電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

李東蛟

（遼寧工程職業(yè)學(xué)院，遼寧 鐵嶺 112008）

引言：近年來，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程不斷加強(qiáng)，工業(yè)技術(shù)水平不斷進(jìn)步，我國(guó)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)越來越重視，電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展對(duì)整個(gè)工業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用。盡管隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)與十幾年前相比已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，但是在實(shí)際的電氣自動(dòng)化應(yīng)用上，我國(guó)仍然與世界先進(jìn)的國(guó)家有著較大的差距，相關(guān)自動(dòng)化工程控制研究人員仍需繼續(xù)努力。

一、我國(guó)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）計(jì)算機(jī)技術(shù)與電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)

當(dāng)前我國(guó)的電器自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)在發(fā)展的過程中，都是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)都是基于互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)在PC端以及專業(yè)服務(wù)器上進(jìn)行研發(fā)控制等操作。這是因?yàn)樵陔娔X端上的操作界面比起傳統(tǒng)的機(jī)械電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔以及人性化。并且基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)因其集成程度較高，在研發(fā)中也更有發(fā)展前景，更加符合我國(guó)科技的發(fā)展方向。其中Windows NT和IE作為我國(guó)目前最為規(guī)范的機(jī)器操作語(yǔ)言在電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)中被廣泛使用。在實(shí)際生產(chǎn)生活中，IEC61131標(biāo)準(zhǔn)能夠在最大程度上促進(jìn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化編程接口的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。在實(shí)際自動(dòng)化工程控制當(dāng)中，Windows作為覆蓋程度最高的操作系統(tǒng)，也同樣是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中最為標(biāo)準(zhǔn)的工程控制平臺(tái)。這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)對(duì)于一般的工程計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化的接口以及編程語(yǔ)言都要更加友好，在工程控制系統(tǒng)中使用Windows系統(tǒng)在日常的自動(dòng)化控制以及設(shè)備維護(hù)上都十分方便。

（二）對(duì)自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控

對(duì)于該系統(tǒng)的集中監(jiān)控也就是集成控制，是將本應(yīng)由多個(gè)處理器控制的任務(wù)集中在單個(gè)處理器中完成，實(shí)現(xiàn)功能的統(tǒng)一。集成控制的主要優(yōu)點(diǎn)是在平時(shí)的使用和維護(hù)上相比于多個(gè)處理器來說更為便利，處理多個(gè)任務(wù)時(shí)對(duì)處理站也更為友好，能夠大幅減輕處理站的工作量。但是集中控制也同樣有一些顯著的缺點(diǎn)，尤其是當(dāng)處理任務(wù)量過多時(shí)，僅靠單個(gè)處理器的集成控制系統(tǒng)工作量會(huì)變得尤為繁重，監(jiān)控的目標(biāo)過多會(huì)導(dǎo)致處理器處理速度出現(xiàn)明顯的下降。并且由于集成控制系統(tǒng)的電纜數(shù)量繁多，從而會(huì)占用大量的主機(jī)空間，對(duì)其投資的額度也因此增大。而高度集成化的電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)連接所采用的都是硬質(zhì)接線，使得電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制以及增加容量的操作都難以在同一集成化設(shè)備中進(jìn)行，并且該集成化系統(tǒng)的線路連接方式十分復(fù)雜，當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)很難在第一時(shí)間將其排除，并且維護(hù)的難度較高，需要花費(fèi)更高的人力物力，設(shè)備維護(hù)成本較高。

（三）電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)是我國(guó)當(dāng)前在計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域中較為先進(jìn)的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。DCS的中文名稱是計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其功能的實(shí)現(xiàn)是由電氣自動(dòng)化工程控制進(jìn)行集中化控制操作并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開拓創(chuàng)新。分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠通過使用一根橫向的貫穿電纜將安裝在中央控制系統(tǒng)、軟件的監(jiān)控系統(tǒng)、PLC中的CPU等一系列重要裝置進(jìn)行密切連接，可以有效地降低斷路器與這些系統(tǒng)部件的關(guān)聯(lián)性，能夠使這些系統(tǒng)硬件集中化地由中央控制器控制。傳統(tǒng)的輸入模塊以及輸出模塊將成為電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)裝置以及檢驗(yàn)裝置。在工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際使用當(dāng)中，相關(guān)電氣自動(dòng)化工程控制人員對(duì)于DCS系統(tǒng)的評(píng)價(jià)都很高，普遍認(rèn)為該系統(tǒng)在日常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)當(dāng)中起著關(guān)鍵的作用，能夠大幅提升電氣自動(dòng)化工程控制效率，因此DCS系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)當(dāng)中。但是由于DCS系統(tǒng)的生產(chǎn)廠商并沒有達(dá)成一致標(biāo)準(zhǔn)，部分生產(chǎn)廠商使用的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與主流不符，導(dǎo)致不同廠家生產(chǎn)的DCS系統(tǒng)的日常維護(hù)以及修理成本都很高，這就導(dǎo)致了很多工業(yè)企業(yè)并沒有引進(jìn)DCS系統(tǒng)。

