電氣自動化系統(tǒng)在科技館中的實踐運用探究

王杰

摘 ?要：電氣自動化系統(tǒng)是科學技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，主要借助計算機技術(shù)完成管理及控制工作，將其運用于科技館中，能夠有效提高科技館展品管理效率。文章先是簡述了電氣自動化控制的特點及要求，在明確電氣自動化控制系統(tǒng)主要功能和運用方向的基礎(chǔ)上，分析了科技館中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用類型，從PLC技術(shù)、現(xiàn)場總線設(shè)計、以太網(wǎng)布局以及Zigbee技術(shù)幾方面，提出了電氣自動化系統(tǒng)在科技館中的應(yīng)用策略，為相關(guān)人員提供了理論借鑒與參考，旨在進一步提高自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;科技館;PLC技術(shù)

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）32-0176-02

Abstract： Electrical automation system is the product of the development of science and technology， mainly with the help of computer technology to complete the management and control work， the application of it in the Science and Technology Museum can effectively improve the efficiency of exhibition management in the Science and Technology Museum. This paper first briefly describes the characteristics and requirements of electrical automation control. On the basis of defining the main functions and application direction of electrical automation control system， this paper analyzes the application types of electrical automation technology in science and technology museum， and puts forward the application strategy of electrical automation system in science and technology museum from the aspects of PLC technology， fieldbus design， Ethernet layout and Zigbee technology， which provides theoretical reference and reference for relevant personnel. The purpose of this paper is to further improve the application level of automatic control system.

Keywords： electrical automation; Science and Technology Museum; PLC technology

前言

隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，具備計算機技術(shù)智能化優(yōu)勢的電子自動化系統(tǒng)也在各行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，其在科技館展品管理中也發(fā)揮著重要使用價值。由于科技館展品數(shù)量較多，且展品類型復(fù)雜，應(yīng)用人工管理方法不僅會降低科技館管理效率，還可能出現(xiàn)管理誤差，造成不必要的風險損失和經(jīng)濟損失。而采用電氣自動化技術(shù)，運用電子自動化控制系統(tǒng)進行管理，能夠?qū)崿F(xiàn)展品信息收集、分類、整理等自動化管理，有效提高科技館管理的準確性和時效性。

1 電氣自動化控制的特點與要求

1.1 特點

電氣自動化系統(tǒng)與熱機設(shè)備比較，具有信息采集速度快，準確率較高的應(yīng)用優(yōu)勢，對提升機械設(shè)備的控制能力具有重要作用。同時，設(shè)備安裝較為便利，數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用的可靠性程度較高，可適應(yīng)多種工況條件。此外，由于信號應(yīng)用方面也具有優(yōu)勢，使得相關(guān)處理工作的抗干擾能力較強，自動化技術(shù)應(yīng)用更加穩(wěn)定。

基于電氣自動化系統(tǒng)的較強優(yōu)勢，可將其應(yīng)用在科技館管理實踐中，通過對原有熱機設(shè)備進行升級，提升系統(tǒng)整體的運行服務(wù)能力?？紤]到目前電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣，應(yīng)明確相關(guān)技術(shù)要求，并且做好技術(shù)分類工作。

1.2 要求

科技館實踐應(yīng)用中，對自動化控制系統(tǒng)提出了明確要求，相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足穩(wěn)定性和安全性。穩(wěn)定性主要是系統(tǒng)運行過程穩(wěn)定連續(xù)，不得出現(xiàn)故障，突然中止服務(wù)，影響科技館正常工作開展。同時，在系統(tǒng)故障發(fā)生后，應(yīng)具備應(yīng)急管理方案，促使控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行，使得自動化控制技術(shù)應(yīng)用能力獲得顯著提升。

而安全性則主要是對控制數(shù)據(jù)的加密處理，對科技館相關(guān)信息進行加密儲存，電氣自動化系統(tǒng)中，相關(guān)設(shè)備的操作需要首先獲取控制權(quán)限，因此，對系統(tǒng)內(nèi)部信息數(shù)據(jù)庫進行訪問，倘若其安全性未能得到保障，將會造成科技館信息資源泄漏，應(yīng)對相關(guān)問題提高重視力度[1]。

