電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢探討

劉 穎 鐘玉珍

（長春職業技術學院食品分院教務科，吉林長春 130033）

0 前言

電氣自動化工程是電氣工程與自動化的簡稱，這個專業涉及電工、電子、計算機技術、網絡控制技術等專業，是一門綜合性比較強的學科。電氣化控制系統的最大功能就是幫助企業降低勞動力成本，提高勞動生產效率，提高工作精度，增強信息傳遞的時效性和準確性。電氣自動化系統還能降低安全事故發生的概率，保證設備的安全。

1 電氣自動化控制系統的發展歷程

要對目前電氣自動化控制系統有清楚地認識，并對未來的自動化發展趨勢提出意見，必須要了解電氣自化控制的發展過程，電氣自動化的發展經歷了漫長的過程，這期間涌現了三種控制系統：PLC、DCS、FCS。這三大系統引起各自的特點在某個時代的某些工業領域占據著重要的地位。PLC可編程邏輯控制器。它主要是依靠內部存儲的程序，進行邏輯運算、順序控制、定時等操作，通過數字輸入輸出的方式控制工業生產。DCS是集計算機技術、控制技術、網絡通訊技術和圖形顯示技術于一體的控制系統。DCS以其高度的可靠性、方便的組態軟件、豐富的控制算法、開放的聯網能力，逐漸成為過程工業自動控制的主流系統。在眾多工業制造領域取得了廣泛的應用。FCS控制系統是Inter公司在1984年提出的一種分布式控制系統-位總線（BITBUS），FCS控制系統可以實現互連設備、互聯信息的傳遞與溝通，可實現點對點、一點對多點的數字通信，對于信息的處理也更現場化。對于一些簡單的控制工作分散到各個控制儀表中，復雜的高層次的運算依靠控制室運算即可。

2 電氣自動化體現的優勢特征

電氣體系在設置時一般將用電設備安裝在電動機部門與配電室，此類系統配件較多，負責處理的信息量大，在出現技術問題時維修復雜困難。和熱工體系相比較而言，電氣系統在操作控制時控制的頻率較低，系統正常運營階段，一般經歷較長的時間間隔在發布下一個操作命令即可。電氣設備在系統保護時要求較高，一般其運動操作速率較快。從構造層面來講，電氣設備操作困難但是邏輯連鎖規律強。一般對于電氣自動化監控體系需要引入不同的控制技術。如兩臺體系同時操作，要保證兩種體系互不干擾，及兩臺操作體系相互獨立。為此應科學考量同步運行機組中分布控制電氣模式確保整個操作系統的安全、準確、穩定。綜合考慮電氣設備的各類特點，在構建控制體系的過程中，必須采取慎重的態度科學準確的布設系統結構，選擇行之有效的控制聯網方案，保證整個電氣化控制系統的安全高效。在進行自動化服務階段，要搜集各類有價值的信息并通過一定的手段處理這些數據，根據分析結果擬定應急預案，保證整個電氣自動化系統持續高效的運轉。

3 電氣自動化控制系統的發展現狀

隨著科學技術的迅猛發展，特別是見年來科技領域取得的巨大進步，電氣自動化控制技術在我國已經取得了不錯的成績，雖然和西方的發達國家相比，我國的電氣自動化技術還是略顯遜色，但是隨著我國市場經濟的進一步成熟，國際之間的交流越來越頻繁，電氣自動化技術的競爭也越來越激烈。我國的自動化控制技術應該結合自己的國情，接納發展一些先進的控制理念，爭取在自動化控制領域取得巨大的突破進展。目前我國的自動化控制系統中，DCS控制是主流。

隨著工業自動化的需求DCS系統應運而生。DCS的含義就是集散控制系統也叫分布式控制系統。這種控制系統的特點就是通過一個總的控制室把各個不同位置處的設備集中到一起管理，這種分布式控制系統能大大提高勞動生產率，降低成本。一個工人通過一個儀器設備就可以控制多種設備，而不需要各個設備室都配置一個工人。

上世紀七十年代中葉，產生了第一個分布式控制系統——美國霍尼韋爾控制系統TD-CS2000，眾多的分布式控制系統在工業領域取得了越來越廣泛的應用。DCS具有可靠性高、軟件操作簡單、控制算法豐富、開放的聯網能力，逐漸成為當今工業自動化控制的主要控制系統。目前全球數百家的公司開發了上千種分布式控制系統，然而DCS因其先進、可靠、準確、操作簡單等特點在工業領域占有重要地位，此操作系統廣泛的服務于航天、熱工、石油化工、汽車制造、輪船加工等行業。

開發了各種類型的分布式控制系統1500余種，DCS以其先進、可靠、靈活和操控簡便以及介理的價格而得到廣大工業用戶的青睞，廣泛應用于冶金、電力、化工、石油和造紙等工業領域。雖然DCS控制系統具有實時性、可擴充性等優質特點，但是隨著DCS的廣泛應用，分布式控制系統的缺點開始暴露。

