電氣自動化工程控制系統的現狀及其發展

黃林杰

（酒鋼集團榆中鋼鐵有限公司，甘肅 蘭州 730104）

電氣自動化作為電氣信息領域的新興學科，其不僅能夠代替工人完成很多勞動強度、危險性較高的工作，保證各項生產活動的安全性與高效性，同時還能夠有效控制生產活動的人力成本，減少各種人為操作失誤，實現生產活動工作質量的全面提升，對工業經濟的持續穩定發展有著很大幫助，而要想實現對電氣自動化技術的有效應用，自然也就需要對電氣自動化工程控制系統的發展現狀、發展趨勢展開深入分析。

1 電氣自動化工程控制系統的發展現狀

1.1 分布式控制系統

分布式控制系統又稱DCS系統，是目前電氣自動化工程中應用最為普遍的計算機控制系統之一。該系統雖然在上世紀七十年代才被研發出來，但由于其具有著系統組態功能，能夠通過軟件工具來對DCS進行組態、配置，并對DCS網絡的各節點運行情況進行實時準確檢測，因此在問世后很快就被應用于電氣自動化工程領域，并憑借著其在實時性、可靠性和擴充性等方面的優勢取得了良好的應用效果，為很多行業領域的生產活動提供了重要幫助。當然，由于DCS系統的發展、應用時間較短，在模擬混合體系方面的關鍵技術尚未完全成熟，因此在應用于電氣自動化工程領域后，往往會面臨著維修困難、保養成本高的問題，而這也對DCS系統的進步推廣發展帶來了較大阻礙[1]。

1.2 集中監控控制系統

與分布式控制系統相比，以集中控制為核心的自動控制系統在電氣自動化工程中同樣比較常見。該系統主要是將系統所有控制功能集成起來，利用單個處理器進行統一的控制數據處理，基本能夠滿足電氣自動化工程的控制需求。但必須要明確的是，隨著未來工業生產水平的不斷發展，未來各行業電氣自動化工程的規模必將會變得越來越大，控制系統所產生的的控制數據也會呈幾何式增長，一旦控制數據體量超出處理器了數據處理能力，那么此類控制系統就很可能會出現處理速度緩慢、控制效率降低的情況，其未來在電氣自動化工程領域的應用空間也會相對較小。就是把所有的功能集中到一個處理器中，這就導致了處理速度相當的緩慢。

1.3 信息集成控制系統

在信息化時代下，信息集成技術已經在很多行業領域中得到了有效應用，而電氣自動化控制則正是其中之一。一般來說，電氣自動化工程的信息集成控制系統可根據信息整合路徑運行分為兩個方向，其一以從生產管理的角度出發，對電氣自動化工程進行全面、細致的設備運行數據與生產信息采集，并通過特殊瀏覽器來對這些數據信息進行整理、分類，從而通過準確、細化的數據來凸顯企業生產活動情況，并為生產設備控制與企業生產決策提供支持[2]。其二則是從網絡軟件方面入手，在對電氣自動化工程控制數據與設備運行數據進行實時共享的基礎上，對控制系統的操作人員進行多層級權限設置，對不同崗位工作人員的使用權限作出精密劃分描述，以保證電氣自動化工程控制的規范性，避免因無關人員誤操作控制系統而導致電氣自動化工程內部硬件設備的錯誤運行。另外，該系統還具有著較強的可追溯能力，可通過科學的數據信息庫的結構來對數據信息進行合理采集與集中存儲，即便對于很長時間之前的控制數據，也同樣能夠進行數據回溯，這對于系統控制優化是很有幫助的。

2 電氣自動化工程控制系統的未來發展趨勢

2.1 統一化

在電氣自動化技術得到廣泛應用的背景下，近年來國內電氣自動化控制系統的研發工作雖然取得了為顯著的成果，控制系統的整體質量性能也得到了一定提升，但由于市場上的電氣自動化控制系統較為多樣，且質量處于良莠不齊的狀態，因此其實際應用效果往往并不理想，如控制系統設計不合理、操作過程差異較大等問題問題都時有出現。因此在電氣自動化工程控制系統的未來發展中，控制系統在研發、設計、操作等方面的差異必然會凸顯出來，并在行業內的廣泛重視，而對于控制系統研發設計、實施操作的統一，也必將會成為電氣自動化工程控制系統的未來主要發展趨勢之一[3]。例如在研發方面，未來電氣自動化控制系統可能會將研發系統從生產運行系統中獨立出來，并對研發工作中的各項細節進行整合、規范，以提高研發效率、縮短雅畈設計實踐。而在設計方面，則會逐漸將控制系統的操作模式、實施標準統一化，以減少系統設計投入，并為用戶的熟悉應用提供方便。