2 科技館中電氣自動化技術(shù)分類

2.1 PLC

微電子技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)和電力控制方面手段的有效結(jié)合，使該項技術(shù)在科技館的電氣管控系統(tǒng)中實現(xiàn)有效使用，經(jīng)過長期的使用已經(jīng)取得較好的應(yīng)用成績。具體而言，一方面，使用該技術(shù)減少了整個自動化系統(tǒng)占用的空間，且相應(yīng)的造價也出現(xiàn)下調(diào)的趨勢;另一方面，該項技術(shù)的有效應(yīng)用，促使此類控制系統(tǒng)朝著多元化、智能化以及規(guī)范化的方向前進。近幾年，此項技術(shù)也逐漸融合其他先進技術(shù)，提高控制系統(tǒng)的通訊及控制水平。

2.2 現(xiàn)場總線控制技術(shù)

此項控制方式的優(yōu)化改良主要可從兩個角度闡述。其一，有效優(yōu)化低速的控制作業(yè)，確?？刂撇僮髂軌蚍€(wěn)定開展。其二，強化開發(fā)低資金投入量的高速現(xiàn)場控制方式的程度，而此項技術(shù)是互聯(lián)和低速控制模塊的連接紐帶。該種優(yōu)化改良方向與分散控制框架相適應(yīng)。

2.3 以太網(wǎng)控制技術(shù)

近幾年，大部分科技館為提高實際的展覽體驗感，滿足布展環(huán)節(jié)的實際需求，同時采取多條現(xiàn)場控制模塊的情況，而造成此種現(xiàn)象主要是受到兩方面因素的影響。單從技術(shù)本身的角度而言，科技館中包含的各類裝置對于通訊功能有不同的標準，且自動化技術(shù)面對不同裝置時，對于相連的總線也有一定標準。例如，實施電氣管理期間，通常使用CANBUS總線，對于主機來說，應(yīng)使用相對通訊效果以及穩(wěn)定程度更高的總線。近幾年，對于科技館的該項技術(shù)實際運用而言，已經(jīng)在實踐活動中加以改良，由最初僅對信息層面的管控，到如今的裝置以及控制方面的調(diào)整，使該項技術(shù)成為自動化系統(tǒng)中極為關(guān)鍵的技術(shù)之一。為實現(xiàn)全面兼容，應(yīng)對各總線控制執(zhí)行層加以改良，提高管控的規(guī)范化及標準化。該項技術(shù)經(jīng)過長期優(yōu)化升級，在實際應(yīng)用中已經(jīng)和各項總線達到較好的結(jié)合效果，構(gòu)建統(tǒng)一的控制體系。借此減少相關(guān)管理者的工作量，提高整體的管控效果，也使科技館中電氣自動化控制系統(tǒng)切實滿足實際需求[2]。

2.4 集散控制技術(shù)

該項技術(shù)屬于雙向無線通訊領(lǐng)域，其整體具有耗能量較少、速率偏低、資金投入量少、結(jié)構(gòu)簡單等特點。其可以適應(yīng)距離小、能耗小且對傳輸速率要求相對偏低的裝置使用，能夠切實完成信息傳送及相應(yīng)具備周期性、階段性以及短期性的信息傳輸。由于該項技術(shù)本身的數(shù)字化信息傳輸特征，使其在科技館中的多個模塊中都有所應(yīng)用。近幾年，該項技術(shù)對于大部分科技館而言，未能被納入到智能控制系統(tǒng)中，但此類技術(shù)在相對規(guī)模偏小的科技館中的實際運用，再加上其本身技術(shù)也實現(xiàn)進一步優(yōu)化，切實強化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。相信在不久的將來，該項技術(shù)能夠在大規(guī)模的場館內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

3 電氣自動化系統(tǒng)在科技館的應(yīng)用策略

3.1 PLC技術(shù)應(yīng)用

近些年來全世界范圍內(nèi)的計算機技術(shù)、微電子技術(shù)以及電器自動化控制技術(shù)實現(xiàn)了高效融合，在該背景條件下，可編程邏輯控制技術(shù)，即PLC技術(shù)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，而且在實踐過程中得到了長足的發(fā)展。其應(yīng)用具體體現(xiàn)在，可編程邏輯控制技術(shù)的控制系統(tǒng)開始逐漸朝著小型化發(fā)展，而且其在價格方面正在逐漸降低。同時在大型控制系統(tǒng)上則呈現(xiàn)出更加智能化、多功能以及標準化的特點?，F(xiàn)如今，可編程邏輯控制技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了同模糊控制以及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的融合，極大程度上實現(xiàn)了通信與控制能力的優(yōu)化與增強[3]。

3.2 現(xiàn)場總線設(shè)計

除了PLC技術(shù)以外，現(xiàn)場總線設(shè)計也體現(xiàn)了電氣自動化系統(tǒng)在科技館中的應(yīng)用，若想在實踐過程中對現(xiàn)場總線控制技術(shù)進行改善與發(fā)展，則勢必要從兩方面內(nèi)容入手進行優(yōu)化。