但隨著DCS逐漸的運用，我們也越來越感受到分布式控制系統所存在的缺點。例如對于混合體系來說，采用傳統的儀表進行分布式控制已經遠不能滿足制造的精度及要求，系統的可靠性就大大降低了；另外由于長期以來對于分布式控制系統一直沒有一個統一的標準，導致許多廠商之間的產品不能互換共容。因此必須要對現有的控制系統進行技術改進。

4 電氣自動化應用發展趨勢

隨著計算機技術突飛猛進的發展，計算機技術與電氣自動化技術的結合越來越緊密，眾多的控制系統制造廠商開始將電氣自動化與計算機技術融合在一起。Internet和以太網技術給電氣自動化帶來了全面技術革命，電子商務的發展對這一過程也具有巨大的促進作用。網絡和多媒體技術的參與使控制系統的控制手段和方式有了更多的選擇。虛擬現實技術及視頻處理技術的采用直接影響著工業設備的工作與控制。同時軟件操作系統越來越優化，越來越智能，電氣自動化技術向著集成化多元化的方向發展。

隨著電氣自動化的發展，電氣自動化不僅應用于制造復雜、控制手段嚴格的飛機、汽車等領域，一般的電器開關之類的生產中運用了電器自動化控制，未來電氣自動化的發展趨勢有以下幾個特點。

4.1 現階段電力系統自動化控制技術的總體趨向

在控制策略上電氣自動化控制系統正朝著更智能、更協調、更高效、適應性更強等方向發展。計算機技術和微電子技術的介入使自動化控制手段越來越多樣化，并且隨著計算機技術的不斷推進，新的技術措施被引入到自動化控制中，并且要求對信息處理技術要不斷地更新提高以適應新的工業發展要求。發展中還要借助先進的科技成果和創新理論來實現多樣化的發展。這種發展在手段上顯得變化多端，增加了微電子、電子電氣控制元件和遠程通訊技術控制的方式。

4.2 核心競爭力方向

電氣自動化在企業發展中占據重要的地位，是企業擁有核心競爭力的關鍵籌碼，隨著我國經濟的迅速發展，行業之間的競爭越來越激烈，企業在電氣自動化設計、研發投入上越來越注重。投入的增加必會帶來自動化技術的進步，研發的深入必定會帶來技術的革新，這些舉措都能大大縮小我國在該領域與發達國家的差距，隨著技術的不斷進步逐步實現我國電氣自動化的自主研發和創新，這無論對于提升企業競爭還是促進國民經濟的發展都有重要的作用，并且能夠推動我國的電氣自動化技術朝著規?；⒁幏痘姆较虬l展。從我國的基本國情出發，目前有兩大發展趨勢，即分布式趨勢和開放式趨勢。分布是趨勢的主要特點是在電氣自動化系統中建立相對獨立的功能模塊，這類控制系統的特點是能夠降低系統的風險，保證系統的正常運行。而開放式系統主要是建立電氣自動化系統與網絡系統的聯系，實現生產與管理的完好結合，以實現整個控制系統更加智能，更趨于一體化。

4.3 以電氣自動化推動電氣智能化的發展

隨著電力系統的發展，自動化控制系統需要收集、傳輸、處理的數據越來越多。以太網的發展為電氣自動化的革命帶來了契機，以太網傳輸速度高、傳輸數據大，能夠更好的適應目前控制的現狀。未來的發展應該以以太網為基礎，結合具體的工業制造產生以以太網為核心的現場總線技術。

目前我國在CIMS、自動控制機器人產品、專用集成電路等方面取得了不錯的進步，各個電氣自動化開發公司紛紛基于現有先進控制理念推出各種模式的控制系統，電氣自動化控制越來越智能。目前被國際上普遍接受的EC61131標準儼然已成為了控制操作的國際化標準。計算機技術在自動化控制中占據著越來越重要的地位，自動化控制系統廠商也越來越意識到軟件的重要性。軟件操作對工業的控制也從單一的設備向集成設備轉換，并且這個過程是不可逆轉的。在軟件發展過程中，要增強軟件的合理性增加工作的擴充空間，其次對于通訊數據的處理及組態環境的使用要求更高。目前開發應用比較成熟的電氣智能化控制系統有同方CAPP，全業CAPP等這些都是以危及環境集成化CAPP為應用開發為基礎二次開發的產品，隨著科技的不斷進步，電氣智能化的發展道路會越來越廣，真正實現電氣控制的智能化一體化。

5 結語

通過闡述電氣自動化系統在工業生產領域及國民經濟建設中的巨大作用，說明發展電氣自動化系統的重要意義。分析了電氣自動化的優勢特征，闡述在操作系統控制中的具體應用，講述我國的電氣自動化的研究發展現狀，總結分布式控制系統的特點及應用領域，對DCS的特點進行分析總結，提出未來電氣自動化的發展趨勢，特別是對電氣智能化的有點及發展空間進行了詳細的分析，使電子自動化的發展真正實現電氣智能化。

[1]李修偉，陳廣文.淺析電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢[J].民營科技，2011（1）

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