。具有數(shù)控知識(shí)的模具技工的年薪已開(kāi)到了30萬(wàn)元，超過(guò)了“博士”。

2、數(shù)控人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在處于生產(chǎn)一線的各種數(shù)控人才主要有二個(gè)來(lái)源：一是高職或中職的數(shù)控技術(shù)或機(jī)電一體化等專業(yè)的畢業(yè)生，他們都很年輕，具有不同程度的英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)械和電氣基礎(chǔ)理論知識(shí)和一定的動(dòng)手能力，容易接受新工作崗位的挑戰(zhàn)。他們最大的缺陷就是學(xué)校難以提供的工藝經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，由于學(xué)校教育的專業(yè)課程分工過(guò)窄，仍然難以滿足某些企業(yè)對(duì)加工和維修一體化的復(fù)合型人才的要求。而采用雙師型的教師隊(duì)伍對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，他們由具有企業(yè)技能工作經(jīng)驗(yàn)的數(shù)控技師和從事高職教育多年的講師組成。為學(xué)生畢業(yè)后到企業(yè)工作創(chuàng)造有利條件。

另一個(gè)來(lái)源就是從企業(yè)現(xiàn)有員工中挑選人員參加不同層次的數(shù)控技術(shù)中、短期培訓(xùn)，以適應(yīng)企業(yè)對(duì)數(shù)控人才的急需。這些人員一般具有企業(yè)所需的工藝背景、比較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是他們大部分是傳統(tǒng)的機(jī)類或電類專業(yè)的各級(jí)畢業(yè)生，知識(shí)面較窄，特別是對(duì)計(jì)算機(jī)相應(yīng)軟件應(yīng)用技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)不太了解。而在數(shù)控應(yīng)用軟件方向由具有從業(yè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)控工程師進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生更能夠達(dá)到企業(yè)數(shù)控自動(dòng)化編程和工藝設(shè)計(jì)以及零件建模要求。

3、對(duì)于數(shù)控人才，有以下三個(gè)需求層次，所需掌握的知識(shí)結(jié)構(gòu)也各不同

（1）藍(lán)領(lǐng)層

數(shù)控操作技工：精通機(jī)械加工和數(shù)控加工工藝知識(shí)，熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作和手工編程，了解自動(dòng)編程和數(shù)控機(jī)床的簡(jiǎn)單維護(hù)維修。適合中職學(xué)校組織培養(yǎng)。此類人員市場(chǎng)需求量大，適合作為車間的數(shù)控機(jī)床操作技工。但由于其知識(shí)較單一，其工資待遇不會(huì)大高。

（2）灰領(lǐng)層

數(shù)控編程員：掌握數(shù)控加工工藝知識(shí)和數(shù)控機(jī)床的操作，掌握復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)和制造專業(yè)知識(shí)，熟練掌握三維CAD/CAM軟件，如UG、ProE等；熟練掌握數(shù)控手工和自動(dòng)編程技術(shù)；適合高職院校組織培養(yǎng)。適合作為工廠設(shè)計(jì)處和工藝處的數(shù)控編程員。此類人員需求量大，尤其在模具行業(yè)非常受歡迎，待遇也較高。

數(shù)控機(jī)床維護(hù)、維修人員：掌握數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)電聯(lián)調(diào)，掌握數(shù)控機(jī)床的操作與編程，熟悉各種數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、軟硬件結(jié)構(gòu)、PLC和參數(shù)設(shè)置。精通數(shù)控機(jī)床的機(jī)械和電氣的調(diào)試和維修。適合高職院校組織培養(yǎng)。適合作為工廠設(shè)備處工程技術(shù)人員。此類人員需求量相對(duì)少一些，但培養(yǎng)此類人員非常不易，知識(shí)結(jié)構(gòu)要求很廣，適應(yīng)與數(shù)控相關(guān)的工作能力強(qiáng)，需要大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累，目前非常缺乏，其待遇也較高。

