淺談我國電氣自動控制系統(tǒng)的應用與展望

張顯倫

（甕福集團，貴州福泉 550501）

淺談我國電氣自動控制系統(tǒng)的應用與展望

張顯倫

（甕福集團，貴州福泉 550501）

伴隨我國科技的日新月異，為數(shù)不少的科研人員及技術(shù)操作人員均對自動控制常識有了深入的理解和把握，這便為今后電氣自動化的技術(shù)進步提供了必要的先決條件。伴隨電氣自動化技術(shù)的蓬勃發(fā)展，能為人們供應了各類動態(tài)系統(tǒng)的有效辦法，極大地增強了產(chǎn)品的性能，削減了生產(chǎn)成本，提升了勞動生產(chǎn)率，同時，也讓人們從機械化的體力勞動中得以解脫。本文首先介紹開閉環(huán)控制系統(tǒng)的運用，接著結(jié)合電氣自動化控制系統(tǒng)的運用現(xiàn)況，提出該系統(tǒng)的運用前景。

電氣自動化；控制系統(tǒng)；應用；展望；閉環(huán)控制

現(xiàn)如今，電氣自動化控制技術(shù)伴隨人類社會經(jīng)濟的發(fā)展而持續(xù)進步。在現(xiàn)實生活中，自動化控制技術(shù)更是隨處可見，例如，熱水壺的自動警報器，當水壺達到沸騰的氣溫時，警報器便隨即釋放出響聲，并自行啟動安全孔，這便是一類簡易化的自動控制技術(shù)成果。人類自身的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)也同樣是自動控制的過程，當身體接觸到冷環(huán)境時，毛孔會收縮，腎上腺素的分泌量增加；當處于熱環(huán)境時，毛孔擴張，汗腺運動過頻，以此維持身體溫度的大致恒定。本文通過介紹電氣自動化控制系統(tǒng)的運用情況，展望該控制系統(tǒng)的發(fā)展前景。

1 開環(huán)自動控制系統(tǒng)及閉環(huán)自動控制系統(tǒng)簡介

1.1 開環(huán)控制系統(tǒng)

一般情況下，如若開環(huán)控制系統(tǒng)的輸入端及輸出端之間不構(gòu)成反饋回路，則控制時不會受到來自系統(tǒng)輸出量的影響，無需充分顧及到誤差的數(shù)據(jù)信號。在控制系統(tǒng)中，把輸出量經(jīng)恰當?shù)臋z測設(shè)備返回至輸入端，并將其同輸入量加以對比。在該類系統(tǒng)中，從輸出側(cè)到輸入側(cè)的反饋通路是不具備的，所以，該系統(tǒng)又被稱作“無反饋式控制系統(tǒng)”，通常由被控對象及控制儀器構(gòu)成，控制儀器具備功率放大的基本功能，相較于閉環(huán)控制系統(tǒng)，開環(huán)控制系統(tǒng)在組成上相對簡易，響應時所耗費的時長較長，運行投入相對低廉，適用于增強型系統(tǒng)。例如，自來水企業(yè)的凈化系統(tǒng)便是較典型的案例，水的存儲、凝聚、消毒、過濾、沉降以及除臭等，均依據(jù)事先設(shè)置完成的流程有序開展，無需再對凈化完畢的自來水加以質(zhì)量監(jiān)控，自來水最終借助于相應的管道輸送給用戶。另外，較為原始的數(shù)控機床，其進給系統(tǒng)屬開環(huán)控制系統(tǒng)，把指令傳送到計算機控制系統(tǒng)內(nèi)，牽引步進電機產(chǎn)生移動，出現(xiàn)位移輸出的狀況。事實上，電風扇的轉(zhuǎn)動速度取決于檔位，無法依據(jù)外界環(huán)境的氣溫自行調(diào)節(jié)，也被視為開環(huán)控制系統(tǒng)。

