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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電氣與自動化論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
電氣自動化是一門重要的電力學科,與工業生產和人們日常生活息息相關,在改善勞動條件和提高勞動生產率、運行成本、工作效率等方面發揮著重要作用。由于當前電網線路中有大量諧波,從節能和消除諧波方面考慮,電氣自動化系統應積極利用有源濾波器、無功補償、變壓器等技術[1],減少電路傳輸損耗,實現電氣自動化系統的節能效果。
2 電氣工程的節能設計
2.1 高運行效率
為了提高電氣自動化系統的運行效率,應盡量選擇節能型的電力設備,通過減少系統損耗、無功補償、均衡負荷等方法,治理電網線路的不平衡電壓,平均分擔導線負荷壓力,不僅可有效提高系統運行效率,并且獲得明顯的節能效果。例如,在電氣自動系統配電設計時,可合理選取設計參數和調整電路負荷,從而提高電氣系統電源設備的綜合利用率和運行效率,直接或者間接地降低電能損耗。
2.2 完善配電設計 [本文轉自DylW.Net專業提供寫作物理教學論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網]
配電設計應首先考慮電氣自動化系統的適用性,滿足供電設備的穩定性、可靠性要求和用電設備的電力負荷容量要求以及電氣設備度對控制方法的要求等。在設計配電系統時,除了要滿足電氣設備和用電設備的運行要求外,還要確保電力系統的可靠、靈活、易控、穩定、高效等。其次,重點考慮電力系統的穩定和安全性,第一要確保電氣自動化系統線路具有良好的絕緣性,第二,在設計走線時,應嚴格控制水平導線的絕緣距離,第三,確保導線的動態穩定、熱穩定和負荷能力的裕度,保障電氣自動化系統運行中配電設備和用電設備的安全、穩定性,同時應做好電氣自動化系統的接地和防雷設計[2]。
3 節能技術在電氣自動化中的應用
3.1 加裝有源濾波器
電網線路中的大量諧波易導致電氣自動化系統中的電氣設備出現誤操作,為了提高電氣自動化系統的安全性,可在電氣設計時加裝有源濾波器,消除電網的大量諧波,降低電氣自動化系統的線路損耗。隨著電網線路中各種電氣設備數量不斷增加,電網線路諧波也不斷增加,這時基波電壓和諧波阻抗電壓易發生重疊,導致電力系統電壓發生不同程序畸變,引起電氣設備誤動作。在電氣自動化系統中加裝有源濾波器可有效解決這個問題,有源濾波器使用功率寬、動態性能好、反應速度快,并且可有效補償電網線路的無功功率,通過有源濾波器過濾電網線路的諧波,有效減少電氣設備的誤操作和誤動作,提高電氣自動化系統的節能效果。
3.2 加裝無功補償裝置
在電氣自動化設計中,可適當加裝無功補償裝置,減少電路損耗,確保電網的運行效率和運行質量,提高電力系統的安全性和穩定性。通過加強無功補償裝置補償電網線路的無功功率,應滿足以下要求:其一,根據電網無功功率情況,設置無功補償裝置的投切參數物理量,可有效避免無功補償裝置發生投切震蕩、無功倒送等情況;其二,安裝無功補償裝置時,對電網線路的局部區域進行就地補償,特別是用電量較大的線路,不僅可保障電網供電質量,而且可有效減少電網線路無功功率的長距離傳輸,具有顯著的節能效果;其三,為了獲得更好地武功補償效果,在選擇無功補償裝置的投切方式時,由于無功補償裝置的分擔方式、投切開關方式、按編碼分配方式、按比例分配方式等難以達到預期的無功補償效果,因此最好采用具有調節平滑、跟蹤準確、適應面廣等特點的模糊投切方式[3];其四,在使用無功補償裝置對電網線路進行無功功率補償時,要根據電氣自動化系統的具體運行參數值,如目標功率因數、配電電壓值、電流負荷等,來合理確定電容器容量。
3.3 優化變壓器選擇
為了提高電氣自動化系統的節能效果,應優化變壓器的選擇,一方面,電氣自動化系統應盡量選擇節能型變壓器,降低變壓器的有功功率損耗;另一方面,變壓器電氣設計,通過在三相電源上均勻分解單相設備、單相無功功率補償裝置、三相四線制供電等方式,減少電網線路的不平衡負荷,具有良好的節能效果。
3.4 減少線路傳輸損耗
由于電網線路上有電阻,在電能傳輸過程中不可避免會產生有功功率損耗,雖然這部分損耗不可能完全消除,但是可通過一定措施,最大程度的降低線路損耗。第一,增大導線橫截面積,在確保電氣自動化系統的電氣特性基礎上,適當增加導線橫截面積,降低導線電阻,從而減少線路損耗;第二,合理設計布線路徑,電氣自動化系統設計在導線布線時,應合理設計布線路徑,避免線路過度彎曲,可有效減少導線電阻;第三,減少負荷中心和變壓器之間的距離,縮短供電距離,減少電網線路傳輸電能的功率損耗;第四,為了減少電網線路電能損耗,盡量選擇電導率較小的導線材質,提高電網線路的節能性。
4 結語 [本文轉自DylW.Net專業提供寫作物理教學論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網]
在節能減排的社會大環境下,電氣自動化節能設計引起人們的廣泛關注,結合電氣自動化系統的運行要求,積極應用多種節能技術,優化電氣自動化系統節能設計,最大限度地發揮節能技術在電氣自動化中的作用,減少電網損耗,實現最大化的經濟效益和社會效益。
參考文獻
[1]馬建華.數字技術在工業電氣自動化中的應用與創新[J].制造業自動化,2012,06:142-144.
關鍵詞:人工智能 電氣 自動化控制
人類智能主要要包括三個力面,即感知能力,思維能力,行為能力,而人工智能是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。
1.人工智能應用理論分析
人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是門邊沿學科,屬于自然科學和社會科學的交叉。涉及哲學和認知科學、數學、心理學、計算機科學、控制論、不定性論,其研究范疇為自然語言處理,知識表現,智能搜索,推理,規劃,機器學習,知識獲取,感知問題,模式識別,邏輯程序設計,軟計算,不精確和不確定的管理,人工生命,神經網絡,復雜系統,遺傳算法等,應用于智能控制,機器人學,語言和圖像理解,遺傳編程。
當今社會,計算機技術已經滲透到生產和生活的方方面面,計算機編程技術的日新月異催生自動化生產、運輸、傳播的快速發展。人腦是最精密的機器,編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋,所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產、流通、交換、分配等關鍵一環,實現自動化,就等于減少了人力資本投入,并提高了運作的效率。
2.人工智能控制器的優勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如:神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解,也有利于控制策略的統一開發。這些AI函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢,這些優勢如下
(1)它們的設計不需要控制對象的模型(在許多場合,很難得到實際控制對象的精確動態方程,實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素。例如:參數變化,非線性時,往往不知道。)
(2)通過適當調整(根據響應時間、下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如:模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍,下降時間快3.5倍。
(3)它們比古典控制器的調節容易。
(4)在沒有必須專家知識時,通過響應數據也能設計它們。
(5)運用語言和響應信息可能設計它們。論文格式,自動化控制。
(6)它們有相當好的一致性(當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計),與驅動器的特性無關。論文格式,自動化控制。。現在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果非常好,但對其他控制對象效果就不會一致性地好,因此對具體對象必須具體設計。
3.人工智能的應用現狀
(1)優化設計電氣設備的設計是一項復雜的工作,它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識,還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的。因此,很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展,電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD),大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進,使傳統的CAD技術如虎添翼,產品設計的效率及質量得到全面提高。
用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法,非常適合于產品優化設計,因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
(2)智能控制的功能實現
①數據采集與處理:對所有開關量、模擬量的實時采集,并能按要求處理或存貯。
②畫面顯示:模擬畫面真實顯示一次設備和系統的運行狀態,可實時顯示電流、電壓等所有模擬量、計算量、隔離開關、斷路器等實際開關狀態及掛牌檢修功能,能生成歷史趨勢圖。
③運行監視:具有對各主要設備的模擬量數值、開關量狀態的實時智能監視,有事故報警越限和狀態變化事件報警,事件順序記錄、聲光、語音、電話圖象報警。
④操作控制:通過鍵盤或鼠標實現對斷路器及電動隔離開關的控制,勵磁電流的調整。按順控程序進行同期并網帶負荷或停機操作。系統對運行人員的操作權限加以限制,以適應各級運行值班管理。
⑤故障錄波:模擬量故障錄波,波形捕捉,開關量變位,順序記錄等(包括主要輔機)。論文格式,自動化控制。。
⑥在線分析:不對稱運行分析、負序量計算等。
⑦在線參數設定及修改:保護定值包括軟壓板的投退。
⑧運行管理:操作票專家系統,運行日志,報表的生成及存儲或打印,運行曲線等。
人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開,但在電氣設備控制領域所見報道不多??捎糜诳刂频娜斯ぶ悄芊椒ㄖ饕?種:模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。
4.恒壓供水案例簡析