（3）金領(lǐng)層

數(shù)控通才：具備并精通數(shù)控操作技工、數(shù)控編程員和數(shù)控維護(hù)、維修人員所需掌握的綜合知識(shí)，并在實(shí)際工作中積累了大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)面很廣。精通數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)控系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)，掌握數(shù)控機(jī)床的機(jī)電聯(lián)調(diào)。能自行完成數(shù)控系統(tǒng)的選型、數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修。能獨(dú)立完成機(jī)床的數(shù)控化改造。是企業(yè)(特別是民營(yíng)企業(yè))的搶手人才，其待遇很高。適合高職院校組織培養(yǎng)。提供特殊的實(shí)訓(xùn)措施和名師指導(dǎo)等手段，促其成才。適合于擔(dān)任企業(yè)的技術(shù)負(fù)責(zé)人或機(jī)床廠數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的機(jī)電設(shè)計(jì)主管。

對(duì)于以上各類數(shù)控人才，主要的基礎(chǔ)知識(shí)基本相同，專業(yè)課的內(nèi)容和重點(diǎn)不同。在課程設(shè)置方面應(yīng)特別加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和與企業(yè)實(shí)習(xí)的內(nèi)容，因材施教，培養(yǎng)企業(yè)所需的人才。在學(xué)校學(xué)習(xí)主要獲得數(shù)控類職業(yè)資格等級(jí)證書(shū)、全國(guó)高校計(jì)算機(jī)等級(jí)證書(shū)、AutoCAD中級(jí)證書(shū)、維修電工/機(jī)修鉗工中級(jí)證書(shū)等。

第三篇：國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

作者：

指導(dǎo)老師：

摘要：根據(jù)有關(guān)工作調(diào)研、設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化的現(xiàn)狀和發(fā)展 進(jìn)行了總結(jié)和分析, 并對(duì)當(dāng)前應(yīng)用變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)提出了若干建議。關(guān)鍵詞：變電站綜合自動(dòng)化 結(jié)構(gòu) 性能

Abstract: According to the status and development of related research, design practice , both at home and abroad substation integrated automation Summarized and analyzed, and the current integrated substation automation technology made several recommendations.Keywords：substation integrated automation

configuration

performance 引言：變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備（包括控制、信號(hào)、測(cè)量、保護(hù)、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，經(jīng)過(guò)功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站實(shí)施自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，可提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，減少基建投資，并為推廣變電站無(wú)人值班提供了手段。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步。近年來(lái)，隨著數(shù)字化電氣量測(cè)系統(tǒng)（如光電式互感器或電子式互感器）、智能電氣設(shè)備以及相關(guān)通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正朝著數(shù)字化方向邁進(jìn)。

1.國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的起步發(fā)展雖比國(guó)外晚, 但我國(guó)70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和 “四合一”裝置(保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào))。如南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠制造的 DJK 型集中控制裝置, 長(zhǎng)沙湘南電氣設(shè)備廠制造的 WJBX 型“四合一”集控臺(tái)。這些稱之為集中式的弱電控制、信號(hào)、測(cè)量系統(tǒng)的研制成功和投運(yùn)為研制微機(jī)化的綜合自動(dòng)化裝置積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。70年代末80年代初南京電力自動(dòng)化研究院率先研制成功以 Motorola 芯片為核心的微機(jī) RT U 用于韶山灌區(qū)和鄭州供電網(wǎng), 促進(jìn)了微機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。1987年, 清華大學(xué)在山東威海望島35kV 變電站用3臺(tái)微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了全站的微機(jī)繼電保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制功能。之后, 隨著1988年由華北電力學(xué)院研制的第1代微機(jī)保護(hù)(OI 型)投 入運(yùn)行, 第 2代微機(jī)保護(hù)(WXB-11)1990年4月投入運(yùn)行并于同年12月通過(guò)部級(jí)鑒定。較遠(yuǎn)動(dòng)裝置采用微機(jī)技術(shù)滯后且更為復(fù)雜的繼電保護(hù)全面采用微機(jī)技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。至此,隨著微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)故障錄波、微機(jī)監(jiān)控裝置在電網(wǎng)中的全面推廣應(yīng)用,人們?nèi)找娓械礁鲗I(yè)在技術(shù)上保持相對(duì)獨(dú)立造成了各行其是, 重復(fù)硬件投資, 互連復(fù)雜, 甚至影響運(yùn)行的可靠性。1990年,清華大學(xué)在研制鞍山公園變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí), 首先提出了將監(jiān)控系統(tǒng)和 RT U 合而為一的設(shè)計(jì)思想。1992年5月,電力部組織召開(kāi)的“全國(guó)微機(jī)繼電保護(hù)可靠性研討會(huì)”指出: 微機(jī)保護(hù)與 RT U, 微機(jī)就地監(jiān)控, 微機(jī)錄波器的信息傳送, 時(shí)鐘、抗干擾接地等問(wèn)題應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃并制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn), 微機(jī)保護(hù)的聯(lián)網(wǎng)勢(shì)在必行。由南京電力自動(dòng)化研究院研制的第1套適用于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的成套微機(jī)保護(hù)裝置 ISA 于1993年通過(guò)部級(jí)鑒定以后, 各地電網(wǎng)逐步開(kāi)始大量采用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。1994年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)繼電保護(hù)及自動(dòng)化專委會(huì)在珠海召開(kāi)了 “變電站綜合自動(dòng)化分專業(yè)委員會(huì)”的成立大會(huì),這標(biāo)志著對(duì)變電站綜合自動(dòng)化的深入研究和應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新階段。

