淺談電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動化技術(shù)水平也隨之提升，朝著高度集成化的方向發(fā)展，被廣泛的應(yīng)用在工程機械各個領(lǐng)域當(dāng)中。在實際的應(yīng)用中不僅能夠提升生產(chǎn)效率，而且還加快了工業(yè)的快速發(fā)展。本文介紹了電氣自動化控制系統(tǒng)的模塊組成及功能，探討了其設(shè)計思想和工作過程。

關(guān)鍵詞；電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計；智能

1 電氣自動化控制系統(tǒng)的功能概述

1.1 智能監(jiān)控報警

可以采用電氣自動化控制系統(tǒng)來檢測周邊的生活環(huán)境信息。檢測傳感器有煤氣傳感器、煙霧傳感器以及常用的溫度傳感器等等。紅外收發(fā)模塊由信號源及紅外收發(fā)裝置結(jié)合構(gòu)成收發(fā)系統(tǒng)，信號源通常用紅外線發(fā)光二級管，接收裝置常用光敏三極管。一般情況下，紅外發(fā)射管會不斷地發(fā)出紅外光，然后由紅外接收管接收，然后紅外接收管會輸出到單片機上低電平。在由紅外線發(fā)射管和接收管組成的警戒線被人通過的時候，紅外線接收管在不能成功接受到紅外線的情況下會給單片機輸出高電平，然后單片機會產(chǎn)生中斷并且發(fā)出報警信號到基站。

1.2 自動控制與保護功能

高壓和大電流開關(guān)設(shè)備的體積很大，主要的功能是對系統(tǒng)進行控制進而實現(xiàn)分、合閘。當(dāng)設(shè)備在運行的過程中出現(xiàn)了問題，只有安裝一套完整的電子自動化操作設(shè)備，才能夠?qū)╇娤到y(tǒng)進行調(diào)控。

在電氣設(shè)備的運行中如果出現(xiàn)了故障，比如電流或電壓超出了線路的承載范圍之內(nèi)，電氣自動化控制系統(tǒng)就能夠?qū)收线M行檢測，并對設(shè)備的開關(guān)進行調(diào)整，保證其他的線路不被損壞。

1.3 測量功能

設(shè)備中的指示燈或者音響的信號只能夠簡單的表征設(shè)備的運行狀態(tài)，如果要精準(zhǔn)的了解設(shè)備的工作情況，就需要設(shè)備儀表對線路進行參數(shù)的測量，包括電壓、電流以及頻率等。在操作的組件與儀表等設(shè)備之中都能夠通過電腦控制系統(tǒng)所取代，這就實現(xiàn)了微機自動化控制的基礎(chǔ)。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)的模塊組成

2.1 PLC控制模塊

選擇電器元件也是非常嚴格的，在每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中都要遵循生產(chǎn)章程，各模塊都具備屏蔽的特性，所以就避免了輻射作用對元件造成的影響。在實際的運行中，提升了元件的使用性能，所以PLC控制技術(shù)顯得更加的穩(wěn)定，由于PLC自身具備體積小、容易安裝，質(zhì)地輕等特點，所以在實際的連接當(dāng)中會非常的容易，而且操作起來也很便捷，在電氣設(shè)備的運行中起到了提高性能的作用。在PLC程序設(shè)計中采用了STEP7軟件編制，可以進行梯形邏輯圖、功能塊圖以及語句的編輯。同時PLC對于不同的工作環(huán)境會有不同的I/O模塊以及相應(yīng)的設(shè)備，在這種系統(tǒng)中安裝了人-機對話的接口模塊，可以提高操作性能，使操作更為的簡單便捷。在PLC的控制系統(tǒng)建立上所消耗的時間并不是很長，在PLC的操作界面上是非常的人性化，可以直觀的看到所指示的內(nèi)容，給使用者的操作上帶來很大的便捷。

2.2 信號采集和信號調(diào)理的模塊

為了保證自動控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運行，實現(xiàn)短路保護、過壓欠壓保護等功能，系統(tǒng)要對實際運行的工作電流和相電流進行實時的監(jiān)測，主要是在CPU的處理和保護的作用實現(xiàn)。在系統(tǒng)的線路上相電流的是通過電流互感器引出，然后在整流器上轉(zhuǎn)換為直流的電信號，最后在滑動變阻器的作用下轉(zhuǎn)化為電壓信號，就能夠進入到I/O口。對于電壓的監(jiān)測主要是通過線電壓在變壓器和整流器的作用下轉(zhuǎn)換為低壓的直流信號，再通過濾波器輸入到I/O口中。

