淺談電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢

喬宏偉

【摘要】隨著我國經濟的快速發展，電子自動化工程也進入了蓬勃發展時期，并在社會各領域得到了較廣泛的應用。電氣自動化工程控制系統包括保護系統、制動系統、供電系統等多個部分，各個系統相互聯系、相互協調。通過應用電氣自動化控制系統，不但能夠起到節流作用，還有利于降低不安全事故的發生率，進一步保障了人們的生命財產安全。鑒于此，本文主要從電氣自動化工程的組成、功能、特點及應用現狀等方面進行了分析，并探討了其今后的發展趨勢。

【關鍵詞】電氣自動化控制系統;應用;現狀;趨勢

引言

電氣自動化控制系統是科技進步的產物，對社會及企業發展具有重要作用。電氣自動化控制系統的應用，一方面能夠大大減少勞動強度及勞動力成本，提高檢測精準度，保證企業活動的正常進行;另一個方面則有利于減少或預防事故發生，確保了生產設備的安全運行[1]。近年來，電氣自動化控制系統在我國各行業中中的應用也日益廣泛，有效推動了我國工業往信息化與智能化方向發展。為此，以下主要對電氣自動化控制系統的應用、發展趨勢等相關問題進行了探討，旨在不斷提升我國電氣自動化工程的水平。

一、電氣自動化控制系統的組成與功能分析

1.組成

電氣自動化控制系統的組成部分主要有保護系統、供電系統、制動系統、自動與手動尋路系統等[2]。供電系統作為動力源，是各個機械部件的能量來源;保護系統主要包括穩壓器、熔斷器等，對設備及其路線可起到保護作用，有效避免了斷路、過載等對設備與人身產生傷害;手動自動尋路系統主要是利用組合開關的方式來完成手動與自動的切換;制動系統則在操作失誤或遇到故障系統故障時完成制動[3]。

2.功能

電氣自動化控制系統能夠在各行業得到廣泛應用，與其自身具有的功能密切相關，自動控制、保護、測量及監視是該項技術的最主要功能。在監控與記錄的前提下，實現設備每個部件或者是功能單位的開關、禁止、保持及組合等功能，則為自動控制[4]。比如，在特定環境下，能夠實現自動開啟及關閉。電氣設備通過將各種信號、磁力及電流進行關聯，然后在物理或化學屬性達到一定值后，引發動力系統完成的機械動作，則為電氣設備功能。裝置在運行中出現故障或運行異常等問題，能夠自動檢測故障的位置，并發出危險信號，然后完成對線路或者部件的切換、隔離等動作，則為保護。監視是實現自動化的重要條件。聲光電等只具有顯示裝置工作狀態的功能，且需對裝置進行測量、記錄及計算后才可實現，進而實現控制指標的量化。通過上述功能，自動化控制系統能夠借助動力系統控制機械設備，在和通信網絡連接后，該系統則會和整個社會生產生活相連接，形成各式各樣的控制網絡。

二、電氣自動化控制系統的發展現狀概述

在經濟發展的推動作用下，我國自動化技術取得一定程度的成績，但與發達國家相比，仍存在很大差距。隨著市場經濟體制的不斷完善，電氣自動化技術的發展也日臻完善，但競爭也不斷加大。據了解，DCS對電氣自動化控制系統的發展具有重要意義，而對電氣自動化控制系統的研究也要更加深入。因此，對電氣自動化控制技術的研究及完善必須和實際相聯系，使其能夠充分發揮自身作用，在發展中贏得更多機會。

1.電氣自動化控制系統方面

DCS屬于一種分布式掌握自動化系統，由計算機對其進行控制。和一般的集中式控制系統比較，該系統具有良好的實時性及可靠性，且應用范圍更廣。然而，隨著該系統的應用范圍不斷擴大，其自身的缺陷也日益呈現出來。比如，如果過分降低系統可靠性，則會增加系統的維修難度，且大多數生產廠家未能嚴格根據標準進行生產[5]。

2.集中監控方式方面

與其它自動控制系統比較，集中控制下的自動控制系統解決問題的速度比較慢，這是其一個不足之處。導致該問題的原因主要是控制方式方面的問題，這個缺陷也會影響整個自動控制系統的運行速度。同時，系統所需的設備也會被歸入監控中，這不但增加了監控的數量，還會導致主體空間的快速減少，這需要增加大量的電纜，才能對數量過大導致的堵塞起到舒緩作用。最終的結果是，費用大幅度增加，收益則大幅減少。

