電氣自動化儀表與自動化控制技術分析

陳明艷

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，設備上集成的各種功能設施也越來越多，并且自動化和集成化程度越來越高，但目前在使用電器設備時往往會出現一些問題，諸如系統老化、控制系統不穩定等，不但影響了設備自動化水平的提高，也阻礙了企業的發展。文章在分析電氣設備的自動化控制功能的基礎上，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

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）11-0021-01

目前，部分企業的電氣儀表設備系統都相對落伍，技術較為單一，科技化程度低，控制技術也無法與國際領先水平相比，智能化系統控制更是無法想象。由于科技的高速推進，電氣自動化技術同樣走上了創新的快車道，計算機智能化技術的革新，也加速了電氣自動化技術的更好發展，當可監控的PLC（即可編程邏輯控制器）取代電氣系統之后，自動化控制也開始向集成化與智能化方向發展，并在應用領域不斷推廣與創新。引進與推廣先進技術，不僅使操作更為便捷，還促使儀表的精細化管理水平上了一個臺階。

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還能夠對附近的生產和生活環境提供監測，并完成環境信息的采集。通常我們會使用相應的傳感器來開展監測，其類型主要分為煤器，溫度和煙霧等多種類型的傳感器，它們將收集來的信息通過紅外收發模塊（主要由信號源及紅外收發裝置結合組成）進行傳輸，此類收發系統的信號源通常是由紅外線發光二極管組成，其接著裝置使用的是光敏三極管。當其處于工作狀態時，紅外發射管會不停發射紅外光，再由紅外接收管接收后，將所得信號輸至單片機上。假如紅外線發射管被警戒線遮擋時，紅外線接收管不會向單片機輸出信號，這時單片機會出現中斷，將報警信號發到相應基站。通過這種方式，就能做到在無人值守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

高壓與大電流開關設備體積龐大，主要功能就是對控制系統并做到合閘與分閘。當設備在運行中出現故障，必須安裝一套完整的自動化操作設備，才能做到對供電系統的調控。

自動化儀表工程是一項涉及面廣、質量要求高的綜合性工程。具體來說就是使用世界領先水平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，把測量儀、信號系統、繼電保護、自動裝置等一系列儀表設備的功能進行整合，使其真正做到對主動監控、自動測量、自動控制、微機保護及調度通信的綜合性自動化控制。

1.3 測量功能

設備中指示燈或音響的信號只能表明設備當前的運行狀態，假如想要準確獲悉設備的工作狀態，必須通過相關的設備儀表對線路參數作出測量，需要測量的有電壓、電流和頻率三項構成。在操作組件與儀表等設備中，人工操作正逐漸被電腦控制系統所取代，這也為微機自動化控制打下了良好的基礎。

2 電氣自動化控制系統的模塊組成

電氣自動化控制系統分為三大模塊：PLC控制模塊，通信模塊，和中央控制模塊三部分組成，下面分別介紹這三種系統。

2.1 PLC控制模塊

PLC控制模塊在對于電氣元件選擇的要求很高，每個電器元件都擁有獨立的屏蔽系統，有效防止了電磁輻射作用元件的干擾，在每個生產環節上都必須遵守相應的生產制度，對每一個原件都必須嚴格檢查，必須使用合格的產品，這種嚴苛的生產與檢查制度提高了原件的使用性能，在實際使用中，運用PLC控制模塊能夠獲得更為穩定的生產性能。PLC控制模塊具有體積小，質量輕，安裝容易，操作簡便這四大優勢。因此在PLC的控制系統建立時，耗時短，操作便捷，產品升級更為方便。同時其操作界面也秉承了人性化理念，從顯示面板上就能看到對下一步操作的提示，對使用者操作能力的要求不高，為其更為廣泛的推廣提供了便利。

2.2 通訊模塊

通訊模塊的功能就是將數據采集儀器所收集的各類數據存入存儲器，再通過網絡傳輸至上位機系統。這種通訊系統通常所用的是通信網絡中的通用技術，就如同目前被廣泛應用的TCP/IP協議，運用現有的局域網或互聯網功能，能夠大大降低對設備資源的使用，同時也能保障信息傳輸的精確與穩定和通信信號的暢通，假如通訊模塊使用光纖進行通信，可以將傳輸中的誤碼率和外界因素對通信模塊的干擾進一步降低。使用局域網或互聯網作為基礎技術的通信模塊系統，不僅可以做到信息的實時傳遞，還能通過網絡在其他設備上做到信息共享，優化信息傳遞途徑，使人力資源更為有效、科學地使用。

2.3 中央控制系統

中央控制系統是由安裝于系統當中的微機來控制的，由于計算機技術的高速發展，微型計算機擁有多種功能與大量接口，可以與多個設備進行連接，完成系統所分配任務。和人工操作對比，在控制電氣自動化系統時，微型計算機有精度高，速度快的特點，用中央控制系統操作時，系統的運行效率有明顯提高。中央控制系統不僅能對傳感器所采集數據做出實時處理，還能依據其內置程序，找到對應的解決方案，并做到實時報警，以及24 h監控所測數據，假如設備在運行過程中出現故障，系統會及時報警，并啟動應急預案處理，防止人為操作造成的延遲。

3 電氣自動化控制系統的設計理念及工作步驟

3.1 設計理念

3.1.1 集中監控的方式

集中監控的目的是將系統功能集中到一個處理器去處理，過程較為緩慢，信息量大，在監控的作用下，電氣設備系統的可靠性會下降，但由于CAN總線技術的應用，智能電氣設備開始有較為快速的發展，不但降低了電纜等材料的使用，還可以在網絡連接下使整個組態更為靈活，降低了系統故障的發生率。

3.1.2 遠程監控

遠程監控是通過建立無線傳感器網絡系統，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，經自由組織而成的無線網絡。在傳感器節點間的作用下，做到了對周邊信息與監測對象的動態檢查，能夠做到對周邊設備的狀態感知、故障診斷及預知維修等功能，確保了電氣設備運行時的安全。

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

當自動化電氣設備系統接受計算機所發送的信息后，經過前置機處理，儲存至相應的儲存設備中，將信息完整保存，之后服務器再把相關信息傳送至相應工作站中，最后經WEP服務器將系統信息傳送到局域網，以供共享信息的需要。

3.2.2 RTU的工作流程

運用遙測采集板，AID轉換器等設備，采集變電所的遙測量，通過信息網絡將相關信息發送至控制單元。在中央控制系統完成處理后，將信息發送至與之相對應的功能計算機，最后將其發送到調度端，作綜合處理。

4 結 語

綜上所述，盡管電氣儀表自動化系統有了不小的進步，并且應用此系統之后，能使生產效率有明顯提高。不過因為此系統還不太成熟，在實際運用中仍有一些問題，比如怎樣在控制系統上升級其自我診斷的能力，加強自我維護功能，運行穩定性的提高，都需要在未來研究中的去重點解決。雖然電氣儀表自動化系統依然有這樣那樣的問題，但它在應用領域中的優點更為突出，肯定會更為廣泛的應用在今后的各個行業中。所以，在未來研究中，要針對每個行業的特點，有針對性地開發出與之對應的電氣自動化控制系統，讓機械生產加工更精確、規范與穩定，讓我國的機械加工產業向高精度、高質量、高標準的道路邁進。

參考文獻：

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