2.3 傳感器模塊

電氣自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的即時監(jiān)控，主要的傳輸通道有兩種方式，一種是根據(jù)時間節(jié)點進行傳輸，時序的不同傳輸?shù)男盘栆膊煌涣硪环N是頻分制，信號的發(fā)送根據(jù)自身的頻率而定，不會出現(xiàn)混淆的情況，由于這種電路的構(gòu)成比較簡單，出現(xiàn)的故障次數(shù)少，所以在實際應(yīng)用中要大力推廣，傳感器系統(tǒng)是整個電氣自動化控制系統(tǒng)支撐裝置，負責(zé)數(shù)據(jù)的采集和信號的傳輸，將設(shè)備的運行工況以及運行參數(shù)等信息轉(zhuǎn)化成電訊號，最終傳入計算機系統(tǒng)，然后在系統(tǒng)的調(diào)控下實現(xiàn)設(shè)備安全、穩(wěn)定的運行。使用傳感器要對設(shè)備的整體進行監(jiān)控，然后與設(shè)定的參數(shù)進行對比，如果對比的差值很大們就要進行及時的調(diào)整。因此，傳感器在電氣自動化控制系統(tǒng)的中的作用是很重要的，某個傳感器出現(xiàn)問題都會影響設(shè)備的整體的運行情況。在傳感器系統(tǒng)中起到重要作用是檢測元件，能夠?qū)υO(shè)備的運行實現(xiàn)精準(zhǔn)的測量。

2.4 中央控制系統(tǒng)

在微型的計算機的控制下實現(xiàn)了中央控制系統(tǒng)的功能，由于微型計算機具備多種功能和特點，同時接口還很多，所以能夠完成系統(tǒng)所分配的不同任務(wù)。微型計算機對電氣自動化系統(tǒng)進行控制時，具有精度高、速度快等特點，提高了系統(tǒng)的運行效率。中央控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是將傳感器所采集的數(shù)據(jù)信息進行處理，并制定出相應(yīng)的解決方案，同時，中央控制系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)報警的功能，監(jiān)控設(shè)備在運行中出現(xiàn)異常，能夠及時的報警并啟動相應(yīng)的處理程序。

3 電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想及工作過程

3.1 設(shè)計思想

3.1.1 集中監(jiān)控方式。集中監(jiān)控的主要目的就是將系統(tǒng)的功能全部匯總到一個處理器進行處理，所以處理的過程比較慢，而且信息量大，同時電氣設(shè)備在監(jiān)控的作用下，會使系統(tǒng)的可靠性降低，但是隨著CAN總線技術(shù)以及以太網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用，智能電氣設(shè)備有了較快的發(fā)展，不僅可以節(jié)約電纜等材料，而且在網(wǎng)絡(luò)的連接下可以使整個組態(tài)更加的靈活自如，降低系統(tǒng)發(fā)生故障的可能。

3.1.2 遠程監(jiān)控。遠程監(jiān)控主要是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立，最主要的影響因素就是在強噪聲干擾信號環(huán)境下的振動節(jié)點，因為振動節(jié)點的設(shè)計是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種具有計算機通信能力的微型傳感器節(jié)點通過自由組織形成的無線網(wǎng)絡(luò)。在傳感器節(jié)點之間的作用下，實現(xiàn)了對周邊信息以及監(jiān)測對象的動態(tài)檢查，能夠?qū)崿F(xiàn)對周邊設(shè)備的狀態(tài)感知以及故障診斷、預(yù)知維修等功能，保證了電氣設(shè)備的安全運行。

3.2 電氣自動化控制系統(tǒng)的工作過程

3.2.1 調(diào)度端系統(tǒng)的工作過程。自動化電氣設(shè)備系統(tǒng)在運行的過程中首先接收了計算機發(fā)送的消息，經(jīng)過前置機的處理，存儲在系統(tǒng)的服務(wù)器當(dāng)中，保存信息的完整性。然后服務(wù)器將信息傳輸?shù)焦ぷ髡井?dāng)中，最后經(jīng)過WEB服務(wù)器的系統(tǒng)資源就可以將自動化電氣設(shè)備系統(tǒng)的信息傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)中。

3.2.2 RTU的工作流程。在遙測采集板、A/D轉(zhuǎn)換器等設(shè)備上可以對變電所的遙測量進行采集，然后將相關(guān)的信息發(fā)送到遙測的主機單元。在遙信的采集板上可以采集遙信量，在兩個主機的控制單元上安裝有高速串行總線RS485，將所有的信息量傳輸?shù)紺PU單元，經(jīng)過處理后的信息發(fā)送到功能計算機，最后在RJ45端口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度端。

總而言之，在市場競爭日益激烈的今天，不管是國內(nèi)還國外，電氣自動化技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景電氣自動化控制系統(tǒng)在航天、制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域雖然取得了實質(zhì)性的作用，但是要想提高自動化控制系統(tǒng)改在其他應(yīng)用領(lǐng)域效用，就要不斷的對電氣自動化控制系統(tǒng)進行改革和完善。在以后的研究中要不斷的擴展電氣自動控制系統(tǒng)在各行各業(yè)中的應(yīng)用范圍，促進機械生產(chǎn)走向高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的健康發(fā)展之路。

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