電氣設備的自動控制設計分析

李文龍(蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資集團有限公司，甘肅 蘭州 730300)

1 電氣設備自動化控制系統(tǒng)結構功能

檢測器、控制器、執(zhí)行器以及控制對象是自動化控制系統(tǒng)當中的幾個重要組成部分。其中，檢測器主要是用于獲得所需要的外部信息，例如借助光電傳感器獲取相對位置等；控制器的主要作用是進行決策和控制，結合所獲得的各種數(shù)據(jù)信息反饋情況，進行運算并得到相應結果，以此進行電氣設備的自動控制；執(zhí)行器的功能是執(zhí)行控制器所下達的指令，例如傳送操作等；控制對象就是指被控制的對象，例如所需要傳送的物體等。

在信息化時代背景之下，當前自動化、智能化已然成為工業(yè)生產(chǎn)、加工等行業(yè)的主要發(fā)展方向，借助自動化控制技術實現(xiàn)對于電氣設備的控制管理，不僅能夠進一步提升設備控制的精準性、高效性以及可靠性，而且還能夠進一步保障生產(chǎn)加工過程中的安全性，有效提高了我國電氣設備控制水平[1]。

2 電氣設備自動控制設計思路

2.1 評估控制任務

在進行電氣設備自動控制設計之前，想要確保系統(tǒng)設計的科學性、合理性以及有效性，就需要先結合實際情況和需求對控制任務進行評估分析。一方面，需要充分了解電氣設備的實際運行狀態(tài)和相關條件等，并結合電氣設備的控制需求，確定好PLC的運行方式以及相應型號，確保自動控制系統(tǒng)設計的有效性以及針對性。另一方面，在對控制任務進行評估時，還需要重視對于PLC的設計分析，結合實際情況確定好所需要的PLC的規(guī)模以及相關處理速度需求，明確系統(tǒng)設計的難易情況，確保系統(tǒng)的設計能夠滿足電氣設備自動控制要求，充分發(fā)揮PLC的作用，保障自動控制系統(tǒng)的整體運行效率。

2.2 選擇PLC型號

PLC型號的選擇是電氣設備自動控制設計的重要環(huán)節(jié)，關乎著自動控制系統(tǒng)的應用效果和電氣設備運行的可靠性，因此加強對于PLC型號選擇的重視是十分有必要的。在確定PLC型號的過程中，第一，要以電氣設備的穩(wěn)定運行為前提基礎，充分結合電氣設備運行過程中的實際參數(shù)，合理的選擇能夠與之相對應的PLC；第二，為確保PLC選擇的科學性，還需要綜合考慮PLC的廠商，實際控制系統(tǒng)的使用需求，以及相應的設計習慣等，盡最大程度上保障所選PLC廠家的可靠性；第三，選擇PLC型號的過程中，需要著重注意輸入、輸出點數(shù)的確定，結合相應參數(shù)的統(tǒng)計結果，以及電氣設備的實際情況和特點，合理進行相關參數(shù)的調(diào)控；第四，為保障自動控制系統(tǒng)運行的有效性，在選擇PLC型號時，還需要對其存儲量進行分析和評估，確保PLC的存儲量大于程序容量。

2.3 進行系統(tǒng)設計

在完成上述兩個步驟之后，就需要進行自動控制系統(tǒng)的設計，為保障電氣設備控制和運行過程中的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性，需要在進行系統(tǒng)設計的過程中，始終堅持安全、完整的原則，確保控制系統(tǒng)的設計符合相關規(guī)定。電氣設備自動控制系統(tǒng)的功能設計包括控制部分、電路部分以及抗干擾等多個方面，在實際進行系統(tǒng)設計的過程中需要結合各個部分的實際功能和設備控制需求合理進行程序編寫和功能設計，確保自動控制系統(tǒng)的作用能夠在電氣設備控制中得到有效發(fā)揮。

2.4 調(diào)試控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的調(diào)試是整個電氣設備自動控制系統(tǒng)設計的收尾部分，對于保障系統(tǒng)功能，確保設備穩(wěn)定運行有著十分重要的意義。在自動控制系統(tǒng)設計完成之后，需要結合實際電氣設備的運行控制需求，對其進行規(guī)范測試，通過聯(lián)機、模擬等多種專業(yè)手段，進行系統(tǒng)功能的測試和調(diào)試工作，檢驗系統(tǒng)設計是否符合電氣設備自動控制要求，確保在自動控制系統(tǒng)的操作之下，電氣設備能夠穩(wěn)定、可靠的運行。一方面，可通過模擬信號的形式，將開關與自動控制系統(tǒng)相連，然后借助模擬信號，實現(xiàn)對自動控制系統(tǒng)的評估，同時觀察系統(tǒng)運行情況，進行聯(lián)機調(diào)試；另一方面，可以借助編程器，采取分段、分級調(diào)試方式，該方法能夠及時有效地發(fā)現(xiàn)自動控制系統(tǒng)當中的問題，有助于及時進行系統(tǒng)的調(diào)整，進一步保障自動控制系統(tǒng)以及電氣設備運行的可靠性和穩(wěn)定性[2]。

