淺談電氣與儀表自動化控制系統

禹宏雷 薛成群 韓旭

摘 要：隨著科學技術尤其是計算機和網絡技術的發展，電氣設備的自動化水平越來越高，其設備上集成的各種功能設施越來越多，電氣設備正在自動化以及集成化的道路上越走越遠，越走越快，電氣設備的使用效率也越來越高。但與電氣自動化水平發展相反的是，目前正在使用中的電器設備，依然存在著系統老化和控制系統不穩定的情況，這種情況不但嚴重也阻礙了企業的發展，也影響了電氣設備的自動化水平發展。文章在電氣設備的自動化控制功能上，對電氣儀表設備的系統控制進行了探究。

關鍵詞：電氣儀表；控制系統；自動化

前言

目前，在一些企業中的電氣儀表設備系統都比較陳舊，技術又比較單一，科技水平低，控制技術落后，無法實行智能化的系統控制。隨著科技的不斷進步，電氣自動化的技術也在不斷的進行創新，計算機智能化技術的發展，同樣推動了電氣自動化技術的向前發展，電氣系統改為可以監控的PLC（即可編程邏輯控制器）后，引起的自動化控制逐漸向集成化，以智能化方向發展，而且在應用的領域，不斷的推廣，發展創新。先進技術的引進和推廣，不但提升了操作的便捷性，而且提升了儀表的精細化管理水平。

1 電氣與儀表自動化控制系統的功能概述

1.1 智能監控

電氣自動化控制系統可以對周邊的生產生活環境進行監測，采集環境信息。監測一般通過相應的傳感器來進行，傳感器的類型主要有煤器傳感器，溫度傳感器，煙霧傳感器等多種類型，傳感器得到的信息通過由紅外收發模塊（主要由信號源及紅外收發裝置結合組成）進行傳輸，這種收發系統的信號源一般由紅外線發光二極管構成，其接著裝置常用的是光敏三極管。在工作情況下，紅外發射管會不斷的發出紅外光，然后紅外接收管接收到這些光線之后，將所得信號輸出到單片機上。哪有紅外線發射管局接手管組成的警戒線被遮擋時，紅外線接收管，不給單片機輸出信號，此時單片機會產生中斷，發出報警信號到相應基站。通過這樣的一種方式，可以在無人的情況下對所處環境進行監測，實現智能控制。

1.2 自動控制與保護功能

高壓和大電流開關設備的體積很大，主要的功能是對系統進行控制進而實現分、合閘。當設備在運行的過程中出現了問題，只有安裝一套完整的屯子自動化操作設備，才能夠對供電系統進行調控。

眾所周知，自動化儀表工程是一項涉及面極廣、質量要求極高的綜合性工程。具體就是指利用先進的計算機自動化技術、信息信號處理技術、現代電子通信技術，將包括測量儀、信號系統、繼電保護、自動裝置等在內的儀表設備經過功能的優化組合，以實現對主動監控、自動測量、自動控制、微機保護和調度通信等綜合性的自動化控制。

1.3 測量功能

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

2 電氣自動化控制系統的模塊組成

電氣自動化控制系統主要由PLC控制模塊，通信模塊，和中央控制模塊組成，下面分別介紹這三種系統。

2.1 PLC控制模塊

PLC控制模塊在電氣元件的選擇上是非常嚴格的，每一件電器元件都具有獨立的屏蔽系統，避免了電磁輻射作用的元件的干擾，在每一個生產環節上都需要遵守相應的生產制度，對每一個原價都必須進行檢查，只有合格的產品才會得到應用，這種嚴格的生產和檢查制度提升了原價的使用性能，在實際應用中，使用PLC控制模塊可以得到更穩定的生產性能。PLC控制模塊體積小，質量輕，安裝容易，操作簡便，所以在PLC的控制系統建立時，消耗時間短，操作便捷，產品的更改和升級更為容易。PLC的操作界面非常人性化，在顯示面板上可以直接看到顯示的內容，對使用者的操作能力要求比較低，更適于推廣。