3.標準語言規范方面

無論在任一領域，都會有本行業的規范，而行業中的從業人員必須嚴格遵守。在科技發展的背景下，在電氣自動化領域中，人機界面共同操作則成為今后的發展方向，因為其微機系統控制具有較高的靈活性，且使用方便。同時，該系統具有的專用系統語言，將更有利于工作人員完成對機器或系統的維護，使維修工作變得更快捷、高效。

三、電氣自動化控制系統的特點分析

在電氣自動化控制系統中，和熱工控制量不同，其控制量在運行及控制中的要求也有很大不同。電氣自動化控制系統雖然采集對象少、操作頻率不高、數量少，但在數據檢測的速度方面則具有較明顯的優勢。它能夠快速且準確地實時檢測及顯示運行狀態異常和事故狀態情況下的各項數據，并提供相應的操作指導與應急處理對策，從而能夠確保自動化控制系統始終處于安全狀態下開展工作[6]。

1.電氣自動化控制系統應用范圍廣泛

電氣自動化控制系統在一個產品上充分結合了電子技術、網絡技術及計算機技術，使產品功能實現了自動化，給人們生活帶來很大的方便，故其產品能夠在社會各領域廣泛應用。比如，在人們的生活中最為常見的產品則是公交車車門、電梯等，都是自動化產品，具有較大的便利性，故能夠占據著很大的消費市場，這也在一定程度上推動了經濟的發展。

2.應用效率高

除了在日常生活中應用廣泛外，電氣自動控制系統在工業領域中的應用更加廣泛，對工業發展與進步起著推動作用。在社會迅速發展及人們生活節奏不斷加快的時代下，工業化生產也將面臨前所未有的壓力。電氣自動化控制系統的應用，則在很大程度上緩解了這一壓力，有效保障了工業生產的順利進行，且生產效率較之前明顯加快。除此之外，對于工業發展中出現的故障或異常情況，電氣自動化控制系統能夠迅速作出反應及處理，使得在故障中查找問題及修復而花去的時間及精力大大減少，既提高了生產效率，又提升了安全性能，具有較高的應用價值。

3.發展異常迅速

自第三次科技革命后，計算機技術發展迅速。隨著計算機技術的發展與進步，電氣自動化控制系統也進入了新的發展時期。究其原因，主要是電氣自動化控制系統的運行離不開計算機的操作。因此，在計算機高速發展的時代中，電氣自動化控制系統產品將對被控量進行更全面、細致的控制及監管，反應速度也會更快捷，使整個系統的可靠性及實用性大大提升，給人們生活帶來很多方便，應用也將更加廣泛。

四、電氣自動化控制系統的設計思想

1.遠程監控方式

這種監控方式的優點是節約大量電纜、節約材料、節省安裝費用、組態靈活、可能性高等[7]。但由于現場總線如CAN總線或Lonworks總線通訊速度較低，而電廠電氣部分的通訊量卻相對較大，因而這種監控方式只適合小系統監控，不適合構建全廠的電氣自動化控制系統。

2.集中監控方式

這種監控方式具有明顯的優點如方便運行維護，控制站防護要求不高，系統設計容易[8]。但由于是將系統的所有功能集中到一個處理器進行處理，增加處理器任務，影響處理速度。當電氣設備全部進入監控，監控對象大量增加導致電纜數量增加、主機冗余下降，投資加大，且長距離電纜引入致使系統可靠性收受到威脅。另外，采用硬接線聯鎖隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器，由于隔離刀閘的輔助接點常出現不到位情況，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，且不便于查線，增加了維護量，甚至由于接線復雜出現誤操作情況。

3.現場總線監控方式

目前，在變電站綜合自動化系統中已普遍應用現場總線、以太網等計算機網絡技術，且已積累了豐富的經驗，加上智能化電氣設備也快速發展，為在發電場電氣系統中應用網絡監控系統奠定了基礎?，F場總線監控方式使電氣自動化控制系統設計更有針對性，不同的間隔有不同的功能，因此可以根據實際間隔情況進行設計。這種監控方式具備遠程監控方式的全部優點，還可以減少大量隔離設備、I/O卡件、端子柜、控制電纜等，節約投資，減少安裝維護量，能有效降低成本[9]。此外，各裝置功能獨立，僅通過網絡連接裝置，網絡組態靈活，大大提高整個系統的可能性，某一裝置故障只影響相應原件，不會影響整個系統。現場總線監控方式是至今電氣自動化控制系統設計最好的監控方式，代表著今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