恒壓供水在工業和民用供水系統中已普遍使用,由于系統的負荷變化的不確定性,采用傳統的PID算法實現壓力控制的動態特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統的設計初期曾采用多種進口的調節器,系統的動態特性指標總是不穩定,通過實際應用中的對比發現,應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統中有較好的效果。在實施過程中選用了AI 一808人工智能調節器作為主控制器,結合FXIN PLC邏輯控制功能很好地實現了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨采用PLC實現壓力和邏輯控制方案,由于PLC的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難,而且參數的調整也比較麻煩,所以所提出的方案具有較高的性價比。
本案例中只是一個人工智能在電氣自動化中的一個小小的應用,也是電氣元
件生產供給的一個方向,實現機械智能化是我們努力的追求,將人工智能的先進的最新成果應用于電氣自動化控制的實踐是一個誘人的課題。
人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能完成的復雜的工作,電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力,人工智能的應用體現在問題求解,邏輯推理與定理證明,自然語言理解,自動程序設計,專家系統,機器人學等方面。而這諸多方面都體現了一個自動化的特征,表達了一個共同的主題,即提高機械的人類意識能力,強化控制自動化。因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為,電氣自動化控制也需要人工智能的參與。
參考文獻:
關鍵詞:電氣工程及其自動化;實踐教學體系;教學改革
中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)05-0256-01
電氣工程及其自動化專業在我國已經有100余年的辦學歷史,是一門實踐性很強的學科,學生需進行大量的實踐活動,才能培養其動手、創新等專業綜合能力。要使學生在四年短暫的時間內,將所學理論知識轉換為實際工作能力,必須十分強調實踐能力的培養和訓練。因此,實踐教學體系至關重要,必須高度重視。
1 電氣工程及其自動化專業實踐教學體系現狀
1.1 第一課堂實踐教學體系現狀
第一課堂實踐教學內容是整個實踐教學體系的基礎。在電氣工程及其自動化專業本科人才培養計劃中,課程設置注重實驗課程的比例,專業實驗有驗證性、設計性、綜合性實驗。
目前開設的課程實驗教學學分數占總學分的12%,現有兩個專業實驗室,分別是電氣控制與繼電保護實驗室、電力電子與電機拖動實驗室。所配實驗裝置配備完善、設備先進,能滿足本科課程所開設的實驗,實驗開出率達到85%。
專業實驗(實踐)教學由長期穩定的校外實習基地擔任,目前與四川省電力公司下屬的2個實訓基地簽署了校企合作協議。校外實習基地設施齊全,基本能滿足學生參觀、檢修、生產運行實習的需要。
畢業論文(設計)是培養學生應用所學的專業知識解決實際工程應用的綜合能力的一門實踐教學課程,其學分數占總學分的9%。大多數任課教師能夠根據實際工程選擇多個論文(設計)題目,基本能滿足學生的需要。
這一課堂通過理論、實踐兩種教學方式的相輔相成,培養了學生的專業基本技能。
1.2 第二課堂實踐教學體系現狀
第二課堂實踐教學內容是整個實踐教學體系的提高和有益補充部分。電氣工程及其自動化專業本科人才培養計劃中,注重開放性實驗、學生參與教師科研、學術講座、科技競賽、社會實踐活動等實踐教學活動。
電力系統繼電保護、電力電子技術等課程是電氣工程及其自動化專業學生的必修課程,為了配合課堂教學,使所學理論知識與實際緊密結合,培養學生的實際運用知識的能力,本專業對實驗室進行了合理的時間和項目上的開放式管理。將科研和專業實驗教學有機結合,提供一定的開放實驗選題,培養學生的研究興趣、科研素質和創新能力,并鼓勵學生參與教師的科研項目研究和工程實踐。
近年來,學校一直非常重視學生的實踐能力和創新能力的培養。組織學生積極參加各項科技活動,積極有效地推動學生各具特色的科技文化活動的開展;并且開展力度大,種類多,學生參與面廣;取得了顯著的效果和優異的成績,培養了學生創新精神和實踐能力。
豐富多彩的學術講座有利于培養學生的專業興趣,拓寬學生的知識面。一方面聘請校外專家和學者來校開展學術交流活動,另一方面積極在校內開展專業教師的學術研討,帶動了學生的學習興趣,獲得了學生一致好評。
顯然,第二課堂的實踐教學在第一課堂的實踐教學的基礎上培養了學生的專業綜合能力。
2 電氣工程及其自動化專業實踐教學體系中存在的問題
近年來學校發展迅速,招生規模和專業數量都有了快速增長。電氣工程及其自動化專業作為新辦專業,在實踐教學體系構建上仍然處于摸索階段,存在著諸多方面的不足:
(1)實驗教學體系。
實驗是實踐教學體系的重要部分。傳統的實驗教學手段簡單,實驗教學效果不理想,達不到培養學生獨立思考和創新能力的目的;實驗項目與實際工程存在部分脫節;實驗師資隊伍建設力度不足等問題。
(2)校內外實習及實踐基地建設。
培養高級專門工程應用人才必須有良好的硬件設施和條件,也是形成應用型特色的物質基礎。
3 電氣工程及其自動化專業實踐教學體系改革思路
3.1 第一課堂實踐教學體系改革思路
為了更科學的設置實踐教學體系,在原有第一課堂實踐教學環節的基礎上進行深入研究,并結合“電氣工程及其自動化專業應用型人才培養方案改革與實踐”教改研究項目的進行,擬從實驗師資隊伍、課程體系改革、實驗體系改革等方面完善第一課堂實踐教學體系的建設。
繼續實施學校高層次人才引進辦法,在中青年實驗師資骨干、高學歷青年人才引進上有較大進展,創造條件在現有師資隊伍中培養“雙師型”骨干教師。
學校擬對課程體系進行深入研究與改革,現已啟動“電力電子課程體系的改革與實踐”教改研究項目。
實驗教學體系擬從兩個層次進行改革。第一層次為基礎理論與操作技能,培養學生的基本實驗技能和理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力?;A課、專業基礎課和專業課實驗要改變以驗證性實驗為主的局面,逐步減少這類實驗的比例,增加設計性、綜合性實驗。第二層次為科學技術研究與創新實踐,為高年級學有余力的優秀學生提供一個綜合設計、開發研究的環境,鼓勵學生自主選題,從而培養學生的創新意識與創新能力。
3.2 第二課堂實踐教學體系改革思路
電氣工程及其自動化專業實踐教學體系在學校運行取得了一定的成績,今后除繼續鞏固已取得的成績外,擬在金工實習基地建設、校外實訓實習基地建設等方面完善第二課堂實踐教學體系的建設。
金工實習是工科類專業學生必不可少的實踐性教學環節。為了適應學科發展和社會需求,將籌建適用范圍廣的金工實習基地,滿足電氣工程及其自動化專業人才培養的需要,提高學生的實際動手能力。
在專業實習方面,與已有的擔任實踐教學任務的校外實習基地保持良好聯系的基礎上,積極尋找與電氣工程及其自動化專業實踐教學環節相符合的校外實習基地,保證完成實踐教學任務,使學生的工程實踐能力真正得到培養。
總之,在鞏固現有實踐教學體系取得的成績基礎上,按以上第一、第二課堂實踐教學體系改革思路進行改革,將會逐步建立起科學合理的實踐教學體系,提高電氣工程及其自動化專業的教學質量和在社會上的聲譽。
參考文獻
[1]有關電氣工程及其自動化專業實踐教學體系的匯報[J].成都信息工程學院控制工程系,2007.
[2]華紅艷,楚隨英.“電氣工程及其自動化”專業實踐教學改革探索[J].鄭州航空工業管理學院學報(社會科學版),2005,1.
關鍵詞:電氣工程及其自動化;創新人才培養模式;特色
作者簡介:袁鐵江(1976-),男,四川成都人,新疆大學電氣工程學院博士研究生;晁勤(1959-),女,湖南邵陽人,新疆大學電氣工程學院,教授。(新疆烏魯木齊830047)
基金項目:本文系新疆大學“21世紀教育教學改革工程”二期項目(XJU2008JGZ15)、新疆大學《電力系統繼電保護》校級精品課程的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)06-0060-02
電氣工程及自動化專業的培養目標是培養能夠從事與電氣工程有關的系統運行、通訊、綜合自動化、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域工作的寬口徑“復合型”高級工程技術人才和管理人才[1]。要培養創新人才,首先要解決的重點和難點問題是實踐教學[2],其目的是:通過實踐教學各環節的實施培養學生的動手能力,促使學生綜合應用專業知識,優化學生的知識智能結構,為培養優秀的、適應市場需求的應用創新型人才創造條件。以新疆大學為例,介紹電氣工程及自動化專業教學改革思路、成果、經驗,為今后進一步進行更有成效的教學模式改革提供借鑒和幫助。
一、創新人才培養模式改革思路
根據教育部關于實施大學生創新性實驗計劃的精神,圍繞電氣工程及其自動化專業人才培養目標,根據電力行業的發展方向和現狀,結合人才市場需求,與電力行業的企、事業單位多次交流,總結了往屆畢業生走向工作崗位后所遇到的問題、工作中暴露出的知識弱點,結合學生在學習專業知識時所遇到的困難,認真研究分析了電氣工程及其自動化專業實踐教學各環節中存在的不足之處,以實踐教學為試點,突出學生職業素質、實踐能力和創新精神培養,積極探索實踐教學模式創新,主要從以下幾個方面進行了嘗試。
(1)將電氣行業先進設備應用到實踐教學中,完善實踐教學內容,提高實踐教學的現代化程度。
(2)精心設計實踐教學內容,打破課程界限,優化學生的專業知識結構[3]。由于某些課程的實踐教學環節與電力系統行業結合不緊密,學生不能很好地了解各課程內容在電力系統的具體應用。通過改革創新,加強各專業課程間的聯系,實踐教學體現專業培養方案的整體性。以繼電保護實踐教學為例,通過改革創新研究,微機保護實驗室在完成繼電保護實踐教學內容的同時,將電力系統分析、電力工程、單片機原理、軟件編程、電力通信、電力自動化、電力系統故障計算、電力系統仿真等多個課程的知識應用在繼電保護的實踐教學活動的各個環節,使學生對這些專業課在專業中的作用及課程間的聯系有整體的認識。
(3)將實踐教學與工業現場所需相結合,既豐富實踐教學內容,也鍛煉學生解決生產第一線實際問題的能力,充分體現高等教育為當地的經濟建設和生產實踐服務的宗旨[4]。如在微機保護實踐教學環節中,在教師指導下,學生以新疆實際電網結構為研究對象,對繼電保護問題進行分析計算。
(4)鼓勵學生參與教學實驗設備的開發和實踐教學改革,學生要順利完成指定任務,不但要擁有本專業各種知識,還要自學很多其它知識,因此吸收學生參與實踐教學改革,有助于提高學生的自學和創新能力[5],既鍛煉學生的實踐動手能力又激發學生的求知興趣,促使學生綜合應用所學知識,優化學生知識智能結構。同時,參與設備開發的學生分別負責不同內容,而整體功能的實現需要團結協作;實踐教學過程的實施,同樣要求通盤考慮,整體設計。因此通過實踐教學內容及教學模式的改革有助于培養學生的團隊精神。
