淺析電氣自動化控制系統的應用及發展

吳昊華

摘 要：本文主要簡述電氣工程以及電氣自動化的概念、電氣自動化應用的范圍及構成形式，并且分析其未來的發展趨勢。

關鍵詞：電氣自動化 概念 應用 發展趨勢

一、電氣工程以及電氣自動化的概念

電氣工程（Electrical Engineering，簡稱EE）是當今高新技術領域中舉足輕重的關鍵學科之一，更是現代科學研究領域中的熱門學科。最成功的例子就是電子通信技術的巨大進步推動了以計算機網絡為中心的信息時代的蓬勃發展，并且在根本上改變了人們的工作和生活模式。從某些層次上來講，電氣工程的發達程度甚至可以代表一個國家的科技進步水平。

電氣自動化（Electrical Automation）的專業全稱一般為電氣工程及其自動化，其應用范圍涉及各行各業，小到電氣開關的設計，大到科技航天的研究，到處都有它的身影。電力的發展是促進生產和提高人們生活水平的重要物質基礎，隨著電力應用的不斷發展和深化，新時代背景下的電氣自動化進程成了國民經濟和人民生活現代化的重要標志。

二、電氣自動化應用的范圍及構成形式

（一）電氣工程中電氣自動化系統的系統處理

電氣工程中電氣自動化系統的處理系統在電氣工程設施方面主要通過傳輸信號屏蔽、設備接地信號處理、選擇合適的抗干擾措施來實現。為了確保系統故障少、運行可靠、操作維護方便等，在電氣自動化設備選擇時，需要選擇相應的經過長期檢驗證明其性能穩定可靠的設備來適應電氣工程中現場的不同環境，保證系統的可靠穩定運行。

（二）電氣工程中電氣自動化導入微型計算機應用

由于電氣自動化中微型計算機的引入，使系統能夠完成自動記錄并分析電氣設施實際運轉情況的反饋，還可根據當前設施運行趨勢判定其誤差以及發展情況，收集運行過程中的數據并分析以及判斷誤差。增強軟件的循環查找和不同時間及環境狀況的統計分析，直接進行統計數據的波形分析。為方便管理、電氣工程中的電氣自動化應用能夠實現全程自動控制，還根據需要添加了必要的接口與界面，增強了系統的實用性。

（三）電氣工程中電氣自動化控制系統的設計

1、集中監控方式的設計。電氣自動化中運用的這種集中監控方式設計，具有運行穩定、維護方便、控制系統的技術要求不高、系統容易設計等優點。但由于這種方式是將系統的各個功能都集中到一個處理器進行優化處理的設計特點，往往造成處理器所承擔的任務十分繁重，導致處理的效率受到影響。由于伴隨著監控信息的大量增加以及電氣設備監控的全面性要求，隨之而來的是系統冗余下降、電纜數量增加，設施處理信息能力嚴重滯后，影響系統的穩定性和可靠性。2、電氣工程中現場總線監控方式的設計。目前，有關于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于發電廠、變電站工業自動化等綜合自動化系統中，智能化電氣設備的自動化進程進入了較快的發展時期。現場總線監控的設計形式使系統的應用更加有針對性，可以根據現場設備的具體情況進行調節和配置。由于各個裝置設計的功能都是彼此獨立的，并且都通過網絡來進行連接控制，即使其中任何的一個裝置發生故障，影響的僅僅是相應的元件，而不會導致整個系統的癱瘓。因此現場總線監控的控制設計在電氣自動化中應用最多，同時也是最優的選擇。3、電氣自動化中運用遠程監控方式的設計。電氣自動化的應用具有遠程監控的作用，通過圖形化的自動化控制管理界面我們能夠及時、準確地保障電氣工程中各個設施的正確運行狀態，及時找出故障來源，同時這種控制應用具有大量節約電纜、節省安裝費用、節約材料、穩定性好、可靠性高、組態靈活的優點，可大量節省需要投入的人力、物力和財力。

三、電氣自動化控制系統的應用

以工廠制造行業為例，電氣自動化控制系統的應用非常廣泛，主要包括以下幾個方面：

（一）生產過程自動化

在工廠制造行業中，可編程邏輯控制器（PLC）控制系統具有廣泛應用。可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC），專為工業生產設計的一種數字運算操作的電子裝置，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。PLC控制系統的設計以安全、經濟、可靠、實用為原則，配置各種傳感器，繼電器、運動機構、人機界面等電氣元件組成設備電氣自動化控制系統。

