計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用下的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

孟麗

摘要：在新時(shí)期的社會(huì)環(huán)境下，計(jì)算機(jī)逐漸成為重要的科技產(chǎn)物，是驅(qū)動(dòng)整個(gè)社會(huì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要載體。在這一技術(shù)支持下，電氣自動(dòng)化獲得顯著發(fā)展趨勢，有關(guān)單位需要基于這一目標(biāo)做好控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，從而全面提高電氣水平。文章主要分析電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)含義，了解控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與有效思路，探索有效的設(shè)計(jì)舉措，從而為接下來的電氣自動(dòng)化改革與發(fā)展提供依據(jù)，進(jìn)一步完善控制系統(tǒng)的內(nèi)部功能。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）13-0099-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

在當(dāng)前的電氣行業(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)化是比較典型的發(fā)展趨勢，給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作帶來了全新的要求。有關(guān)單位需正確看待信息化的社會(huì)發(fā)展趨勢，發(fā)揮計(jì)算機(jī)這一載體所具有的驅(qū)動(dòng)價(jià)值，不斷革新控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)功能模塊，以保證最終所形成的控制系統(tǒng)更具有創(chuàng)新性，凸顯整體服務(wù)功能，促進(jìn)電氣行業(yè)在自動(dòng)化道路上實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

電氣自動(dòng)化是當(dāng)前比較典型的系統(tǒng)形式，在一定程度上依賴計(jì)算機(jī)這一載體，對整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行智能監(jiān)控，有效發(fā)揮自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制功能，保證電氣系統(tǒng)運(yùn)行正常，提高電氣環(huán)境安全水平，有效規(guī)避不良的風(fēng)險(xiǎn)隱患。一般在發(fā)展電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，有關(guān)人員需基于對整個(gè)電氣行業(yè)的調(diào)研與了解，確定接下來的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型方向。根據(jù)所獲得的系統(tǒng)參數(shù)，發(fā)揮計(jì)算設(shè)計(jì)載體作用，對重要信息進(jìn)行搜集、整理與分析[1]。從而完善內(nèi)部的信息處理結(jié)構(gòu)，優(yōu)化功能設(shè)置，保證電氣信息存儲(chǔ)環(huán)境更安全，并為后續(xù)有效構(gòu)建控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行提供良好保障。

通過了解，可以發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前的電氣行業(yè)中，關(guān)于自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展日漸成熟，并為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)提供了良好的方向指南。有關(guān)單位對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分重視，并在有效開發(fā)自動(dòng)化技術(shù)的過程中對系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)置，從而保證最終所形成的系統(tǒng)體系在模塊設(shè)置上更規(guī)范，在拓展整體功能覆蓋范圍的基礎(chǔ)上提升整體的服務(wù)水平。總體來講，在國內(nèi)的電氣行業(yè)中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有良好的發(fā)展趨勢，通過人機(jī)交互系統(tǒng)構(gòu)建來彰顯控制系統(tǒng)本身的智能化特征，也能夠切實(shí)維護(hù)電氣系統(tǒng)環(huán)境的安全，有效保障數(shù)據(jù)安全，這對于驅(qū)動(dòng)電氣行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能控制和穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。因此，在接下來的電氣發(fā)展領(lǐng)域，有關(guān)單位需基于自動(dòng)化視角分析控制系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)思路和舉措，從而保證最終所形成的電氣系統(tǒng)更符合現(xiàn)代的電氣行業(yè)發(fā)展要求。

2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與思路分析

縱觀當(dāng)前的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)系統(tǒng)模式相比所呈現(xiàn)的特征比較突出[2]。在計(jì)算機(jī)等多種先進(jìn)載體支撐下，能夠精準(zhǔn)獲得數(shù)據(jù)信息，以此為基準(zhǔn)對相關(guān)的電氣參數(shù)信息進(jìn)行分析，從而及時(shí)甄別系統(tǒng)中存在的不良風(fēng)險(xiǎn)，并在樹立良好預(yù)防意識(shí)后制定出更規(guī)范的防控舉措。

其次，受到計(jì)算機(jī)編程程序影響，電氣系統(tǒng)在自動(dòng)化控制方面具有較強(qiáng)的控制功能優(yōu)勢，能夠通過程序設(shè)計(jì)與監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障。

同時(shí)，控制系統(tǒng)本身表現(xiàn)出較強(qiáng)的靈敏性，能夠通過參數(shù)感應(yīng)和數(shù)據(jù)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的偏差風(fēng)險(xiǎn)，然后組織有關(guān)人員就相關(guān)的防護(hù)處理舉措加以實(shí)踐。

