淺談基于電氣工程及電氣自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用

劉強(qiáng)

摘 要：電力行業(yè)一直是我國建設(shè)和發(fā)展中的一類支柱性行業(yè)，電氣工程領(lǐng)域是電力行業(yè)中的一部分重要的分支。在電氣工程的發(fā)展歷史中，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)是提高電氣工程建設(shè)和運(yùn)行效率的一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)性進(jìn)步，電氣工程建設(shè)中自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于整個(gè)工程建設(shè)來講都具有重要的意義，在自動(dòng)化控制的背景下，電氣工程建設(shè)和運(yùn)行的效率首先得到了顯著的提升，另一方面，從系統(tǒng)運(yùn)行中的功能發(fā)揮角度觀察，有了自動(dòng)控制系統(tǒng)的支持，盡管現(xiàn)階段電氣工程建設(shè)的復(fù)雜程度在不斷提高，但其運(yùn)行中的穩(wěn)定性和有效性，主要依靠自動(dòng)化系統(tǒng)的作用發(fā)揮來維持。從自動(dòng)化模式的實(shí)現(xiàn)上來講，計(jì)算機(jī)平臺(tái)是控制整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建和運(yùn)行的主要依托，只有將控制電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的相應(yīng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用做好深入充分的研究，才能確保此技術(shù)更加全面有效的投入應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣工程;電氣自動(dòng)化;計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng);應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）08-0031-02

0 引言

控制電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其系統(tǒng)控制是在一定的理論基礎(chǔ)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的支持下實(shí)現(xiàn)的，且從具體應(yīng)用的角度分析，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用范圍在不斷的研究和發(fā)展中處在不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)下，只有對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的具體應(yīng)用路徑有準(zhǔn)確的了解，才能確保良好的應(yīng)用效果。

1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概述

1.1 控制系統(tǒng)的概念闡述

所謂的計(jì)算控制系統(tǒng)，是一種應(yīng)用邏輯思維模型構(gòu)建起來的，以人類的大腦的思維模式和信號(hào)傳輸模式為參照而建立起來的系統(tǒng)形式。此系統(tǒng)構(gòu)建的主要依托就是計(jì)算硬件和系統(tǒng)軟件，在計(jì)算機(jī)參與構(gòu)建的前提下，通過一些輔助的連接設(shè)備和部件的應(yīng)用，達(dá)到與被控制方的連接，達(dá)到控制目的的系統(tǒng)。細(xì)化的來講，此概念中的計(jì)算機(jī)專指數(shù)字計(jì)算機(jī)，其本身的規(guī)模大小以及其與被控制對(duì)象的連接方式，都存在一定的靈活性[1]?，F(xiàn)階段常見的連接方式包括了有限連接、無線連接，在無線連接的方式中，又可以細(xì)分為紅外連接、無線電連接等方式。

1.2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)闡述

要想對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用方式和原理有一個(gè)清晰的了解，就應(yīng)當(dāng)首先對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)有充分的了解。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制功能的實(shí)現(xiàn)，主要依靠的是數(shù)據(jù)與模型轉(zhuǎn)換器以及模型與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器這兩種轉(zhuǎn)換器的類型來發(fā)揮作用的。通過計(jì)算機(jī)將測(cè)量功能元件、變動(dòng)單元系統(tǒng)以及相應(yīng)轉(zhuǎn)換器傳輸過來的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行接收后，則會(huì)直接反饋到輸入端，以便與科學(xué)的固定設(shè)定值進(jìn)行比較。依照比較后所產(chǎn)生的偏差推進(jìn)后續(xù)的運(yùn)算過程，在將所得到的數(shù)據(jù)信息通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器設(shè)備中執(zhí)行相應(yīng)的操作，最終達(dá)到對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)控制的目的[2]。從控制的效果和目標(biāo)上觀察，控制目標(biāo)在于，將最終的數(shù)據(jù)信息范圍穩(wěn)定在設(shè)定值的區(qū)域內(nèi)，這種具有穩(wěn)定性和系統(tǒng)性的控制模式，又被成為閉環(huán)控制。