該系統通過現場傳感器的信號采集生產過程各種主要工藝參數，控制核心PLC對數據進行處理，并輸出信號給執行部件完成各種生產工藝，實現生產過程的自動化。

（二）設備聯動控制

在產品制造生產線中，各個工序設備的配合非常重要。通過電氣信號連接實現各種設備的聯動控制，協調控制各設備的各項輸入和輸出之間的能量平衡以及質量平衡，使各個制造工序的順利銜接，提高生產效率。

（三）電氣自動化監控系統

利用中央監控主機、現場總線、以太網等計算機網絡技術可組建各種設備自動監控系統，提升工廠自動化程度水平。在工廠制造行業中，一般有須持續運行的重要設備與設施。當重要設備或設施發生故障時，可能會影響工廠生產進度或甚至對生產的產品質量帶來污染風險。做好設備的監控管理顯得尤為重要。而設備自動監控系統安裝使用，可實現對設備運行工況及工藝參數的實時監測，當被監控設備發生故障停機或運行參數出現異常時，設備自動監測系統及時觸發報警，便于人員及時發現并處理；監控系統中的所有數據（如設備開/關機、報警時間、運行監測數據等信息）均可以自動記錄，便于數據追溯和事件調查。因此，電氣自動監控系統應用可以減少因人為疏忽帶來的損失，在工廠運用中具有重大意義。

（四）設備安全控制及保護

設備的電氣自動控制系統，根據傳感器信號，控制設備的啟動與停止，使設備安全穩定地運行。如制冷設備的高低壓保護；水處理設備的高低水位控制；鍋爐設備的蒸汽壓力控制；壓縮空氣處理設備超溫保護等。

四、電氣自動化的發展趨勢

（一）電氣自動化產品種類將更加的多樣化、創新化

目前，國家綜合實力的競爭就是科學技術的競爭、國家創新能力的競爭。同樣對于企業發展而言就是不斷地提高企業科技水平和自主研發能力，并且不斷的應用新技術，增強企業自身的綜合實力和競爭力，從而提高產品的科技含量。對于電氣自動化產品發展而言，也要不斷地提高的研發更多的電氣系統以及設備，加強電氣自動化技術的應用能力，提升企業的發展能力。科學技術是第一生產力，對于電氣自動化技術發展而言也同樣的適用，國家在未來會對企業的自主生產力提出更好的優惠政策，為電氣自動化技術的進步提供更為優質的環境，使我國的企業更具有國際競爭力，轉變我國的經濟發展方式，研發出更多的電氣產品，提高我國工業化水平。

（二）電氣自動化系統平臺逐漸實現統一化

電氣自動化系統的平臺實現統一化，將會使同一個自動化平臺，能夠同時控制多個生產程序，這就能夠使得企業在生產某個產品時，不必再次調整電氣自動化程序，可以更快地設計出產品的生產方案，將產品生產方案更快地實施，其生產過程初期的測試、調試也能夠更快地完成，電氣自動化系統的運行將會更為穩定。如此一來，就可以大大縮短新產品從研制開發到實際生產的周期，加快企業的生產，節約更多的時間、費用，以及企業的人力物力，并且實現操作平臺的統一化，同時也能夠使電氣自動化設備的維護更為方便，延長自動化設備的壽命。

（三）電氣自動化系統采用通用結構

電氣自動化系統運行過程中需要有一個通暢的渠道來傳遞信息，這就需要整個系統能夠具有一個通用的結構。在企業運用電氣自動化系統進行生產時，控制中心需要通過網絡結構來控制整個系統中的監督設備以及生產現場的生產設備，將生產數據進行雙向傳遞。同時，企業的管理人員需要通過網絡來對生產設備進行嚴格的監督。在對電氣自動化系統進行設計時，需要保證系統的網絡能夠緊密地連接控制部分與生產部分，因此，無論是運用系統內部的信息傳輸線路還是互聯網，都需要電氣自動化的系統具有通用結構才能夠實現，以此來保證信息的傳遞，完成整個生產過程。

總結語

可見，當電氣自動化與科技創新相結合時，新興的力量與時代的科技發展將再一次降臨我們身邊，帶給我們極大的福利，成為我們社會發展非常重要的支撐。電氣工程及自動化的發展大大促使電氣工程學科的進步，讓其呈現出日趨精細化的態勢，為人們的生活提供便利性。相關人員更加需要對其進行深入研究，讓電氣工程及其自動化為人們的生活提供更為優越的條件，讓其作用得到更近一步的發揮。