此外，該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間具有較強(qiáng)的便捷性，方便技術(shù)人員規(guī)范操作，切實(shí)提高整體系統(tǒng)的控制處理效能，降低在此方面的成本投入。最重要的是，有效應(yīng)用這一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的電氣系統(tǒng)監(jiān)控成本有效控制，實(shí)現(xiàn)集中處理，綜合管控，從而滿足當(dāng)下企業(yè)與個(gè)體對電氣系統(tǒng)控制所提出的新要求。

所以面對該系統(tǒng)所呈現(xiàn)的特點(diǎn)，在接下來的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，有關(guān)人員需要積極革新設(shè)計(jì)思路，要切實(shí)關(guān)注計(jì)算機(jī)載體所具有的驅(qū)動(dòng)租用，構(gòu)建完善性的控制體系，保證電氣系統(tǒng)在安全、穩(wěn)定的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)運(yùn)行。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用下的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1） 集中監(jiān)控設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，有關(guān)單位需全面了解當(dāng)前的自動(dòng)化發(fā)展形勢，發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控體系有效設(shè)計(jì)。以保證所構(gòu)建的控制體系更具有綜合性，并顯著提高整體的控制覆蓋范圍[3]。首先，需要對電氣系統(tǒng)環(huán)境中所包含的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行有效整理，選擇一個(gè)處理器，為接下來的集中處理系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)，支撐電氣系統(tǒng)在運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測與管理。

其次，要發(fā)揮檢測技術(shù)的優(yōu)勢，針對整個(gè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程進(jìn)行全方位監(jiān)測，以便可以發(fā)現(xiàn)故障問題，并將有關(guān)的故障信號(hào)與數(shù)據(jù)信息有效傳輸給技術(shù)人員，方便其在精準(zhǔn)定位具體故障位置后，有效展開檢修處理。同時(shí)，也可以基于集中設(shè)計(jì)支撐改善目前電氣系統(tǒng)所存在的運(yùn)行效率緩慢問題，在提高整體時(shí)效的基礎(chǔ)上支撐系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，發(fā)揮智能機(jī)器人手臂的作用，針對高空或者復(fù)雜性的電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和建設(shè)，切實(shí)保障作業(yè)人員人身安全。更要有效借助計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)兼容處理方面的優(yōu)勢，在選擇軟接口時(shí)，需要遵循型號(hào)相同的原則，從而保證所獲得的數(shù)據(jù)傳輸效果更符合自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，也能夠?yàn)楹笃谙到y(tǒng)控制與管理提供豐富的數(shù)據(jù)參考。

2） 現(xiàn)場總線監(jiān)控

現(xiàn)場總線監(jiān)控也是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要組成要素，對于支撐電氣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展具有重要意義。因此，在針對該模塊展開設(shè)計(jì)工作期間，有關(guān)人員需深入分析計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢，了解目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展給控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所帶來的全新機(jī)遇，有效轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)理念，遵循現(xiàn)代化發(fā)展原則，將當(dāng)前社會(huì)環(huán)境中所衍生出的先進(jìn)技術(shù)載體與系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合，在科技助力下賦能各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作規(guī)范開展。借助計(jì)算機(jī)構(gòu)建智能監(jiān)控體系，對現(xiàn)場總線環(huán)境進(jìn)行全方位的監(jiān)測，從而及時(shí)甄別在這一環(huán)節(jié)中存在的故障風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)所反映的數(shù)據(jù)參數(shù)分析出現(xiàn)故障的具體誘因，在精準(zhǔn)定位故障發(fā)生的位置后，引領(lǐng)設(shè)計(jì)人員動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)設(shè)備的參數(shù)。有關(guān)人員在圍繞現(xiàn)場總線監(jiān)控進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需明確掌握其所具有的特點(diǎn)，立足于開放性、互用性、功能自治性、環(huán)境適應(yīng)性、高度分散性的原則，就設(shè)計(jì)的思路加以梳理，積極革新設(shè)計(jì)方案。從而保證控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間，若某一區(qū)域出現(xiàn)故障問題，不會(huì)影響其他區(qū)域的性能，降低在系統(tǒng)維護(hù)方面的損失。在展開設(shè)計(jì)期間，需要發(fā)揮該模塊所具有的聯(lián)網(wǎng)功能，在互聯(lián)網(wǎng)支撐下，就操作站、服務(wù)器、現(xiàn)場總線與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行科學(xué)布局，構(gòu)建多功能、穩(wěn)定性的控制器。

