基于人工智能技術的電氣自動化控制系統設計研究

尚敏娟

（榆林學院能源工程學院，陜西榆林 719000）

電氣自動化工程在我國工業領域有著較廣的應用范圍，但是現階段的電氣自動化工程應用程序控制性能及應用范圍也亟待提升，為設計電氣自動化控制系統提出更高標準。人工智能技術應用在電氣自動化控制系統中，具備了信息化、電子化、快速化等良好的性能。其中，信息化特點表現在可以運用計算機系統、通訊設備的遠程信號傳輸、處理和存儲，能夠將其應用于電氣自動化控制系統中及自動化管理車間的生產活動。電子化特點表現在能夠充分運用計算機作為各功能模塊的遠程控制中心，提供快捷方便的電子化平臺。快速化表現在具有良好的信號分析處理性能，能夠為電氣工程提供方便、快捷的信息調度服務。因此，文中提出基于人工智能技術的電氣自動化控制系統設計。

1 系統設計總架構

在電氣自動化控制系統的編寫程序設計中，應當將計算機理論作為著手點，與智能化控制程序的有關設備操作相結合。編寫程序能夠充分運用智能操作，減少不必要的人工控制工序及所耗時長，運用計算機平臺便可以自動化控制。人工智能化控制操作流程見圖1。電氣工程自動化控制系統庫框圖見圖2。

圖1 系統智能化控制操作流程

圖2 電氣工程自動化控制系統庫框圖

基于人工智能技術的電氣控制系統優化設計，主要包括了數據采集、電氣控制及信息傳輸、無線通信等功能模塊。實現電氣控制系統的控制進度較高，且電氣控制系統主要包括了傳感器、電源模塊、電動機模塊、工控機模塊，在電源模塊中主要包括了可調電源、不可調電源。前者以轉化參數的穩定直流電作為預定可變數值，可以實現SIM 通信；不可調電源則能夠輸出某一固定直流電壓，不可通信于SIM。所以，對于電氣控制系統，SIM 運動控制器至關重要，實現的運行速度及可靠性均會影響電氣控制系統。電氣自動化控制系統如圖3 所示。

圖3 電氣自動化控制系統

2 系統功能設計

2.1 數據采集

運用人工智能技術能夠實現電氣控制平臺和終端設備之間的連接，可以運用計算機數字化信息收集手段，實現數據向終端儀表內的迅速傳輸，第一時間完成各電氣設備的操作，這樣能夠有效提升電氣自動化控制系統的整體工作效率。并且在該系統設計過程中，還應當保證具有設計終端數據采集設備，確保各電力設備運行信息的收集，可以真正發揮系統各功能。通過運用終端控制軟件及各硬件設備，充分收集電力系統各設備運行環境參數和實際情況（見表1）。這樣能夠方便迅捷地在短時間內有效處理系統所接收的實時信息，方便電氣自動化控制系統相關工作人員及時處理突發問題。

表1 主軸電機設計參數詳情

2.2 信息傳輸

信息傳輸作為雙向性傳輸流程，主要指的是能夠充分運用終端設施及相關軟件，完成電氣設備的信息接收及傳輸。處理中心作為執行終端，主要用于傳輸和督促電氣設備控制處理的指令。所以電氣設備的控制系統設計中，信息傳輸至關重要，其也作為實現電氣自動化控制系統順利執行控制指令的重要前提。在該電氣自動化控制系統中，運用的傳輸設備主要包括了視頻光纜、電纜，根據實際傳輸中的不同類型、距離情況，選擇合適的傳輸方法，保證不會造成信息丟失以及不及時傳輸等問題。除此之外全部控制器都需要設計控制、通信、電源等功能模塊，保證各項工作的協調執行。

在信息分析中整個過程實際作為系統控制運行的具體監測過程，需要運用終端設備，可以及時處理分析軟件、收集相關信息，并且在數據庫內發送信息，工作人員應當協調系統執行系統無法處理的內容。除此之外，電氣自動化控制系統設計還應當存儲收集信息，包括設備數據，方便有關工作人員能夠及時處理分析。信息傳輸流程如圖4 所示。