3 電氣設備自動控制系統(tǒng)功能設計

3.1 PLC的運用

在進行PLC系統(tǒng)開發(fā)的過程中，首先需要對控制任務進行評估，然后以此確定PLC系統(tǒng)的規(guī)格，最后確定I/O模塊點數(shù)。整個PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)流程如圖1所示。PLC中包括電源、電路、中央處理器以及存儲器幾個部分，其中，電源部分主要包括系統(tǒng)電源、掉電保護電源以及備用電源幾個部分組成，以此確保電源的有效供應，保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。中央處理器即CPU，主要負責系統(tǒng)的運算和邏輯功能，是自動控制系統(tǒng)運行的重要部分。接口電路則是由外圍以及現(xiàn)場設備共同組成，系統(tǒng)運行過程中，輸入、輸出信號就是通過相應電路實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)化的，進而實現(xiàn)對于電氣設備的控制。PLC的應用在電氣設備自動控制系統(tǒng)設計中有著十分重要的作用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對于開關量的控制，同時還能夠進行數(shù)據(jù)的處理和計數(shù)控制。一方面，在進行開關量控制的過程中，PLC不僅能夠?qū)﹂_關按鈕進行操控，而且在對現(xiàn)場的控制信號進行檢測分析之后，還需要對后續(xù)電氣設備的運行進行靈活控制，保障設備的良好運行；另一方面，在進行數(shù)據(jù)處理和分析過程中，PLC的有效應用能夠?qū)?shù)據(jù)進行高效處理，并且支持多種運算方式，與此同時，PLC還能夠有效保障系統(tǒng)的靈活性，確保計數(shù)工作準確高效的執(zhí)行。

圖1 PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)流程示意圖

3.2 開關量控制

開關量的控制是電氣設備自動控制系統(tǒng)設計過程中的重點內(nèi)容，也是發(fā)揮PLC技術功能和作用的關鍵環(huán)節(jié)，對于保障電氣設備控制系統(tǒng)的可靠性以及有效性而言是十分重要的。在應用PLC技術進行電氣設備自動控制設計的過程中，需要改變傳統(tǒng)電氣控制理念，積極發(fā)揮PLC的邏輯以及順序控制功能，確保開關量控制技術能夠得到充分發(fā)揮。在實際進行自動控制系統(tǒng)設計的過程中，開關量的控制設計能夠有效實現(xiàn)對于相關設施的維護，有助于后續(xù)對故障問題及時進行處理和解決，保障開關量控制的質(zhì)量和效率。開關量控制設計不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對于單個電氣設備的控制和管理，還能夠?qū)﹄姎庠O備進行流水、批量控制，與傳統(tǒng)電氣設備控制措施相比，有效降低了企

業(yè)在人力、物力以及時間等方面的成本投入，在提高了電氣設備控制質(zhì)量效率的同時，還降低了設備運行成本。

3.3 控制過程參數(shù)調(diào)整

在電氣設備自動控制系統(tǒng)實際運行的過程中，為保障設備控制的可靠性以及精準性，需要加強對于設備控制過程的關注和重視。在進行電氣設備自動控制的過程中，難免會涉及連續(xù)控制和離散控制，此時就需要借助PLC技術加強對于控制過程相關參數(shù)的監(jiān)控，并將模擬量與以往的數(shù)據(jù)信息進行對比分析，同時結合電氣設備控制需求，對相關參數(shù)進行調(diào)整，確保自動控制的有效性，保障電氣設備運行的穩(wěn)定性。例如，連續(xù)變化的溫度、電流電壓、脈沖量以及各種運動過程的效率等，通過對相關數(shù)據(jù)參數(shù)的監(jiān)控和調(diào)整，進一步提升電氣設備自動化控制的精確程度，保障系統(tǒng)運行的可靠性。

3.4 抗干擾設計

在進行電氣設備自動控制設計的過程中，科學合理的應用PLC技術，能夠有效提高整個自動控制系統(tǒng)的抗干擾能力。自動控制系統(tǒng)的抗干擾設計主要包括以下幾個方面：第一，電源抗干擾設計，電源模塊是自動控制系統(tǒng)中的重要部分，直接影響著控制系統(tǒng)的運行情況，而電源變壓裝置則是電源部分的重要結構，為進一步保障電源供應的穩(wěn)定性，需要保障變壓裝置具備一定的抗干擾能力，因此，在實際進行自動控制系統(tǒng)設計的過程中，需要選用具有一定隔離作用的變壓設備，并且要求變壓裝置的容量參數(shù)需大于額定參數(shù)的1.2倍。此外在進行電源模塊設計時，若條件允許，可適當加設濾波設備，以此減少信號干擾。第二，輸入輸出信號的抗干擾設計，輸入、輸出信號的穩(wěn)定與否直接決定著系統(tǒng)運行的可靠性，在進行抗干擾設計的過程中，需要使用絕緣I/O組件，輸入信號的干擾主要是由線路差模引起的，需要使用濾波器進行處理，輸出信號的抗干擾設計則需要結合開關量以及實際負載情況合理進行優(yōu)化和處理。第三，外部配線抗干擾，在自動控制系統(tǒng)實際運行的過程中，由于互感情況以及分布電容的存在，會導致外部線路之間出現(xiàn)干擾信號，在實際進行系統(tǒng)設計的過程中，需要為交流和直流的輸入以及輸出配置電纜線路，同時還需要在相應線路或者電路當中設置屏蔽模塊，以此降低干擾[3]。

4 結語

綜上所述，在進行電氣設備自動控制設計的過程中，首先需要對控制任務進行評估，其次結合實際情況選擇PLC型號，然后進行系統(tǒng)的設計，最后對設計完成的系統(tǒng)進行調(diào)試和控制，電氣設備自動控制系統(tǒng)的功能包括開關量的控制、過程控制以及信號抗干擾設計等多個部分。相信隨著對電氣設備自動控制的不斷深入研究，我國電氣設備的控制水平和技術都將會得到進一步提升。