3） 分布式控制設(shè)計(jì)

為有效適應(yīng)自動(dòng)化趨勢，有關(guān)單位需利用好計(jì)算機(jī)，針對分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，需明確中央處理器所具備的核心地位，分析該控制系統(tǒng)中所包含的設(shè)備類型[4]。從變頻器、低壓斷路器等要素展開分析，了解不同設(shè)備所包含的功能，以及在整個(gè)系統(tǒng)中所具有的地位。之后，要基于該控制系統(tǒng)有效構(gòu)建數(shù)據(jù)信息傳輸和共享中心，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)電氣系統(tǒng)的全面監(jiān)測，將所反饋的數(shù)據(jù)信息借助平臺(tái)傳輸給技術(shù)人員，為接下來進(jìn)一步地開展系統(tǒng)級(jí)檢測與維修提供數(shù)據(jù)參考。也能夠在數(shù)據(jù)平臺(tái)支撐下實(shí)現(xiàn)信息有效分類，提高系統(tǒng)控制綜合效能。相較于傳統(tǒng)的系統(tǒng)模式，該體系能夠有效聯(lián)系控制、通訊、監(jiān)測、管理，具有較強(qiáng)的一體化和綜合性特征，實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的智能監(jiān)測。在展開設(shè)計(jì)的過程中，有關(guān)人員需遵循分布式設(shè)計(jì)與其他技術(shù)相結(jié)合的原則，保證最終所形成的控制體系具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，提高整體的控制水平。將其與以太網(wǎng)技術(shù)結(jié)合十分必要，借助TCP或者IP協(xié)議優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保數(shù)據(jù)傳輸過程更穩(wěn)定。其次，在設(shè)計(jì)的過程中，還需要將該技術(shù)與PLC技術(shù)建立起有效的聯(lián)系，保證最終所形成的控制系統(tǒng)在可視化功能以及數(shù)據(jù)傳輸方面效果更為突出，根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)判定目前在系統(tǒng)運(yùn)行中的故障隱患。

同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要全面了解先進(jìn)算法優(yōu)勢，將其融入分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用好神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊控制算法的功能，就控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案加以優(yōu)化。做好網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計(jì)，從接口方法等方面加以優(yōu)化，從而保證最終所獲得的分布式系統(tǒng)在整體控制功能上更突出，切實(shí)維護(hù)整個(gè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定，保障電氣運(yùn)行環(huán)境的安全。

此外，在具體開展設(shè)計(jì)的過程中，有關(guān)人員需要了解分布式系統(tǒng)的控制功能建設(shè)要求，做好冗余設(shè)計(jì)工作。從網(wǎng)絡(luò)層面著手做好冗余規(guī)范設(shè)計(jì)，發(fā)揮星形網(wǎng)絡(luò)的冗余作用，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)切換管理。或者圍繞環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，就具體的冗余結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范，保證控制系統(tǒng)在良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下正常運(yùn)行。之后從主控單元、后臺(tái)控制層面著手做好冗余規(guī)范設(shè)計(jì)工作，增強(qiáng)間隔層與主控單元之間的關(guān)聯(lián)，做好銜接設(shè)計(jì)工作。

4） 遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)

面對電氣自動(dòng)化發(fā)展趨勢，有關(guān)人員需基于計(jì)算機(jī)技術(shù)有效支撐，做好遠(yuǎn)程監(jiān)控規(guī)范設(shè)計(jì)。充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的支撐功能，拓展監(jiān)控的覆蓋范圍，打破傳統(tǒng)監(jiān)控模式在時(shí)空等方面的局限，保證最終所呈現(xiàn)的控制處理效果更佳。首先，需要針對監(jiān)控、通訊模塊進(jìn)行優(yōu)化處理，分析目前電氣系統(tǒng)在自動(dòng)化控制方面所提出的系統(tǒng)構(gòu)建要求，本著豐富控制功能模塊，提高控制實(shí)踐效能的原則，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，構(gòu)建多功能的控制體系。從而為有關(guān)人員便捷性、高效性地開展系統(tǒng)智能控制提供載體支持。設(shè)計(jì)人員可以有效發(fā)揮線路監(jiān)控儀的作用，對整個(gè)電氣系統(tǒng)內(nèi)部的線路情況進(jìn)行全面監(jiān)測，并發(fā)揮大數(shù)據(jù)的功能構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，及時(shí)更新數(shù)據(jù)信息，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而判定系統(tǒng)內(nèi)部線路安全情況，基于對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的了解，對接下來的監(jiān)控方案加以優(yōu)化。

