關(guān)于自動(dòng)化控制中弱電控制強(qiáng)電的研究

王俊嵐

摘 ? 要：首先分析了相關(guān)技術(shù)原理和電氣控制中的自動(dòng)化控制，隨后提出了弱電控制強(qiáng)電的有效實(shí)現(xiàn)，包括基礎(chǔ)控制原理、系統(tǒng)電路、加熱電路和系統(tǒng)測(cè)溫，最后介紹了未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制;弱電控制;系統(tǒng)電路

結(jié)合弱電控制優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步擴(kuò)大其在強(qiáng)電系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，提升強(qiáng)電系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性和安全性，尤其是在動(dòng)車組等人流較為密集的區(qū)域，比如在公共交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中融入弱電控制設(shè)計(jì)，能夠?yàn)槌丝吞峁└影踩某俗w驗(yàn)，為其創(chuàng)造便利、舒適的乘坐環(huán)境。

1 ? ?相關(guān)技術(shù)原理

弱電在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中主要是指各種相對(duì)較弱的直流電，該種類型的弱電整體電壓通常不會(huì)大于36 V，可以用來對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備或者通信終端進(jìn)行控制，同時(shí)還適用于電子電路相關(guān)控制工作。和弱電相比，強(qiáng)電主要帶有大功率和大電流的基礎(chǔ)特征，強(qiáng)電的運(yùn)行效率通常也比較高，能夠有效控制電能損耗。由此能夠看出，弱電和強(qiáng)電兩者屬于一種互相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，存在一定的內(nèi)在聯(lián)系[1]。

在對(duì)弱電和強(qiáng)電進(jìn)行合理劃分的過程中，不能僅從電壓等級(jí)出發(fā)，還應(yīng)該綜合考慮多種因素。因?yàn)槿蹼娫诖蟛糠智闆r下不會(huì)對(duì)人體造成傷害，而該種形式的電能主要是以信號(hào)的模式出現(xiàn)，能夠在相應(yīng)媒介中實(shí)施信息傳輸，促進(jìn)信號(hào)的順利傳遞，而相對(duì)于弱電的價(jià)值功能是實(shí)施能量轉(zhuǎn)換，在促進(jìn)能量順利轉(zhuǎn)換的同時(shí)，穩(wěn)定提供熱能和光能。從當(dāng)下發(fā)展?fàn)顩r分析，電力系統(tǒng)相關(guān)管理模式也在不斷創(chuàng)新，不再是強(qiáng)電控制這一固定模式，能夠有效實(shí)施弱電控制。結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r分析，應(yīng)用弱電系統(tǒng)能夠進(jìn)一步提高控制的安全性和便利性，具有較為突出的優(yōu)勢(shì)，能夠提升電力控制的可靠性。立足于強(qiáng)弱電系統(tǒng)角度進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，弱電控制強(qiáng)電能夠?qū)﹄娏刂莆磥戆l(fā)展起到積極的促進(jìn)作用，滿足現(xiàn)代自動(dòng)化控制的具體要求。

2 ? ?自動(dòng)化控制在電氣控制中的具體應(yīng)用

在近幾年發(fā)展的過程中，社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域都開始引入自動(dòng)化控制，自動(dòng)化控制的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，弱電控制強(qiáng)電的過程主要是以各種開放式平臺(tái)為基礎(chǔ)，像是OPC平臺(tái)。相關(guān)技術(shù)管理人員在實(shí)際操作運(yùn)行的過程中，應(yīng)該率先構(gòu)建自動(dòng)化開放性平臺(tái)，作為自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)載體，充分掌握各種新型的電氣控制措施和方法。從當(dāng)下實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r分析，自動(dòng)化可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的控制擁有多樣的特征，同時(shí)也包含各種與之相對(duì)的類型，在實(shí)際編程工作中，種類不同的PLC產(chǎn)品存在較大差異，為了進(jìn)一步改善當(dāng)下發(fā)展現(xiàn)狀，逐漸誕生了標(biāo)準(zhǔn)化電氣接口[2]。

