電氣自動化控制系統在工業領域的應用與發展趨勢

鐘沁雨

西華大學，四川 成都 610039

隨著信息控制技術所引領的第三次革命不斷向前推進，傳統的電氣控制技術已難以適應當前工業的發展趨勢。為了滿足現代化工業的發展需求，電氣從業人員在不斷的探索中逐步完善電氣自動控制技術。

近年來，自動化技術相較于傳統人工方式，能極大程度地提高效率和質量，已在各大工業領域的生產加工過程中取得了廣泛的應用。電氣從業人員通過將自動化技術與電氣控制技術相結合，推動了電氣控制技術的進一步發展，不僅極大減少了工業生產工作中所需的人力、物力，還避免了工作人員直接面臨危險、惡劣工作環境的狀況，達到了事半功倍的效果，也使得電氣控制過程更為安全可靠。

1 電氣自動化控制系統概述

1.1 電氣自動化控制系統概念

電氣自動化控制系統主要以電磁繼電器、變頻器、感應器、PLC（可編程邏輯控制器）等電氣原件組合成的控制器為基礎，完成對各類電氣設備的參數監測，并根據監測到的數據對受控設備進行狀態評估或自動控制，進而保障受控設備正常、可靠運行的綜合性系統。

1.2 電氣自動化控制系統分類

根據不同的分類標準，電氣自動化控制系統千差萬別，文章分別以功能、系統處理的參數信號、系統選取的數學模型、系統面向的任務、系統控制的方式為標準，將電氣自動控制系統分類如下。

按照功能的不同，可分為監測型系統、保護型系統、自動控制系統和三者相結合的復合型系統；根據系統處理參數信號表達形式的不同，可分為基于離散型數據的控制系統和基于連續型數據控制系統；根據數學建模方式的不同，可分為基于線性建模的控制系統和基于非線性建模的控制系統；根據面向任務的不同，可分為調節型控制系統、隨動型控制系統和程序型控制系統；根據控制方式的不同，可分為閉環電氣控制系統、開環電氣控制系統和二者相結合的復合型電氣控制系統。

2 電氣自動化控制系統在工業領域中的應用

文章將結合電氣自動控制在供暖節能、煤礦開采、供配電、化工以及污水處理典型現代化工業領域中的現狀，分析電氣自動控制技術的應用情況及應用特點。

2.1 供暖節能領域的應用

近年來，電氣自動化控制系統在供暖領域中已得到了充分的應用[1]。借助電氣自動化控制系統的監測功能，工作人員可實時獲取供暖設備的壓力、流量、溫度等參數，從而掌握供暖網絡各環節設備的運行態勢，并進一步對整個供暖系統進行全局、宏觀層面上的調控，進而避免水壓、流量不平衡或溫度分布不均等現象的發生。此外，還可根據用戶的不同需求調節供暖時間和供暖強度，實現個性化、智能化的供暖。可見，電氣自動化控制技術可通過提高生產效率有效降低消耗的能源，并通過科學調配減少燃燒過程中產生的有害氣體，有效減少大氣污染。

更為重要的是，電氣自動控制技術能有效規避供暖過程中安全事故的風險，工作人員可對每一個供暖設備的各項參數定義危險閾值，在參數超過該閾值時發出警告，并自動對參數進行調整，使其恢復到正常的范圍內。

2.2 煤礦開采領域的應用

隨著煤礦開采日趨現代化，電氣自動控制技術在煤礦開采中得到了普遍應用[2]。電氣自動控制的優勢已在多種礦井設備上得到了體現。對礦井提升機進行電氣自動控制，可穩定且高效率地完成對采礦國產中重要的材料和人員的運輸。對皮帶輸送機進行電氣自動控制，可監測到長距離皮帶輸送過程中，諸如跑偏、打滑及撒料等的異常情況，降低安全事故發生的概率；同時，可根據運輸煤礦的重量自動調整皮帶輸送機的運行速度，使輸送機更加節能，提高設備效率。對井下水泵進行電氣自動控制，可根據水倉現有水位自動調節抽水泵的運行狀態，在無須人員值守的情況下有效降低煤礦水害發生的概率。

