電氣自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)分析

申紀(jì)光 王龍飛

摘要：由于電氣自動(dòng)化儀表的功能復(fù)雜化與程序化，儀表在使用過程中產(chǎn)生了更多的問題，本文首先對(duì)電氣儀表自動(dòng)化控制功能進(jìn)了闡述，然后對(duì)電氣儀表設(shè)各的系統(tǒng)控制進(jìn)行了探究與具體的討論。

關(guān)鍵詞：電氣儀表；自動(dòng)化水平；控制系統(tǒng)；控制功能；技術(shù)

近年來，由于計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的快速發(fā)展，電氣儀表自動(dòng)化技術(shù)也有了一定程度的進(jìn)步，加速了自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，PLC（編程邏輯控制器）的發(fā)展與興起很快的代替了傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)，為自動(dòng)化控制的智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，其操作系統(tǒng)更加便捷，推動(dòng)了電氣自動(dòng)化儀表的精細(xì)化發(fā)展，引領(lǐng)著機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域的不斷改革與創(chuàng)新，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的逐步完善將為我國高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

一、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能概述

（一）智能監(jiān)控

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)先進(jìn)性不僅體現(xiàn)在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，更多程度上為人類生活也提供了極大的便捷。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能為生活環(huán)境提供監(jiān)測(cè)的功能，承擔(dān)對(duì)外界環(huán)境信息的采集的任務(wù)。傳感器是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中很關(guān)鍵的信息采集儀表，有煤器、溫度、煙霧等多種類型，主要的原理是通過由紅外線發(fā)光二極管組成紅外的收發(fā)程序進(jìn)行信號(hào)的識(shí)別與處理，完成信息采集工作。當(dāng)傳感器處于工作狀態(tài)時(shí)，紅外線發(fā)光二極管就會(huì)將紅外線發(fā)射出去，最后將接收到的信息記錄在單片機(jī)上。如果發(fā)射的紅外線在傳播過程中因?yàn)橥饨缃橘|(zhì)被攔截或者阻礙，單片機(jī)傳輸信息的過程就會(huì)被迫中斷，這個(gè)中斷的信號(hào)就會(huì)很快傳到相應(yīng)基站向有關(guān)管理人員進(jìn)行報(bào)警。這種智能監(jiān)控模式實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣自動(dòng)化儀表無人監(jiān)控，有效的減少了儀表監(jiān)控的人力資源。

（二）自動(dòng)控制與保護(hù)功能

一般的電氣自動(dòng)化儀表高壓設(shè)備體積較為龐大，能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的“合聞”與“分聞”。當(dāng)電氣自動(dòng)化儀表在出現(xiàn)任何故障的時(shí)候，采用安裝自動(dòng)化操作設(shè)備的方式有利于有效的調(diào)配供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的自動(dòng)化控制。自動(dòng)化儀表工程較多復(fù)雜與繁瑣，對(duì)技術(shù)水平的要求較高，從技術(shù)上而言就是對(duì)各種自動(dòng)化信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子通信技術(shù)融合，通過各種類型的終端儀表與裝置進(jìn)行信息功能的表達(dá)，是一項(xiàng)在世界上較為先進(jìn)集主動(dòng)監(jiān)控測(cè)量、控制調(diào)度為一體的綜合性自動(dòng)化控制。

（三）測(cè)量功能

電氣儀表自動(dòng)化設(shè)備中的各種信號(hào)都只能簡(jiǎn)單的表明其運(yùn)行狀態(tài)，必須要通過相關(guān)的設(shè)備才能對(duì)儀表的具體工作狀態(tài)進(jìn)行獲悉，儀表的狀態(tài)測(cè)量指標(biāo)通常有電壓、電流和頻率三項(xiàng)，操作的實(shí)現(xiàn)也逐漸被電腦控制系統(tǒng)掌控，開辟了微機(jī)自動(dòng)化控制道路。

二、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的模塊組成

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為PLC控制模塊，通信模塊以及中央控制模三大模塊：

（一）PLC控制模塊

PLC控制模塊中所有電器元件都具有獨(dú)立的屏蔽系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)于每個(gè)電氣元件的選擇也特別嚴(yán)格，必須使用合格的電氣元件產(chǎn)品，要求電氣元件對(duì)電磁輻射有較高的屏蔽能力。在PLC控制模版的每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)上也有相應(yīng)的生產(chǎn)制度進(jìn)行元件質(zhì)量的控制，嚴(yán)格的控制有利于提高元件的使用性能，為PLC控制模塊系統(tǒng)提供更高的性能。