五、電氣自動化控制系統在日常生活中的應用

1.在交通方面的應用

交通行業促進現代社會高速發展，而交通行業的發展離不開電氣自動化產品。電氣化自動產品在交通行業應用十分廣泛，像汽車的大部分元器件、公路上的電子警察、甚至一輛車的自動化控制開關、安全氣囊等都是電氣化自動產品在交通方面的應用。當然，電氣化自動產品的應用不僅限于車輛方向，測速器、紅路燈系統、路邊的顯示屏都包含其中。

2.在服務業方面的應用

服務產業屬于第三產業，雖然不涉及直接生產，但對電氣化自動產品的需求較大，且要求也較高。隨著社會的不斷發展，解決溫飽的人們消費觀念也隨之改變，人們積極消費促進了電子產品的更新。電氣自動化產品在服務業方面的應用在日常生活中集合隨處可見，如一個POS機給許多人帶來了便利，另外日常生活中常見的電氣自動化產品還有按摩器、電梯、跑步（下轉第6頁）（上接第4頁）機、自動麻將機、游樂園里的游樂設施等。

3.在工業生產方面的應用

隨著科學技術的進步，工業也快速發展，如今，許多電氣自動化產品應用于工業中，工業逐漸實現自動化。在工業生產工程中應用電氣自動化產品已屢見不鮮，這種自動化控制設備能夠在少人或者無人情況下按照既定的程序完成規定的操作，使整個生產實現自動化。一些危險的操作采用機器人代勞，保障了工作人員的安全，工作也能順利完成。在工業生產中一些定量分配的工作如食品的配料等，相對于人的手工作業，自動化設備操作更精準。電氣化產品在工業生產方面應用廣泛，對工業生產具有重要意義。

六、電氣自動化控制系統在未來的發展趨勢

1.電氣自動化控制系統統一化

統一電氣自動化工程系統能進一步促進電氣自動化產品的設計、開機、測試、維護[10]。電氣自動化控制系統采用微軟公司的標準化接口技術統一化后，能成功實現數據資源共享，大幅度降低工程成本，對電氣自動化工程控制系統發展具有重要意義。統一程序標準化接口，保證了廠家之間的數據交換，同時使通訊難題也得到有效解決。

2.電氣自動化工程控制系統創新化

經過多年的發展，我國電氣自動化技術至今已取得了不錯的成績，但與國際水平相比依舊存在很大差距，而最明顯的差距就在創新設計方面。我國目前企業主要生產一些中低檔次產品，這些產品主要服務中小型項目。因此我國電氣自動化工程控制系統急需創新技術來改善這一現狀，現今政府也在這方面給予扶持，逐步建立健全、完善的機制給予保障。同時，在產業市場化的環境下，企業在技術開發上也要加大投入，不斷吸收新技術、借鑒新經驗提升自身創新能力。

3.電氣自動化控制系統智能化

智能化就是電氣自動化產品自動性更好、能快速對外界的指令作出判斷與回應，滿足消費者各種需求，給消費者提供各種便利[11]。在未來市場上，電氣自動化控制系統產品越來越智能化，最大限度滿足消費者需求，使消費者省心省力，給消費者提供最大的便利。另外，隨著電子信息技術和計算機技術的飛速發展，這些技術為電氣自動化新產品的研發提供了保障，必然促使電氣自動化控制系統走向智能化。

七、結語

總之，在當今計算機和網絡技術飛速發展的的環境下，企業要想開創工業自動化的新格局，一定要抓住機遇，結合企業本身的科學知識和實踐能力，了解電氣化技術的最新動態，及時抓住工業自動化商機，促進企業發展。當然，企業要善于從內因入手，積極創新，實現從“中國制造”向“中國創造”的道路轉變，保證產品價格和質量優勢，利用高科技，結合自身實際情況，找到突破進口，為企業創造一條合理、可持續發展的道路。

參考文獻

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