實踐教學改革的成果可用于相同設備及類似設備的二次開發,具有一定推廣價值;提高了實驗設備的功能和現代化程度,拓寬實驗設備的應用范圍,開發后的實驗裝置不僅能用于教學任務,還可用于科學研究??杀苊庠O備過早淘汰,具有一定的經濟效益。
(5)通過教學改革創新,加強師資隊伍建設,豐富教師各自講授課程的教學內容,體現各個專業課程間的整體性和連貫性,提高師資隊伍的教學科研能力,形成一支年齡結構合理,知識體系優良的教學團隊。在實踐教學模式改革中,項目組成員要充分發揮自身優勢,團結協作完成任務,相互學習,取長補短,拓寬各自知識面。
二、創新人才培養模式實現方法和具體措施
1.電氣工程及其自動化畢業學生需求分析調研及就業措施
通過對新疆各電力相關的企事業單位的走訪調研,對本專業領域技術發展現狀及人才需求等情況進行了分析,全疆電力系統預計近幾年中每年都有700余人專業技術就業崗位需求,加之大型電力設備制造業和油田等各大型企業自備電廠以及廠礦企業電氣部分,預計每年需要電氣技術人員1000余人。但是內地學生來疆就業人數少,且部分不能長期在疆工作,目前新疆大學的招生量并未達到飽和程度,有很廣闊的就業前景。因此,新疆大學電氣工程學院陸續與新疆電力公司等相關單位簽署了多項定向培養的協議書,已有部分學生履行了協議并在新疆喀什、伊犁等地就業。
2.專業知識結構和課程設置、培養方案調研及地方特色人才培養模式改革
有關課程設置和培養計劃制定,我們向新疆電力公司和金鳳科技等多家行業單位發函征求了意見,同時參加了全國電氣專業教改年會,收集了大量兄弟院校電氣專業教改資料,經過電氣全體教師仔細討論和研究,確定了專業發展定位,制定了包含電力和風電兩個方向的全新的專業培養方案,學院又專門組織專家和負責人進行了論證討論,提出很多修改意見,形成了兩套分別針對民漢學生的具有地方特色的培養方案[7]。
3.大學生創新實踐、畢業生畢業設計結合現場實際取得良好效果
在各屆學生中進行了大學生創新實踐活動,獲得多項國家大學生實驗創新項目和校級科研實訓項目。從新疆多個涉電企業外聘導師,聯合進行了認識實習、畢業設計和畢業實習,并取得了較好的效果,社會用人單位對各屆畢業生思想品德、敬業精神、工作態度、專業知識、工作能力、創新能力等綜合評價良好。
4.專業主干課程與專業實驗室相結合實踐創新
主干課程建設中,在兼顧專業技術知識結構基礎上制定了電力系統繼電保護、電力系統分析和電力系統自動化等電氣專業主干課程7門[3]。并在廣泛調研的基礎上建成了與主干課程對應的10個專業實驗室,如:微機繼電保護實驗室、電力系統運行與控制實驗室、電力系統數字仿真實驗室、變電站自動化實驗室等。實驗室建設與運用的效果與特色非常明顯,可進行上述電氣專業7門主干課程全部理論驗證性實驗和設計型實驗及創新型實驗,也可進行本科畢業設計及研究生碩士論文撰寫中的創新部分驗證,還可進行教師科研項目研發。大部分實驗設備與電力現場一致,縮短理論教學與行業實際差別,還可進行與現場完全一致的電力系統數字物理聯合動態模擬試驗,也可進行二次設計開發。實驗軟件采用動畫實景三維實現,安全、逼真、可靠、經濟、實用。目前這些設備使用率高,實驗組數多,實驗效率和效果好,可提高學生分析問題的能力。
5.精品課程、課件、題庫、教材、教學大綱、網絡課堂建設
“電力系統繼電保護”獲得校級精品課程,“電力系統分析”獲自治區級精品課程。編制電氣專業教學大綱1套,完成“電力系統繼電保護”和“電力系統分析”題庫2套,開發“電氣特色專業”和“電氣緊缺專業”網頁2套,開發“電力系統繼電保護”、“電力系統分析”、“高電壓技術”課程教學網頁3套,課件多套。電氣專業所有課程選用優秀教材,還由教師主編并出版教材多部。如重慶大學出版社出版國家“十一五”規劃教材《自動控制原理》、《發電機組基礎》;機械出版社出版《風電場運行與維護》、《風電并網技術》,大連理工大學出版社出版《單片機原理及應用》。
6.外聘現場專家和工程技術人員進行現場教學
與新疆電力公司多個變電站和發電廠以及風電場、八鋼自備發電廠、石河子天富熱電廠等簽訂了實習協議,特聘陜西電力公司和新疆電力公司調度中心、新疆紅雁池電廠、新疆水電設計院、新疆送變電公司、吐魯番電業局等電力行業高級工程技術人員進行電氣設計指導和現場教學,收到良好效果。
三、主要改革創新成果、實踐效果和特色
(1)根據電氣工程行業特點和實際情況,改造和更新實踐教學平臺,通過軟、硬件購置和開發,把實驗室仿真成工業控制現場,使實驗過程接近實際工作環境,縮短學校教育與行業實際的距離,為畢業設計和創新制作提供一個良好的實踐場所,節省設備投資。
(2)根據電氣工程就業崗位群對實踐能力要求,改革了實踐教學模式,精心設計教學內容,體現各個專業課程間的整體性和連貫性,在實踐教學中綜合電力系統分析、電力系統繼電保護、高電壓技術、電力工程、單片機原理、軟件編程、電力通信、電力自動化、電力系統故障計算、電力系統仿真等多門課程知識,打破從單個課程進行實踐教學的界限,實現一體化實踐教學體系,并增加了風電方向課程,提高了就業率。
(3)選擇來自工業現場的具有代表性的生產實踐問題作為教學案例,實現實踐教學與工業現場相結合,鍛煉學生解決生產第一線實際問題的能力,同時為生產企業提供技術支持。
(4)對學生的自學能力、獨立思考能力、實踐動手能力及對所學知識的綜合應用能力等方面進行綜合訓練,提高學生的科技創新能力。參與開發的學生發表了多篇學術論文,多人考取了研究生,其余多就業于大型企業。調查結果顯示,考取研究生的學生在研究生的學習過程中,在科研方面顯示出了明顯的優勢,在研究生學習階段比同屆學生提前發表學術論文,早出科研成果,顯示出較好的科研能力;走向工作崗位的畢業生能很快勝任工作,得到了用人單位的好評??梢?,通過實踐教學激發了學生求知欲,拓寬學生知識面,優化學生知識結構,提高了學生的就業率。
(5)課程實驗、畢業設計、短學期教學、科研實訓多個環節相結合,充實短學期的教學內容,提高短學期的教學效果及本科生畢業設計質量。
(6)形成一支年齡結構合理,知識體系優良的教學團隊。教師發表了多篇教研論文及科研論文,多人獲得了本科生畢業設計優秀指導教師,在開發的實踐平臺上完成了各自科研項目部分內容。獲得自治區級電氣工程及其自動化專業教學團隊,多人獲自治區級教學名師。
四、成果水平和實際推廣應用價值
通過對實踐教學內容和教學模式的改革,使得教學內容更加完善,教學方式多樣化,既可以進行常規和理論實驗驗證,又可以設計和創新,而且由于多項實驗采用計算機可視化界面,使實驗過程更形象更容易理解。促進了理論教學,從而提高教學質量,培養學生的實踐動手和科技創新能力,縮短學校與市場差距,全方位提高電氣工程及其自動化專業畢業生水平,具有實際推廣應用價值。
五、進一步實施方案和完善措施
采取多種措施嚴格執行培養方案、課堂教學、課件使用、實驗室及設備管理,加強對理論教學、實踐實習的執行,進行有效的過程監控。
建立、健全規章制度及完善有效的教學體系文檔資料,積累教學經驗,進行質量反饋,切實提高教學質量。
完善實驗指導書的編制,提高實用性。
完善課件質量,使其更加直觀、形象、逼真,具有動態效果。
充實網絡教學資源,使學生更易于獨立實現預習復習和鞏固提高專業知識的技能。
參考文獻:
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【Abstract】With the development of time, the PLC automatic control system based on the advanced computer control technology and electrical automation control technology, has been actively applied in many areas, and rapid developed. This paper explores the integrated design of PLC technology automation control system.
【關鍵詞】自動化控制系統;PLC技術;集成設計
【Keywords】automatic control system; PLC technology; integrated design
【中圖分類號】F407.67 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069(2017)03-0100-02
1 引言
在衡量一個國家生產力發展水平以及生產發展中,工業自動化水平是一個重要的指標,并且在工業自動化中,電氣自動化是其重要的組成部分。在基于可編程控制器基礎之上PLC技術的發展和生產,不僅僅克服了之前控制的許多缺點,還提升了電氣自動化控制的水平,解決了甚多技術上的難題,有著較好的應用和推廣前景。該研究中所提到的單片機選擇變頻器與PLC,方便用戶管理,維修相對比較方便。為了較好地發揮PLC自動化控制系統所產生的積極作用,論文就從PLC自動化控制系統以及PLC技術優化設計的基本論述出發,對基于PLC技術的自動化控制系統的集成設計展開討論。
2 PLC自動化控制系統以及PLC技術優化設計
2.1 PLC自動化控制系統
每一種控制系統所進行的優化設計都是為了更好地提升自動化生產的效率和質量,更好地滿足被控制對象的基本工藝要求,然而在PLC自動化控制系統中,不僅要遵循優化設計的原則,還需要依據一定的生產工藝要求[1]。
2.1.1系統安全性的保證
在控制系統進行優化的設計過程中,應該保證可靠、安全這一條主線,在保證不斷提升PLC自動化控制系統質量以及效率的過程中,保證系統的使用可靠性和安全性。
2.1.2 被控制對象基本工藝要求的滿足
優化設計最基本的原則,就是要最大限度地滿足被控制對象的基本工藝要求。在PLC自動化控制系統進行優化設計之前,就需要先進行必要的調查研究,關于控制系統的重要應用環境和基本用途,將相關的數據資料進行整理和搜集。詳細地優化設計方案的形成就需要有專業的設計人員并做好準備工作。協同各方面的關系積極解決設計過程中出現的問題。
2.1.3 生產效率的提升
在PLC自動化控制系統的優化設計中,生產效率的提升就是其目的,這樣的過程還需要在許多工藝的改進和生產路線伴隨之下進行。所以在選擇PLC容量的過程中,緊密地聯系實際,為日后優化改造留有一定余地,并確定合理的容量。
2.1.4 優化設計方案的優化
對于PLC自動化控制系統而言,為了使基本的使用功能不受影響,就需要在最大的可能之下優化PLC自動化控制系統的優化設計方案。為了實現合理而且經濟簡便的優化設計方案,就需要達到更佳的控制效果并進行更為簡單的設計。
2.2 PLC技術
所謂的PLC技術,就是一個關于可編程控制器的簡稱,自身的計算機技術的一種表現,也是在計算機基礎之上發展而來的一種全新的技術,而且這樣的技術日趨成熟,也為電子自動化生產創造出了一種具有較強專業性的自動化控制器,不斷地被應用在電氣自動化控制中。實現電氣自動化的控制實現,就需要按照不同用戶的需求,依據既定的順序和命令進行處理,通過相關的軟件進行控制。與傳統的電氣自動化控制系統進行比較,PLC控制系統進行連接只需要通過相關的軟件,以及較少的接線量,通常情況下其他的線路是不需要實際線路連接的。另外,還可以依據既定的程序,將這種系統所涉及的信息存儲、處理以及獲取進行。
