淺談工業電氣自動化的發展現狀與趨勢

摘 要：隨著現代社會的不斷發展，工業電氣化得到了快速的發展，但是在工業電氣自動化的發展過程中出現了很多新的現象和趨勢。基于此，文章結合筆者多年的從業經驗，對我國現代電氣化的現狀和發展進行了分析和討論，同時詳細闡述了其結構特點，并對工業電氣自動化未來的發展方向做了一定的預測和展望。

關鍵詞：工業電氣自動化；發展現狀；趨勢分析

1 引言

20世紀50年代初期，我國出現了電氣自動化并在逐漸發展過程中得到了初步的應用，在工業上其名稱定義為企業工業電氣自動化，盡管我國對電氣應用自動化這個專業進行了多次大規模的調研，但是由于其設計方面多變，且適應性強，其一直展現出很強的生命力。按照教育部設定，它屬于工程信息科學技術類，其學科名稱為電氣工程自動化或者簡稱為自動化應用。在現代電子科學技術不斷的發展過程中，原有的電子技術已不能很好的覆蓋現代的生產設備，不能充分承擔其所能承擔的任務。與此相適應的，現代電氣自動技術在不同的行業及不同的生產過程中得到了廣泛的應用，同時取得了較為顯著的效果，其發展前景不可估量。

2 工業電氣自動化的定義

一般情況下，我們認為設備和裝置在沒有人操縱，依舊可以按照預先設定的指令或程序自行完成需要的任務，這個過程我們稱之為自動化。在現代社會，各個領域內電氣自動化的使用都很常見，在建筑、交通服務、軍事偵察、家庭服務、醫療檢測等行業得到了廣泛而深刻的應用。在電氣自動化技術等廣泛應用下，不僅能夠在一定程度上大大減輕過多的體力勞動、部分腦力活動及將人們從危險、惡劣的環境中解脫出來，而且可以大大提高工作效率，增強人們實際生產力。因此上，自動化是體現一個國家農業、工業、科學技術現代化及國防能力的一種隱性標志，所以也叫它工業電氣自動化系統。

3 工業電氣自動化的發展歷程

“自動化”這一詞語最先是由美國著名福特公司的一位工程師提出來的，隨著電子產品及計算機科學技術的廣泛應用而得到了顯著的發展，同時信息技術與自動化技術的相融合使得其在生產過程中的最優化過程和管理過程中得到了綜合發展。在20世紀50年代左右，第二次世界大戰爆發之際，該經典理論為大戰過后的局部自動化技術的出現提供基礎。這段時期隨著經典自動控制理論的出現，越來越多的自動化裝置開始出現，并且其精密程度有了大大提高，開創了新一代的自動化技術應用高潮。直到在1945年時，該書的出版禁止令被解除，這使得的有關詳細介紹電氣自動化理論的著作得到了快速發展。到了20世紀60～70年代，由于電子數字計算機的發明及應用，為控制系統中大規模使用程序作為控制提供了基礎，完成了整個生產過程由計算機進行控制的過程。自動化的概念是由美國著名的計算機工程師D.S.Harder提出的，他的觀點中指出能夠不通過人的作用實現機器之間的零件轉移就可以稱之為“自動化”。由于電氣自動化技術在電器制造方面應用時需要很多的自動化程序設計及使用，所以將這方面的技術稱為工業的電氣自動化技術。

4 工業電氣自動化的發展現狀

隨著現代社會的不斷發展，各種新型技術層出不窮，諸如OPC技術及IEC61131的頒布等使得計算機在工業電氣自動化中得到了更加廣泛的使用。

4.1 使用 IEC6113l標準實現編程的標準化

目前來說，全球共有200多家PLC廠商，出產的產品大概有500多種，這些產品所采用的編程語言和表達方式是各不相同的，而IEC61131的出現標志著各個生產廠商的產品逐步實現標準化，IEC61131限定了這些產品的語法和語義，這樣做的后果是將不會產生一些不符合標準的方言。現在IEC61131標準的使用越來越國際化、規范化，其結構編成的簡單及易于管理，大大改善了傳統代碼使用晦澀難懂的情況，有效的減少了代碼編程所用時間。

4.2 Windows系統成為標準的控制平臺

事實上，微軟開發的很多技術，如IntemetExplore、WindowsNT和Wind0WSCE在語言及規范上均成為實現工業自動化的標準工作平臺。同時網絡技術及PC機的廣泛使用使得工業自動化系統的發展更加廣泛和普及。在現代社會的應用過程中，PC控制系統中的人機交換模式已成為已成為工業自動化系統中的主要方式，這主要是因為PC機的控制系統更加靈活且很容易集成的特點，因此用戶使用多。而在控制層中應用Windows來作為操作系統平臺的優點就是因為其使用方便，維護過程操作簡單等。

5 電氣自動化系統的特點

（1）在電氣自動化系統的安裝過程中，用點設備需要在不同的配電室和電動機控制室的協調下進行作業；（2）相較于熱工作系統，電氣自動化系統在工作過程中需要的頻率更低，通常情況下，進行一次操作之后該設備能夠在幾個月甚至更長的時間內正常運行。（3）自動化運行過程中，電氣設備的運行速率較高，通常情況下，其工作能夠在40ms的時間內完成；（4）電氣設備具有結構復雜、連鎖邏輯結構簡單的特點；（5）使用廠用電系統對其進行控制，在監控過程中采用DCS系統，若需要上述設備同時工作，在檢修時兩者應該分開，不能互相影響。按照電氣設備的這些特點我們可以在構建ECS過程中，就應該注意系統結構及DCS聯網方式。在構建ECS時還應該注意各種數據的處理及收集信息的準確性，做好應急處理措施，使整個系統的工作狀態保持良好。