自動(dòng)化控制在實(shí)施過程中應(yīng)該嚴(yán)格參考具體流程進(jìn)行合理控制，從客觀角度分析，需要設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)參考規(guī)范，促進(jìn)自動(dòng)化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高控制平臺(tái)的操控質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化操作，促進(jìn)自動(dòng)控制平臺(tái)的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)轉(zhuǎn)。而PC控制技術(shù)便是標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)的主要代表之一。相關(guān)技術(shù)十分適合商業(yè)領(lǐng)域。立足于現(xiàn)場(chǎng)控制層面進(jìn)行分析，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線，在設(shè)計(jì)過程中可以選擇雙向傳輸形式，并設(shè)計(jì)為串聯(lián)模式，促進(jìn)傳輸操作穩(wěn)定運(yùn)行，立足于總線層面分析，遠(yuǎn)程控制以及電纜均屬于串聯(lián)形式，在兩者全面結(jié)合條件下，相關(guān)信息和具體數(shù)值能夠通過顯示器明確呈現(xiàn)出來。

3 ? ?弱電控制強(qiáng)電的實(shí)現(xiàn)

通過分析發(fā)展現(xiàn)狀，能夠發(fā)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電逐漸在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中推廣開來。弱電控制強(qiáng)電實(shí)質(zhì)上是創(chuàng)建單片機(jī)系統(tǒng)，并利用該種方法調(diào)節(jié)控制效果。在技術(shù)組合的基礎(chǔ)上，弱電能夠有效融入強(qiáng)電控制當(dāng)中，該種措施也比較適合社會(huì)生產(chǎn)和日常生活中的控制系統(tǒng)，具有較為突出的安全性和便捷性。聯(lián)系實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r分析，弱電控制強(qiáng)電具體方式如下：

3.1 ?基礎(chǔ)控制原理

單片機(jī)是弱電控制強(qiáng)電中的核心系統(tǒng)部件，處于主導(dǎo)地位，通過合理的技術(shù)組合便能實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電。單片機(jī)在系統(tǒng)中的主要作用是對(duì)傳感器測(cè)溫進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，在單片機(jī)裝置中還包含時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。在操作中，實(shí)施測(cè)溫時(shí)，需要合理選擇相關(guān)專業(yè)技術(shù)開展測(cè)量操作，而單片機(jī)還可以將所測(cè)得的溫度信息實(shí)時(shí)反饋出來，將正溫度系數(shù)熱敏電阻（Positive Temperature Coefficient，PTC）電路設(shè)置于系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)電路運(yùn)行和溫度狀態(tài)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。兩者全面融合，其中單片機(jī)可以實(shí)時(shí)控制測(cè)溫信息數(shù)據(jù)，符合測(cè)溫一致理論，容器內(nèi)溫度便能夠通過傳感器對(duì)液體溫度進(jìn)行有效測(cè)量，保證溫度的合理性。

單片機(jī)是弱電控制強(qiáng)電領(lǐng)域中的重要主導(dǎo)控制系統(tǒng)。單片機(jī)擁有抗干擾能力強(qiáng)大、重量輕和體積小等特征，其綜合性價(jià)比也相對(duì)較高，具體工作原理如下：利用傳感裝置對(duì)轉(zhuǎn)速、電流、電壓、濕度以及溫度等參數(shù)實(shí)施合理檢測(cè)，隨后把信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，由單片機(jī)來處理判斷相關(guān)信號(hào)，對(duì)設(shè)定值以及測(cè)量值進(jìn)行比較分析，并得到最終的判斷結(jié)果，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)具體設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)。在應(yīng)用實(shí)踐過程中，還需要注意溫度以及液體等存在突出慣性問題的參數(shù)，并采用有效的控制方法[3]。