同時(shí)，還需要在設(shè)計(jì)過程中有效的遠(yuǎn)程圖像采集終端，從而在遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行情況的圖像獲取，然后借助現(xiàn)代平臺(tái)有效傳輸，方便在后續(xù)在展開系統(tǒng)控制與管理的過程中，基于所獲得的圖像信息進(jìn)行有效分析，判斷目前所存在的故障問題，并制定出更科學(xué)而有效的管理路徑。在該設(shè)計(jì)方面，有關(guān)人員需要對其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成加以明確，通常需要設(shè)置外圍電路、CDMA、單片機(jī)，構(gòu)建完善性的圖像獲取體系。之后，將圖像信息借助通訊平臺(tái)有效傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，方便管理人員通過對圖像信息識(shí)別、分析，了解目前系統(tǒng)中所存在的典型故障。

5） 電氣負(fù)荷自動(dòng)化

在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，有關(guān)人員需要切實(shí)把握整個(gè)電氣行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展趨勢，堅(jiān)持從電氣負(fù)荷的角度著手做好自動(dòng)化設(shè)計(jì)。在整個(gè)過程中，需規(guī)范應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對目前系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能加以優(yōu)化[5]。首先，設(shè)計(jì)人員需要對負(fù)荷控制系統(tǒng)的任務(wù)加以了解，對各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行智能監(jiān)測，做好檔案查詢和數(shù)據(jù)記錄。之后，了解具體的設(shè)備組成要素，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷控制主機(jī)、無線電臺(tái)、電源完善內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就各個(gè)部件之間的關(guān)聯(lián)加以明確，從而保證最終所形成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在布局方面更規(guī)范，提高內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性。

同時(shí)，還需要針對無線收發(fā)機(jī)進(jìn)行規(guī)范設(shè)置，凸顯控制系統(tǒng)本身的通信功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信號(hào)信息的有效傳輸。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對整個(gè)信號(hào)發(fā)射與接收過程進(jìn)行全面監(jiān)測，通過通訊平臺(tái)傳輸給管理層，方便在后續(xù)的控制系統(tǒng)管理中，根據(jù)實(shí)際情況對管理方案作出改進(jìn)。

此外，設(shè)計(jì)人員還需要圍繞閉環(huán)控制進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)揮功率閉環(huán)控制的功能，對控制處理方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而保證控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間，保證功率在安全范圍內(nèi)。

6） 電氣自動(dòng)化通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員需切實(shí)了解計(jì)算機(jī)技術(shù)背景下電氣控制系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，秉承著促進(jìn)系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展的原則，從通訊這一功能模塊著手就具體的設(shè)計(jì)思路加以優(yōu)化，全面提高整體的設(shè)計(jì)舉措。首先，需明確了解目前通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要類型，一般情況下，可以按照有線和無線對應(yīng)具體的設(shè)計(jì)方案加以優(yōu)化。在實(shí)際展開設(shè)計(jì)時(shí)，需結(jié)合具體情況選擇適合的通訊類型。以有線通訊為例，其所呈現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)特征比較顯著，能夠有效控制電氣系統(tǒng)在通訊方面的成本投入，在具體操作上也具有較強(qiáng)的便捷性，但是在實(shí)時(shí)性方面所呈現(xiàn)的效果不太理想。而在無線通訊方面，其傳輸效能比較突出，但是因?yàn)閷ε潆娊K端具有較高要求，所以需要較高的成本投入。

同時(shí)，在構(gòu)建通訊系統(tǒng)時(shí)，需發(fā)揮大數(shù)據(jù)載體功能，構(gòu)建共享服務(wù)中心，增強(qiáng)各主體的聯(lián)系，保證后期控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間，實(shí)現(xiàn)通訊信息智能傳輸與有效共享。

3 結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)下的電氣行業(yè)領(lǐng)域，有關(guān)單位需樹立自動(dòng)化發(fā)展理念，探索控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，發(fā)揮多種技術(shù)作用構(gòu)建更新穎的控制體系，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)電氣運(yùn)行環(huán)境的智能監(jiān)測，以便可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行期間的不良風(fēng)險(xiǎn)，保證電氣環(huán)境安全。

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【通聯(lián)編輯：聞翔軍】