2 現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在電氣工程中的應(yīng)用狀態(tài)分析

2.1 控制方式過于集中統(tǒng)一

這種方式在形式和目的上自然是為了在盡可能穩(wěn)定和準(zhǔn)確的前提下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息最大限度的統(tǒng)一控制。但從現(xiàn)階段電氣工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和規(guī)模的角度來看，其所需要監(jiān)控和分析的數(shù)據(jù)量非常大，相應(yīng)的監(jiān)控資料信息也非常復(fù)雜而豐富。在這種情況下，采取統(tǒng)一的監(jiān)控模式，從整體上來看，會(huì)將系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)速度都減慢[3]。另外，如果在統(tǒng)一管理和運(yùn)行的模式下，任意一個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)的運(yùn)行和控制出現(xiàn)了問題，則會(huì)直接對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)造成不良的影響。如果這種小型的細(xì)節(jié)故障不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)還和處理，則意味著隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增長，系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的安全隱患的嚴(yán)重程度就會(huì)逐步提高。后期在系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)和管理時(shí)，必然會(huì)遇到很多的細(xì)節(jié)問題需要排查和處理，這不僅給排查工作本身帶來了一定的難度，從整體的系統(tǒng)維護(hù)和管理的角度上來說，也無法取得良好的維護(hù)保養(yǎng)效果。

2.2 信息搜索方式集成性過于顯著

這一點(diǎn)主要是指，在信息搜集的環(huán)節(jié)中，由于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)支持運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在這種模式下，信息的收集和反饋都是以一種比較集中的形式在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行傳輸?shù)腫4]。在這種情況下，提高了系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性。并且能夠避免在人工搜集的狀態(tài)下，所可能產(chǎn)生的誤差現(xiàn)象以及傳輸失誤現(xiàn)象，這是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基于電氣工程系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用的一個(gè)積極效果。

2.3 以Windows NT作為兩者融合應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)溝通語言

這一點(diǎn)主要這是，在兩者融合應(yīng)用的過程中，需要一種具有互通功能的語言發(fā)揮作用，這一方面是兩者融合應(yīng)用的一個(gè)有效途徑。另一方面從，從這種語言形成和運(yùn)用的影響因素的角度分析，可知，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，是促進(jìn)這種溝通語言形成并得到應(yīng)用的關(guān)鍵因素。基于其與“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的匹配性，在應(yīng)用過程中，必然會(huì)使得電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到顯著的提升，同時(shí)，運(yùn)行工作的質(zhì)量也能同步得到保障。從上文提到的系統(tǒng)維護(hù)的角度分析，可知這一溝通語言的模式下，也會(huì)給后期的系統(tǒng)維護(hù)工作的開展帶來很大的便利。

3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 體現(xiàn)在設(shè)備檢測(cè)環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)

這方面的優(yōu)勢(shì)主要只是，有了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制，在電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行的過程中，一些設(shè)備的主體功能發(fā)揮和零部件功能的檢驗(yàn)，可以在這一系統(tǒng)的支持下達(dá)到更加精確和更加完善的效果[5]。使得設(shè)備本身的應(yīng)用性能和效率得到提升。另外，從宏觀的工程質(zhì)量的角度分析，可知細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)和質(zhì)量提升了，也就意味著系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)得到了提升和優(yōu)化。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，要想取得良好的控制效果，則應(yīng)當(dāng)針對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)本身的功能發(fā)揮模式和原理進(jìn)行分析，從而從設(shè)計(jì)的角度入手，按照實(shí)際的控制應(yīng)用需求，開展實(shí)時(shí)的技術(shù)更新，以便系控制功能更高效的發(fā)揮作用。

3.2 體現(xiàn)在控制系統(tǒng)本身的適用性上的優(yōu)勢(shì)

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用背景下，其是通過數(shù)據(jù)的記錄與分析達(dá)到相應(yīng)的控制目的的。有了數(shù)據(jù)分析的環(huán)節(jié)，則意味著控制工作的開展有了更準(zhǔn)確和科學(xué)的數(shù)據(jù)信息支撐，這有利于提升計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在控制工作開展中鐵的精確性和靈活性的同步提升，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)本身適用性的提升。

4 關(guān)于控制系統(tǒng)的應(yīng)用方式研究

4.1 應(yīng)用于電氣設(shè)備的故障診斷

故障診斷在現(xiàn)階段電氣工程系統(tǒng)規(guī)模越來越大的發(fā)展趨勢(shì)下，體現(xiàn)出了其重要的作用。一旦故障出現(xiàn)，則會(huì)大規(guī)模的對(duì)電氣工程系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響。因此，在故障診斷環(huán)節(jié)加強(qiáng)自動(dòng)化程度和科學(xué)性程度是非常必要的。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的支持下，故障診斷環(huán)節(jié)的工作開展能夠得到一定的幫助[6]。首先，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能夠針對(duì)整個(gè)電氣工程系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的檢測(cè)和掃描，從而第一時(shí)間及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障所在的區(qū)域。另外，全面的掃描，也有利于提升系統(tǒng)故障成因的排查效率。使得故障診斷的整體精確性獲得提升。避免不全面的診斷埋下長期的安全隱患，對(duì)于電氣工程系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來不利的影響。

