自動化控制中弱電控制強電應用技術研究

杜元文

摘要：在自動化控制系統運行中，科學利用弱電的控制性十分重要，其不僅能夠利用零散的技術方式實現強電控制，還有助于提高系統的自動化水平，提高弱電控制強電的運行效率，最大程度上減少弱電控制強電的危險性。自動化控制系統主要是應用電氣控制，而弱電控制主要是應用OPC的開放性平臺，關注日常技術操作優化，結合電氣控制技術進行多樣化操作。如PLC技術可以實現多樣化操作，可以根據生產標準進行編程，從而生產出多類產品。在編程當中，利用PLC系統中各類技術差異，為自動化系統弱電控制強電創造了優越條件，提出了新的標準電氣接口。再者，標準化電氣接口也促進了標準化操作規范，可以進一步對自動化平臺優化，采用計算機技術，利用雙向傳輸方案完成總線布置，總線系統方面構建電纜、遠程控制串聯機制，這樣就可以顯示弱電控制強電的信息。

關鍵詞：自動化控制;弱電;強電;控制方式

引言

強電通常主要指電力系統中的電，如，220V的照明電、1000V的工業用電等等，具有電壓高、頻率低、電流大等眾多特點。而弱電主要是指傳遞信號所需要的電，一般不會超過36V，具有電壓低、頻率高、電流小等特點，日常生活中所見到的電子產品中都含有弱電。弱電與強電聯系非常緊密，人們在使用過程中需要科學合理把握，確保用電的安全性。相關人員在展開弱電控制強電工作時，可以不考慮電壓等級，借助特殊介質直接展開信號傳輸工作，確保電能可以直接轉換，得到有效控制，從而保證弱電控制強電工作可以順利進行，讓電力控制工作可以長期、穩定進行。

一、在弱電控制強電的自動化控制方法中的控制原理

1.1在弱電控制強電的自動化控制過程中單片機的使用

因為弱電控制強電的自動化控制方法相較于傳統的自動化控制方法來說不僅僅在安全性能上還是在操作方便性上都比較強。這就得益于在新興的弱電控制強電自動化控制方法中有關技術人員對于單片機的使用。為了更好的控制弱電控制強電的自動化程度，有關技術人員就利用單片機的感應系統，將弱電與強電之間相互作用時所呈現出來的溫度的變化過程表現出來。這是因為單片機中含有信息處理系統以及感觸系統，它能夠代替人類感受電流相互作用時的敏感溫度變化，并將其呈現給人們。這就在一定程度上增強了相關技術人員對于自動化工業生產的操作性與監察性。在弱電控制強電的自動化控制過程當中，單片機控制主要是憑借著其中一種特殊的感觸控制系統來工作的。它能夠感受弱電的存在，并且將所感受到的弱電系統集結到一起，通過整流的方式將這些集結起來的弱電轉化為強電，在整個轉化的過程中，再經由專業化的技術手段將機械內外的溫度變化所測繪出來，單片機再通過對溫度的變化關系來總結出電流電壓的變化過程，從而方便人們對其的限定控制。正是由于有單片機的使用，微弱的電流不會對人體產生危害，并且對于周圍的環境也不會產生干擾的作用，所以，它在安全性能方面給了人們一個保障。

1.2對于溫度方面的控制

強電是社會進行工業生產以及人們日常生活用電過程當中必不可少的用電方式，而弱電在人們生活中的通信過程、廣播視頻過程當中扮演著至關重要的角色。二者對于人們的生活、工作、學習等方面都具有重要的作用，但是弱電和強電在電流、電壓以及日常生活用途上都有很大的區別。要想將弱電轉化為強電，這就需要對于轉化過程中的轉化條件進行控制。