（四）電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及控制現(xiàn)場(chǎng)的總線操作

為了解決繁雜的線纜以及數(shù)量較多的電子元件所帶來的維護(hù)和維修成本，幾年前相關(guān)研究人員提出了遠(yuǎn)程監(jiān)控的概念，遠(yuǎn)程監(jiān)控的電氣自動(dòng)化工程控制技術(shù)也隨之成為一項(xiàng)傳統(tǒng)的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)不需要繁雜的電線，該技術(shù)的運(yùn)行也與傳統(tǒng)的工程軟件無(wú)關(guān)，其本身是一種單純的模擬電路，所以其維護(hù)以及維修成本都遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)。但是該技術(shù)也存在著一系列問題，由于遠(yuǎn)程監(jiān)控控制系統(tǒng)都是由很多不同部分組合而成，是相互獨(dú)立的，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)問題時(shí)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)不能在第一時(shí)間做出反應(yīng)，相比于傳統(tǒng)的自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)，其反應(yīng)時(shí)間會(huì)慢很多，通信傳輸?shù)乃俣纫草^低。因此，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)僅僅適用于對(duì)中小型工業(yè)系統(tǒng)的監(jiān)控，大型工業(yè)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)反應(yīng)速度要求更高，因此只能使用總線型以及以太網(wǎng)型的監(jiān)控系統(tǒng)，該種控制系統(tǒng)同樣在變電站中有著廣泛的應(yīng)用，該種監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略，并且將各種不同的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)都集中在一起，采取集中化的設(shè)計(jì)，減少了機(jī)械設(shè)備的數(shù)量，減少了養(yǎng)護(hù)維修成本。

二、電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)自從改革開放以來，工業(yè)化進(jìn)程不斷加強(qiáng)。電氣自動(dòng)化工程控制技術(shù)也隨之不斷創(chuàng)新和發(fā)展，但我國(guó)的控制技術(shù)仍然與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距，因此我國(guó)電氣自動(dòng)化工程控制人員要積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)控制技術(shù)。

（一）電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)控制上統(tǒng)一化

將各個(gè)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一集成化與傳統(tǒng)分散化控制相比有很多優(yōu)勢(shì)。統(tǒng)一化的電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)能夠在電路設(shè)計(jì)周期化、測(cè)試檢修、日常運(yùn)行等方面取得不錯(cuò)的表現(xiàn)，高度集成統(tǒng)一化的自動(dòng)化工程控制能夠大幅降低從電路設(shè)計(jì)到日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)上的人力物力以及時(shí)間成本。此外，開發(fā)人員在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時(shí)還能夠?qū)⒃摷上到y(tǒng)與其他運(yùn)行系統(tǒng)獨(dú)立不會(huì)有額外的關(guān)聯(lián)性，從而能夠更好地實(shí)現(xiàn)客戶的定制化需求。在工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動(dòng)化與電氣制動(dòng)化技術(shù)能夠相互分享，互相吸收技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，從而最大程度加快研發(fā)速度，提高生產(chǎn)效率。

（二）電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化

微軟公司在近些年逐漸重視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，由于大部分電氣自動(dòng)化工程控制都是采用Windows操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制工作，所以采用Windows系統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)也隨之進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)工業(yè)企業(yè)日常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)大有益處，高度標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)使得工作人員對(duì)設(shè)備的維護(hù)成本降低，不同廠商生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備能夠相互兼容，進(jìn)而提升了電氣自動(dòng)化工程控制效率。

（三）產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)中的電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)

工業(yè)企業(yè)發(fā)展中不單單重視電子自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)不能單單只重視系統(tǒng)的集成化與研發(fā)優(yōu)化，還要對(duì)高度產(chǎn)業(yè)化的市場(chǎng)進(jìn)行足夠的重視。工業(yè)企業(yè)在進(jìn)行體制化改革以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展時(shí)必須重視產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)所帶來的一系列問題。例如零部件的相關(guān)配套生產(chǎn)，工業(yè)企業(yè)要采取外包生產(chǎn)的方式進(jìn)行，將營(yíng)業(yè)外的業(yè)務(wù)外包給其他公司去做，從而節(jié)約成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

（四）電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的安全問題

工業(yè)企業(yè)想要保持企業(yè)的安全生產(chǎn)，就必須要對(duì)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的安全防范技術(shù)的研發(fā)優(yōu)化加以重視。安全防范技術(shù)是電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)得以順利運(yùn)行的前提保障，先進(jìn)的安全防范技術(shù)能夠大幅降低工業(yè)企業(yè)的事故發(fā)生概率。但目前大部分工業(yè)企業(yè)的安全防范技術(shù)仍然有欠缺，因此企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的安全防范技術(shù)的升級(jí)優(yōu)化，通過對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件的同時(shí)優(yōu)化，能夠提高工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)安全系數(shù)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)于電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)與歸納，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、集中性控制、DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程操作四個(gè)方面分別展示了我國(guó)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并在文章的最后對(duì)該技術(shù)的未來可能發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)。盡管我國(guó)目前工業(yè)企業(yè)的電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)仍然存在著不可避免的問題，但仍然具有較大程度的提升和優(yōu)化空間，相信通過相關(guān)研發(fā)人員的共同努力探索，我國(guó)的電氣自動(dòng)化工程控制技術(shù)能夠向著更好的方向發(fā)展。