3 PLC自動化控制系統的集成設計
相較于傳統的電氣自動化控制系統而言,其需要通過多種連接線才可以將處理和連接實現,從而消耗較多的財力、物力以及人力,還不能夠積極地促進高效維護和統一管理,各式各樣的障礙對系統的正常運行產生著嚴重的阻礙。然而,隨著時間的發展,在先進的計算機控制技術以及電氣自動化控制技術的基礎之上所發展開來的PLC自動化控制系統,已經在許多的領域被積極地運用,并且自身迅速地發展[2]。
3.1 集成設計之軟件設計
在PLC 控制系統的設計上,首先要設計出電源回路(見圖1)。選用80 至240VAC 的電源作為PLC 的供電裝置。由于適用于PLC 的電源較多,其對電源的適應范圍較廣,因此在安裝電源時要加裝電源凈化元件,以此來達到抗干擾的目的??垢蓴_元件選擇1:1 的隔離變壓器、電源濾波器等裝置。按照控制要求將工藝流程圖轉化成梯形圖,這就是軟件設計的主要任務,也是PLC應用最關鍵的問題,并且軟件設計的具體表現就是程序的編寫。在控制工程的應用中,優秀的軟件設計方便工程技術人員對系統進行日常的維護以及系統調試。生產過程控制復雜程度不同,模塊化程序以及基本程序的結構分類也不同。
3.2 集成設計之硬件設計
3.2.1 硬件設計之PLC自動化控制系統的輸出電路設計
在對于輸出電路進行設計的時候,做好相關的電路設計準備工作,就需要按照基本的生產工藝要求進行,通過晶體管將輸出電路所需要的各式頻器的調速和控制以及指示燈輸出,需要晶體管作為支撐的,最主要的就是頻率過高的PLC控制系統。通過繼電器輸出,說明其有著過低的頻率,不僅設計簡單還可以提升系統的負載能力。
3.2.2 硬件設計之PLC自動化控制系統的輸出電路設計分析
對于PLC自動化控制系統的輸入電源而言,AC85-240V就是通常情況下供電電源的電壓,有著比較多的應用和比較廣的適用范圍。在電源上面安裝必要的電源凈化原件,更好地減少外界環境對電源的干擾,隔離變壓器和電源濾波器就是最主要的。我們所引入的雙層隔離技術,就是在隔離變壓器的使用過程中引入的,可以通過屏蔽層減少高低頻脈沖的干擾。
4 結語
PLC作為一種電子操作系統,專門在工業環境下進行,使用時可以在沒有任何保護措施的情況之下。當有著電磁干擾以及過分惡劣的工作環境的時候,就會有整個系統或者設備失靈的現象發生。所以將PLC自動化控制系統進行進一步的優化設計就成為了必要選擇。PLC自動化控制系統的優化設計以及集成設計,是一個非常系統化的工程,為了實現最優化的設計,就需要在反復的設計和實踐過程中對其進行不斷地優化和總結,優化其集成設計。
【參考文獻】
關鍵詞:智能化技術;電氣工程;自動化控制
引言:
在現代化的今天,依舊應用傳統的自動化控制技術來控制電力工程,無法滿足電氣工程發展的需求。此種情況下,應當利用智能化技術來優化和創新電氣工程自動化控制,這可以大大提高電氣工程自動化控制效率,推動電氣工程良好發展??梢哉f,智能化技術是推動電力工程自動化控制水平提高的有效手段。那么,智能化技術如何有效的應用于電氣工程自動化控制中呢?本文筆者將在下文圍繞此問題展開分析和探討,希望對于促進電力工程良好發展有所幫助。
一、電氣工程自動化控制中智能化技術的特點
電氣工程自動化控制中智能化技術的特點主要表現在以下幾方面。
(一)智能化技術的自動化水平高
相對于傳統電力工程自動化控制來說,運用智能化技術的自動化控制可以在無人控制和操作的情況下,有序的、有計劃的運行。這是因為利用智能化技術來控制和調節電氣設備,是按照設定的情況來標準的、規范的控制調節電氣設備,這會使電氣設備以最佳的狀態來運行,如此就可以科學、合理的控制電力工程,使之安全、穩定、有效的運行。
(二)智能化控制器無需操作模型
利用智能化技術而構成的智能化控制器,其具有緊密系數高的特點,在具體的控制電力工程的過程中,可以相對精確的、詳盡的掌握電力工程相關數據。以此為依據,對電力工程進行科學的、合理的、有效的控制,使其正常、穩定的運行。利用智能化控制器的應用,無需依靠操作模型來進行電氣工程控制,這大大提高了電力工程自動化控制效率。
(三)智能化技術的數據處理能力較強
與傳統電力工程自動化控制相比,在電力工程自動化控制中應用智能化技術,可以使增強自動化控制水平,使其能夠針對不同對象,進行相應的數據分析和數據處理,合理控制,提高控制效果。但是有些控制對象具有多樣性,不容易控制,及時利用智能化技術也不能夠實現控制對象全面化。所以,在未來發展電力工程自動化控制時應當注意此種方面的強化。
二、電氣工程自動化控制中智能化技術應用的優勢
智能化技術作為科學技術的產物,將其應用于電氣工程自動化控制中,可以對信息進行收集、分析、處理、反饋,優化和調整電氣工程自動化控制,促進電氣工程良好發展的同時,節約人力資源。可以說,電氣工程自動化控制中應用智能化技術具有多種優勢。主要表現為:
(一)智能化函數近似器應用性更高
因為智能化技術的應用,可以說人工智能在電氣工程自動化控制中充分發揮作用。也就是根據電氣工程自動化控制的對象,智能化函數近似器會選用適合的函數計算方法來計算控制對象相關的數據,得到精確度高和真實的數據結果(如圖一所示)。以此為依據,科學、合理的調控電氣工程,可以提高電氣工程的質量和效率。
(二)智能技術更易于調節
在電氣工程自動化控制中應用智能化技術,可以實現人工智能控制器對電氣工程數據進行收集和分析,進而合理控制電氣工程。此種電氣工程自動化控制方式,即使沒有相關專家作指導,也能夠有效的完成電氣工程的控制,為使電氣工程良好運行創造條件。
三、智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用
綜合上文電氣工程自動化控制中智能化技術的特點和優勢,可以確定智能化技術有效的應用于電氣工程自動化控制中,可以大大提高自動化控制水平,為推動電氣工程良好發展做鋪墊。
(一)智能化技術能夠診斷電氣工程存在的故障
電氣工程系統運行過程中,電氣設備會受到環境因素、自身因素等因素的影響,使其出現故障,影響電氣工程系統運行效果。為避免此種情況出現在電氣工程系統中,智能化技術的有效應用,可以電氣工程進行全面的、詳細的檢測,找出故障的電氣設備。在此基礎上對故障設備的相關數據進行收集、分析、反饋,找出解決故障的有效方法,為使故障的電氣設備再次有效應用創造條件。
(二)智能化技術對電氣設備優化設計
電氣工程自動化控制的過程中,經常需要對電氣設備進行設計,確保所設計的電氣設備可以有效的應用,為促進電氣工程有效應用提供條件。但是,要想設計出,滿足電氣工程需要的電氣設備是比較困難的。因為電氣設備設計是非常復雜和繁瑣的,設計人員不僅要掌握專業的知識,還要具有較強的設計經驗,在設計中詳細的分析電氣設備的功能和作用,在此基礎上科學、合理的設計,才能夠確保電氣設備可以有效應用。但智能化技術應用于電氣設備設計中,可以利用遺傳算法、智能化CAD技術等來輔助電氣設備設計,這可以在一定程度上優化電氣設備的設計,為設計出功能強、性能佳的電氣設備創造條件。
(三)智能化技術在電氣工程自動化控制中的智能控制
智能化技術應用到電氣工程自動化控制中,可以促使自動化控制向自動操作化、自主化、高效化、智能化的方向發展。之所以這么說,主要是電氣工程自動化控制中應用的智能化技術,可以針對控制對象實際情況,提出行之有效的控制方案,進而對自動化控制系統進行適當的調節,使其可以按照控制方案來控制電氣工程各個方面,提升電氣工程水平,為促進電氣工程良好發展創造條件。
結束語:
在我國科學技術不斷發展的當下,傳統的電氣工程自動化控制已經無法,滿足電氣工程的發展。此種情況下,應當在電氣工程自動化控制中科學、合理的應用智能化技術,促使智能化技術在電氣工程自動化控制中充分發揮作用,診斷電氣工程存在的故障、電氣設備優化設計、電氣工程自動化控制中的智能控制,提升電氣工程自動化控制水平,推動電氣工程良好發展創造條件。所以,智能化技術科學、合理的應用于電氣工程自動化控制中至關重要。
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論文關鍵詞:人工智能技術,電氣自動化,自動化控制,策略
智能化技術是技術領域的一種革新,使得各個行業都實現了全面發展。在電氣自動化控制中應用人工智能技術,可以使得電氣設備的系統運行更加簡單智能,對系統可以進行優化處理。與此同時,人工智能技術的應用也為電氣自動化控制提供了技術保障和安全保障,減少了各種電氣設備操作對人員帶來的傷害,在節省人力和物力的基礎上提高了工作質量。在電氣行業的發展過程中,自動化發展就必須要利用人工智能技術。
1 人工智能技術概述
1.1 人工智能技術的定義
人工智能技術指的是借助計算機技術對人腦進行模擬,并且發出類似人類的行為指令,從而對各種操作進行完成的過程。人工技能技術是多個領域的研究結果的融合,比如傳統的數學和計算機,同時還結合了人文學科、自然和社會學科的知識,在很多領域中都有十分廣泛的應用。計算機技術可以實現對人腦的有效模擬,因此使得工作的效率更高,系統的運行更加靈活也更加穩定,能夠增強各種設備的自動化處理水平。
1.2 人工智能技術在電氣自動化應用中的功能
第一,實現數據的采集和處理。人工智能技術在電氣自動化控制中進行應用的時候,可以實現對設備中的一些數據進行采集,根據功能的不斷完善,還能對一些數據進行存儲。
第二,監視運行系統,并及時發出報警。人工智能技術可以對電氣設備在使用過程中出現的一些問題進行有效地監控,而且還能對電氣系統進行有效地模擬,對設備的開關量進行監視,防止出現異常情況,一旦出現了異常情況,要自動啟動報警裝置,同時還能對一些電氣設備進行切斷,從而使得電氣設備處于安全狀態。
第三,對電氣設備的操作進行控制。電氣自動化過程中,人工智能技術的應用,可以使得電氣設備的操作過程變得更加簡單,通過鼠標和鍵盤可以實現對斷路器和電動隔離開關的控制,還可以對勵磁電流進行調整。通過這種技術的應用,就可以極大地減少工作人員的工作量,降低勞動強度。
2 人工智能技術在電氣自動化過程中的應用
2.1 在電氣設備中的應用
電氣設備的設計要符合自動化操作的要求,在進行設計的過程中,也應該要加強對人工智能技術的應用。由于電氣設備的系統比較復雜,包含了很多方面的知識和技能,因此在進行設計的時候,有的系統設計也可以借助人工智能技術來完成,比如可以通過計算機設置一些算法,對電氣設備系統設計中的一些參數進行計算,從而便于電氣設備控制系統的設計,極大程度地提高設備的工作速率與質量。
2.2 在電氣控制工作中的應用
在電氣領域內,對電氣設備進行控制是一個十分重要的部分,自動化設備是當前電氣行業的主要發展方向,在設備的控制上,也要逐漸實現智能化,可以極大程度增強工作效率,縮減資金成本,并且降低從業者的勞動強度。比如人工智能技術中的模糊控制、神經網絡控制、專家系統等,都是比較先進的控制技術,可以實現對各種設備的有效控制,韓劇熱的反思而且控制的效果很好,產生的誤差較小。比如在模糊控制中,較為常用的模糊控制方法有Sugeno與Mamdani兩種技術,后者主要是應用在對設備的速度調節的控制上,模糊控制的方法能夠以一種更高的效率來處理交流傳動控制的相關問題,從而使得電氣設備的工作質量和工作效率有很大的提升。
