PLC技术在铁路电气化中的应用与发展趋势
发表时间：2018-06-12T10:19:15.773Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：吴畏
[导读] 摘要：随着互联网计算机技术的不断进步，PLC在电气自动化控制领域中的应用越来越广泛。
(中铁三局集团有限公司勘测设计分公司山西省太原市 030001)
摘要：随着互联网计算机技术的不断进步，PLC在电气自动化控制领域中的应用越来越广泛。铁路电气化是电气自动化中的一个重要领域，主要采用电力牵引的铁路运输系统。将PLC技术应用在铁路电气化中，实现了自动化和智能化控制，提高了工程的质量和安全性能，本文对PLC技术在铁路电气化中的应用与发展趋势进行了分析，以期为相关人员提供参考。
关键词：PLC技术；铁路电气化；应用；发展趋势
引言
PLC技术是一种新兴技术，其具有可靠性高、使用和维修方便、适应性强、抗干扰能力强等特点。随着科技的不断发展，近年来PLC技术的应用范围越来越广泛，尤其是在电气自动化控制中的应用，提高了控制质量，促进了电气自动化的发展。当前，PLC技术成为铁路电气化设备自动控制中的前端技术和主流势力。
1 PLC技术简介
PLC是一种微型控制器，主要用于工业控制中。它结合了计算机、互联网、通信和自动控制技术。PLC可以在相应的系统进行编程储存,依据用户的不同指令执行相应的逻辑运算。而且在专门的软件系统支持下,PLC本身的内部控制器会以排列堆栈的方式对指令的顺序进行堆栈,并完成数据状态的多次扫描处理,然后将扫描结论通过信号控制的形式传达给执行模块,CPU则会将程序循环执行。PLC只有几个输入、输出端连线简单，若控制要求变化只需要改变相应段的程序即可。PLC在工业中的广泛应用主要是因为它的储存量大、智能化程度高等优点，将PLC融入电气自动化产品中，可以使产品灵敏度提高、生产效率提高、智能化水平提高。
2 PLC技术在铁路电气化中应用的优点
2.1抗干扰能力以及环境适应能力增强
PLC具有较强的抗干扰能力，能够有效解决触点接触不良的问题，PLC是通过I/0端口进行数据传输的，只需要少量的I/0硬件元件就能够实现系统的运行，PLC技术有效的降低了系统故障的发生率，而且PLC软件和硬件的抗干扰性能都很强，在电气自动化中的应用提高了系统的可靠性和稳定性，增强了系统的抗干扰能力。PLC技术具有较强的恶劣环境适应能力，无论是在高温还是强磁场环境中都不会受到干扰，并且根据外界温度变化会进行自身调节。
2.2使用和维护方便
PLC采用的是在线编程方式，利用专门的软件进行编程，程序是梯形图的形式，PLC技术在开发和应用方面都很容易上手，能够满足更多人的需求，因此被越来越多的人使用，PLC的控制器使用的是逻辑存储器，通过I/O接口就能够实现数据的传输，大大减少了装置外部的接线数量，因此PLC的维护过程也十分简单。
2.3 PLC技术功能完备
目前市场上具有各种各样型号和规模的PLC产品，在应用PLC控制器时,用户可以选择不同型号的PLC，PLC具有扩展功能，通过模拟量扩展模块能增加I/O口的数量，使其能够控制更多的设备，只需要改变程序就可以实现不同的控制功能。PLC还具有通信能力，如果将PLC 联网可以使系统实现集中和分散控制。
3 PLC技术在铁路电气化中的应用
3.1在铁路电气化设备中的应用
铁路电气化设备中的保护装置一般由逻辑单元、执行单元以及测量单元组成，其中测量单元用于采集被保护对象的信息；逻辑单元用于分析信号的大小、特性，并确保保护装置能根据相应的逻辑规律运行，最后将运算结果输入到执行单元中；执行单元负责将传输来的信号对相关设备进行实时投切，并发出对应的信号，最终完成整个保护装置所担任的保护任务。PLC技术能够实现设备保护以及优化控制的功能。
3.2在电气化变电所的应用
PLC技术不仅被广泛的应用于控制装置，同时其在网络以及通讯领域也发挥着极为重要的作用。另外，该控制网内所有采集的数据信息还可以通过远程传输的方式与城市控制中心进行数据信息的交换与共享。随着科学技术的不断发展，该控制网的自动化系统已经逐步的实现了由集中采样方式向分布式采样方式的发展和过渡，利用PLC控制单元构建的智能型机电一体化开关柜，不仅将各个PLC控制单元通过内部网络紧密的联系在一起，并引入中央控制室，同时利用中央控制室内的信号控制盘，进行PLC通讯的设置，不仅实现了分布式PLC控制单元信息的总汇与数据交换，同时也促进了该工业控制网运行效率和质量的全面提升。
3.3在铁路电气化自动装置中的应用
由于铁路电气自动化是由电力牵引的铁路运输系统，因此PLC技术主要应用于电力牵引的电源设备和变压器装置上面。以广深高铁电气化铁路为例，PLC技术被广泛运用于该段铁路的沿线变电所中。目前PLC技术产品应用于变电所的变压器自动投入装置和备用电源装置中。在变电所运行状态下，PLC装置能够随时随地采集变电所内的各种进线电源、变压器以及控制盘上面的手动开闭合开关的运行状态信息。一旦变电所内的工作电源或者变压器出现故障时，PLC装置能够第一时间将故障自动切除，同时智能化地启动备用电源或者备用的变压器。与此同时，当主机版管理人员在进行手动控制盘开关装置时，PLC装置能够及时发出操作指令，协助管理人员完成手动倒闸工作，确保铁路电气化变电所的安全、可靠运行。
4 PLC技术在铁路电气化中的发展趋势
4.1产品规模向两极发展
随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。因此，未来PLC技术在铁路电气化中将向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。
4.2向模块化和智能化发展
为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了很多新的器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块以及专门
论数控技术的发展趋势 【论文关键词】：数控技术; 趋势; 智能 【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。 1. 引言 数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。 2. 国内外数控系统的发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 3. 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面： 3.1 高精度、高速度的发展趋势
数控技术发展趋势论文 一、国内外数控系统发展概况 目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与 数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈 控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以 及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固 定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不 适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。 二、数控技术发展趋势 （一）性能发展方向 （1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于 采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测 元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技