目前, 國(guó)內(nèi)有關(guān)研制和生產(chǎn)單位推出的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)及產(chǎn)品很多, 根據(jù)該技術(shù)的發(fā)展過(guò)程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 歸納起來(lái)可分為3種典型類型。第1種類型為基于 RT U、變送器及繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置等設(shè)備的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng), 一般稱為增強(qiáng)型 RT U 方式, 也稱集中式, 或第1代綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該類系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè) RT U 裝置以實(shí)現(xiàn) “四遙”。結(jié)構(gòu)上僅是站級(jí)概念, 有關(guān)重要信息通過(guò)硬接點(diǎn)送給 RT U 裝置, 變電所的監(jiān)測(cè)量一般經(jīng)變送器變換后送給 RT U。開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)量是直接引至 RT U , RT U 的控制輸出一般經(jīng)遙控執(zhí)行柜發(fā)出控制命令。該類系統(tǒng)的特點(diǎn)是: 系統(tǒng)功能不強(qiáng), 硬件設(shè)備重復(fù), 整體性能指標(biāo)低, 系統(tǒng)聯(lián)接復(fù)雜, 可靠性低, 但其成本低, 特別適合于老站的改造。實(shí)際上該類系統(tǒng)僅為變電站綜合自動(dòng)化的初級(jí)形式, 尚不能稱為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第2種類型為從硬件結(jié)構(gòu)上按功能對(duì)裝置進(jìn)行了劃分, 摒棄了集中式單 CP U 結(jié)構(gòu)而走向分散, 系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元,主機(jī)單元、遙控執(zhí)行單元、保護(hù)單元組成。各功能單元通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)等手段實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合, 構(gòu)成系統(tǒng)。該類系統(tǒng)可替代常規(guī)的保護(hù)屏、控制屏、中央信號(hào)屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏、測(cè)量?jī)x表等。它具有較強(qiáng)的在線功能。各種功能比較完善, 且人機(jī)界面較好。但系統(tǒng)仍然比較復(fù)雜, 聯(lián)結(jié)電纜較多, 系統(tǒng)可靠性不太高。這類系統(tǒng)雖然做到了一定程度上的分散,但沒(méi)有從整體上來(lái)考慮變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu), 一般僅是監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的相加。由于我國(guó)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門(mén)和專業(yè)。故我國(guó)目前的大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均屬此類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)一般稱為分散式系統(tǒng)或第2代綜合自動(dòng)化系統(tǒng), 是一種過(guò)渡方案。第3種類型系統(tǒng)是采用國(guó)際上成熟的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想, 引入了站控級(jí)和間隔級(jí)概念, 系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。設(shè)備分變電站層設(shè)備(站控級(jí))和間隔層設(shè)備(間隔級(jí))。間隔層設(shè)備原則上按一次設(shè)備組織, 例如1條線路、1臺(tái)主變壓器。每一間隔層設(shè)備包括保護(hù)、控制、測(cè)量、通信、錄波等所有功能。設(shè)計(jì)的原則是: 凡是可以在本間隔層設(shè)備完成的功能, 盡量由間隔層設(shè)備就地獨(dú)立處理, 不依賴于通信網(wǎng)和變電站層設(shè)備。變電站層設(shè)備是通過(guò)間隔層設(shè)備了解和掌握整個(gè)變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行情況, 并通過(guò)間隔層設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站控制, 它還負(fù)責(zé)站內(nèi)信息收集、分析、存儲(chǔ)以及與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的聯(lián)系, 這類系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息資源的共享以及保護(hù)、監(jiān)控功能的綜合化,大大簡(jiǎn)化了站內(nèi)二次回路, 它完全消除了設(shè)備之間錯(cuò)綜復(fù)雜的二次電纜。由于間隔層設(shè)備可放在開(kāi)關(guān)柜上或放置在一次設(shè)備附近, 從而可大大縮小主控制室面積, 節(jié)省控制電纜, 減少 CT 負(fù)擔(dān)。同時(shí)大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性, 是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。該類系統(tǒng)一般稱為分層分布式系統(tǒng), 也稱為第3代變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第1種技術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為: 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要考慮 “四遙量”的采集, 以點(diǎn)為對(duì)象, 面向 “功能設(shè)計(jì)”, 故變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)以傳統(tǒng) RT U 裝置或在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)據(jù)采集裝置、主控單元、遙控執(zhí)行等裝置組成的監(jiān)控為基礎(chǔ)組成, 它與微機(jī)保護(hù)的聯(lián)系只要通過(guò)裝置上的串行口收集信息即可, 并且特別強(qiáng)調(diào)保護(hù)的獨(dú)立性, 即兩者不能有任何硬件上的融合。由于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)源于傳統(tǒng)的 “四遙”并且是在微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的, 且保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門(mén)和專業(yè), 故這種技術(shù)觀點(diǎn)曾一度流行。而第2種技術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為: 綜合自動(dòng)化技術(shù)是以先進(jìn)可靠的微機(jī)保護(hù)為核心, 以成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將測(cè)量控制與繼電保護(hù)融為一體, 共享數(shù)據(jù)資源, 并十分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)是以對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備為對(duì)象, 面向“對(duì)象設(shè)計(jì)”。當(dāng)然它也強(qiáng)調(diào)保護(hù)的相對(duì)獨(dú)立性, 主張?jiān)跊Q不降低保護(hù)可靠性和功能的前提下, 目前至少可以在低壓上采用保護(hù)與測(cè)控合一的綜合裝置。第2種技術(shù)觀點(diǎn)是在微機(jī)保護(hù)技術(shù)成熟并向網(wǎng)絡(luò)化多功能方向發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的。因此, 第2種技術(shù)觀點(diǎn)正逐步成為大家的共識(shí), 它也成為了目前綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和潮流。

