基于智能技術的電氣自動化控制系統

丁國明

（河南農業職業學院 信息工程學院，河南 鄭州 451450）

0 引 言

智能技術是時代進步的產物，其發展和時代的發展呈現相輔相成的關系。智能電氣自動化控制系統是先進科學技術的體現，能夠讓建筑中或者某一個體系中的電氣構成一個完善的系統，從而為人們提供一個智能化、高效化的工作環境或者生活環境。相較于美國、德國、日本等國家，我國智能自動控制技術的發展時間雖然比較短，但是仍舊取得了階段性發展成果，與發達國家之間的差距在逐步縮小。為保證該技術的進一步發展，對智能電氣自動化控制系統進行了探討。

1 系統概況

某體育場的規模相對比較大，功能也較為多元化，所以用電量較大，需要借助智能電氣自動化控制系統實現高效化的電氣控制，利用科學的技術方法減少電能消耗。體育場采用DCS、ABS等子系統，考慮到體育場本身的用途以及建筑特征，合理協調配置這些系統，實現了對體育場內電氣的有效自動化控制。

2 智能電氣自動化控制系統控制思路

2.1 照明系統

鑒于體育館內照明對于活動開展、賽事舉辦的重要作用，為進一步提高體育館的功能性，需要根據需求，預定場景、調光等構建智能照明自動化控制系統。照明控制系統由系統單元、輸出及輸入3個部分構成。其中，系統部分主要是指PC接口、控制計算機、監視計算機及電源等；輸出部分主要包括總線信號接收模塊；輸入部分主要包括遙控器、控制面板及觸摸屏等[1]。

2.2 光照控制

不同活動的舉辦，對光照的要求也有所不同，需要根據實際情況，調整光照度。在電氣控制角度，光照度主要是指受照面積接收到的光通量，其計算公式為Eav=φ·N·CU·K/M，其中φ主要表示單個電氣設備的光通量；N為系統內的燈具數量；CU表示有關照明的空間利用系數；K表示照明設備的維護系數；M為受照對象的實際受照面積。在構建智能電氣自動化控制系統時，經常采用“插值法”，利用線段形分析方法來實現對照明度標準值的確定。該方法主要是用直線來替代曲線變化，結合線性方法，根據輸入值來計算出輸出值。如圖1所示，若是輸入值在（Xi，Yi），那么其對應的數值就可根據公式Yi+Ki（X-Xi）來計算，然后結合線性差值，得出斜率。因此，只有采用足夠大的n，就能夠采用直線來替代曲線，進而獲得較高的計算精度[2]。

圖1 線性差值方法示意圖

2.3 以現場總線為基礎的智能電氣自動化控制系統控制過程

現場總線方法是實現對電氣設備自動化控制的重要技術。在一般建筑或者場地的就地控制中，現場設備的啟動、開啟，需要利用變頻器、軟啟動器等控制設備，從而實現對就地控制信號的接收以及執行[3]。若是考慮到遠程控制等因素，電氣設備的啟動、停止，還需通過DP總線信號以及信號反饋來實現。在PLC系統中，執行相應的指令，PLC系統以DP總線中的數據為控制基礎來實現有效控制，并呈現控制器設備在運作中出現的故障[4]。

3 智能電氣自動化控制系統構建

3.1 系統設計

考慮到體育場的規模以及其多元化的功能，為滿足體育場在不同使用條件下的使用需求，智能電氣自動化控制系統的設計，需要實現對燈光的多樣性配置，并通過變配電室的自動化控制來降低體育場電氣設備的維護成本、運行成本。主要利用Acrel3000構建智能管理系統以及電力監控系統，采用ACR320ELK網絡電力儀表實現對電量數值的有效監控，采用ARTU-J16實現對控制單元的有效監控[5]。

系統為常規的3層結構，為設備層、通信層及控制層。其中，設備層主要是由各種控制設備以及配電柜上的多功能儀表構成；通信層通過RS485總線實現數據傳輸，并連接現場電氣設備以及控制層，同時由廣電轉換器、通信服務器及以太交換機構成；控制層主要是由通信終端設備構成[6]。

3.2 系統功能

（1）數據采集、數據處理。智能電氣自動化控制系統需要向用戶提供電氣設備電力消耗情況，用戶可通過智能電氣自動化控制系統直觀地獲取各種有關系統運作的數據信息。（2）故障報警。當智能電氣自動化控制系統內的設備或者系統模塊發生故障時，要能夠實現直觀的、及時的聲光告警，并能夠記錄故障相關信息，為系統的維護、檢修提供可靠的數據基礎。（3）人機交互。智能電氣自動化控制系統擁有簡單、直觀的用戶界面，可顯示電氣設備的運作狀態、參數等。（4）權限管理。賦予不同用戶不同的權限，避免基層操作人員的誤操作造成重大損失。

4 試驗測試

為進一步完善智能電氣自動化控制系統功能、性能，采用試驗的方法，對體育場館智能電氣自動化控制系統進行測試。試驗共分為故障告警測試、數據儲存測試及事件記錄測試。

數據儲存主要包括基本參數儲存和當前電氣設備運作參數儲存，所有參數自動保存且在掉電后不丟失，網絡電表中的電量、需用電量等數據在掉電后丟失。同時，數據儲存還需要包括分項電量、歷史電量及無功電量等信息內容。采用的測試方法為：根據實際情況設置結算點（結算點需要精確到時）→自動儲存數據→記錄電量數據、正反向電聯該數據、無功電量數據及無功容性電量數據等→斷電→接通電源→檢查數據。最終測試結果表明，數據無問題，數據內容準確。

智能電氣自動化控制系統結構較為復雜，為給后期的維護、檢修提供便利，智能電氣自動化控制系統必須要具有良好的事件記錄功能，所以需對事件記錄功能進行測試。測試方法為：模擬失壓狀態30 s→系統記錄（失壓線路、次數及時間等數據）→模擬三相全失壓→系統記錄（失壓次數、失壓時間等數據）→檢查數據完整性。測試結果表明，智能電氣自動化控制系統記錄功能完善[7]。

5 結 論

智能電氣自動化控制系統的應用，對于各行各業發展具有至關重要的意義。目前，智能電氣自動化控制系統在我國智能建筑中的應用較為廣泛，并且呈現出一定的應用成果。智能電氣自動化控制系統的構建需要充分考慮到實際需求，并采用合理的方式，計算出智能電氣自動化控制系統中的各項數值，然后再有針對性地選擇各層控制結構。文中提出的照明智能自動化控制系統，是智能電氣自動化控制系統應用的一個縮影，望廣大從業者加以重視。