淺談電氣自動化的現狀與發展方向

王慧娟

【摘要】結合實際，詳細介紹了電氣自動化的現狀，討論了目前電氣自動化控制系統的設計思想，展望了將來電氣自動化控制系統的發展趨勢

【關鍵詞】電氣自動化；現狀；設計思想；發展趨勢

近年來，電氣自動化控制系統在生活中應用越加廣泛，方便生活的同時也使得智能化水平不斷提高，能夠更加精準的控制儀器設備，并且大容量信息數據傳輸的實現，也可以依托在不斷發展的通訊技術上。可見，電氣自動化控制系統在生活中的巨大作用。在現代制造、航天飛行、醫學研究以及交通等域電氣自動化控制系統都得到廣泛應用，而隨著新領域的開發，電氣自動化不斷地融合進新的因素，諸如智能化系統和大容量的信息輸送系統。進一步提高我國在電氣自動化領域的科技水平，影響巨大。

1 工業電氣自動化的發展現狀

1.1 平臺開放式發展

OPC（OLE for Process Control）技術的出現，IEC61131 的頒布，以及 Microsoft 的 Windows 平臺的廣泛應用， 使得未來的電氣技術的結合，計算機日益發揮著不可替代的作用。

1.1.1 IEC61131 標準使得編程接口標準化。

目前，世界上有 200 多家 PLC 廠商，近 400種 PLC產品， 不同產品的編程語言和表達方式各不相同，IEC61131 使得各控制系統廠商的產品的編程接口標準化。IEC61131 同時定義了它們的語法和語義。這就意味著不會有其他的非標準的方言。IEC61131 已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統廠商廣泛采納。結構化的編程方式使得程序更易管理， 也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

1.1.2 Windows 正成為事實上的工控標準平臺。

微軟的技術如 Windows NT、Windows CE和 Internet Explore 已經正在成為工業控制的標準平臺、語言和規范。PC 和網絡技術已經在商業和企業管理中得到普及。在電氣自動化領域，基于 PC的人機界面已經成為主流， 基于 PC的控制系統以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。在控制層采用 Windows 作為操作系統平臺的好處就是其易于使用和維護以及與辦公平臺簡單的集成。

1.2 現場總線和分布式控制系統的應用現場總線（Profibus、FF、Interbus 等）是一種串行的連接智能設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸的分支結構的通訊總線。它通過一根串行電纜將位于中央控制室內的工業計算機、監視 / 控制軟件和 PLC 的 CPU 與位于現場的遠程 I/O 站、變頻器、智能儀表、馬達啟動器、低壓斷路器等連接起來，并將這些現場設備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著 PLC、I/O模塊和現場設備通過總線連接起來，將輸入/輸出模塊轉換成現場檢測器和執行器。

1.3 IT 技術與電氣工業自動化

PC、客戶機 / 服務器體系結構、以太網和Internet 技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和 IT平臺的融合，電子商務的普及將加速著這一過程。信息技術對工業世界的滲透來自于兩個獨立的方向：一是從管理層縱向的滲透。企業的業務數據處理系統要對當前生產過程的數據進行實時的存??；另一方面，信息技術橫向擴展到自動化的設備、機器和系統中。信息技術已滲透到產品所有的層面，不僅包括傳感器和執行器，而且包括控制器和儀表。Internet/Intranet 技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業的財務、人事等管理數據，也可以對當前生產過程的動態畫面進行監控， 在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統的設計產生直接的影響。信息技術革命的原動力是微電子和微處理器的發展。隨著微電子和微處理器技術應用的增加，原本定義明確的設備界線，如 PLC、控制設備和控制系統變的模糊了。相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統一的組態環境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。

2 電氣自動化控制系統的設計思想

2.1 集中監控方式

這種監控方式優點是運行維護方便， 控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、，節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線（如 Lonworks 總線，CAN總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大， 所有這種方式適合于小系統監控， 而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。

3 電氣自動化的發展趨勢

電氣自動化的發展趨勢應該是分布式、開放化和信息化。分布式的結構是一種能確保網絡中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網絡，達到系統危險分散的概念； 開放化則是系統結構具有與外界的借口， 實現系統與外界網絡的連接； 信息化則是使系統信息能夠進行綜合處理能力， 與網絡技術結合實現網絡自動化和管控一體化。在開創“電氣自動化”新局面的時候，要牢牢地把握從“中國制造”向“中國創造”的轉變。在保持產品價格競爭力的同時， 中國企業需要尋找一條更為健康的發展道路“電氣自動化”企業要不斷吸收高新技術的營養，才能為開創“電氣自動化”的新局面增添動力。要全面把握“科學發展觀”的基本內涵和精神實質， 結合本地區、本部門、本行業的客觀實際，按照“以人為本、全面協調可持續發展的要求”，認真尋找差距，總結經驗教訓，轉變發展觀念，調整發展思路，切實把思想和行動統一到“科學發展觀”的要求上來，把“科學發展觀”貫徹到改革開放和我國“電氣自動化”進一步實現現代化、國際化和全球化的過程上來。

參考文獻：

[1]王君鋮.論電氣自動化控制系統的設計思想.

[2]孫琥.科學發展觀旗幟下的工業電氣自動化發展[J].硅谷，2009，1.

[3]孫金明.自動化技術的三大革新[J].中國科技信息，2005，14.

[4]高東杰，譚杰，林紅權.應用先進控制技術[M].北京：國防工業出版社，2003.1.

[5]甘永梅，李慶豐，劉曉娟，王兆安.現場總線技術及其應用[M].北京：機械工業出版社，2004.6.

[6]王志良.綜合化、網絡化、綠色化對自動化科學技術發展的幾點回顧與展望[J].自動化信息，2001，4.

[7]吳淳.自動化技術發展的新機遇以信息化帶動工業化[J].自動化博覽，2002，1.