綜觀目前國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展軌跡, 我們可以看出如下發(fā)展趨勢(shì):在總體結(jié)構(gòu)上引入國(guó)際上成熟的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想, 采用分層分布式結(jié)構(gòu), 并采用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(L AN), 通信規(guī)約向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏;通信媒介普遍采用光纖, 因?yàn)楣饫w具有抗電磁干擾的突出優(yōu)點(diǎn);c.間隔層設(shè)備逐步采用保護(hù)與測(cè)控合一的綜合裝置, 對(duì)于配電線直接安裝在開(kāi)關(guān)柜上。

2.國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展概況

國(guó)外從70年代末、80年代初就開(kāi)始進(jìn)行保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究工作。其主要特點(diǎn)為: 系統(tǒng)一般采用分層分布式, 系統(tǒng)由站控級(jí)和元件/ 間隔級(jí)組成, 大部分系統(tǒng)在站控級(jí)和元件/ 間隔級(jí)的通信采用星形光纖連接,繼電保護(hù)裝置下放到就地, 主控制室與各級(jí)電壓配電裝置之間僅有光纜聯(lián)系, 沒(méi)有強(qiáng)電控制電纜進(jìn)入主控制室, 這樣節(jié)約了大量控制電纜, 大大減少對(duì)主控制室內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其他電子元件器的干擾,提高了運(yùn)行水平和安全可靠性。2.1國(guó)外在制定變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范方面的進(jìn)展