1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)一般是由反饋通路及正向信號通路組合而成，也被稱作反饋式控制系統(tǒng)。作為一類電氣自動化控制系統(tǒng)，該類系統(tǒng)的功率相對較高，使輸出變量的值響應輸入變量值。當數(shù)控設(shè)備釋放指令脈沖之后，當指令值送到方位對比電路時，假若工作臺絲毫未發(fā)生位移，也就是缺乏反饋信號的具體方位，那么指令值便會使驅(qū)動電動設(shè)備運動，借助于齒輪等傳動配件牽引機床工作臺發(fā)生位移。安裝在機床工作臺上部的用于測定方位的配件，當測得工作臺位移量之后，第一時間反饋至數(shù)控設(shè)備的比較器內(nèi)，將其同指令信號開展對比，并利用對比后的差值予以控制。假若兩者有相應的差值，經(jīng)放大后，再使驅(qū)動電動設(shè)備運動，一直到誤差值減小到零，工作臺方能終止位移。

相較于開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)勢特征，在該系統(tǒng)內(nèi)，不論是外部干擾或系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生不確定改變，只要被控制量同標準相背離，那么便會在第一時間發(fā)揮控制作用，直至消除誤差。所以說，閉環(huán)控制系統(tǒng)的抗干擾性能較強，對配件特征的改變反應不靈敏，并可不斷地改善系統(tǒng)內(nèi)的響應特征。“閉環(huán)”的內(nèi)涵在于借助于反饋功能緩解直至消除系統(tǒng)誤差。然而，通過引進反饋回路，系統(tǒng)在一定程度上變得較為繁雜，當選擇增益不合適時，系統(tǒng)的平穩(wěn)性能便會大打折扣。為有效地提升控制精度，在測量擾動變量時，也會經(jīng)常性的運用前饋控制，以此補充反饋控制，進而組合成復合型控制系統(tǒng)。在日常生活中，閉環(huán)控制系統(tǒng)依然有著廣闊的應用空間，例如自動調(diào)節(jié)氣溫的空調(diào)機，當環(huán)境氣溫＞設(shè)置氣溫時，空調(diào)機的制冷系統(tǒng)會自行啟動，并接著將室內(nèi)氣溫調(diào)節(jié)到所設(shè)定的值；高壓鍋的安全閥、熱水器、導彈制導、冷凍器材、機器人等技術(shù)項目均是閉環(huán)控制的反映。

2 電氣自動控制系統(tǒng)的應用實踐現(xiàn)狀

2.1 自動控制技術(shù)的工程實踐

自動控制技術(shù)在生活中會輕易看到，所運用的范圍相對廣泛。例如，汽車制造時，會依靠較高效的生產(chǎn)線，無需人為操作，僅要確保計算機系統(tǒng)平穩(wěn)運作即可，汽車引擎等若干配件均能在自動化生產(chǎn)線上開展快捷高效率的生產(chǎn)。另外，自動控制系統(tǒng)依然能運用在車身等大配件的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，通常而言，自動控制技術(shù)更多地運用在生產(chǎn)過程相對復雜、人工機械化作業(yè)量較大的項目中。在運用時，自動控制技術(shù)經(jīng)固定的流程，對所需操作的對象及過程開展全方位的管理與處置，借助于反饋信號實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，使每項生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加高效、合理，顯著地減少了人為勞動量，增強了勞動生產(chǎn)率。近些年來，閉環(huán)控制系統(tǒng)的運用日趨廣泛，更帶動了自動控制技術(shù)的飛躍，例如，在企業(yè)倉庫管理中，已廣泛運用自動庫存系統(tǒng)；在養(yǎng)殖業(yè)中，廣泛運用自動化飼料儲藏室；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，采用自動化耕田機可大幅提升生產(chǎn)效率。在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，自動控制系統(tǒng)也被運用到相對繁瑣的科研任務(wù)中，凡是技術(shù)人員不易精確操作的實驗項目，機器人技術(shù)便能派上用場，這在很大意義上成為國家實現(xiàn)新型工業(yè)化戰(zhàn)略的重要推動力。

2.2 汽輪發(fā)電機控制系統(tǒng)