過高的溫度代表著電流之間的相互作用強度較大，而溫度達不到指標則代表著電流之間的相互作用強度不足，要想精準的實現弱電控制強電的自動化控制，就需要相關技術人員對于溫度有著明確的變化范圍，并且能夠做到在可允許的溫度變化范圍內再繪制出溫度變化的關系圖像，運用專業的技術知識總結出弱電控制強電的自動化控制效率。所以，想要通過控制其電壓的變化情況進而來控制弱電轉化為強電的轉化效率就需要通過控制機械轉化過程當中溫度的實時變化。只有這樣，才能夠實現在自動化控制過程中整體控制速率的變化，實現整體控制能力水平的提升。同時，在有關的電路連接過程當中，相關人員在控制弱電的轉換過程中時，將三極管與其相連接，提升了整體電路的控制可操作水平，這樣還方便相關工作人員將機械的溫度變化的具體過程信息進行有規律的整合繪制，方便人們對其的管理與控制。

二、自動化控制中弱電控制強電的常見方法及注意事項

2.1單片機的應用

在弱電控制強電中，比較常見的是單片機主導的控制系統。單片機具有體積小、重量輕、抗干擾能力強等特點，綜合性價比高。其主要工作原理如下：通過傳感器對溫度、濕度、電壓、電流、轉速等參數進行測量，然后將信號傳輸至單片機，單片機對該信號進行判斷處理，主要是將測量值與設定值進行比較，得出結果，并讓執行機構控制相關設備達到控制目的。在實際應用中要注意液體、溫度等參數具有較大的慣性，應該采取合適的控制方法。

此外，如下幾點需要注意：

（1）加強弱電控制強電系統電源研究工作，確保電源系統中具備完整的變壓器、整流橋、電容、穩壓管等設備，保證電源可以穩定提供電壓，能夠實現直流電與交流電之間的轉換，確保電源系統符合要求，能夠安全、穩定運行。

（2）加強弱電控制強電系統內部單片機的選擇工作，保證單片機內部具有溫控元件、傳感器，在此種情況下，就可以將弱電控制強電系統內部的溫度進行實時反饋，讓工作人員進行了解，為后續展開調整工作奠定基礎[4]。

（3）科學合理設定通道裝置，確保通道裝置能夠調制輸出不同脈沖寬度、具備多種功能。

2.2固態繼電器的應用

在弱電控制強電中，繼電器可以有效實現控制端與負載端的隔離，是相對來說比較理想的元器件。

繼電器主要分為電磁繼電器、固態繼電器以及分斷能力更大的接觸器等類別。其中，電磁繼電器與接觸器都屬于機械式結構，主要由電磁系統（如鐵心，靜鐵心，電磁線圈等）、觸頭系統（如常開觸頭、常閉觸頭等）和滅弧裝置（僅接觸器有此項）組成，二者的主要區別在于分斷能力方面，電磁繼電器的分斷電流范圍通常在1～35A，接觸器的分斷電流范圍則在5～1000A。而固態繼電器（SolidStateRelay，縮寫SSR），則是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點開關。固態繼電器應用大大簡化了繼電器的操作，解除了很多限制，這也是固態繼電器得以廣泛應用的原因。

由于固態繼電器屬于無觸點的半導體元件，所以輸入控制電壓比較低，可以配合單片機。在進行輸入和輸出時，固態繼電器必須借助于光電隔離，同時隔離的絕緣高于兩千伏，如此，才能在最大程度上保證高壓電路的安全。固態繼電器具有以下特點：①高壽命;②低噪聲;③開關速度快，可應用于高頻場合且開關無火花（無拉弧現象）;④輸入和輸出采用光隔離，絕緣電壓超過2500V;⑤功耗低;⑥抗干擾能力強、靈敏度高。

