電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析

□賈浚辰

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)也得到全面的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用自動(dòng)化設(shè)備控制、監(jiān)控以及調(diào)整整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的過程，使整個(gè)生產(chǎn)線達(dá)到最佳狀態(tài)，保證了整個(gè)生產(chǎn)線生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅具有可靠的特性，還具有高效的特性，由于在電氣自動(dòng)化技術(shù)的生產(chǎn)過程中，通過運(yùn)用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操作，比如說機(jī)械手臂，自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備等進(jìn)行操作，其不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且提高了生產(chǎn)效率，電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用不僅為工業(yè)帶來了便利，更給人們生活的方方面面帶來方便，現(xiàn)如今隨著電氣自動(dòng)化的發(fā)展，人們的衣、食、住、用、行都不能離開電氣自動(dòng)化技術(shù)。也可以說電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展為整個(gè)社會(huì)的發(fā)展提供了源源不斷的動(dòng)力。

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

(一)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。目前，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)大多采取分布式計(jì)算對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，特別是在比較大的系統(tǒng)中，由于需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)總量比較多，如果只是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，就會(huì)造成計(jì)算機(jī)的運(yùn)行監(jiān)控的程序比較多，計(jì)算機(jī)的速度就會(huì)受到很大的影響，甚至可能會(huì)造成計(jì)算機(jī)死機(jī)等問題，這就不能保障自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全可靠性，因此，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)共同對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。這就在一定程度上緩解了計(jì)算機(jī)的壓力，每臺(tái)計(jì)算機(jī)所監(jiān)控的對(duì)象與任務(wù)不同，每臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)控其中一項(xiàng)或者是幾項(xiàng)數(shù)據(jù)，如果其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了故障，其他計(jì)算機(jī)可以代替故障計(jì)算機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)。另外，除了每項(xiàng)數(shù)據(jù)檢測(cè)的下位計(jì)算機(jī)以外，還需要有上位機(jī)對(duì)整個(gè)運(yùn)行的狀態(tài)節(jié)能型實(shí)施監(jiān)控，如果超出限定值范圍，上位機(jī)需要警報(bào)提醒，如果需要運(yùn)行，上位機(jī)發(fā)出指示信號(hào)，下位機(jī)接收到信號(hào)進(jìn)行判斷與行動(dòng)，上機(jī)位與下位機(jī)一般是通過局域網(wǎng)方式進(jìn)行連接的。

(二)集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的制造工廠通常情況下只有一個(gè)控制間或者是控制柜，在主控制器的周圍集成模擬量的輸出/輸入、數(shù)字量輸出/輸入，然后再通過電纜線半個(gè)個(gè)點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行連接，這種控制方式存在極大的劣勢(shì)，比如說:施工量相對(duì)較大，占地的面積也比較廣泛，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且其可拓展的性質(zhì)不是很高。而集散控制系統(tǒng)是集中計(jì)算機(jī)、控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及圖顯等技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，與常規(guī)的集中式系統(tǒng)相比較，集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分散控制方式，把控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)進(jìn)行分散，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了投資成本而且維護(hù)起來更加方便，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是在集散控制系統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上建立起來，總線控制系統(tǒng)順應(yīng)了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流。

(三)交流調(diào)速系統(tǒng)。交流電機(jī)的使用初期，在應(yīng)用領(lǐng)域交流電機(jī)的各項(xiàng)性能都非常實(shí)用，特別是在工業(yè)上，但是交流電機(jī)也存在一定的缺陷，也就是調(diào)速相對(duì)較困難，尤其是在精確轉(zhuǎn)速時(shí)，交流電機(jī)不能滿足實(shí)際的要求，因此人們只能采用直流電機(jī)，但是直流電機(jī)的缺點(diǎn)是比較容易損壞，且還要定期對(duì)電刷進(jìn)行更換。而在工業(yè)中一般都是用交流電，為了使用直流電機(jī)還需要配送直流電，在使用起來非常不方便，而在交流調(diào)速的方法的推廣以及使用有效解決了這個(gè)問題，目前交流調(diào)速大多采用的是直接控制轉(zhuǎn)矩方法，雖然還不能與直流電機(jī)相比較，但已經(jīng)能應(yīng)用于更廣泛的場(chǎng)合。