2.3 在電氣設備的日常操作過程中的應用
電氣行業與民眾的日常生活與工作都存在緊密的關聯,各種電網十分復雜、電氣設備繁多,日常的控制工作也十分繁瑣。傳統的日常操作比較復雜,而且也會增加電氣系統控制的時間,降低控制效率。對此,要積極加強對人工智能技術的應用,在日常工作過程中,可以通過人工智能技術設置一些基本的控制算法,應用在日常系統操作期間,能夠將復雜的操作流程變得簡潔,而且僅僅需要電腦就可以實現對各種操作的控制,最重要的是,通過人工智能技術的深化,還能實現遠程控制,可以將操作界面進行簡化,及時處理并保存相關重要數據,為將來的查找與應用提供方便。在日常操作過程中,對于很多數據都要進行記錄,比如電氣設備的損耗情況、電量等,如果采用人工記錄,則會有巨大的工作量,還容易出錯,但是應用人工智能技術編制相應的表格和數據采集系統,則可以實現對數據的采集和有效保存,降低了工作強度,同時提高了工作效率。
2.4 在故障診斷過程中的應用
在電氣運行過程中,無論是客觀因素還是其他的主觀因素,都會造成電氣設備的故障以及事故,如果對于這些故障沒有及時進行處理,找不到相應的原因,則很有可能造成更嚴重的危害,會有較大的經濟損失。電氣自動化過程中,對設備的使用性能、故障等方面的診斷也要逐漸實現自動化,而人工智能技術的應用,將使得故障診斷過程變得更加簡單。神經網絡、模糊理論及專家系統是人工智能技術在電氣診斷過程中應用的三種方式,這三種方法在故障的診斷以及事故的發生過程中發揮了十分重要的作用。借助智能技術,將神經網路、模糊理論等系統的結合在一起,就能夠處理電氣故障檢測耗費時間長、等待結果時間長等問題,可以對各種故障進行精準的判斷,并且為后續的故障處理提供更多充足的時間和依據。
2.5 在簡化自控流程中的應用
電氣領域的自動化控制是一個十分復雜的過程,對于各個步驟的要求都比較嚴格,一旦某個環節出現了紕漏,則會造成嚴重的后果,引發較大的經濟損失。人工智能技術的應用可以對各種設備使用情況、故障情況等進行分析,進而設計出合理的故障處理方法,盡可能確保電氣自控工作的質量。而且這種技術的應用,還可以實現遠程維修,簡化了過程。
3 結語
綜上所述,人工智能技術在電氣自動化過程中的應用包括多方面內容,比如電氣設備的操作、故障的診斷、自動控制流程的簡化等,都可以借助人工智能技術,使得各個過程變得簡單、快捷,促進電氣設備的自動化水平不斷提升。
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基金項目:本文系2011年溫州大學教改項目(項目編號:11jg47B)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0036-02
一、專業建設背景和人才需求分析
傳統的電氣工程及其自動化專業被認為是強電專業,隨著信息和網絡技術的發展,弱電類課程的比重正逐漸增加,[1]現在的電氣工程及其自動化專業已經成為強弱電相結合的專業。不同高校根據自己的辦學條件和現有師資均有所側重,目前重點高?;旧蟼戎赜趶婋?,以電力系統及其自動化為主要方向;而有些高校由于條件的限制或學生的就業情況側重于弱電。不同層次學校的人才培養,其就業崗位和工作任務、性質也不一樣,因此應充分考慮到社會對本專業人才的不同需求。
浙江省是我國第二產業比重較高的省份之一,高低壓電器和機電業的發展處于突出的位置。溫州電器經過20多年的發展,已成為全國生產規模最大、生產能力最強、市場占有率最高、產業種類最齊的工業電器生產基地,“中國電器之都”、“國家火炬計劃智能化電器產業基地”、“中國斷路器產業基地”和“中國防爆電器生產基地”等國家級產業基地均坐落于溫州市(樂清)境內。
溫州低壓電器企業的規模雖然大,但是技術水平還比較落后,平均盈利能力低于整體水平,與北京、福建、天津、上海的企業相比,差距甚大,其主要原因是:產品檔次偏低,技術含量不高,缺乏附加值。究其根本是技術人才嚴重缺乏,技術人才的缺乏已經制約了溫州區域經濟的發展,盡管全省已經有多所高校設置了電氣工程及其自動化專業,但是這些專業培養的側重點不一樣,不能滿足溫州地區對低壓電器人才的需求。因此,亟需地方性高校為溫州電器產業培養急需的人才。
二、專業建設思路
根據人才市場需求,溫州大學電氣工程及其自動化專業建設的具體思路是:定位建成立足溫州、服務浙江、輻射行業的工程應用型人才培養特色專業;建立合理的、具有鮮明特色的理論和實踐兩個教學體系;培養學生電子設計、電氣產品設計和電氣工程設計這三方面的能力;實現理論教學與實踐教學、課程體系與地方產業、人才培養與專業特色的緊密結合;使學生成為理論基礎扎實、具有一定工程應用能力和創新能力的工程應用型人才,體現具有“應用性”和“地方性”特色的電氣工程及其自動化專業工程型服務地方區域的人才培養模式。
三、具體實施方案
1.以實際辦學條件為基礎,確立專業培養目標
根據溫州大學電氣工程及其自動化專業鮮明的服務于地方電器行業的專業定位,本專業旨在培養具有電氣工程技術專業扎實的基礎理論與專業知識,具有較強的工程實踐能力、創新意識以及良好的團隊合作精神,具有知識、能力、素質協調發展,能夠在電力系統、建筑設計與施工單位、科研機構、電器制造企業等企事業單位與電氣工程專業相關領域從事設計、研發、運行、維護、管理和教育等工作的應用型高級工程技術人才,特別是在電器及其智能化方面能夠從事研制開發、應用研究、試驗分析和生產管理等工作的電氣工程師。
2.以CDIO培養模式為基礎,確定專業人才培養模式
在人才培養方案的制訂過程中,加強相關產業和領域發展趨勢及人才需求的調研,吸引產業、行業和用人部門共同研究教學內容,制訂與企業生產、區域產業發展需要相結合的培養方案和課程體系。人才培養模式將學習美國麻省理工學院CDIO培養模式,強調人才培養的社會和工程環境,結合產業背景和社會人才需求情況,制訂培養方案、課程體系和教學方式,適應職場目標和社會工作崗位的需求,通過專業評估、社會評價和學生評價去修正培養方案、課程體系和教學方式,旨在培養科學基礎扎實、個人工程實踐能力強、具備團隊合作精神的電氣工程師,以達到質量工程教育的目的。圖1為電氣工程及其自動化專業人才培養框架。
3.以學生能力培養為目標,注重工程素質訓練
本專業緊緊圍繞溫州市智能電子電器行業技術研究中心、浙江省低壓電器技術創新服務平臺,以電氣工程師為培養目標,要求學生具備以下幾方面的知識和能力:
(1)電子設計能力。要求學生掌握電路原理、模擬和數字電子技術、單片機原理與應用、自動控制原理等主要基礎知識,熟 第一論文 網練掌握PROTEL等電子設計自動化工具,具備電子設計基本能力,包括電子硬件設計和軟件開發,能夠綜合運用所學專業知識進行電子系統設計、分析和調試,具有一定的創新能力和解決實際工程問題的能力。爭取讓學生在大二階段就能完成電路、模電、數電和單片機課程的學習,利用暑假參加電子競賽的培訓,通過參賽以提高學生的專業意識和學習興趣。
(2)電氣產品設計能力。要求學生具有工程制圖的基本能力,能看懂一般的機械工程圖紙,掌握電器學的基本知識,掌握電氣產品的工作原理和設計方法,特別是電器智能化方面的知識,掌握電氣工程師必須具備的計算、實驗、測試、仿真等基本技能,特別是電器智能化方面的設計能力,能熟練運用常用的設計軟件(如AUTOCAD等)進行輔助設計與分析。
(3)電氣工程設計能力。掌握電氣工程領域供配電方面的專業知識,如供配電技術、電力電子技術、電機及其控制技術、電氣檢測技術和機電一體化技術,具備自動控制系統的基礎知識,熟悉國家及行業的電氣標準,了解機電工程安裝與項目管理方面的知識;掌握注冊電氣工程師(供配電方向)必須具備的電氣工程項目設計能力,初步具備項目從立項、招投標、安裝施工、監理與驗收等一系列的項目組織管理和協調能力。
(4)以工程實踐能力與工程意識培養為核心建立實踐教學體系。工程實踐能力培養是電氣工程及其自動化專業工程型應用人才培養模式的重要組成部分。在制訂人才培養方案時應注重實踐,把實踐教學貫穿在整個教學過程中,以電子電氣工程實驗實訓中心、校內實踐與實習基地、校外實習基地為依托,采用課內實驗和課程設計等實踐教學環節、專業見習、專業實習、工程技術實 踐、畢業設計等多種形式,通過學生、學校、企業之間的有機結合構建一個與理論教學體系相對應的實踐教學體系,如圖2所示。主要開展以下幾個方面的實踐環節:
1)以問題為先導——工程認知環節。[3]通過基本技能訓練、專業基礎課程實驗、專業見習等實踐環節,讓學生能夠認識基本電子、電氣類元件和產品、機電或機械零件,如電阻、電感、電容、晶閘管、繼電器、斷路器、隔離開關、電動機、凸輪、曲軸以及簡單的控制電路等,初步了解課堂上講解的理論知識在實際產品設計和制造中的應用,增加其感性認識,激發他們的學習興趣。
2)以任務為驅動——面向行業的工程實踐和創新環節。[3]該環節結合電氣工程學科特點,將實踐教學內容與實際項目相關聯,在電器行業、電氣工程設計、電力拖動等方面引領學生進行工程實踐創新。教師以案例的方式給學生布置題目,學生則以項目組的形式進行組織討論、設計和分析,提高學生的專業意識和工程實踐能力,同時加 第一論文 網強學生的團隊合作精神和相互溝通的能力。另外,通過電子電氣產品創新、挑戰杯創業大賽、科研項目和畢業設計等多個環節對學生進行創新能力的培養,提高學生分析和解決工程實際問題的能力,努力將學生培養成為工程應用型技術人才。
4.加強師資隊伍建設,提高教學質量
加強教師隊伍建設,建設一支適應高質量教學要求的師資隊伍是提高教學質量和培養高素質應用型人才的關鍵。引進和培養學歷職稱層次高、學術研究水平高、社會行業知名度高的高級人才,以加強學術梯隊建設。加強校內專任教師到相關產業和領域一線學習交流;建立相關產業和領域的人員到學校兼職授課的制度,進一步促進產學研緊密結合,提升本專業建設的整體水平和人才培養質量。
5.建立考核評估機制,完善培養方案和課程體系
構建學生、教師雙向信息反饋與評估機制;加強與企業的聯系,及時反饋人才需求和學生培養質量,提升本專業建設的整體水平和人才培養的質量。
四、特色
1.專業定位體現地方性
針對浙江省及溫州樂清區域經濟發展、企業人才需求,就溫州大學電氣工程及其自動化專業形成鮮明的服務于地方電器行業的專業定位;努力為地方培養、輸送高質量的專業人才,實現人才的就地培養。
2.產學研合作
以專業建設為基礎,充分利用溫州市智能電器重點實驗室、省級低壓電器技術創新服務平臺,整合利用浙江省低壓電器產業技術創新戰略聯盟的優勢資源,以重點發展學科、重點實驗室、技術開發中心等為依托,加快建設工程應用型人才培養基地,促進學科鏈、產業鏈和人才鏈的有機結合;突出產學研一體化的辦學優勢,爭取在電氣工程領域,特別是電器行業中,不管是人才培養還是科研項目的開發和創新方面均起到示范和帶頭作用。
參考文獻:
[1]王立欣,等.電氣工程及其自動化專業建設與創新人才培養[J].電氣電子教學學報,2008,(8):65-69,33.