典型應用電路舉例：某型動車組占空比為50%的尾燈閃爍控制電路如圖1所示。

此應用中，列車控制系統（簡稱TCMS）每0.5秒發出時長為0.5秒的控制信號給SSR，經光電轉換后SSR模塊中的晶體管導通，編號為W1.E4和W1.E5的兩個尾燈的24VDC供電電路導通（SSR的1、2點導通），尾燈點亮持續0.5秒;然后TCMS控制信號斷開，SSR失電，兩個尾燈的24VDC供電電路斷開，尾燈熄滅，并持續0.5秒。以此邏輯往復，就形成了尾燈閃爍的效果。此應用利用了SSR的高壽命、高頻率和瞬時響應性。通過實際運行，與普通繼電器相比，此應用可靠性高、響應性好，極大的延長了維護間隔時間，提高了運行效率。

根據SSR本身的特點，在實際應用中要注意一下幾點：

（1）散熱設計，固態繼電器的負載能力受環境和自身溫升影響較大，設計選型時應考慮充足的空間、散熱片（通風）強制散熱甚至降額使用。

（2）過流、過壓保護，過流和負載短路都會造成固態繼電器內部可控硅永久性損壞，所以設計時要特別注意負載情況的變化是否會引起過流、過壓等情況。

（3）必要時使用RC吸收電路對控制端輸入濾波。

（4）主電路經過SSR后的壓降，在低壓選型時要注意經SSR后的電壓與負載的匹配性。

（5）SSR存在一定的漏電流，在小功率負載中要注意漏電流會否引起負載的不可控狀態。

（6）選型時要準確分析電路的性質，區分阻性、容性、感性負載，不同性質的負載要選擇合適的電路，以防止不同負載造成的控制失效和電路損害。

2.3 弱電控制強電工作中使用綜合抗干擾技術

自動化控制中展開弱電控制強電工作經常會遇到各種干擾問題，導致弱電控制強電工作無法正常展開。面對此種情況下，工作人員在展開弱電控制強電工作中就需要合理使用綜合抗干擾技術或者雙層屏蔽浮地技術，合理做到接地工作，做好屏蔽工作，從而順利解決弱電控制強電系統中的干擾問題，消除安全隱患，實現預期目標。

三、電氣自動化中弱電控制強電的未來發展方向

近年來，科學和信息技術飛速發展，一定程度上推動了我國電力系統的自動化水平，現階段，多功能單元的電力系統已經取代了傳統的單一單元的電力系統，同時多線監控也取代了以往的單項監控。在實際運行中，自由轉化和調節高電壓能級的目標也得到了實現，在實際供電時可以將高電壓轉化成低電壓。隨著科學技術的不斷更新，智能化也將在電力系統自動化控制中實現，人工智能診斷和實時控制電力系統的目標終將實現，為綜合型智能電壓控制的誕生奠定良好基礎。由此可見，電力系統未來的建設和發展過程中，智能化技術是關鍵方向之一。

同時，自動化控制在長期發展的過程中，最終將以網絡結構的方式呈現，這樣一來，暢通的通訊就能夠在現場自動化控制設備系統與企業之間形成。在對網絡結構進行充分應用的過程中，企業要想掌握現場施工以及實際運行情況，只需要通過遠程監督的方式即可。值得注意的是，在這一過程中相關領域工作人員必須克服多種限制性因素，其中最重要的環節之一就是標準化接口，從未來發展的角度來看，要想促使信息共享和信息交換在監控系統與控制系統之間有效實現，構建標準化的接口至關重要。因此，必須加大對標準化接口的研究力度，從而確保不同生產廠家所生產的產品實現通用。

四、結語

綜上所述，自動化控制是電氣領域的重要發展趨勢，其中弱電控制強電是需要重點考慮的內容。在弱電控制強電過程中，通過構建自動化平臺、構建弱電控制強電系統，并對現有系統進一步完善，有效實現自動化控制功能的同時保障弱電控制強電的安全性、穩定性。本文提出了列車尾燈弱電控制強電的自動化控制方案，在實際應用中可以保證尾燈運行的穩定性，并且可以實現自動化調控，能很好的滿足實際使用要求。

參考文獻：

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