4.2 應(yīng)用于電氣控制

這方面的應(yīng)用主要是指，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備本身的自動(dòng)化控制。一方面能夠提升自動(dòng)化控制的時(shí)效和質(zhì)量。另一方面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持，能夠?qū)崿F(xiàn)信息和系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性，從而節(jié)約人力資源的投入量，并且避免人工控制模式下，由于人為原因或者外部環(huán)境原因，造成的對(duì)于電氣控制工作的準(zhǔn)確性的影響。另外，從控制工作的效果上來說，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的背景下，可以對(duì)控制系統(tǒng)運(yùn)行中的資源和布局方式的控制起到一定的輔助作用。也就是說，鞥能夠?qū)崿F(xiàn)一種在最佳的資源分配的狀態(tài)下達(dá)到電氣控制需求目的的狀態(tài)。在這個(gè)控制環(huán)節(jié)中，重點(diǎn)發(fā)揮作用的環(huán)節(jié)是控制系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。最后，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制下的電氣控制模式，在系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)同性效果上，也能提供相應(yīng)的保障。從而達(dá)到系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的可靠性提升的目的。

4.3 應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化

這一點(diǎn)主要是從電氣工程的設(shè)計(jì)工作入手來探討的，電氣工程系統(tǒng)要想充分的發(fā)揮其作用，則前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性，也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。而有了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的支持，這一環(huán)節(jié)的運(yùn)行，其本身的科學(xué)性和有效性也能夠得到相應(yīng)的提升。在常規(guī)的情況下，設(shè)計(jì)工作所追求的目標(biāo)是設(shè)計(jì)工作依照相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)開展，另外，設(shè)計(jì)過程本身的規(guī)范性應(yīng)當(dāng)是其開展工作的一個(gè)重要前提。有了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的支持。則設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化效果得到實(shí)現(xiàn)，這就意味著設(shè)計(jì)工作的開展，除了能夠滿足基本的運(yùn)行需求，更能夠在應(yīng)用性能和具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量方面達(dá)到提升的目的。常見的優(yōu)化法則有“優(yōu)勝劣汰”法則和“遺傳算法”法則。這兩種法則的應(yīng)用，對(duì)于電氣工程的設(shè)計(jì)來說，能夠顯著改善其運(yùn)行中的電容控制和采樣率效益兩項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于關(guān)鍵指標(biāo)的優(yōu)化，對(duì)于設(shè)計(jì)工作來講，能夠取得顯著的促進(jìn)效果。

4.4 應(yīng)用于監(jiān)控模式上的完善

從監(jiān)控工作本身的性質(zhì)上來分，電氣工程系統(tǒng)的監(jiān)控模式主要包括了遠(yuǎn)程監(jiān)控、高度集中監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控三種模式。不同的監(jiān)控模式從具體應(yīng)用的角度分析，其功能發(fā)揮的原理也有所不同。有了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的支持，不同的控制方式都能夠?qū)崿F(xiàn)其控制效率和控制準(zhǔn)確性的提升，并且同步實(shí)現(xiàn)對(duì)于人力和物質(zhì)資源成的節(jié)約?？梢?，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，有利于從整體上提高監(jiān)控工作環(huán)節(jié)的質(zhì)量。為電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行和控制發(fā)揮重要的保障作用。

5 結(jié)語

總之，在電氣工程與自動(dòng)化系統(tǒng)控制的過程中，傳統(tǒng)的系統(tǒng)控制方法體現(xiàn)出了在細(xì)節(jié)性上和宏觀上的不足之處，這也是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)得以出現(xiàn)并應(yīng)用的重要推動(dòng)力。通過本文的分析，可知計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在對(duì)于電氣工程系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行而言，發(fā)揮著非常重要的作用，可深入到其控制和運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)中起到優(yōu)化和完善的作用，未來應(yīng)當(dāng)不斷的對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行拓展和人優(yōu)化，以便其在于電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用時(shí)，取得良好的效果。

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