國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)制造廠商頗多, 但他們彼此之間一開(kāi)始就十分注意系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定及協(xié)調(diào), 以避免各自為政造成的不良后果, 以便于這門(mén)新技術(shù)能夠迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。目前, 許多國(guó)際性組織或權(quán)威機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行這項(xiàng)工作, 如國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)、國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)、德國(guó)電力事業(yè)聯(lián)合會(huì)(VDEW)和電工供貨商機(jī)構(gòu)(ZVEI)、美 國(guó) 電 力 科 學(xué) 研 究 院(EP RI)和 IEEE 的電力工程學(xué)會(huì)(IEEE、PES)都正在制訂或已制訂了某些標(biāo)準(zhǔn)。1.2.1 德國(guó)電力事業(yè)聯(lián)合會(huì)(VDEW)和電工供貨商機(jī)構(gòu)(Z VEI)制定的關(guān)于數(shù)字式變電站保護(hù)控制系統(tǒng)的推薦草案。該草案于1987年公布, 成為 IECT C57在起草保護(hù)與控制之間接口標(biāo)準(zhǔn)的參考。德國(guó)的3大電氣公司Siemens、ABB、AEG 基本上是按照這一推薦規(guī)范設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品。該草案把變電站的結(jié)構(gòu)規(guī)定為 站 控 級(jí)(St atio n L evel)和元 件/ 間隔 級(jí)(BayL ev el)。對(duì)于系統(tǒng)的硬件、軟件、參數(shù)化、資料、測(cè)試、驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等都做出了具體而詳盡的規(guī)定。該推薦草案的公布不僅對(duì)德國(guó)國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展而且對(duì)整個(gè)歐州地區(qū)都起了一定的促進(jìn)和規(guī)范作用。

2.2美國(guó)電力科學(xué)研究院關(guān)于變電站控制與保護(hù)工程的系統(tǒng)規(guī)范

該規(guī)范由美國(guó)電力科學(xué)研究院(EPRI)委托西屋電氣公司研究起草, 于1983年8月發(fā)表, 1989年11月對(duì)該規(guī)范作了進(jìn)一步的修改與增補(bǔ)。該規(guī)范定義出了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的范疇, 同時(shí)列出了該系統(tǒng)應(yīng)具備的功能菜單, 規(guī)定了每一種功能應(yīng)具備的內(nèi)容及基本要求。它反映了變電站綜合自動(dòng)化的基本要求, 總共逐個(gè)規(guī)定了26種功能。普遍認(rèn)為, 任何一種裝置的功能都不可能超出上述功能清單之外。

3.國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題

目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。3.1不同產(chǎn)品的接口問(wèn)題

接口是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中非常重要而又長(zhǎng)期以來(lái)未得到妥善解決的問(wèn)題之一，包括RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、無(wú)功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤(pán)等設(shè)備之間的通信。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費(fèi)軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問(wèn)題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時(shí)，問(wèn)題會(huì)很嚴(yán)重。如果所有廠家的自動(dòng)化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，則上述問(wèn)題可得到圓滿解決，用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以滿足自身的使用要求。3.2運(yùn)行維護(hù)人員水平不高的問(wèn)題 解決好現(xiàn)行的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)管理體制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題的同時(shí)，還要培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的專業(yè)隊(duì)伍。目前，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備的維護(hù)依靠廠家，在專業(yè)管理上幾乎沒(méi)有專業(yè)隊(duì)伍，出了設(shè)備缺陷即通知相應(yīng)的廠家來(lái)處理，從而造成缺陷處理不及時(shí)等一系列問(wèn)題。要想維護(hù)、管理好變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，首先要成立一只專業(yè)化的隊(duì)伍，培養(yǎng)出一批能跨學(xué)科的復(fù)合型人才，加寬相關(guān)專業(yè)之間的了解和學(xué)習(xí)。其次，變電站綜合自動(dòng)化專業(yè)的劃分應(yīng)盡快明確，杜絕各基層單位“誰(shuí)都管但誰(shuí)都不管”的現(xiàn)象。變電站綜合自動(dòng)化專業(yè)的明確，對(duì)于加強(qiáng)電網(wǎng)管理水平，防止電網(wǎng)事故具有重大意義。

結(jié)論

近年來(lái)，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，給變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)水平的提高注入了新的活力，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]龔強(qiáng).王津.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用.北京: 中國(guó)電力出版社,2005.[2]張繼雄.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)選型中應(yīng)注意的問(wèn)題.內(nèi)蒙古電力技術(shù),2005,2.[3]洪良山.變電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展.電力自動(dòng)化設(shè)備,1999 [4]齊有武.淺談變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢(shì),科學(xué)論壇,2011