6 設計電氣工程的方案

6.1 對電氣工程中的配電結構進行合理的設計，保證電能的正常供應，如在對水庫中設計電氣自動化系統時必須對系統的情況進行綜合考慮，同時考慮周圍環境等，還應該滿足各種電力負荷及供應條件，確保整個水庫中電氣設備能夠正常的運行，保證其穩定性。其次，在電氣化系統的工作過程中要對設備的安全性進行重點設計，保證不同的電氣路線之間的絕緣強度、距離、穩定性及符合強度等處于穩定狀態。確保配、供電的安全，還要有好的防雷裝置，在確保整個系統良好運行的基礎上，還應該根據水庫特點，考慮各種實際情況。最后在適應整個水庫系統工作環境的基礎上，針對具體的需求措施引進先進的技術和設備，是整個系統得到完善。

6.2 提高建筑內設備的運行效益，在設計過程中，應該采取最優化方案，盡量降低電能的各種損耗，在滿足建筑及設備在電能使用的前提下，盡量節約費用，最大程度上減少各種各樣的電能損耗。其具體做法一般為；在設備選取時盡量選取高效節能設備、以補償無功、均衡電荷、降低電能在線路運行過程中的損耗，減少電能的直接和簡介損耗。

6.3 適當改變負荷，增強設備電能利用率，在達到設備使用功能且保證整個系統安全的前提下，在系統設計時應該盡最大可能增強設備的電能質量、適當修正電能負荷、選擇合理有效的設計指標，在特殊情況下選取適當的節能措施，有效增強設備電能利用效率。

7 自動化系統的改進方案

7.1 使用統一系統構建平臺

在電氣自動化系統的運行過程中離不開一個開放的系統，它在自動化項目設計的使用中起著關鍵作用，在不同的環節中發揮著積極作用，這樣能夠在一定程度上減少消耗和成本，同時還能夠使設備的使用效率更高。

統一的系統開發平臺還應滿足用戶另一個重要需求即開發平臺獨立于最終的運行平臺。根據項目的實際情況和客戶的具體要求來運行代碼，將代碼下載到硬件PLC、基于WindowsNT的軟件PLC、嵌入式NT系統還是基于WindowsCE的控制系統中。這方面，現代計算機技術還是可以滿足這些要求的。

7.2 網絡結構的架設

網絡構建對促進自動化系統的發展是有積極意義的，而對于一個成功完整的自動化系統來說，網絡的構建也是非常重要的，整個企業的網絡結構要保證現場控制設備、計算機監督系統、企業管理系統之間的信息交流和數據傳遞是暢通無阻的。企業上級管理可以利用Internet/Intranet對進行現場設備運行監督。現代社會已經進入了網絡化時代，無論選擇那種通信主線，所用的網絡結構必須可以實現辦公自動化環境到控制級直至元件級的整個系統范圍內的通訊。而且，網絡中還包含了數據編輯、系統安全等各個方面，可以成長為全集成化的自動化系統。

7.3 標準化的程序接口

一個合格的電氣化系統的另外一個關鍵因素在于有一個標準化的程序接口。我們根據現代Microsoft的標準和技術，如Windows2000、OPC、ActiveX和Win-dowsCE的發展和運用，不僅縮短了工作時間和降低了工作費用，還便捷了辦公室自動化系統中各個數據和信息的交流共享。在與企業的MES系統、ERP系統連接時，計算機技術的平臺自動化可以幫助問題的解決。使用WindowsNT/2000作為操作系統，還能實現辦公環境的標準化，計算機可以在電氣化管理和系統平臺之間建立接口。標準化的程序接口還保證了不同程序之間的通訊問題，是電氣自動化未來發展的主要結構。

8 工業電氣自動化的發展趨勢

我們可以利用電氣自動化來改變現代工業的發展，節約有效的資源，降低成本費用，以此來獲得更好的社會、經濟效益。大力發展電氣傳動自動化技術，可以將我國的電氣化使用提高到一定的水平，縮短與世界大國的發展距離，實現自主研發，對國民經濟的發展起著十分重要的作用。規范我國電氣傳動自動化技術方面的標準，實現規模化、規范化生產。工業電氣自動化的發展趨勢就是現代分布式、開放式的信息化。分布式的結構可以保證網絡中建立起獨立的網絡，以實現危險分散，促進系統的正常運行；開放化就是要將系統與外界聯系，實現各方的網絡連接，提高信息的處理能力；而信息化就是實現設備與網絡技術結合，實現網絡自動化和管控一體化。如今，我們已經到了開創電氣自動化的新時代了，實現自主研發，是我們對未來發展的展望。現代市場競爭越來越激烈，為了從價格上贏得優勢，我們的電氣自動化要吸取先進的經驗和技術，為實現自主研發提供條件。同時，將科學發展觀作為前進的基礎和指導思想，根據每個地區的部門的實際情況，實現以人為本的發展要求，及時發現問題，總結先進的經驗，改變傳統的發展觀念，尋找一條合適的發展道路。時刻落實科學發展觀的理念，把“科學發展觀”貫徹到改革開放和我國“電氣自動化”進一步實現現代化、國際化和全球化的過程上來。

9 結束語

隨著我國加入WTO之后，面對更強的國際競爭市場，為了在國際市場上取得競爭的優勢，必須利用一切可以利用的資源引進現代高新技術和設備，同時借鑒國外的先進的管理理念和經驗，為實現良好的自主開發提供基礎條件。在此過程中必須將科學發展觀作為指導思想，針對不同地區不同部門的情況，及時的對電氣工程自動化過程中出現的問題進行分析和解決。人工智能化是電氣自動化系統所追求的發展目標，這使得電氣自動化系統的優勢和特征得到了發展，為人類社會的發展和前進提供更多的支持。

參考文獻

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