關鍵詞 自動化專業 專業人才 學科建設
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.09.053
Discussion on some issues in automation teaching
ZOU Dexuan
(School of Electrical Engineering and Automation,Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu 221116)
Abstract In recent years,the automation industry develops very fast, and a variety of higher schools increase investment on training the specialized personnel of electric automation technology. This paper summarizes the advantages of the disciplinary building of automation, and provides several efficient complements for its disadvantages.
Key words automation; specialized personnel; disciplinary building
1 國內外自動化專業發展現狀
自動化①②③專業重點研究自動控制理論及方法,并將其廣泛應用于各種復雜系統中。該專業在自動控制理論④的基礎上,依托信息電子技術、電力電子技術、計算機技術、網絡與通信技術等先進技術手段,實現對工業生產過程自動控制及相關領域的自動化。自動化的概念首先由美國福特公司的工程師D.S.哈德于1946年提出,并主要用于描述發動機汽缸的自動傳送和加工的過程。當時,人們對自動化的理解僅僅局限于用機械的動作來代替人類操作,這其實屬于自動化代替人的體力勞動的概念。然而,自動化的概念自產生到現在已經經歷了將近70年的時間,人們對于它的理解也發生了較大改變,即自動化指的是使用機器(包括計算機)來代替人的體力勞動,并用其代替或輔助腦力勞動,以自動地完成特定的作業。
在自動化領域,美國具有雄厚的實力,且始終保持著世界領先地位。雖然我國對該領域的研究也比較早,但真正將其引入高校課堂卻比美國晚了許多。這使得我國現階段自動化行業的人才市場還有很大缺口,與美國等一些西方發達國家還有較大差距。隨著近幾十年中國經濟的飛速發展,綜合國力的不斷增強以及科學技術的不斷進步,國內迫切需要一大批自動化專業的高水平、高素質的技術人才投身祖國建設,并全面實現國家工業自動化。為了完成該宏偉目標,我國“十二五”計劃已明確提出了相關的方針政策:⑤以節能環保、新信息技術、生物醫學、新裝備技術、 新能源、新自然資源和環保交通為重點,以新領域、新能源、新技術為突破點。經歷了2008、2009年的經濟危機,經歷了2010年以來的經濟平穩、快速地發展,我們欣喜地看到:“十二五”期間是自動化行業發展的重要階段。為了加快自動化技術在國內工業生產等重要領域的普及,國家急需培養出大批具有自動化專業背景的拔尖人才,這就要求各高校領導及師生都應給予自動化專業更多的關注和支持。
2 問題及對策
江蘇師范大學電氣工程及自動化學院(以下簡稱電氣學院)是一個年輕、充滿活力的學院,自建院以來已經走過了十幾年艱苦而又不平凡的歷程,現有教師60多人,本科生900多人。與一些老牌學院相比,電氣學院是江蘇師范大學具有較大發展潛力的工科學院。學院將培養學生作為一切工作的重中之重,把提升學生綜合能力作為首要目標,發揚學風建設的精神,具有獨特的辦學特色。在全院師生的共同努力下,學院已經有數十位學生的學習及比賽成果獲得了國家級、省級獎勵。而且,電氣學院的學生整體素質較高,他們不但具有較扎實的專業知識基礎,而且還具有較強的動手能力。因此,我院培養出來的學生都深受一些企業和公司的青睞,這也保證了電氣學院畢業生較高的就業率。電氣學院現設有三個本科專業,分別是自動化、電氣工程及其自動化⑥和電氣信息工程。⑦另外,學院還設有自動化、電工電子、軌道交通、電氣工程等教研室、四個實驗中心和一個自動化技術研究所。值得一提的是,我院的電工電子實驗中心為江蘇省實驗教學示范中心。近幾年來,我院的自動化專業師資力量有一定提高,軟、硬件基礎更加牢固。在自動化專業的人才培養方案中,一些基礎課程及專業課程的設置和安排較為合理,很好地促進了自動化專業的全局調整和優化。為了拓展學生的專業知識,提升學生的實踐能力,學院建設了實訓基地、實驗室。另一方面,學院還購置了一些新的硬件設備,并對這些設備的使用給出了相關規定及要求。以上的種種措施更加完善了我院自動化專業的教學體制,能滿足自動化專業學生的基本需求。
雖然電氣學院在培養自動化專業人才方面取得了一些成績,但我們也應該清醒地看到自己的不足,具體體現在以下幾個方面。另外,本文針對每個方面,特別是教學改革,⑧⑨都提出了相應的建議和措施,以期達到更好的自動化專業教學效果。
2.1 學生對自動化專業課的重點理論知識理解得還不夠深,掌握得還不夠牢
自動化專業的課程分為專業基礎課和專業課,專業基礎課主要包括“電工技術”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”等,專業課包括“電力拖動與控制”、“電力系統分析”、“電力系統繼電保護”等,這些課程的知識點繁多,邏輯性較強,且課程與課程之間存在交叉與聯系。一些學生急于求成,想在短時間內吃透這些重要課程。然而,隨著時間的推移,這些學生對這些基礎課缺乏耐心,他們上課不虛心聽講,課下又不認真完成作業。另外,一些學生只注重使用公式來進行計算,而疏忽了理論知識的推導過程,更沒有進一步研究這些理論知識與實際應用之間的密切關系,久而久之,他們的學習效果自然會大打折扣。
建議:(1)邀請其他兄弟學院的優秀專家和教師給學生作學術報告、科技講座,這有助于擴寬學生的思路,增強學生自身的邏輯推理能力。(2)倡導學生多參加學術交流,并撰寫自動化方向或與之相關的科技論文,在學習的過程中,學生會逐漸加深對自動化專業的一些基礎理論知識的理解。(3)學院近幾年有一些老師拿到了國家或者省級科研項目,這些老師可以拿出一部分經費來鼓勵學生參與到理論研究中。
2.2 學院的部分老師對自動化教育的研究和發展缺乏積極性
在培養自動化專業人才的過程中,部分老師教學方法不合理、不科學,他們只是死記硬背書本上的一些基礎專業知識,并年復一年地將其傳授給學生。這種保守的教學方法降低了學生的學習質量和學習效率,不利于學生對自動化專業最前沿科學技術的學習和了解。另外,有的老師在課堂上只關心自己在講臺上面的講課內容,甚至過于注重自身的著裝及儀態。而對于下面在座學生的反應卻毫無察覺。換句話說,這些老師并不知道學生是否聽懂他(她)所講的內容,是否跟上了他(她)的講課節奏,長此以往,一些學生就會失去對上課的興趣,從而導致厭學情緒。在一些老師眼里,他們只要講完課就算是完成了教學任務。實際上,這種做法是極其不負責任的,這樣做只能更加疏遠老師和學生之間的關系,使學生逐漸失去對老師的信任。
建議:(1)每學期在院內舉辦自動化專業教學比賽,學院應根據參賽老師的教學內容及方法建立有效的獎勵機制,并將其與年底工作評優直接掛鉤,這種競爭機制必然會促進老師不斷改進和完善自身的教學方法。(2)每年到校外聘請一些自動化專業的資深專家和教授來我校對一些年輕教師進行輔導和培訓,這有助于拓寬教師的教學思路,規范其教學方法。(3)院領導應不定期帶領一些教學經驗豐富的老教師對一些教師的教學進行隨機檢查,這可以有效防止部分老師作風渙散。
2.3 自動化專業實驗設備⑩不足
對一些自動化專業的基礎實驗,因實驗設備的損壞或不足,學生們不得不以兩個,甚至三五個人為一組來使用一臺設備。在同一組的幾個學生共同完成了一個實驗題目,不同的步驟由不同人完成。顯然,這無法保證每位學生對整個實驗流程的全局性把握,無形當中破壞了自動化專業實驗的完整性,降低了對學生實踐能力的培養要求。
建議:(1)相關實驗老師要及時修理好實驗設備,對一些具有安全隱患的設備,需找專業工人來進行維修。(2)學院應制定合理的實驗設備采購計劃,其中,特別要加大對自動化專業所需設備的投資力度。通過招標的形式采購一定數量的自動化專業實驗設備,并在招標公告或投標邀請書中詳細說明招標的實驗設備及相關配套服務等要求。(3)加強對教師實驗教學的管理。對于一些新購入的實驗設備,需聘請技術人員來學院對相關實驗老師進行培訓,直到老師完全理解和掌握實驗設備的使用情況為止。(4)鼓勵一些技術水平過硬的老師自主研制學院所需的自動化專業實驗設備,并參加國內一些實驗設備展覽會。
2.4 學生缺乏主動性和創新性
在大學四年的學習生活中,一些學生苦讀專業書,記下了數以百計的公式,也做了了大量的練習題,最終獲得了較為滿意的考試成績。另外,他們還參加了一些自動化專業的相關實驗,并獲得了正確的實驗結果。然而,這些成果的取得大多數都是在老師的指導下完成的,也就是說,學生在大部分時間內都是被動地接受教育。這種缺乏主動性的學習過程只能是像用“機器”加工“產品”一樣,如此往復,缺乏新鮮的教學和培養內容。而且,學生在這種教育模式下很容易形成定式思維,無助于發揮主觀能動性,激發自身的主動性和創新性。
建議:(1)鼓勵學生學習課本以外的自動化專業知識,實時為自己補充能量,并在老師的幫助下去發現問題、解決問題。(2)鼓勵自動化專業學生踴躍參加論文撰寫、科技制作以及專利申報等活動,增強其動手能力和分析問題、解決問題的能力。(3)建立導師組,由導師們組織一些專業技術本領過硬的學生參加“全國機器人大賽”、“全國電子設計大賽”、“挑戰杯全國大學生課外科技作品競賽”以及“飛思卡爾”全國智能汽車大賽等各類學科競賽。在準備和參加科技競賽的過程中,學生們會充分發揮主觀能動性,激發出自身的創新性。
在教學過程中,應以基礎理論知識為指導,以提高學生實際動手能力為目標,通過理論和實踐相結合的方式來激發學生的學習熱情,提高學生的創新性思維能力。另外,為了滿足社會發展和自動化行業的需求,應不斷完善教學計劃,改進教學方法,并幫助學生合理、充分地利用自動化專業教學資源,使他們能夠不斷提升自身的專業素養,并最終成為符合自動化行業需求的高水平復合型人才。
3 結語
在自動化專業建設的道路上,江蘇師范大學電氣工程及自動化學院已經走過了十幾年不平凡的發展歷程。隨著國民經濟的快速發展,人才市場的競爭越來越激烈,用人單位對求職者的個人綜合能力要求也越來越高,學生的就業壓力也變得越來越大。為了更好地提高大學生的專業技能和就業競爭力,拓寬就業渠道,學院本著“以人為本”的管理理念,加快了自動化專業建設的步伐。雖然學院在專業建設的過程中取得了一定成績,但仍需迫切解決幾個突出問題:第一,如何提高學生的專業課理論水平;第二,如何激發教師對自動化教學的積極性;第三,如何充分利用學院一些重要實驗設備等教學資源;第四,如何激發學生的主動性和創新性;本文針對以上四個問題展開探究性討論,給出了一些中肯的建議和有效的措施,以期學院在自動化建設中能夠實現快速成長、結構優化、師生共建的科學發展目標。
基金項目:國家自然科學基金資助項目(61403174)
注釋
① 郭麗.電氣工程及自動化專業應用人才培養教改探討.時代教育,2014(7):97-99.