圖4 信息傳輸流程圖

2.3 電氣控制構成

文中電氣自動化控制系統設計過程中，電氣控制作為重點內容。運用人工智能技術設計電氣自動化控制，不僅可以提升自動化控制系統的整體水平，還可有效提升實際工作運行效率。對于電子系統的控制，目前該領域主要集中在專家系統、模糊控制、神經網絡等技術。在文中自動化控制系統設計中采用了模糊控制，作為一種模糊語言變量，以推理為基礎，分析基本設計思路，設計被控制對象模糊模型，設計模糊控制器用作電氣自動化系統的控制（見圖5）。在該電氣自動化控制系統設計中，需要遵循模糊邏輯推理規則，建立計算機控制系統的對應反饋通道數字控制系統。

圖5 模糊控制構成框圖

2.4 無線通信

在自動化控制系統設計中，通信設計作為系統設計的重要組成，電氣自動化通信設計系統可以在傳輸信息資源過程中，有效保障更高的控制精準度和工作效率。實際工作中電氣自動化控制系統有著諸多節點，想要全面提升對電氣自動化控制系統通信整體工作質量及效率，目前經常運用的通信方式就是有線通信結合無線通信，在選擇通信方式中需要全面考慮用戶的實際情況，選擇最佳化的通信方式。串行通信主程序實現流程如圖6 所示。

圖6 串行通信主程序實現流程

在無線通信方式設計中，主要采用普通電臺通信及高速智能傳電相結合方法，普通電臺通信一般應用于控制管理電氣負荷問題，雖然成本不高但是整體缺乏可靠性，所以無法適用于高可靠性配電終端設計。相較之下高速智能無線傳輸通信可以達到較高的傳輸速率，且擁有較好的精準性，能夠自由選擇路由功能，并且可以適用于可靠性高的配電終端設備中。在系統運行過程中主線程的串行口初始化操作也尤為必要，通過運用通信線程的串口監視，一旦發生通信事件能夠自定義消息，并告知主線程，既可開展串行口讀寫處理。

3 系統應用實例

在基于人工智能技術的電氣自動化控制系統設計中，文中以電廠控制系統為例設計了分散控制系統，擁有一個數據文件站和5 個操作站與5 個過程處理中心。

文中設計控制通信選用工業以太網，應用范圍較廣，成本低性價比較高，滿足1 Gbit/s 的通信速率和豐富的軟硬件資源，可以提升該自動化控制系統的運行開發速度，方便連接Internet，可以滿足辦公自動化無縫集成工業控制的網絡信息。選用工業以太網基于自動化控制系統網絡上層，方便管控整個電力儀表，達到10 Mbps 的信息傳輸速率，與相應控制軟件之間通過以太網建立可連接PLC 及控制端的IP 地址。電氣自動化控制系統接線圖如圖7 所示。

圖7 電氣自動化控制系統接線圖

在功能塊執行中，作為自動化控制操作用戶的自己編程塊，能夠實現“無存儲區”邏輯編程，在系統局域數據內存儲臨時FC 變量，結束系統FC 程序功能執行后，即丟失相關數據。當然在功能塊中也同樣設計具備存儲功能的程序塊，即背景數據塊，該存儲器可以保存FB 相關參數與功能程序運行中的靜態變量，并在每次調用程序功能中，都分配調用背景數據塊方便電力儀表參數進行傳輸（見表1）。

表1 系統設計I/O點數的分布（單位：個）

4 結束語

綜上所述，盡管電氣自動化技術在工程領域的應用發展時間較短，但是卻廣泛關聯著現代社會的生活、生產及工作。文中提出基于人工智能技術的電氣自動化控制設計思路，詳細設計了電氣自動化設計的各功能模塊，結合應用實例，發現該設計思路能夠基本滿足人工智能系統調節所需，并有效提升電氣自動化控制系統運行的安全穩定性，可以在實際電氣工程應用中更好地滿足用戶需求，實現對各類電器設備的自動化控制。