第四篇：國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) RTU SCADA

國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的起步發(fā)展雖比國(guó)外晚, 但我國(guó)70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和 “四合一”裝置(保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào))。如南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠制造的 DJK 型集中控制裝置, 長(zhǎng)沙湘南電氣設(shè)備廠制造的 WJBX 型“四合一”集控臺(tái)。這些稱之為集中式的弱電控制、信號(hào)、測(cè)量系統(tǒng)的研制成功和投運(yùn)為研制微機(jī)化的綜合自動(dòng)化裝置積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。70年代末80年代初南京電力自動(dòng)化研究院率先研制成功以 Motorola 芯片為核心的微機(jī) RT U 用于韶山灌區(qū)和鄭州供電網(wǎng), 促進(jìn)了微機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。1987年, 清華大學(xué)在山東威海望島35kV 變電站用3臺(tái)微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了全站的微機(jī)繼電保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制功能。之后, 隨著1988年由華北電力學(xué)院研制的第1代微機(jī)保護(hù)(OI 型)投 入運(yùn)行, 第 2代微機(jī)保護(hù)(WXB-11)1990年4月投入運(yùn)行并于同年12月通過(guò)部級(jí)鑒定。較遠(yuǎn)動(dòng)裝置采用微機(jī)技術(shù)滯后且更為復(fù)雜的繼電保護(hù)全面采用微機(jī)技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。至此,隨著微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)故障錄波、微機(jī)監(jiān)控裝置在電網(wǎng)中的全面推廣應(yīng)用,人們?nèi)找娓械礁鲗I(yè)在技術(shù)上保持相對(duì)獨(dú)立造成了各行其是, 重復(fù)硬件投資, 互連復(fù)雜, 甚至影響運(yùn)行的可靠性。1990年,清華大學(xué)在研制鞍山公園變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí), 首先提出了將監(jiān)控系統(tǒng)和 RT U 合而為一的設(shè)計(jì)思想。1992年5月,電力部組織召開(kāi)的“全國(guó)微機(jī)繼電保護(hù)可靠性研討會(huì)”指出: 微機(jī)保護(hù)與 RT U, 微機(jī)就地監(jiān)控, 微機(jī)錄波器的信息傳送, 時(shí)鐘、抗干擾接地等問(wèn)題應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃并制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn), 微機(jī)保護(hù)的聯(lián)網(wǎng)勢(shì)在必行。由南京電力自動(dòng)化研究院研制的第1套適用于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的成套微機(jī)保護(hù)裝置 ISA 于1993年通過(guò)部級(jí)鑒定以后, 各地電網(wǎng)逐步開(kāi)始大量采用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。1994年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)繼電保護(hù)及自動(dòng)化專委會(huì)在珠海召開(kāi)了 “變電站綜合自動(dòng)化分專業(yè)委員會(huì)”的成立大會(huì),這標(biāo)志著對(duì)變電站綜合自動(dòng)化的深入研究和應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新階段。