2.2 通訊模塊

通訊模塊的主要功能是將數據采集儀器收集到的各種數據存放于存儲器中，并通過網絡傳輸到上位機系統。這種通訊系統一般使用通信網絡中的通用技術，像現在廣泛使用的TCP/IP協議，利用現有的局域網或者是互聯網功能，可以減少很多設備資源的使用，同時可以保證信息傳輸中的精確性及穩定性，保障通信信號的實時暢通，如果通訊模塊采用光纖進行通信，可以更好的降低傳輸中的誤碼率，降低外界因素對通信模塊的干擾。使用局域網或互聯網作為基礎技術的通信模塊系統，不但可以實現實時的信息傳遞，還可以利用網絡在其他設備上實現信息共享，優化信息傳遞途徑，同時實現人力資源的有效利用。

2.3 中央控制系統

中央控制系統是由安裝在系統中的微型計算機來實現控制，隨著現代計算機技術的不斷發展，微型的計算機具有多種功能和相應的特點，具備數量眾多的接口，可以連接眾多的設備，完成系統所分配的各種任務。與人工操作相比，在對電氣自動化系統進行控制時，微型計算機具有精度高，速度快的特點，在使用中央控制系統進行操控時，能顯著提高系統的運行效率，到操作的精確性和穩定性。中央控制系統不但可以對傳感器所采集的數據進行實時處理，并根據內置的程序，找出相應的解決方式，還可以實現實時報警功能，不間斷地對所測數據進行監控，一旦發現設備運行中的異常情況，可以及時的報警并啟動相應的預案進行處理，避免了人為操作時的延遲。

3 電氣自動化控制系統的設計思想及工作過程

3.1 設計思想

3.1.1 集中監控方式

集中監控的主要目的就是將系統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，同時電氣設備在監控的作用下，會使系統的可靠性降低，但是隨著CAN總線技術以及臺網等技術的應用，智能電氣設備有了較快的發展，不僅可以節約電纜等材料，而且在網絡的連接下可以使整個組態更加的靈活自如，降低系統發生故障的可能。

3.1.2 遠程監控

遠程監控主要是通過無線傳感器網絡系統的建立，最主要的影響因素就是在強噪聲干擾信號環境下的振動節點，因為振動節點的設計是無線傳感器網絡建設的基礎。無線傳感器網絡技術是一種具有計算機通信能力的微型傳感器節點通過自由組織形成的無線網絡。在傳感器節點之間的作用下，實現了對周邊信息以及監測對象的動態檢查，能夠實現對周邊設備的狀態感知以及故障診斷、預知維修等功能，保證了電氣設備的安全運行。

3.2 電氣自動化控制系統的工作過程

3.2.1 調度端系統的工作過程

在計算機發送的信息被自動化電氣設備系統接收后，通過前置機的處理，儲存到相應的儲存設備中，將信息完整地保存下來，然后服務器將相關的信息傳輸到對應的工作站當中，最后經過WEP服務器將系統的信息傳輸到局域網，便需要的人共享信息。

3.2.2 RTU的工作流程

可以通過控制遠程的遙測采集板，AID轉換器等設備，對變電所的遙測量進行采集，通過信息網絡將相關信息發送到控制單元上。經中央控制系統處理后，將信息發送到相關的功能計算機，最后將處理其發送到調度端，進行綜合處理。

綜上所述，雖然電氣儀表自動化系統在近些年取得了很大的發展，應用這一系統，可以在一定程度上提高生產效率，但因為這一系統尚不成熟，在實際的應用中還存在著一些問題，解決這些問題，其是如何在控制系統上加強自我診斷能力，具有自我維護的功能，提高運行的穩定性，需要在以后研究中的重點解決。雖然電氣儀表自動化系統存在著這樣那樣的問題，其在應用領域中的優點非常的突出，在今后的各行各業中必然得到更廣泛的應用，在研究中，用不斷的適應這個趨勢，針對不同行業的使用特點，有針對性地開發相應的電氣自動化控制系統，使相應的機械生產加工更精確，更規范，穩定，使我國的機械加工產業走向高精度，高質量，高標準的健康發展之路。

參考文獻

[1]華樹超，孫娜.基于電氣工程自動化的智能化技術應用分析[J].科技創新與應用，2012.