電氣設備的自動控制設計

徐小燕

摘 要：現代工業的自動化程度非常高，不論是在一條簡單的食品流水線，還是在汽車制造的各個環節，都在使用自動化設備。在這些設備中，電氣設備自動控制系統都廣泛存在。我國的電氣自動化設備行業雖然起步較晚，但是經過多年的快速發展，已經具備一定的設計和自我提升的能力。電氣自動化工程的發展，為我國經濟的發展做出了具大貢獻，助力了我國經濟的騰飛，增強了國家的綜合實力。研究電氣自動化系統，具有實際意義，而且電氣設備自動化控制系統的發展前景廣闊。

關鍵詞：電氣設備 自動控制 系統設計

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0057-02

隨著經濟建設的成果豐碩，我國的工業實力也在不斷增強，自動化控制作為工業領域電氣行業的重要組成部分，在技術、生產、軍事、管理、生活等各個領域，都離不開自動控制技術。如何更靈活地運用自動化控制技術，找出工業控制中的問題點及優勢，不斷改進并運用到實際當中，提高生產制造能力和質量，值得我們進一步去學習和探討。

1 電氣自動化控制的基本理論

1.1 電氣自動化控制技術的發展和現狀

早在20世紀50年代，人們從電子設備當中得到啟示，開始了電子信息技術的發展，在自動化控制技術發展過程中，電子信息技術提供了重大的支持；到了60年代，自動控制技術得到了飛躍式的成就；70年代是微電子技術的時代；到了80年代，電氣自動化控制技術已經基本完善。作為工業自動化控制系統的重要組成部分，電氣自動化控制經過幾代的更替，發展到現代化的電氣自動控制技術，在多個領域得到廣泛應用。

1.2 電氣自動化基本控制結構及組成

一個自動化控制系統，無論是多么簡單或者無比復雜，其結構主要由檢測器、控制器、執行器及對象組成。其中，檢測器主要是獲取外部信號的反饋，如編碼器測量實際速度、光柵尺反饋物體相對距離、光電傳感器檢測相對位置、溫度探頭檢測物體溫度等；控制器相當于人的大腦，負責分析決策作用，通過進行邏輯運算、PID算法控制等，決定系統應該如何實施控制方案；執行器就是完成控制器下達的命令，可以是電機、傳送帶、加熱棒等；對象是被控制的客觀實現，如被傳送的物體、被升溫的罐體。

1.3 電氣設備自動控制技術的特點和功能

制造工廠用機器代替人工，已經成為如今工業發展的一個必然趨勢，甚至用到機械手，及工業4.0的系統集成、大數據分析等，自動化控制已經遍及人們生活中的各個部分。從平常穿在身上的衣服襪子，到跑遍馬路的各式汽車；從手機電池中的一片隔膜，到各式路橋建設，都離不開自動化技術。電氣設備自動控制技術也是自動化設備正常運轉的必要條件，這猶如人的大腦，占有非常重要的地位。由于其功能強大，應用廣泛，應對市場重復性運作，對精度要求高或高危性質工作都能靈活勝任。

2 電氣自動化控制的流程及控制系統設計理念

2.1 電氣自動化控制的基本流程

工業自動化系統需要結合控制基本理論，通過儀器儀表、按鈕等獲取現場信號反饋，獲取動作要求，經過PLC、控制器等內部處理后，完成對工業生產過程的檢測、控制、優化、調度、管理、報警等相關功能。由于電氣控制中心接收的信號比較多，也比較繁雜，為了防止它們之間的互相干擾，一般需要增加電抗器、中間繼電器、接觸器等輔助器件，對現場布線、接地及電柜元器件排布等都有一定要求。

以控制信號和回訊信號為例。控制信號以自動控制系統為媒介對電氣設備直接進行控制，而回訊信號將電氣設備控制中心的輸出信號進行反饋，最后加到電氣設備上，并運行出相應的結果。這種“一進一出”，正好構成了一個閉環的系統，使得系統能夠不斷地運行下去。準啟動、實際啟動、停止運轉這3個信號是回訊信號的作用形式，此外還可將它們進行組合，變成連鎖停止信號。當電氣設備在自動控制系統中只有一個回訊保持信號，那么，只有在這個信號處于封閉的時候才能夠允許啟動電氣設備同理，當回訊保持信號斷開時，電氣自動化設備，也將停止運轉。當然，我們也可以把相關的連鎖運作由PLC來完成，實現更靈活、更復雜的控制。

2.2 PLC在電氣設備控制系統中的應用

從第一臺PLC制造成功到20世紀的70年代中期，是PLC發展的初級階段，人們把繁瑣的繼電器邏輯運算集成到PLC當中，節省大量空間。在之后的10年里，PLC經歷了輝煌的發展，也就是崛起階段。在這個階段，控制系統增強了許多，能夠實現一定的數據處理與模擬量的控制功能。到了20世紀90年代初期，PLC已經逐步成熟，性能也有了大大的提高，PLC運用在自動控制系統上，能滿足企業多樣化生產的要求。到了90年代末期，PLC又經歷了一次飛速發展階段，結合計算機技術、芯片技術及通信技術等方面的成果，使得PLC不論在體積上、端子的接線技術上，還是在本身的性能上都有了較大的提高，它已經是電氣設備自動控制當中尤為常見的控制器。工程師可以通過專用的編程軟件，設定復雜的邏輯關系及運算，控制輸出設備的開啟與停止，也支持切換手動或自動模式。通過上位編程軟件，可以預設多種控制方式、實現復雜的PID運算及快速檢測判斷等。對于中型PLC，采用通訊技術及現場總線技術，還能控制多套設備配合工作，提高生產線運行效率，實現工業自動化。

2.3 自動化控制中電氣自動化控制系統設計的理念

對電氣自動化控制系統進行設計，首先要考慮控制方式。對于比較簡單的控制要求不高的操作設備，可以選用獨立的單機設備。一臺小型PLC加上必要的按鈕、傳感器、儀表等，足以控制幾臺電機運作，或者恒溫控制。對于控制對象較多或者分布范圍較廣的設備，則可以采用集中控制。集中控制通過分布式模塊及現場總線技術，讓所有的電氣設備都連接到一個監管終端，這有利于協調各對象間的緊密配合，也可以實時監控系統狀態，對整個系統進行管理。合理地分配現場總線布局，能夠有效簡化系統布線，降低成本，并使得機器能夠更高效地工作。除此之外，電氣自動化控制系統還可以利用遠程監控技術，方便異地故障排除，大大減少影響生產的異常時間，提高處理效率。

當然，集成的程度越高，需要考慮的連鎖，安全等相關問題也會越多，我們可以進行分解，以功能或者區域為個體，逐個實現功能后，再利用預留的接口進行連接。借用外部安全連鎖信號的反饋，也能更好地提高系統安全性。

3 結語

電氣自動化設備從誕生到現在的飛速發展，已經運用到各個角落、各個行業。它大大方便了我們的控制過程，使得控制變得簡單安全起來，也降低了人們的工作量，提高生產效率。此外，它還能夠增強設備穩定性，間接減少人工的誤操作給設備及產品帶來的傷害。運用PLC進行控制，還能夠使系統變得更加靈活。智能化的出現也讓電氣設備的自動化控制設計，有了一個新的發展方向，使用智能化的電氣設備，自動化控制系統顯得更加便捷。

參考文獻

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