3.2 ?固態(tài)電器的有效應(yīng)用

繼電器是弱電控制強(qiáng)電實(shí)現(xiàn)的理想元件，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。固態(tài)繼電器（Solid State Relay，SSR）是電力電子功率元件、分立電子以及微電子電路等元件所構(gòu)成的無觸點(diǎn)啟動(dòng)裝置，利用相應(yīng)的隔離裝置能夠有效隔離負(fù)載端和控制端。固態(tài)繼電器主要通過微小控制信號(hào)實(shí)施輸入操作，對(duì)大電流荷載進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)。除此之外，固態(tài)繼電器還能夠有效簡化繼電器的操作流程，徹底解除各種條件限制，固態(tài)繼電器得以大范圍推廣應(yīng)用的原因也在于此。因?yàn)楣虘B(tài)繼電器是無觸點(diǎn)半導(dǎo)體元件，其控制電壓的輸入值整體上處于較低水準(zhǔn)，能夠協(xié)助單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)操作，在實(shí)施輸入、輸出操作過程中，固態(tài)繼電器應(yīng)該借助光電隔離，整體隔離絕緣效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出2 000 V。如此，才可以為高壓電路的穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的安全保障。

固態(tài)繼電器的應(yīng)用特點(diǎn)：應(yīng)用壽命長;運(yùn)行噪音低;開關(guān)速度較快，適用于開關(guān)沒有火花的高頻環(huán)境;整個(gè)輸送過程全部實(shí)施光隔離，整體絕緣電壓超出了2 500 V;靈敏度高，抗干擾能力突出;運(yùn)行功耗較低。

結(jié)合SSR特征，進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用過程中還應(yīng)該注意下面幾點(diǎn)內(nèi)容：在散熱設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)選型需要保障空間充足、散熱片的強(qiáng)制散熱以及降額應(yīng)用;在必要的條件下，通過RC吸收輸入濾波;SSR存在漏電流，針對(duì)小功率荷載應(yīng)該注意漏電流所產(chǎn)生的荷載控制問題。

3.3 ?系統(tǒng)電路

從系統(tǒng)內(nèi)部電路電源方面分析，對(duì)于自動(dòng)化控制的相關(guān)弱電控制強(qiáng)電來說，電源部分主要涵蓋穩(wěn)壓管、電容、整流橋、變壓器等部分，當(dāng)處于一種正常的運(yùn)行狀態(tài)之下，電源能夠提供較為穩(wěn)定的電壓，促進(jìn)交流電和直流電兩者進(jìn)行順利轉(zhuǎn)化。此外單片機(jī)也能夠獲得良好的穩(wěn)定電壓。比如針對(duì)電壓轉(zhuǎn)換來說，可以在12～220 V電壓區(qū)間范圍內(nèi)進(jìn)行順暢轉(zhuǎn)換。在電壓轉(zhuǎn)換過程中，應(yīng)該通過整流橋方法進(jìn)行各項(xiàng)操作。在電容濾波和穩(wěn)壓管綜合作用下，可以進(jìn)一步削減直流電壓，保障設(shè)備運(yùn)輸過程中的電壓穩(wěn)定性。

從單片機(jī)角度分析，溫控元件是單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行中的重要元件，可以對(duì)單片機(jī)內(nèi)部傳感測(cè)溫?cái)?shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控采集。對(duì)溫度數(shù)值實(shí)施采集工作后，單片機(jī)能夠接收各種實(shí)時(shí)性反饋，正常工作時(shí)，單片機(jī)還能繼續(xù)加熱內(nèi)部元件。

除此之外，還包含各種內(nèi)部元件，比如RISC元件便是一種高性能和高效益的單片機(jī)軟件，該類元件能夠?qū)ο嚓P(guān)模擬信號(hào)進(jìn)行直接處理。系統(tǒng)內(nèi)部單片機(jī)設(shè)置了模數(shù)轉(zhuǎn)換多通道設(shè)備，在進(jìn)行調(diào)制后，能夠輸出不同脈沖寬度，除此之外，單片機(jī)還兼具喚醒功能和暫停功能，針對(duì)低功耗、高性能的A/D系統(tǒng)能夠進(jìn)行集成處理在工藝控制過程中，單片機(jī)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

