電氣工程多模塊智能化控制技術(shù)研究

祖明朗

（渤海大學(xué)附屬高級(jí)中學(xué)，遼寧錦州，121000）

0 引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化水平的不斷發(fā)展，電氣工程行業(yè)也在不斷進(jìn)步，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)都在電氣工程行業(yè)中得到普遍應(yīng)用。如遠(yuǎn)程技術(shù)、多模塊智能控制技術(shù)等等。PLC技術(shù)是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)，能夠進(jìn)行編程的控制器，是智能化控制技術(shù)中的一種，相比于傳統(tǒng)的控制器，PLC控制器具有模塊化結(jié)構(gòu)，其可靠性更高、編程方便、更容易安裝、擴(kuò)充等，在電氣工程中的應(yīng)用更廣泛，同時(shí)也有利于提高電氣工程的水平[1]。

1 電氣工程多模塊智能化控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前現(xiàn)代化技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化逐漸走進(jìn)人們的生活[2]。“電氣工程多模塊智能化控制”：是指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的電器方面的智能化應(yīng)用。其中包括PLC技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等等。

在電氣工程中，多數(shù)采用的是人工操作，隨著人工操作次數(shù)的逐漸增加，錯(cuò)誤率也在逐漸的增加，會(huì)間接的導(dǎo)致多種問(wèn)題的發(fā)生，從而導(dǎo)致故障的出現(xiàn)。PLC技術(shù)最突出的特點(diǎn)就是靈活性強(qiáng)，能夠有效提升數(shù)據(jù)處理的速度與精度。將其運(yùn)用到電氣工程中，能夠根據(jù)變化來(lái)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，加強(qiáng)對(duì)工程細(xì)節(jié)的監(jiān)控，保證控制器可以穩(wěn)定的運(yùn)行[3]。如：智能交通指揮燈采用PLC檢測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)根據(jù)十字路口的車流情況，調(diào)整控制信號(hào)燈按照特定的規(guī)律進(jìn)行變化，保障車輛的順利通行。

■1.1 PLC技術(shù)的工作原理

PLC技術(shù)的工作有三步，第一步是輸入采樣階段；第二步是執(zhí)行用戶的程序階段；第三步是輸出刷新階段。在應(yīng)用PLC技術(shù)時(shí)，需要將PLC掃描過(guò)的信息存儲(chǔ)到相應(yīng)的單元中，防止操作對(duì)數(shù)據(jù)的影響[4]。在執(zhí)行的過(guò)程中，需要從上至下掃描，并且對(duì)其邏輯進(jìn)行預(yù)算，刷新存在的數(shù)據(jù)狀態(tài)。確定相關(guān)的指令，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，將處理完畢的選擇需要的設(shè)備信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

■1.2 PLC技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

在我校的物理實(shí)驗(yàn)室中，物理模擬實(shí)驗(yàn)的裝置是對(duì)地質(zhì)體模型的應(yīng)力加載，以達(dá)到模擬的目的。而實(shí)驗(yàn)裝置的控制系統(tǒng)，更多的是對(duì)各個(gè)單元的加載電機(jī)進(jìn)行控制。本文將PLC控制器作為主控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2.1 總體設(shè)計(jì)方案

模擬實(shí)驗(yàn)裝置的中樞是控制系統(tǒng)，每個(gè)單元相對(duì)獨(dú)立，電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)多采用“集中管理，分散控制”[5]。

圖1 分散控制、集中管理示意圖

從圖1中可以看出，本設(shè)計(jì)底層每個(gè)PLC單元的功能是相對(duì)獨(dú)立的，控制其對(duì)應(yīng)的功能，主控PLC是系統(tǒng)的中樞，需要對(duì)底層的信息做交換處理、協(xié)調(diào)其控制工作，同時(shí)還需要將上位工控機(jī)和底層單元PLC間的信息進(jìn)行交換。使用該方案，系統(tǒng)的總體架構(gòu)更清晰，每個(gè)單元獨(dú)立存在，方便后期的維護(hù)，其中某個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，其他單元不受影響，能夠保證正常使用[6]。

1.2.2 主控單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為使用戶能夠更加方便的操作使用，設(shè)置一個(gè)可以移動(dòng)的平臺(tái)，在內(nèi)部放置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主控PLC等，其控制原理的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

用PLC控制信號(hào)的采集、處理等工作。PLC控制軟件采用兩套定位系統(tǒng)，一套是用戶不可見(jiàn)的絕對(duì)坐標(biāo)，另一種是相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)。這兩套系統(tǒng)的使用能夠提高其可靠性。同時(shí)便于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