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⑦ 沈雄威,仇潤鶴,孫培德等.電氣信息專業實驗教學改革研究與實踐.實驗室研究與探索,2013.32(6):145-147.
⑧ 周林,孔慶梅,杜曉玉.面向自動化專業的工程實訓教學探討和研究.中國電力教育,2014(26):78-79.
【關鍵詞】電氣自動化;控制設備;可靠性
中圖分類號:TQ573+.8文獻標識碼:A
隨著我國計算機技術以及機械方面的電子技術不斷的提升,電氣自動化控制設備已經較為廣泛的應用在各個領域。而一般認為電氣自動化指的是能夠實現在沒有人或者人很少的狀態下,相關設備能夠按照預先設計的程序所規定的操作控制以及功能自動運行。
一 關于電氣自動化控制設備的可靠性現狀
1、 元器件質量不能得到保證
就我國目前的市場上來看,生產電氣方面的元器件的廠家較多,并且各個廠家的技術也存在較大的差異。另外,企業之間的激烈的競爭使得企業為了降低成本從而忽略元件的質量,這在一定程度上降低了元件的使用壽命,更重要的是降低了電氣自動化系統的可靠性。
2、對于系統的維護不當
在實際生產過程中,如果電氣自動化控制設備的過程中,受到了電磁、氣候條件、機械件用力等多方面的影響,會對系統產生較大的影響。工作人員對于系統的主要元器件沒有給與較強的維護意識,使得系統的可靠性在一定程度上降低。
二、關于電氣自動化控制設備可靠性測試的主要方法
1、試驗室方法
所謂的試驗室方法指的是,在可以控制的相同工作條件和環境條件下,通過在最大程度上建立與現場相同的使用條件,可以使得被測設備承受的環境應力與現場設備一樣,并且通過統計累計時間、累計失效數等數據,利用一些數理統計的方法得到可靠性指標。試驗室方法優點是試驗的條件比較容易把握,這樣就使得數據的質量能夠保障,并且試驗結果可以通過記錄進行再次分析。
雖然試驗室方法在最大程度上還原了現場的工作條件以及環境,但是一些試驗條件仍然會與現場有一定的區別,這就使得工作人員很難得到與真實情況較為一致的數據。另一方面,企業還會考慮到試驗成本的問題,由于試驗室方法需要較多的試驗品進行測試,所以這種方法對大量生產以及價格較低的產品較為適合。
2、現場測試方法
現場測試方法指的是通過分析在現場對設備進行的可靠性測試的真實數據,根據相關的數理統計方法從而能夠得出設備的可靠性指標。運用現場測試方法時所需要的試驗設備較少,并且試驗的環境比試驗室更為真實,這就使得所測試得到的數據能夠更為真實的顯示出該設備在真實使用環境中的各項參數。利用現場測試方法所需要的費用較少,并且測試的設備能夠正常使用,這在一定程度上降低了試驗成本。但是現場測試方法的缺點是不能夠在控制條件的環境下進行相關的試驗。這就使得測試的環境會受到一些外界環境的影響。
現場測試和試驗室測試之間的區別在于關于測試設備之間的安裝方式以及連接方法。由于設備的線路板安裝在機箱中,這就使得測試信號線不能較為容易的接入,這就使得對于傳統的在線仿真器來在現場測試中不能夠發揮較好的水平。雖然一般設備都會預留測試插座,但這就使得對測試信號線的長度有一定的要求,所以在現場測試當中傳統的在線仿真器使用有一定的難度。另外,現場往往沒有實驗室里的各種測試儀器和設備,因此,必須有更好的方法和手段來完成測試。
3、保證試驗方法
一般廠商在將產品出廠前,都會在一定條件下對產品進行無故障工作試驗。但是由于電控設備是由較多的元器件構成,所以一般故障模式是隨機的形式呈現出來,所以工作人員應該能夠利用指數分布形式表達出來,換句話說它的失效率具有隨著時間變化的特性。我們在試驗室內對出廠前的產品進行無故障試驗,實際上就足對產品的早期失效進行測試考核,根據得到的數據對產品進行相關的改進,從而使得失效率達到廠商的規定指標后再出廠。
三、提高電氣自動化控制設備可靠性的措施
1、合理制定設計方案
要想能夠更好地應用電氣自動化對設備進行相關的控制工作,首先要對產品的特點,應用環境以及應用條件進行良好的認識以及把握,工作人員能夠利用這幾個方面來制定出最優設計方案。但是工作人員需要注意的是,每個廠家所生產的產品可能會存在較為明顯的產品差異,為了能夠在最大程度上保證設備能夠較好的運行,盡量在一個項目中減少廠家的數量。
2、選擇最佳零部件
工作人員在實際應用中不僅僅需要滿足設計的要求,選擇恰當的零部件提高設備可靠性的一個重要方面。在選擇零部件時,主要是考慮有關電路的實際性能,在經濟允許的情況下盡量選擇專業廠家的零部件,這樣無論是在產品質量還是在后期維護上都有更好的保障。除此之外,在進行零部件的選擇時還要高度重視其使用參數,這樣就能夠在實際的應用當中留出足夠的空間。
3、氣候環境的變化
設備所處于的環境的影響對于設備的影響是不容忽視的,比如潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓等。特別是當設備處于低溫高濕條件下,就容易使得設備內部的元器件的電性能下降,加大故障率。并且當元器件產生凝露現象,也就是在器件或者材料的表面產生一層水膜,使得器件或者材料表面的電導率增加,體積電阻率降低,介質損耗增加,這就容易造成零部件電氣短路、漏電或擊穿等。并且潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落,從而使得覆蓋層失去保護作用。所以在工作當中,在必要的情況下需要與設備采用浸漬、灌封、密封等措施。
4、 前饋控制系統
即使在正常工作中,電氣自動化控制設備在使用和運行當中仍然會受到一些干擾因素的影響。當干擾比較頻繁并且存在幅度值較大的情況下,就要運用前饋控制系統來實現對干擾因素的有效控制,才能夠保證電氣自動化控制設備的正常使用。
5、設備的后期養護
設備的壽命在很大程度上也受到維護保養的影響。在正常生產過程中,電氣設備會產生較大熱能,如果這些熱能不能夠有效排出就容易使得一些零件受到損傷,特別是電子管、晶體管等對于溫度較為敏感的部件。所以工作人員需要在生產過程中注意設備的散熱問題以及保養。
四、結語:
隨著我國科學技術的不斷發展,電氣自動化設備產業得到了較大的提升,而關于電氣自動化控制設備生產的可靠性受到了產業的高度重視。在進行相關可靠性分析的過程中,只有通過正確的方法分析有效數據,才能夠得到準確的設備可靠性數據。只要電氣設備的可靠性不斷的提升,我國電氣自動化控制設備的能力也能夠進一步的加強,進一步的促進我國電氣自動化產業的發展。
參考文獻:
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關鍵詞 控制工程;專業學位研究生;實踐能力;職業素養
中圖分類號:G643 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2017)04-0007-03
WANG Biao, ZHU Zhiyu
Abstract Aiming at the existing problems of assimilation with aca-
demic degree postgraduates and lack of application ability for profe-
ssional degree postgraduates, a new training mode has been con-ducted to improve their vocational ability and innovation ability. Combined with the industry features of the school, we explore the
new training mode of both professional skills and occupation skill development by establishing a new curriculum system, an innovative practice platform, an innovation tutor team and a comprehensive evaluation mechanism. The reform will improve practical ability and comprehensive quality of professional postgraduates.