数控技术历史发展趋势及新技术论文 数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。 发展历史 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。 1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。 现在，数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。 发展途径 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨
数控机床的发展趋势论文
摘要 我国作为世界制造大国实现装备制造业的现代化是我国经济社会发展的必然选择，也是实现社会经济科学发展，顺利完成新型工业化道路，实现国民经济可持续发展的重要方针。与传统机床相比数控机床具有良好的制造柔性、生产精度高、产品生产率提高显著、操作者劳动强度低、较为舒适的工作条件、易于实现批量生产等特点博得了广大生产企业用户的青睐。从美国芝加哥国际数控机床展和北京国际数控机床展等国际性展览会上，我们不难发现当今数控机床的发展潮流及趋势。本文主要介绍和分析了数控机床、向着高速高效化方向发展、向着自诊断方向发展、向着网络化方向发展、向着模块化方向发展、向着智能化方向发展的技术的发展方向，希望对我国数控机床技术的发展献出自己的一份力量。【关键词】数控机床；发展；趋势
目录 1 数控机床的组成 (1) 2 我国数控机床的现状 (1) 3 国内数控机床的发展趋势 (1) 3.1高速、高效 (2) 3.2 高精度 (2) 3.3 高可靠 (2) 3.4 模块化 (2) 3.5 智能化 (2) 3.6 网络化 (3) 3.7 技术集成和技术复合 (3) 3.8 开放性 (3) 3.9 绿色化 (3) 4 我国数控机床产业的展望 (3) 5 结束语 (4) 参考文献 (4)
1 数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，如图所示： 控制介质---数控装置---伺服系统----机床主体 | | | ——反馈装置—— | 2 我国数控机床的现状 我国数控机床的研制工作起步比较晚，于1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床，并于1958年开始试制成功第一台电子管数控机床。1965 年开始研制晶体管数控系统，直到20 世纪60年代末至70年代初成功研制。从1980年起，我国加大改革开放的力度，先后从日、德、美、西班牙等西方国家引进CNC系统，对各种机、电、液、气等基础原件进行合作生产，极大地提高了产品的质量。总体来说，从1958年研制出第一台数控机床到现在，我国数控机床的发展大体可以分为三个阶段：1958至1979年为第一阶段，在这一阶段内我国受到西方国家的封锁和国内环境的影响，数控机床的发展采用的是封闭式摸索前进，数控机床的一些关键技术，如电气、液等核心技术达不到可靠性要求，故障常出；1980年至1995年为第二阶段，我国提出了改革开放的政策，积极引进国外的先进数控技术，利用国外的先进产品配置和技术，期间我国的数控机床取得了长足的发展，逐渐缩小与国外先进国家的差距，但总体来说，这个阶段属于我国的仿制时期，自主研发的产品占少数；1996年至今为第三阶段，我国实施产业化的战略，数控机床进入自主研发的时期，数控机床的产值比重也逐渐增大，数控机床无论从数量上还是在质量上都取得了较大的进步，某些核心的关键技术已经接近或者领先于世界水平。例如，2010年，世界28个主要机床生产国家和地区产值达663亿美元，较2009年增长了21 ％，其中，中国机床占全球机床产值的31％。中国为世界机床第一大生产国，日本居第二位，德国位列第三位，但是排名世界前7位的数控机床生产企业我国没有一家。 3 国内数控机床的发展趋势
中央广播电视大学数控技术 毕业论文 浅析数控技术的发展趋势 教学点：舞钢市广播电视大学 班级：10秋数控班 学号：1041001458060 姓名：岳阳 指导教师： 写作时间：2012.5.11
【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。 【关键词】：数控技术; 趋势; 智能 浅析数控技术的发展趋势 1. 引言 数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。 2. 国内外数控系统的发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿
1 毕业论文题目：数控技术的发展趋势专业：数控技术级别：08 级班级：数控 2 班学号：7112080140 姓名：叶伟指导老师：吴菲 2 【论文关键词】：数控技术；发展；趋势；智能【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是今年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高薪技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术发展趋势。 3 目录一、引言.................................................... 4 二、国内外数控技术的发展概括................................4 三、数控技术发展趋势........................................ 5 3.1 性能发展方向.............................................5 3.2 功能发展方向............................................. 6 3.3 体系结构的发展...........................................8 四、数控技术应用的新趋势....................................9 4.1 高速化发展新趋势.........................................9 4.2 精密化加工发展新趋势.....................................9 4.3 高效能发展新趋势.........................................10 4.4 开放化发展新趋势........................................10 4.5 复合化发展新趋势........................................10 五、数控技术智能化发展策略. ................................11 六、对我国数控技术和产业化发展的战略思考....................12 6.1 战略考虑.......... .......................................12 6.2 发展策