■1.3 單片機(jī)技術(shù)

單片機(jī)技術(shù)是一種將多芯片整體整合的設(shè)計(jì)方法，將各種功能模塊集成，由硬件描述語(yǔ)言對(duì)每一種功能進(jìn)行程序設(shè)計(jì)[7]。

隨著科技的不斷發(fā)展，多媒體教學(xué)設(shè)備被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代教學(xué)中。教室智能電動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)能夠解決傳統(tǒng)手動(dòng)控制窗簾帶來(lái)的影響。

圖2 系統(tǒng)主控 PLC控制框圖

多功能窗的智能控制系統(tǒng)，是將步進(jìn)電機(jī)、多種傳感器與單片機(jī)相結(jié)合的控制系統(tǒng)[8]。它主要運(yùn)用了不同的傳感檢測(cè)電路，對(duì)室內(nèi)外的溫度、濕度等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接受的信號(hào)，做出不同的控制指令，對(duì)進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)窗戶的報(bào)警、自動(dòng)開(kāi)、關(guān)等多項(xiàng)功能。不僅如此，該系統(tǒng)能夠?qū)﹂_(kāi)關(guān)窗的手動(dòng)進(jìn)行與自動(dòng)進(jìn)行隨時(shí)切換。圖3為多功能窗的智能控制系統(tǒng)硬件框圖。

圖3 系統(tǒng)硬件框圖

單片機(jī)屬于工程項(xiàng)目的核心部分，若將工程項(xiàng)目比喻成計(jì)算機(jī)，則單片機(jī)就是CPU（處理器），其不但可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)模型。還能夠?qū)崿F(xiàn)電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化控制，取代了人工操作。

2 電氣工程多模塊智能化控制技術(shù)的發(fā)展方向

對(duì)電氣工程多模塊智能化控制技術(shù)必須以電氣工程的實(shí)際需求為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，這樣有助于提升多模塊智能化控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用性；加大多模塊智能化控制技術(shù)創(chuàng)新的資金支持，只有足夠的資金才可以進(jìn)行全方面的研究，為電氣工程多模塊智能化控制的實(shí)現(xiàn)添磚加瓦，加深多模塊智能化控制技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，促進(jìn)電氣工程的創(chuàng)新發(fā)展[9]。

在自動(dòng)化控制中控制環(huán)節(jié)比較多，大多數(shù)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以反復(fù)的進(jìn)行運(yùn)算和學(xué)習(xí)，其子系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)運(yùn)算與學(xué)習(xí)的速度，并且可以根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)。多模塊智能化控制技術(shù)在信號(hào)處理也有著至關(guān)重要的作用，傳統(tǒng)的電氣工程主要采用控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理，多模塊智能化控制技術(shù)的應(yīng)用，其中包含的控制設(shè)備可以取代傳統(tǒng)的大部分控制器，并且可以與其它控制器進(jìn)行相互合作，通過(guò)這種工作方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制[10]。當(dāng)電氣工程施工的過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)問(wèn)題，多模塊智能化控制技術(shù)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并及時(shí)制定解決方案，保障電氣工程的安全與質(zhì)量。其可以根據(jù)實(shí)際情況的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

電氣工程中多模塊智能化控制技術(shù)的應(yīng)用，使得系統(tǒng)更加的統(tǒng)一化，能夠更好地滿足人們的需求，對(duì)其創(chuàng)新能力進(jìn)行不斷的強(qiáng)化。通過(guò)圖像與圖形對(duì)信息處理進(jìn)行可視化分析，不再局限于語(yǔ)言和文字。該技術(shù)能夠有效地降低生產(chǎn)的成本，從而提高工作效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)電氣工程多模塊智能化控制技術(shù)進(jìn)行研究，文章以PLC、單片機(jī)技術(shù)為例，介紹多模塊智能化控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)分析其在具體實(shí)例中的應(yīng)用，總結(jié)其特點(diǎn)。在智能化技術(shù)飛速發(fā)展的今天，將多模塊智能化控制技術(shù)應(yīng)用在電氣工程中，更好的促進(jìn)電氣工程行業(yè)的發(fā)展。多模塊智能化控制技術(shù)在電氣工程中還有很大的應(yīng)用潛力，如何實(shí)現(xiàn)利用多模塊智能化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣工程全面化的控制所有對(duì)象還需要人們進(jìn)行不斷的研究。