（二）通訊模塊

通訊模塊主要是將儀表收集到的信息與資源進(jìn)行存儲(chǔ)，并上傳到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，該模塊主要涉及的是計(jì)算機(jī)通用技術(shù)，利用TCP/IP協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)功能實(shí)現(xiàn)資源動(dòng)物有效利用，保證資源的有效傳輸，提高息傳輸?shù)木_性與穩(wěn)定性，降低了對(duì)設(shè)備資源的使用。近年來，光纖技術(shù)更多的應(yīng)用與自動(dòng)化儀表的通訊模塊中，有效的降低了外界因素對(duì)通信模塊的干擾，并減少了信息傳輸過程中的誤碼率。局域網(wǎng)的利用對(duì)該模塊提供了基礎(chǔ)通信技術(shù)，保證了信息的實(shí)時(shí)傳遞，實(shí)現(xiàn)了資源的共享，優(yōu)化了資源的傳播途徑，提高了信息傳遞的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

（三）中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)的控制是通過微機(jī)的多種功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，微型計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展使其功能與特性都得到了完善，目前的微機(jī)具有大量的通訊借接口，可以與多個(gè)設(shè)備進(jìn)行連接，有效的完成所分配的任務(wù)。電氣自動(dòng)化中央控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)精度高，速度快的特點(diǎn)有效的提高了資源利用效率與數(shù)據(jù)的處理效率。由于中央控制系統(tǒng)內(nèi)置程序的自身特點(diǎn)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警，為及時(shí)的人工預(yù)案提供了充分的準(zhǔn)備時(shí)間。

三、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念及工作步驟

（一）設(shè)計(jì)理念

1.集中監(jiān)控的方式

集中監(jiān)控的過程信息量大，運(yùn)行緩慢，將系統(tǒng)的所有處理功能都集于同種處理器之中，沒有保證系統(tǒng)較高的安穩(wěn)性。CAIN總線技術(shù)的應(yīng)用為集中監(jiān)控提供了技術(shù)保證，節(jié)省了材料使用，提高了網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的靈活性，有效減少了發(fā)生故障的幾率。

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控是利用無線傳感器網(wǎng)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，消除了監(jiān)控的距離障礙，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)檢查與故障診斷，有效確保了電氣設(shè)備的安全。

（二）電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作過程

1.調(diào)度端系統(tǒng)的工作過程

當(dāng)自動(dòng)化電氣設(shè)備經(jīng)過前置機(jī)處理后，將信息儲(chǔ)存下來，然后再通過中轉(zhuǎn)站將信息上傳到局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息共享。

2.RTU的工作流程

通過遙測(cè)采集板、AID轉(zhuǎn)換器等設(shè)備進(jìn)行遙測(cè)量，然后將信息傳送到控制單元。經(jīng)過中央系統(tǒng)處理，完成信息與對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)的結(jié)合，再通過調(diào)度端進(jìn)行綜合處理。

為確保儀表監(jiān)控工作的順利進(jìn)行，相關(guān)技術(shù)工作人員在作業(yè)過程中要正確的利用防干擾技術(shù)。一般情況下，此技術(shù)在推廣應(yīng)用的進(jìn)程中被劃分為三種：一種是屏蔽技術(shù)，一種是軟件技術(shù)，另一種是隔離技術(shù)。要想讓隔離技術(shù)的作用完美體現(xiàn)，技術(shù)工作人員在現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐進(jìn)程中要確保2方面作業(yè)的正常進(jìn)行，依次是：正確配線，還有安全絕緣。例如：在電纜布置進(jìn)程中把電源線和訊號(hào)線實(shí)施分層布置；低壓線和高壓線也實(shí)施分層擺布。屏蔽技術(shù)在應(yīng)用的進(jìn)程中，要正確的運(yùn)用金屬導(dǎo)體，進(jìn)而在此及基礎(chǔ)上把不同屏蔽零件、電路、訊號(hào)線以及組合件等設(shè)施開展合理的覆蓋，從而有效避免了外界帶來的干擾。例如：利用帶屏蔽層的訊號(hào)線、編碼器電纜、變頻電纜，還有一部分負(fù)責(zé)專門通信的總線電纜（Profibus-DP）等等。不難發(fā)現(xiàn)，此技術(shù)在推廣應(yīng)用的進(jìn)程中能全面限制電流性噪音的接合，進(jìn)而基于此促進(jìn)屏蔽效果的體現(xiàn)。與此同時(shí)，軟件抗干擾技術(shù)的準(zhǔn)確性應(yīng)用，還可以在最大化限度內(nèi)完成針對(duì)掌控軟件的隨時(shí)把控。例如：利用程序鑒別淘汰無用數(shù)據(jù)信息、取數(shù)據(jù)疊加平均等策略。

四、結(jié)語

電氣自動(dòng)化技術(shù)成功引入計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，達(dá)成了電氣自動(dòng)化儀表的自動(dòng)化掌控，推動(dòng)了電氣行業(yè)的迅速發(fā)展，然而在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)營過程中，依然存在著諸多的不足以及漏洞，而且相關(guān)的技術(shù)人員還一定要引起注意，打破以往的技術(shù)形式，并研究出切實(shí)可行的策略，以此來提高企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力，并推動(dòng)企業(yè)能夠迅速的發(fā)展，緊隨時(shí)代的發(fā)展步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1]岳巨忠.電氣自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)分析[J].商品與質(zhì)量12017（41）.