3.4 ?加熱電路和系統(tǒng)測(cè)溫

在實(shí)際測(cè)溫工作中，溫度傳感裝置和定值電阻都和單片機(jī)進(jìn)行連接，并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建分壓測(cè)溫電路。針對(duì)處于一種動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件中的傳感裝置而言，可以測(cè)量水溫?cái)?shù)據(jù)，了解阻值具體變化形態(tài)，單片機(jī)可以測(cè)算系統(tǒng)分壓值，全面掌控加熱過程，連接三極管和單片機(jī)，對(duì)加熱電路進(jìn)行合理控制，遵守標(biāo)準(zhǔn)流程，確保PTC可以維持有序運(yùn)轉(zhuǎn)。在該種條件下，光電耦合裝置與可控硅能夠共同組合成一種完整的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)加熱目標(biāo)。在控制可控硅的過程中，可以利用耦合器對(duì)導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行合理調(diào)控。

弱電電源與三極管實(shí)現(xiàn)有效連接，并在此條件下和發(fā)光二極管進(jìn)行連接，結(jié)束基礎(chǔ)的電路連接工作，在導(dǎo)通狀態(tài)下能夠?qū)^低的電平實(shí)施調(diào)控措施，二極管部件能發(fā)射光線。光電耦合裝置可以實(shí)時(shí)傳輸各種信號(hào)，可控硅也可以在短時(shí)間內(nèi)融入運(yùn)行狀態(tài)，元件加熱操作可以結(jié)合陽極、陰極等實(shí)施，當(dāng)滿足系統(tǒng)特定溫度要求時(shí)，便可以運(yùn)行單片機(jī)，得到測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，如果電平輸出較低，則會(huì)使系統(tǒng)停止加熱[4]。

4 ? ?未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)于電氣自動(dòng)化的未來發(fā)展方向主要可以從兩個(gè)層面進(jìn)行介紹分析：

第一，自動(dòng)化控制應(yīng)該具備通用網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，為了促進(jìn)相關(guān)管理工作和自動(dòng)化控制下現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制之間的順暢連接，應(yīng)該創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)通用控制結(jié)構(gòu)，能夠影響自動(dòng)化系統(tǒng)的控制質(zhì)量。利用控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還可以輔助管理人員對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督管理，同時(shí)在對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃的過程中，還需確保相關(guān)控制網(wǎng)絡(luò)的通信流暢，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)不管是以太網(wǎng)還是現(xiàn)場(chǎng)總線，都應(yīng)該始終維持控制通信網(wǎng)絡(luò)渠道的暢通性。

第二，在自動(dòng)化控制中應(yīng)該設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)程序接口，存在各種因素造就了自動(dòng)化控制的成功，標(biāo)準(zhǔn)化程序在這一過程中占據(jù)重要地位，標(biāo)準(zhǔn)化接口不但能夠有效減少工程時(shí)間，同時(shí)還可以進(jìn)一步降低工程花費(fèi)，監(jiān)控系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩者之間還能實(shí)現(xiàn)信息共享與信息交換。為了提高各種形式下企業(yè)產(chǎn)品的通用性，需要針對(duì)自動(dòng)化控制環(huán)節(jié)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化接口。

5 ? ?結(jié)語

在現(xiàn)代化發(fā)展背景下，智能建筑、自動(dòng)化逐漸成為我國主流發(fā)展趨勢(shì)，弱電控制強(qiáng)電則是其發(fā)展的重要內(nèi)容，結(jié)合當(dāng)下電氣發(fā)展現(xiàn)狀以及對(duì)未來發(fā)展的預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，弱電控制強(qiáng)電擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?，特別是各種弱電器件的誕生，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大弱電控制強(qiáng)電的應(yīng)用范圍。弱電和強(qiáng)電的有機(jī)結(jié)合能夠一步彌補(bǔ)兩者的缺陷，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。

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