2.2 市場化

隨著電氣自動化控制系統功能的不斷優化，未來用戶對控制系統必然會提出更高的要求，而為了適應用戶的全新功能、性能要求，電氣自動化工程控制系統未來也必然會向著市場化的方向發展。由于用戶可選擇的電氣自動化控制系統較多，在系統要求上又比較多樣，因此電氣自動化控制系統研發企業在未來可能會對市場需求展開更加細致的調查研究，并在充分尊重市場規律與市場需求的前提下，有針對性的展開控制系統研發設計工作，使其能夠在功能、價格等方面更適合主要用戶群體的需求。

2.3 智能化

電氣自動化技術雖然能夠提高生產活動效率，降低生產活動對人工的依賴性，但在控制操作方面，卻仍然存在一定的不足，尤其是在面對一些復雜的生產活動時，由于生產過程中的不確定性因素較多，因此很難通過預定程序來對生產設備進行全過程、自動化控制[4]。針對這一問題，當前電氣自動化控制系統的研發工作已經逐漸延伸到了人工智能領域，希望能夠對人工智能技術的合理應用，來解決當前電氣自動化控制系統所存在的不足，使其能夠模仿人類對各種復雜生產活動進行合理控制決策，并為生產活動提供更大的幫助，而這也意味著智能化將會成為未來電氣自動化工程控制系統的主要發展方向之一。

2.4 安全化

隨著電氣產品不斷更新，電氣自動化控制系統的質量性能目前已經得到了一定的提升，但從運行安全性、可靠性的角度來看，很多控制系統卻仍然存在著一定不足，尤其是在面對特殊運行環境時，電氣自動化控制系統的安全穩定運行更是面臨著很多挑戰，而為了解決產品運行安全方面的諸多問題，未來電氣自動化控制系統自然也會向著安全化的發現發展，系統運行安全性進行全面改進。例如開關控制方面，由于電氣自動化工程常常會受到高溫、低溫、潮濕、外力沖擊等諸多因素的影響，因此為避免因外界環境因素影響而出現設備誤操作問題，耐高溫、耐沖擊、防潮等性能將會成為未來電氣自動化控制系統的發展方向。而從系統操作的角度來看，由于電氣自動化控制系統在目前仍然需要專門的工作人員負責操控，而控制系統操作由于受控設備在生產活動中的運行情況直接相關，因此為避免因控制系統操作不當而引發安全事故，未來電氣自動化工程的控制系統在操作上還將逐漸趨于簡單化，以保證用戶能夠在短時間內熟悉系統各項控制功能，并熟練掌握控制系統的各項操作技巧。

2.5 創新化

在用戶要求不斷提高的背景下，未來電氣自動化控制系統的發展還將呈獻出明顯的創新化趨勢。首先，由于我國對電氣自動化技術的引入時間相對較晚，因此無論是控制系統的研發設計水平，還是實際質量性能，都與發達國家存在著一定的差距，而在未來的電氣自動化控制系統發展中，自然也會在積極借鑒國外發達國家法發展經驗與先進技術的基礎上，針對控制系統相關研發工作展開全面創新[5]。其次，在設計方面，由于近年來電氣自動化工程的設備規模不斷擴大，對控制系統功能與系統規模的要求也隨之發生了變化，因此為適應電氣自動化工程的全新發展需求，控制系統未來還可能會采用模塊化、結構化的軟硬件設計模式，通過現場總線技術來實現現地單元與上位機間的連接，進而為大規模硬件設備的無人化（或少人值守）控制提供支持。最后，由于當前電氣自動化控制系統在控制信息傳輸方面仍有所不足，因此提高電氣工程的自動化控制水平，未來電氣自動化工程控制系統還可能會從無限系統入手，通過對無線傳輸技術的應用來構建通常、可靠的信息傳輸渠道傳輸，以實現系統控制信息傳輸方式的有效創新。

2.6 標準化

為保證電氣自動化工程中控制信息傳遞的高效性，未來電氣自動化控制系統還將會向著標準化的方向發展。一方面，由于電氣自動化控制系統需要由多個子系統構成，而不同系統間的數據形式又存在一定差異，因此未來的控制系統開發將確立統一的數據接口，以盡快實現數據標準化對接，以優化電氣自動化工程控制系統的內部結構，為不同控制系統研發、生產廠家間的數據交換提供支持。另一方面，電氣自動化工程控制系統需要基于網絡進行控制信息傳輸，因此未來的控制系統研發還可能會涉及到通用網絡系統的構建，有技術人員根據控制系統的數據信息傳輸需求來構建通用網絡系統，并對網絡系統的整體架構、功能特點等進行調整，使其能夠具有充分的實用性與安全性，并將不同領域數據信息的傳輸效率保持在較高水平上，為電氣自動化工程的高效控制提供支持。

3 結語

總而言之，近年來電氣自動化工程控制系統雖然在國內得到了較好的發展與應用，但要想滿足不斷提高的電氣自動化工程控制要求，仍需對分布式控制系統、集中監控控制系統、信息集成控制系統等各類控制系統的應用現狀進行深入了解，同時對未來電氣自動化工程控制系統的標準化、統一化、創新化、安全化、智能化、市場化等各方面發展趨勢進行準確把握。