目前, 國(guó)內(nèi)有關(guān)研制和生產(chǎn)單位推出的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)及產(chǎn)品很多, 根據(jù)該技術(shù)的發(fā)展過(guò)程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 歸納起來(lái)可分為3種典型類型。第1種類型為基于 RT U、變送器及繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置等設(shè)備的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng), 一般稱為增強(qiáng)型 RT U 方式, 也稱集中式, 或第1代綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該類系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè) RT U 裝置以實(shí)現(xiàn) “四遙”。結(jié)構(gòu)上僅是站級(jí)概念, 有關(guān)重要信息通過(guò)硬接點(diǎn)送給 RT U 裝置, 變電所的監(jiān)測(cè)量一般經(jīng)變送器變換后送給 RT U。開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)量是直接引至 RT U , RT U 的控制輸出一般經(jīng)遙控執(zhí)行柜發(fā)出控制命令。該類系統(tǒng)的特點(diǎn)是: 系統(tǒng)功能不強(qiáng), 硬件設(shè)備重復(fù), 整體性能指標(biāo)低, 系統(tǒng)聯(lián)接復(fù)雜, 可靠性低, 但其成本低, 特別適合于老站的改造。實(shí)際上該類系統(tǒng)僅為變電站綜合自動(dòng)化的初級(jí)形式, 尚不能稱為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第2種類型為從硬件結(jié)構(gòu)上按功能對(duì)裝置進(jìn)行了劃分, 摒棄了集中式單 CP U 結(jié)構(gòu)而走向分散, 系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元,主機(jī)單元、遙控執(zhí)行單元、保護(hù)單元組成。各功能單元通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)等手段實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合, 構(gòu)成系統(tǒng)。該類系統(tǒng)可替代常規(guī)的保護(hù)屏、控制屏、中央信號(hào)屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏、測(cè)量?jī)x表等。它具有較強(qiáng)的在線功能。各種功能比較完善, 且人機(jī)界面較好。但系統(tǒng)仍然比較復(fù)雜, 聯(lián)結(jié)電纜較多, 系統(tǒng)可靠性不太高。這類系統(tǒng)雖然做到了一定程度上的分散,但沒(méi)有從整體上來(lái)考慮變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu), 一般僅是監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的相加。由于我國(guó)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門(mén)和專業(yè)。故我國(guó)目前的大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均屬此類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)一般稱為分散式系統(tǒng)或第2代綜合自動(dòng)化系統(tǒng), 是一種過(guò)渡方案。第3種類型系統(tǒng)是采用國(guó)際上成熟的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想, 引入了站控級(jí)和間隔級(jí)概念, 系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。設(shè)備分變電站層設(shè)備(站控級(jí))和間隔層設(shè)備(間隔級(jí))。間隔層設(shè)備原則上按一次設(shè)備組織, 例如1條線路、1臺(tái)主變壓器。每一間隔層設(shè)備包括保護(hù)、控制、測(cè)量、通信、錄波等所有功能。設(shè)計(jì)的原則是: 凡是可以在本間隔層設(shè)備完成的功能, 盡量由間隔層設(shè)備就地獨(dú)立處理, 不依賴于通信網(wǎng)和變電站層設(shè)備。變電站層設(shè)備是通過(guò)間隔層設(shè)備了解和掌握整個(gè)變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行情況, 并通過(guò)間隔層設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站控制, 它還負(fù)責(zé)站內(nèi)信息收集、分析、存儲(chǔ)以及與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的聯(lián)系, 這類系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息資源的共享以及保護(hù)、監(jiān)控功能的綜合化,大大簡(jiǎn)化了站內(nèi)二次回路, 它完全消除了設(shè)備之間錯(cuò)綜復(fù)雜的二次電纜。由于間隔層設(shè)備可放在開(kāi)關(guān)柜上或放置在一次設(shè)備附近, 從而可大大縮小主控制室面積, 節(jié)省控制電纜, 減少 CT 負(fù)擔(dān)。同時(shí)大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性, 是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。該類系統(tǒng)一般稱為分層分布式系統(tǒng), 也稱為第3代變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第1種技術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為: 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要考慮 “四遙量”的采集, 以點(diǎn)為對(duì)象, 面向 “功能設(shè)計(jì)”, 故變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)以傳統(tǒng) RT U 裝置或在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)據(jù)采集裝置、主控單元、遙控執(zhí)行等裝置組成的監(jiān)控為基礎(chǔ)組成, 它與微機(jī)保護(hù)的聯(lián)系只要通過(guò)裝置上的串行口收集信息即可, 并且特別強(qiáng)調(diào)保護(hù)的獨(dú)立性, 即兩者不能有任何硬件上的融合。由于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)源于傳統(tǒng)的 “四遙”并且是在微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的, 且保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門(mén)和專業(yè), 故這種技術(shù)觀點(diǎn)曾一度流行。而第2種技術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為: 綜合自動(dòng)化技術(shù)是以先進(jìn)可靠的微機(jī)保護(hù)為核心, 以成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將測(cè)量控制與繼電保護(hù)融為一體, 共享數(shù)據(jù)資源, 并十分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)是以對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備為對(duì)象, 面向“對(duì)象設(shè)計(jì)”。當(dāng)然它也強(qiáng)調(diào)保護(hù)的相對(duì)獨(dú)立性, 主張?jiān)跊Q不降低保護(hù)可靠性和功能的前提下, 目前至少可以在低壓上采用保護(hù)與測(cè)控合一的綜合裝置。第2種技術(shù)觀點(diǎn)是在微機(jī)保護(hù)技術(shù)成熟并向網(wǎng)絡(luò)化多功能方向發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的。因此, 第2種技術(shù)觀點(diǎn)正逐步成為大家的共識(shí), 它也成為了目前綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和潮流。