發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)過程相對繁瑣，而且每個生產(chǎn)項目均難以精確管控。伴隨以電子計算機為核心的信息技術(shù)的跨越式發(fā)展，為發(fā)電企業(yè)推行動態(tài)化控制創(chuàng)造了良好平臺，不但能推動企業(yè)的快速發(fā)展，更能增強自身實力。系統(tǒng)在控制時的操作流程如下：首先運用恰當?shù)膬x器設(shè)備測量發(fā)電全過程的含氧量、發(fā)電量和氣溫，接著把剛剛測得的數(shù)據(jù)同系統(tǒng)所設(shè)定的數(shù)值加以對比，釋放控制信息，促使整個生產(chǎn)過程可自動地控制氣溫、安全閥及加水量等，便完成發(fā)電自動化調(diào)節(jié)控制的任務(wù)。該系統(tǒng)可極大地削減生產(chǎn)成本，增強了經(jīng)濟效益，避免重復性的人力勞動，發(fā)電的整個環(huán)節(jié)均依靠計算機控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。

2.3 雙氧水生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)

在雙氧水的生產(chǎn)線上運用自動化控制系統(tǒng)時，工藝人員可依照生產(chǎn)工藝的有效規(guī)定，對生產(chǎn)線上參數(shù)測量及調(diào)節(jié)進行若干次的改造及補救，生產(chǎn)線上每一反應階段的壓力、氣溫、液位等參數(shù)，在測量上幾乎不具備單一化，相應的測量數(shù)值會在同一控制界面上顯現(xiàn)。此外，在雙氧水生產(chǎn)線的每個任務(wù)段均有相應的自動控制及報警響應，例如，在氫化、氧化、萃取及后處置等任務(wù)段上，自動控制系統(tǒng)均有測量警報功能。整個生產(chǎn)線由超過四十套的控制系統(tǒng)及八十余個報警點位構(gòu)成，企業(yè)雙氧水的生產(chǎn)共分兩條生產(chǎn)線，生產(chǎn)線上的每個任務(wù)段均設(shè)有工藝操控界面，操作員工可減少界面的來回切換，輕松完成對生產(chǎn)階段的管控。在異常重要的參數(shù)進行遠程傳輸時，現(xiàn)場會對此有所顯示，這樣便避免了因單獨的設(shè)備監(jiān)控而給生產(chǎn)帶來的不利影響，最大程度地確保雙氧水生產(chǎn)的全方位安全調(diào)節(jié)和監(jiān)控。

2.4 DCS控制系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)又叫做分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于微處理器，是一類儀表電氣自動化控制系統(tǒng)，其設(shè)計時遵循分散控制功能、顯現(xiàn)操作密集、推進綜合協(xié)調(diào)的基本策略原則。在應用時，DCS控制系統(tǒng)具有可靠性較高的優(yōu)勢，各子系統(tǒng)均能勝任單獨控制的任務(wù)；另外，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)科學，控制功能較分散，對微型機的基本要求也適當下降。

3 我國電氣自動化控制系統(tǒng)的前景展望

電氣自動化控制系統(tǒng)在今后一個時期內(nèi)將會朝著柔性及自主性的方向邁進，使系統(tǒng)精確及時地抵達目標。伴隨當代自動技術(shù)的進步和發(fā)展，機器人已擁有較高的自主性，能在事先編寫完成的程序下穩(wěn)步運行，無需任何人工調(diào)節(jié)，然而，傳感技術(shù)及芯片的發(fā)展未能走向并軌，機器人的柔性發(fā)展條件缺乏，尚無法完全依照外界環(huán)境要素的改變而進行必要的調(diào)整。傳感技術(shù)的跨越式前進，機器人必定會極大地增強適應外部環(huán)境的能力，積極穩(wěn)妥地處置各類變化，在人工智能技術(shù)的輔助下，機器人系統(tǒng)必定能變得日趨合理。

另外，高級程序設(shè)計語言的開發(fā)和普及，更為機器人技術(shù)的發(fā)展提供了強大的助推力，通常所運用的自動控制系統(tǒng)也會邁進自主化運行的階段，減少人工干預，提高操作效率，更加拓寬其在日常生產(chǎn)生活中的用途。

4 結(jié)語

綜上所述，伴隨電氣自動技術(shù)的發(fā)展和運用，電氣自動化控制系統(tǒng)必定能在實際運用中不斷改進技術(shù)要領(lǐng)，完成對每類機器及工業(yè)生產(chǎn)中的全過程控制，為人類社會的發(fā)展做貢獻。

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1003-5168(2014)04-0106-02