淺談電氣自動化控制系統的設計

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，電氣自動化技術水平也隨之提升，朝著高度集成化的方向發展，被廣泛的應用在工程機械各個領域當中。在實際的應用中不僅能夠提升生產效率，而且還加快了工業的快速發展。本文介紹了電氣自動化控制系統的模塊組成及功能，探討了其設計思想和工作過程。

關鍵詞；電氣自動化；控制系統；設計；智能

1 電氣自動化控制系統的功能概述

1.1 智能監控報警

可以采用電氣自動化控制系統來檢測周邊的生活環境信息。檢測傳感器有煤氣傳感器、煙霧傳感器以及常用的溫度傳感器等等。紅外收發模塊由信號源及紅外收發裝置結合構成收發系統，信號源通常用紅外線發光二級管，接收裝置常用光敏三極管。一般情況下，紅外發射管會不斷地發出紅外光，然后由紅外接收管接收，然后紅外接收管會輸出到單片機上低電平。在由紅外線發射管和接收管組成的警戒線被人通過的時候，紅外線接收管在不能成功接受到紅外線的情況下會給單片機輸出高電平，然后單片機會產生中斷并且發出報警信號到基站。

1.2 自動控制與保護功能

高壓和大電流開關設備的體積很大，主要的功能是對系統進行控制進而實現分、合閘。當設備在運行的過程中出現了問題，只有安裝一套完整的電子自動化操作設備，才能夠對供電系統進行調控。

在電氣設備的運行中如果出現了故障，比如電流或電壓超出了線路的承載范圍之內，電氣自動化控制系統就能夠對故障進行檢測，并對設備的開關進行調整，保證其他的線路不被損壞。

1.3 測量功能

設備中的指示燈或者音響的信號只能夠簡單的表征設備的運行狀態，如果要精準的了解設備的工作情況，就需要設備儀表對線路進行參數的測量，包括電壓、電流以及頻率等。在操作的組件與儀表等設備之中都能夠通過電腦控制系統所取代，這就實現了微機自動化控制的基礎。

2 電氣自動化控制系統的模塊組成

2.1 PLC控制模塊

選擇電器元件也是非常嚴格的，在每一個生產環節中都要遵循生產章程，各模塊都具備屏蔽的特性，所以就避免了輻射作用對元件造成的影響。在實際的運行中，提升了元件的使用性能，所以PLC控制技術顯得更加的穩定，由于PLC自身具備體積小、容易安裝，質地輕等特點，所以在實際的連接當中會非常的容易，而且操作起來也很便捷，在電氣設備的運行中起到了提高性能的作用。在PLC程序設計中采用了STEP7軟件編制，可以進行梯形邏輯圖、功能塊圖以及語句的編輯。同時PLC對于不同的工作環境會有不同的I/O模塊以及相應的設備，在這種系統中安裝了人-機對話的接口模塊，可以提高操作性能，使操作更為的簡單便捷。在PLC的控制系統建立上所消耗的時間并不是很長，在PLC的操作界面上是非常的人性化，可以直觀的看到所指示的內容，給使用者的操作上帶來很大的便捷。

2.2 信號采集和信號調理的模塊

為了保證自動控制系統的安全、穩定的運行，實現短路保護、過壓欠壓保護等功能，系統要對實際運行的工作電流和相電流進行實時的監測，主要是在CPU的處理和保護的作用實現。在系統的線路上相電流的是通過電流互感器引出，然后在整流器上轉換為直流的電信號，最后在滑動變阻器的作用下轉化為電壓信號，就能夠進入到I/O口。對于電壓的監測主要是通過線電壓在變壓器和整流器的作用下轉換為低壓的直流信號，再通過濾波器輸入到I/O口中。