綜觀目前國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展軌跡, 我們可以看出如下發(fā)展趨勢(shì):在總體結(jié)構(gòu)上引入國(guó)際上成熟的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想, 采用分層分布式結(jié)構(gòu), 并采用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(L AN), 通信規(guī)約向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏;通信媒介普遍采用光纖, 因?yàn)楣饫w具有抗電磁干擾的突出優(yōu)點(diǎn);c.間隔層設(shè)備逐步采用保護(hù)與測(cè)控合一的綜合裝置, 對(duì)于配電線直接安裝在開(kāi)關(guān)柜上。

國(guó)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展概況

國(guó)外從70年代末、80年代初就開(kāi)始進(jìn)行保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究工作。其主要特點(diǎn)為: 系統(tǒng)一般采用分層分布式, 系統(tǒng)由站控級(jí)和元件/ 間隔級(jí)組成, 大部分系統(tǒng)在站控級(jí)和元件/ 間隔級(jí)的通信采用星形光纖連接,繼電保護(hù)裝置下放到就地, 主控制室與各級(jí)電壓配電裝置之間僅有光纜聯(lián)系, 沒(méi)有強(qiáng)電控制電纜進(jìn)入主控制室, 這樣節(jié)約了大量控制電纜, 大大減少對(duì)主控制室內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其他電子元件器的干擾,提高了運(yùn)行水平和安全可靠性。

RTU RTU（遠(yuǎn)程終端單元），英文全稱RemoteTerminalUnit，中文全稱為遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。RTU(RemoteTerminalUnit)是構(gòu)成企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的核心裝置，通常由信號(hào)輸入/出模塊、微處理器、有線/無(wú)線通訊設(shè)備、電源及外殼等組成，由微處理器控制，并支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它通過(guò)自身的軟件(或智能軟件)系統(tǒng)，可理想地實(shí)現(xiàn)企業(yè)中央監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一次儀表的遙測(cè)、遙控、遙信和遙調(diào)等功能。RTU，是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元。RTU是安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的電子設(shè)備，用來(lái)監(jiān)視和測(cè)量安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。RTU將測(cè)得的狀態(tài)或信號(hào)轉(zhuǎn)換成可在通信媒體上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式，它還將從中央計(jì)算機(jī)發(fā)送來(lái)得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的功能控制。

SCADA SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)；它應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、燃?xì)?、鐵路等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域[1]。

在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中占重要地位,可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能,即我們所知的“四遙”功能.RTU(遠(yuǎn)程終端單元),FTU(饋線終端單元)是它的重要組成部分．在現(xiàn)今的變電站綜合自動(dòng)化建設(shè)中起了相當(dāng)重要的作用．

第五篇：數(shù)控編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

----智能化數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——智能化數(shù)控系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過(guò)程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過(guò)CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過(guò)程中CNC只是一個(gè)封閉式的開(kāi)環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。

數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

性能發(fā)展方向:(1)高速高精高效化 速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢

測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化 包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

(3)工藝復(fù)合性和多軸化 以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門(mén)子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。

(4)實(shí)時(shí)智能化 早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。

功能發(fā)展方向(1)用戶界面圖形化 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同，因而開(kāi)發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)

圖形顯示和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。

(2)科學(xué)計(jì)算可視化 科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示等。

(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化 多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

(4)內(nèi)裝高性能PLC 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗脩艨稍跇?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。

(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用 多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。

體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展:(1)集成化 采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)

體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過(guò)提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

(2)模塊化 硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過(guò)積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。

(3)網(wǎng)絡(luò)化 機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫(huà)面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。

(4)通用型開(kāi)放式閉環(huán)控制模式 采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開(kāi)放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)

當(dāng)前開(kāi)發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過(guò)程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。

智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系。