二、電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

(一)操作人員更加專業(yè)化。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，一般需要專業(yè)的人士才能完成，但是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在安裝的時(shí)候操作是非常簡(jiǎn)單的，也因?yàn)槿绱耍蠖鄶?shù)公司會(huì)在系統(tǒng)安裝完成后，才對(duì)直接接觸系統(tǒng)的操作人員以及維護(hù)設(shè)備的工作人員進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的操作方法培訓(xùn)，關(guān)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理等很少涉及到，也沒有進(jìn)行過系統(tǒng)的統(tǒng)一培訓(xùn)，這就造成操作人員以及安裝人員對(duì)于電氣自動(dòng)化設(shè)備的了解與認(rèn)識(shí)只是感性的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致在以后的操作和安裝過程中，都是以比較機(jī)械的方式進(jìn)行。而如果突然出現(xiàn)故障等情況，就會(huì)造成維修以及操作人員手忙腳亂，無法及時(shí)對(duì)設(shè)備故障作出判斷，這就可能為公司帶來很大的損失。因此在新的電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，必須讓操作人員掌握好這些技術(shù)，并要對(duì)操作人員以及維修人員進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)，從而提高操作人員以及維修人員的技術(shù)水平，不僅在操作中不會(huì)手忙腳亂，而且對(duì)于簡(jiǎn)單的故障可以及時(shí)進(jìn)行維修與檢測(cè)。

(二)電氣自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合。電氣自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生以及發(fā)展的最終目的是為了提高生產(chǎn)效率，從而使人們從繁重的勞動(dòng)中脫離出來，促使其生活與工作的環(huán)境更加悠閑與舒適。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及與發(fā)展，人們的日常生活工作與計(jì)算機(jī)都存著密切的聯(lián)系，雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中，但是由于兩者相互依賴以及融合的程度并不是很深，計(jì)算機(jī)技術(shù)知識(shí)被運(yùn)用于對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控當(dāng)中，這不能使計(jì)算機(jī)技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)中發(fā)揮出最大的優(yōu)勢(shì)，這就需要在未來的電氣自動(dòng)化技術(shù)中不斷加大計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用比例，促使計(jì)算機(jī)技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)中發(fā)揮更大的作用，比如說，計(jì)算機(jī)技術(shù)除了應(yīng)用系統(tǒng)監(jiān)控以外，還應(yīng)該應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，用計(jì)算機(jī)中的一些虛擬軟件替代現(xiàn)場(chǎng)的控制器等，不僅可以有效節(jié)約投入成本，而且操作起來更加簡(jiǎn)單便捷，大大減低了出錯(cuò)的機(jī)率。由此可見，計(jì)算機(jī)技術(shù)與電氣自動(dòng)化技術(shù)的相互融合，是電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的重要內(nèi)容。

(三)關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)需要不斷創(chuàng)新。電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)，但是我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平與一些發(fā)達(dá)的國(guó)家相比較，仍然處于劣勢(shì)，尤其是關(guān)鍵技術(shù)方面，這就造成我國(guó)的生產(chǎn)企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中不能處于優(yōu)勢(shì)地位，經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，促使我國(guó)經(jīng)濟(jì)也有了很大的提高，為了使我國(guó)的生產(chǎn)企業(yè)能有所發(fā)展，從而加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，國(guó)家要加大對(duì)科技研發(fā)投入的力度，重點(diǎn)培養(yǎng)高科技人才，從而推動(dòng)科技的創(chuàng)新，尤其是關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。另外，創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)就需要電子與信息技術(shù)的不斷更新，電氣自動(dòng)化技術(shù)的科研學(xué)者要在不斷汲取其他領(lǐng)域科技成果的同時(shí)，努力提升自身的科技創(chuàng)新能力，從而促使創(chuàng)新技術(shù)增大科技含量，進(jìn)而研究出更多的高科技裝備，滿足工業(yè)企業(yè)的發(fā)展需要以及滿足人們生活的需要。

(四)由低頻到高頻化的方向發(fā)展。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于高速電路的需求發(fā)生了變化，從低頻到高頻化的方向發(fā)展已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。原有的用晶閘管進(jìn)行相控整流的電流變化器，由于速度較慢，已經(jīng)無法適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，PWM 方式被引入其中，不僅使其功率得到有效提高，而且降低了高次諧波對(duì)電網(wǎng)帶來的影響，同時(shí)，采用PWM 方式以后，還使電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題得到了解決，但是由于變換器中的低次諧波對(duì)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生干擾，造成電機(jī)產(chǎn)生運(yùn)作時(shí)的噪音與震動(dòng)，為了解決這樣的狀況，可以采取開關(guān)頻率調(diào)高的方式從而減低噪音與震動(dòng)。但是這樣操作會(huì)造成開關(guān)的損耗加大，最終導(dǎo)致開關(guān)頻率的調(diào)整幅度也不是很高，美國(guó)教授Divan 提出的諧振式直流環(huán)逆變器，使電力電子器件在零電流或者是零電壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)換。最大限度地減少了開關(guān)的損耗程度，促使開關(guān)頻率得到提高。

三、結(jié)語

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)用性強(qiáng)，容易操作且容易管理的特性逐漸顯露出來，這些特性在很大程度上促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，又促使電氣自動(dòng)化技術(shù)不斷更新?lián)Q代。