2.3 傳感器模塊

電氣自動化控制系統能夠實現對設備運行狀態的即時監控，主要的傳輸通道有兩種方式，一種是根據時間節點進行傳輸，時序的不同傳輸的信號也不同；另一種是頻分制，信號的發送根據自身的頻率而定，不會出現混淆的情況，由于這種電路的構成比較簡單，出現的故障次數少，所以在實際應用中要大力推廣，傳感器系統是整個電氣自動化控制系統支撐裝置，負責數據的采集和信號的傳輸，將設備的運行工況以及運行參數等信息轉化成電訊號，最終傳入計算機系統，然后在系統的調控下實現設備安全、穩定的運行。使用傳感器要對設備的整體進行監控，然后與設定的參數進行對比，如果對比的差值很大們就要進行及時的調整。因此，傳感器在電氣自動化控制系統的中的作用是很重要的，某個傳感器出現問題都會影響設備的整體的運行情況。在傳感器系統中起到重要作用是檢測元件，能夠對設備的運行實現精準的測量。

2.4 中央控制系統

在微型的計算機的控制下實現了中央控制系統的功能，由于微型計算機具備多種功能和特點，同時接口還很多，所以能夠完成系統所分配的不同任務。微型計算機對電氣自動化系統進行控制時，具有精度高、速度快等特點，提高了系統的運行效率。中央控制系統的主要任務就是將傳感器所采集的數據信息進行處理，并制定出相應的解決方案，同時，中央控制系統還能夠實現報警的功能，監控設備在運行中出現異常，能夠及時的報警并啟動相應的處理程序。

3 電氣自動化控制系統的設計思想及工作過程

3.1 設計思想

3.1.1 集中監控方式。集中監控的主要目的就是將系統的功能全部匯總到一個處理器進行處理，所以處理的過程比較慢，而且信息量大，同時電氣設備在監控的作用下，會使系統的可靠性降低，但是隨著CAN總線技術以及以太網等技術的應用，智能電氣設備有了較快的發展，不僅可以節約電纜等材料，而且在網絡的連接下可以使整個組態更加的靈活自如，降低系統發生故障的可能。

3.1.2 遠程監控。遠程監控主要是通過無線傳感器網絡系統的建立，最主要的影響因素就是在強噪聲干擾信號環境下的振動節點，因為振動節點的設計是無線傳感器網絡建設的基礎。無線傳感器網絡技術是一種具有計算機通信能力的微型傳感器節點通過自由組織形成的無線網絡。在傳感器節點之間的作用下，實現了對周邊信息以及監測對象的動態檢查，能夠實現對周邊設備的狀態感知以及故障診斷、預知維修等功能，保證了電氣設備的安全運行。

3.2 電氣自動化控制系統的工作過程

3.2.1 調度端系統的工作過程。自動化電氣設備系統在運行的過程中首先接收了計算機發送的消息，經過前置機的處理，存儲在系統的服務器當中，保存信息的完整性。然后服務器將信息傳輸到工作站當中，最后經過WEB服務器的系統資源就可以將自動化電氣設備系統的信息傳輸到局域網中。

3.2.2 RTU的工作流程。在遙測采集板、A/D轉換器等設備上可以對變電所的遙測量進行采集，然后將相關的信息發送到遙測的主機單元。在遙信的采集板上可以采集遙信量，在兩個主機的控制單元上安裝有高速串行總線RS485，將所有的信息量傳輸到CPU單元，經過處理后的信息發送到功能計算機，最后在RJ45端口將數據傳輸到調度端。

總而言之，在市場競爭日益激烈的今天，不管是國內還國外，電氣自動化技術在工程機械中的應用有著廣闊的發展前景電氣自動化控制系統在航天、制造業等應用領域雖然取得了實質性的作用，但是要想提高自動化控制系統改在其他應用領域效用，就要不斷的對電氣自動化控制系統進行改革和完善。在以后的研究中要不斷的擴展電氣自動控制系統在各行各業中的應用范圍，促進機械生產走向高質量、高標準的健康發展之路。

參考文獻

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