Key words control engineering; professional degree postgraduate; practical ability; professionalism
1 引言
隨著研究生教育的發展,學術型人才培養的重心已向博士研究生轉移,碩士生的培養目標更多地偏向于應用型、專業型人才的培養。與學術型研究生相比,專業型研究生的培養要以職業能力為導向并突出實踐性[1]。同時,社會經濟的發展和產業的升級換代需要高新知識和科研成果向生產力轉化,行業、企業需要高校培養出多樣性、職業性的創新型人才。因此,如何提高專業學位研究生的培養質量,培育出具有創新能力和職業技能的高素質人才,是我國研究生教育質量提升必須面對的重大課題。
經過多年的探索和改革,專業學位研究生教育需具有職業性和實踐性特質已逐漸被高校及社會各界認同。但總體來看,與國外相比,一些高校提出的“實用型專家”“職業型人才”等目標,抽象程度和標準過高,很難實施[2]。很多高校專業學位研究生的培養模式與學術型學位研究生趨同,未凸顯其應用型和實踐性的特色,專業學位與職業任職資格關聯度弱,使得專業學位研究生教育存在同化、弱化、矮化的弊端[3-4]。
針對以上問題,江蘇科技大學圍繞專業定位,在人才培養體系中,以國家對海工裝備和高技術船舶的發展戰略為指引,以行業對控制工程人才的實際需求為牽引,通過優化課程體系、培育創新型科研平臺、組建創新導師團隊和建立多元化考核機制等,探索專業研究生的培養模式,形成“面向船海,校企協同,工學結合,強化實踐”的人才培養理念,建立了船舶與海洋工程特色鮮明的“創新應用型、知能復合型”工程人才培養體系。
2 提高專業能力和職業素養的課程體系
與學術型研究生不同,專業型研究生偏重于應用和實踐,所以專業學位研究生的課程設置應體現特定的行業特點,突出職業能力和綜合素質培養目標[5]。在課程階段應側重于專業知識的學習和職業技能的訓練,課程內容和各項實踐環節能充分反映行業對應用型人才的知識與能力要求;在論文階段應側重于工程應用并兼顧學術價值,著力培養研究生在工程背景下處理實際問題的能力和對新技術的應用。
1)在課程設置上,控制學科所在學院圍繞研究生的就業方向和社會需求,以實際應用為導向,基于船舶自動化、智能電氣與系統和集成控制系統等研究方向,增設船舶機艙自動化、船舶電力系統、船舶先進控制和船舶伺服系統等課程,以彌補培養體系中工程技術領域課程不足的問題。
2)合理布局R悼緯蹋堅持課程的實用化取向,增加實踐教學的分量。開設先進控制理論應用、智能信息處理等實踐課程,培養學生理論聯系實際和解決工程實際問題的能力。
3)為了反映行業發展的最新水平、拓寬研究生專業知識面和開闊學術視野,增設控制科學與工程前沿課程、水下機器人控制和船舶機艙自動化等跨學科課程。
4)部分課程設置及考核與相關職業資格考試進行有機銜接,引導學生參與企業實訓及全國工業自動化人才認證培訓(IAAT)和工信部全國信息化工程師崗位技能(NCIE)項目,推動專業學位研究生與自動化從業資格認證相銜接,加強學生的實踐能力和職業技能培養。
3 產學研協同,打造創新型實踐平臺
實踐能力與職業能力是專業學位研究生教育目標的關鍵因素,它們必須在實際應用中形成和發展[6]。通過與企業合作組建的研究生工作站為載體,實現企業與高校優勢互補,促進產學研合作,有利于加速高校科技成果轉化,同時為學生提供接觸學科前沿的職業型實踐機會[7];依托學科實踐平臺,可以縮小教學實驗與社會實際應用的差距,促進教學和科研相互轉化,帶動多學科多專業的協同發展。
學院通過建立和完善江蘇省企業研究生工作站等多種形式,多方位培養學生工程實踐能力,同時在項目開發過程中提煉課堂案例和實驗案例,逐步形成“研究生―教師―綜合實驗中心―研究生工作站―船舶企業”的教育生態體系,如圖1所示。學院與上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船有限公司和鎮江賽爾尼柯電器有限公司等多家國內外著名企業共建有工程實踐教育中心和協同創新中心,成為研究生科研的孵化器和推進器。中心圍繞船舶與海洋工程電氣自動化、軌道交通車輛裝備研發和智能家居等方向開展工程化技術研究,實現學科鏈和產業鏈的對接,為培養高質量、專業面寬、具有創新精神和實踐能力的應用型人才創造了條件。
學院除了與Rockwell、Cypress、西門子和浙大中控等國內外多家知名企業共建聯合實驗室,還擁有為探索船舶與海洋工程綜合自動化和數字化構建的教學、科研與科技開發三位一體的綜合型實驗室,如江蘇省船舶與海工裝備自動化工程實驗室、船舶綜合電力系統實驗室和江蘇船舶電氣自動化工程技術研究中心等。這些特色實驗室凝練了控制學科的研究方向,在船舶綜合控制、船舶與海洋平臺綜合監控系統、船舶自動化系統集成等方面擁有一批具有自主知識產權的自動化裝置和產品,有利于提高研究生在船舶自動化技術領域的研究與開發水平,推動教學與科研的共同發展。
4 組建創新導師團隊
作為研究生教育的主導者,研究生導師的水平直接影響著研究生的培養質量[8]。由于單一導師在思維方式、知識結構和學術視野方面都具有一定的局限性,不能滿足一些學科交叉、跨專業的研究課題要求,因此建立導師組,實現導師之間的強強聯手和團隊式培養,將有助于研究生拓展學術視野和擴大知識面,提高其綜合素質的培養。
本專業建立了有效的工程實踐教育基地機制、企業兼職教師聘用機制、青年教師企業研修機制、學位論文多導師制等一系列“產學研用”一體化的協同育人機制。學院制定并實施了《青年教師工程實訓管理暫行辦法》《校外兼職教師聘任與考核管理辦法》等系列政策文件,同時鼓勵校內導師到企事業、職業部門的科研和生產等實踐領域進行培訓和鍛煉。這些措施豐富了師資隊伍的工程背景,改善了導師隊伍的結構,形成師資隊伍的開放式動態協作。
依托具有行業特色的科研創新項目,如“海洋工程船動力定位控制系統研究”和“面向海洋水下結構檢測與清污的水下機器人導航與控制研究”等,多個學科導師和工程企業專家組成項目驅動型創新團隊。根據創新項目的研究目標和技術路線,導師團隊從中抽取和派生出課題,作為研究生創新能力和工程實踐能力培養的驅動課題。在項目實施過程中,通過團隊導師的共同管理,激發研究生自身的學術潛質和科研意愿,不斷孕育出階段性的創新成果,強化團隊的整體協同創新能力,從而最終實現高校、企業和研究生多方共贏。
5 建立綜合評價機制
考慮到專業學位研究生的應用性和職業性的特點,研究生的實際工作能力和職業素質指標需要被重視[9]。因此,需要建立多元化的考核機制,采取畢業論文、課程成績、實踐成績和科研獎勵相結合的形式,對研究生學習期間獲得的科研成果、課題項目完成情況、科技競賽獲獎情況、學術情況、國家專利申報情況和成果轉化情況等因素進行評價。
學院對專業碩士按照年度目標考核指標體系進行考核,以確保專業碩士培養目標和質量。第一學年的課程成績和實踐成績是主要的評價指標,其中課程成績的考查側重于考試和小論文的形式,實踐成績的考查側重于實踐報告和企業導師評價相結合的方式。第二、第三學年的主要考核是學位論文、創新實踐活動以及衍生的科研成果,其中論文的工程技術背景和應用價值會作為一項重要的指標;學生參加創新活動要結合導師科研項目或企業的研發需求,其學術能力和工程實踐能力通過科研成果進行綜合評價。一方面通過學術論文和專利評價其理論水平、科研水平,另一方面通過科研工作的經濟效益或社會效益評價其應用價值。
6 Y語
近4年來,江蘇科技大學電子信息學院培養的專業學位研究生的綜合能力有了顯著提高。從學術方面,獲得江蘇省及校優秀碩士論文共4篇,發表國內外學術論文120 多篇,獲得國家專利30多項。從應用方面,參與了船舶標準化和船舶與海洋工程電氣化發展規劃的制定,參與研制的工程船監控系統關鍵裝備和船舶綜合后勤保障等系統,技術指標達到國際同類水平,并已成功應用于多艘海洋工程船;研發的無人機艙自動化系統在多家造船企業產業化,并在國內外多艘船舶上裝備。實踐證明,新的培養模式在強化學生的創新意識、實踐能力和提高學生的職業素養等方面取得較好的成效。
參考文獻
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關鍵詞:人工智能自動化
人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。隨著電氣的設計的發展,傳統的方法有時很難適應。在此背景下,人工智能技術被引入電氣設備的優化設計過程中,并取得了一些成功經驗。本文在總結人工智能在電氣設備領域取得成果的基礎上,對具體應用提出一些看法與策略。積極運用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學科特別是自動控制領域的發展,也有利于提高電氣設備運行的智能化水平,對改造電氣設備系統,增強控制系統穩定性,加快生產效率都有重大意義。
1人工智能控制器的優勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如:神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解,也有利于控制策略的統一開發。這些AI函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢,這些優勢如下:
(1)它們的設計不需要控制對象的模型(在許多場合,很難得到實際控制對象的精確動態方程,實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素,例如:參數變化,非線性時,往往不知道)。
(2)通過適當調整(根據響應時間、下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如:模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍,下降時間快3.5倍,過沖更小。
(3)它們比古典控制器的調節容易。
(4)在沒有必須專家知識時,通過響應數據也能設計它們。
(5)運用語言和響應信息可能設計它們。
(6)它們有相當好的一致性(當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計),與驅動器的特性無關?,F在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果十分好,但對其他控制對象效果就不會一致性地好,因此對具體對象必須具體設計。
(7)它們對新數據或新信息具有很好的適應性。
(8)它們能解決常規方法不能解決的問題。
(9)它們具有很好的抗噪聲干擾能力。
(10)它們的實現十分便宜,特別是使用最小配置時。
(11)它們很容易擴展和修改。
總而言之,當采用自適應模糊神經控制器,規則庫和隸屬函數在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現這個過程,但主要的目標是使用系統技術實現穩定的解,并且找到最簡單的拓樸結構配置,自學習迅速,收斂快速。
2 人工智能的應用現狀
隨著人工智能技術的發展,許多高等院校及科研機構就人工智能在電氣設備的應用方面展開了研究工作,如將人工智能用于電氣產品優化設計、故障預測及診斷、控制與保護等領域。
2.1 優化設計
電氣設備的設計是一項復雜的工作,它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識,還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的,因此很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展,電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD),大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進,使傳統的CAD技術如虎添翼,產品設計的效率及質量得到全面提高。
用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法,非常適合于產品優化設計。因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
2.2 故障診斷
電氣設備的故障與其征兆之間的關系錯綜復雜,具有不確定性及非線性,用人工智能方法恰好能發揮其優勢。已用于電氣設備故障診斷的人工智能技術有:模糊邏輯、專家系統、神經網絡。
變壓器由于在電力系統中的特殊地位而備受關注,有關方面的研究論文較多。目前對變壓器進行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進行分析,從而判斷變壓器的故障程度。
人工智能故障診斷技術在發電機及電動機方面的研究工作也較為活躍。
2.3 智能控制
人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開,但在電氣設備控制領域所見報道不多??捎糜诳刂频娜斯ぶ悄芊椒ㄖ饕?種:模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。由于模糊控制是其中最為簡單、最具實際意義的方法,因而它的應用實例最多。