基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

黃東

摘 要：現(xiàn)階段，隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，對于電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平要求越來越高，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的電氣控制模式，其控制精度以及可靠性更高，操作也更加便捷。本文對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行簡要闡述，并具體研究基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù);電氣自動(dòng)化;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，機(jī)械化生產(chǎn)模式已經(jīng)代替了人工模式，計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制代替人工操作，使得工業(yè)生產(chǎn)效率顯著提升。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，也開始應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，通過網(wǎng)絡(luò)連接，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的控制，并且網(wǎng)絡(luò)組態(tài)較為靈活，整體可靠性高，可以有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、保護(hù)、監(jiān)控以及測量等功能。

1.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)指的是由多個(gè)電氣元件構(gòu)成，主要是用于對目標(biāo)對象的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行的控制系統(tǒng)。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要有四大功能，分別是自動(dòng)控制、保護(hù)、測量以及監(jiān)控，其中自動(dòng)化控制功能是系統(tǒng)的核心功能，主要是實(shí)現(xiàn)對一些大體積設(shè)備的自動(dòng)控制[1];保護(hù)功能主要是在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)，檢測故障信號，并自動(dòng)對設(shè)備或者線路進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到保護(hù)的目的;測量功能主要是對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定量分析，通過各種測量設(shè)備，得出電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的各項(xiàng)參數(shù)，如功率、電流、電壓等等;監(jiān)控功能主要是監(jiān)控電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，利用燈光或者音響反映設(shè)備是否帶電運(yùn)行。

2.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路

從目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路來看，大致可以分為三種類型，分別是集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及現(xiàn)場總線監(jiān)控。

2.1集中監(jiān)控

這種控制方式的優(yōu)勢在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡單，后續(xù)運(yùn)行維護(hù)比較方面，但是由于其將系統(tǒng)諸多功能集中于同一處理器處理，因此處理器的負(fù)擔(dān)較重，對于處理速度有一定的影響[2]。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性，并且后續(xù)維護(hù)工作量也大幅增加，需要投入更多的人力物力。

2.2遠(yuǎn)程監(jiān)控

這種控制方式的優(yōu)勢在可以節(jié)約材料、降低安裝費(fèi)用，同時(shí)系統(tǒng)組態(tài)比較靈活、可靠性較高，但是同時(shí)也存在一定的弊端，即不適用于大范圍的電氣自動(dòng)化控制，僅能實(shí)現(xiàn)小范圍的監(jiān)控，這就導(dǎo)致遠(yuǎn)程監(jiān)控這種模式在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用范圍相對有限。

2.3現(xiàn)場總線監(jiān)控

這種控制方式是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)發(fā)展而言，相較于前兩者其更具針對性，適用范圍也更廣，其不僅具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的優(yōu)勢，同時(shí)還是實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨(dú)立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性顯著提升。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，如果某一裝置發(fā)生故障，所產(chǎn)生的不良影響相對有限，僅會(huì)影響系統(tǒng)部分功能，而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，因此，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式將是今后計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。

3.基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩種模式，即分布式與集中式，其中分布式監(jiān)控系統(tǒng)可以使控制中心的負(fù)擔(dān)降低，減小信息傳輸量，穩(wěn)定性相對較好，此外，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，若部分功能發(fā)生故障，不會(huì)影響系統(tǒng)其它功能，實(shí)用性較好。而集中式監(jiān)控系統(tǒng)一般由同一臺計(jì)算機(jī)執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)，控制中心的負(fù)擔(dān)較大，信息的傳輸量以及傳輸效率較低，并且系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳，因此，目前已經(jīng)較少使用。

3.2網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于計(jì)算機(jī)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須要具備網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，這可以有效提升系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)要求要具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸功能，同時(shí)穩(wěn)定性與集成性要高，確保各子系統(tǒng)間可以實(shí)現(xiàn)快速通信以及信息交換[3]。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要有無線和有限通信兩種模式，在設(shè)計(jì)上如何選擇要視用戶的需求而定，一般而言，有線通信方式主要是利用專線實(shí)現(xiàn)連接，成本投入較低，比較便捷，多用于對實(shí)時(shí)性要求不高的終端。無線通信主要是通過電臺實(shí)現(xiàn)信息的快速傳輸，其在傳輸效率上優(yōu)勢明顯，但是成本較高，多用于對實(shí)時(shí)性要求比較好的終端。

3.3自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)化系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心，其涵蓋了監(jiān)控系統(tǒng)、工具軟件、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件等，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)資源的統(tǒng)一管理。操作系統(tǒng)要求必須要穩(wěn)定性良好，具備人性化的人機(jī)互動(dòng)界面，同時(shí)系統(tǒng)要具備通用性、可移植性以及開放性，可以適配Windows NT操作軟件[4]。監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上要能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，同時(shí)還要完成信息采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析等工作，需要配備相應(yīng)的處理軟件以及應(yīng)用軟件。工具軟件主要有FIX開發(fā)、3D圖形以及PLC編程等，可以完成控制程序編譯，從而是系統(tǒng)功能契合用戶的需求，用戶可以直接利用計(jì)算機(jī)對電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制自動(dòng)化控制。

結(jié)語

綜上所述，基于計(jì)算機(jī)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)自動(dòng)化程度，并逐步使電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)向信息化、智能化方向發(fā)展，系統(tǒng)的控制精度以及運(yùn)行效率可以得到進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)

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[2]李麗坤.計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用下的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析Design and analysis of electric automation control system under application of computer technology[J].自動(dòng)化與儀器儀表， 2018， 000（012）：94-97.

[3]趙杰清， 師曉萌.基于計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用下的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].絲路視野， 2017， 000（028）：76-76.

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