2.3 供配電領域的應用

電氣自動控制技術在供配電領域同樣取得了廣泛的應用。由于供配電系統本身由大量的電氣設備組成，包含大量的參數，應用電氣自動控制技術能夠有效減少對系統的管理成本，通過對生產電力資源的合理分配，從而提升系統的整體效率；還能根據用戶的實際用電需求，及時調整電氣設備的運行狀態、疏通電路，保證用戶的供電穩定。除此之外，大部分電氣設備存在一定的電磁干擾及安全風險，而電氣自動控制技術提升了系統整體的安全性，通過實時參數監控，能及時發現系統中存在安全風險的電氣設備，降低故障發生的概率；即使故障出現后，也能及時發現并對其進行調整和修復，從而保障供配電過程的安全。

2.4 化工生產領域的應用

由于化工領域的生產環境多為高溫、高壓，生產線涉及很多大型生產設備，且生產原料以及生產產品大多是易燃易爆物，一旦發生安全事故，將會造成嚴重的后果，不僅極易對生態環境造成嚴重的破壞，還會造成大規模的人員傷亡。此時，電氣自動控制技術極大程度地提升了化工生產自動化控制水平，在整個化工行業中得到了較為廣泛的應用[3]。電氣自動控制技術可以對化工生產過程中的各大參數進行實時監測，為后續生產提供數據指導。在化工生產實踐中，電氣自動控制技術不僅可以保證化工產品的質量，還可以極大地提高化工生產過程中的安全性。

2.5 污水處理領域的應用

電氣自動控制技術對于污水處理過程而言極其重要。從污水處理技術來看，電氣自動控制技術可以通過PLC 控制系統掌握各項污水數據信息，提高污水廠的工作質量，得到準確的相關參數并及時地分析污水處理過程。此外，電氣自動控制技術對污水處理流程、現場施工情況、數據參數等進行采集，從而提高工作效率。

綜上，在各類現代工業領域應用電氣自動控制技術的過程中，通過應用各類傳感器對各種信號進行監測，可有效輔助發現故障、識別故障，診斷故障原因，判斷故障的嚴重程度，找出發生故障的位置，并預測故障的發展趨勢。一旦發現故障，可觸發保護機制，并有針對性地給出合理有效的應對措施，有效降低安全事故發生的概率。同時，電氣自動控制系統的應用可有效提升生產過程中的準確程度和自動化程度，極大地提高了工業生產效率。

3 發展趨勢

3.1 硬件發展趨勢

在現代工業逐漸向著大規模、高集成度方向發展的大環境下，所需實時監控掌握的參數數據日趨海量化，需要處理的業務邏輯更加多樣化，配套的電氣自動控制設備也日趨復雜，傳統的用于構建電氣自動控制系統的電氣元件已無法滿足工業生產領域中日益增長的自動控制需求。電氣自動化控制系統將在不斷發展的硬件設備的支持下，擁有更加健全的控制方式。因此，對于硬件單元而言，發展趨勢總結如下。

（1）控制規模，處理能力更強。可支持同時并行控制更大規模的電氣設備；數據處理量，數據處理速度都將得到明顯的提升。

（2）靈活性更強。設備之間可更加方便地組合、擴展。

（3）功能更加完善。除了具備實時獲取參數和完成簡單的算術、邏輯運算的功能，還需要具備高級函數運算功能，并支持聯網、遠程輸入和控制的功能。

3.2 智能化發展趨勢

近年來，隨著計算機技術的不斷發展和人工智能技術的興起，電氣自動化緊跟社會發展的腳步，勢必與計算機技術互相結合起來。為了保證電氣自動控制的發展，也應緊跟信息化技術的發展腳步，融入數字化技術以及互聯網技術。結合了人工智能技術的智能化檢測技術不再是傳統的基于邏輯的自動化控制方式，而是將輸入輸出的電氣自動化參數映射作為一種可學習的目標，可在實際使用過程中逐漸完善，以達到更好的效果。

3.3 安全化發展趨勢

保障系統使用過程的安全可靠，是電氣自動化控制系統應用發展的最基本、最核心的目標。為了確保電氣自動化技術的穩步發展，保障使用安全是第一要義，不可為了一時效率而埋下安全隱患。

4 結束語

總之，電氣自動化控制技術已在各大現代工業領域發揮出重要的作用，并且隨著現代化工業領域應用范圍的擴大和用例場景更加復雜，僅基于現有的電氣自動化控制技術已逐漸無法滿足領域內日益增長的需求。未來的電氣自動化控制系統應在提升硬件計算能力的同時，在保障安全的基礎上進一步提高電氣自動化系統的智能程度，不斷更新和完善電氣自動化系統，在滿足現代工業領域的需求的同時，進一步推動電氣自動化控制技術向前發展。