一方面，便是繼續(xù)對低速現(xiàn)場總控制技術(shù)進行完善，另一方面，則是加大投入力度，積極開展對于更加低成本的高速現(xiàn)場總線控制技術(shù)的開發(fā)工作。高速現(xiàn)場總線控制技術(shù)大多會用于低速現(xiàn)場總線控制以及連接互聯(lián)中，其發(fā)展趨勢恰好展現(xiàn)出了系統(tǒng)分散控制結(jié)構(gòu)的實際特點。

3.3 合理布局以太網(wǎng)

現(xiàn)如今，我國部分科技館在展教布展工作進行的過程中，時常會出現(xiàn)多現(xiàn)場總線控制并存的問題，該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要體現(xiàn)在以下幾方面內(nèi)容上。

從技術(shù)角度來考慮，其出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是設(shè)備種類不同，使得其對于通信能力也有著各不相同的要求，在自動化技術(shù)上，各個不同領(lǐng)域有著各不相同的總線要求。例如，通常情況下會私用CANBUS總線進行電氣控制，而采用穩(wěn)定性更強以及通訊速率更高的控制總線，包括profibus應(yīng)用于主機的控制系統(tǒng)。近些年來，我國絕大多數(shù)的科技館在以太網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)方面起步較晚而且發(fā)展較慢，僅僅停留在信息層面，但經(jīng)過多年發(fā)展其已經(jīng)實現(xiàn)了對于設(shè)備層以及控制層的逐漸滲透，并成為了網(wǎng)絡(luò)控制的重要手段。為了能夠有效達到各協(xié)議兼容的目的，應(yīng)當在原有的基礎(chǔ)上修改現(xiàn)場總線控制應(yīng)用層的協(xié)議，并針對TCP/IP開展相應(yīng)的規(guī)范化管理。新時期我國以太網(wǎng)技術(shù)正在逐漸地改進以及完善的過程當中，并實現(xiàn)了同現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的高效融合。除此以外，其逐漸構(gòu)建起了“一網(wǎng)到底”的控制系統(tǒng)，不僅僅能夠減輕科技館管理人員的壓力，方便其直接開展對于電力生產(chǎn)現(xiàn)場的控制，同時還能實現(xiàn)我國科技館展教布展電氣自動化控制技術(shù)整體水平的提升[4]。

3.4 Zigbee技術(shù)應(yīng)用

該技術(shù)作為重要的無線通訊技術(shù)，其具有著十分突出的優(yōu)勢，如：“三低”復(fù)雜程度較低、功耗相對較低、速率較低，此外，其具有明顯了經(jīng)濟性、近距離等特點，將其用于不同的電子設(shè)備間，保證了數(shù)據(jù)傳輸效果，經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)特別適用于具有一定周期性、間歇性的數(shù)據(jù)需求，另外，如果數(shù)據(jù)對反應(yīng)時間要求相對較低的話，也可以采用該技術(shù)。

在當前的多節(jié)點場館中應(yīng)用此技術(shù)，滿足了實際需求，其普及率日漸提高，但相對于科技館，經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，未見應(yīng)用，但可預(yù)見的是，隨著各種小型、中型場館對技術(shù)的改進與完善，大型科技館對其應(yīng)用指日可待，前景十分廣闊。

4 結(jié)束語

綜上所述，電氣自動化系統(tǒng)在科技館管理中有著廣泛用途，不僅能夠提高科技館展品管理成效，減輕管理人員的工作壓力，還能優(yōu)化科技館管理結(jié)構(gòu)，促進科技館經(jīng)營發(fā)展。為了實現(xiàn)科技館高效管理的目的，需要科技館注重電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，加大對電氣自動化技術(shù)研發(fā)投入，積極構(gòu)建電氣自動化系統(tǒng)，強化電氣自動化技術(shù)在科技館PLC技術(shù)、現(xiàn)場總線設(shè)計、以太網(wǎng)布局以及Zigbee技術(shù)中的運用效果，擴大電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，促進科技館管理自動化、智能化方向發(fā)展。

參考文獻：

[1]龍仕強.電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢探究[J].四川水泥，2019，271（03）：27.

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[3]鄒言云.電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的實踐應(yīng)用分析[J].新商務(wù)周刊，2018，000（020）：297.

[4]鄭麗歐.人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用探究[J].赤子，2019，000（012）：172.