電氣自動化工程中的控制系統(tǒng)分析

劉秀梅

【關鍵詞】電氣自動化；控制系統(tǒng)；分析

引文

電氣自動化工程系統(tǒng)具有較高的便捷度，控制系統(tǒng)能推動企業(yè)生產(chǎn)質量的提高和經(jīng)營效率的提升，當前階段，我國電氣自動化控制系統(tǒng)的運用已經(jīng)滲透到社會生產(chǎn)生活的方方面面，能夠有效降低企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營成本，從整體上提高制造行業(yè)的質量和水平，并且能有力減少生產(chǎn)過程中的不安全因素，為企業(yè)的安全經(jīng)營和生產(chǎn)助力，由此可見電氣自動化工程控制系統(tǒng)的運用是大勢所趨。

一、電氣自動化工程中的控制系統(tǒng)運用意義

當前我國工業(yè)化發(fā)展進程在不斷加快，電氣自動化工程控制占據(jù)著愈發(fā)關鍵的地位，推動我國工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，是我國工業(yè)企業(yè)發(fā)展的主要動力。當前，電氣自動化工程的核心技術為控制系統(tǒng)，很大程度上，其自身質量、運行效率決定了電氣自動化工程的運轉效果，控制系統(tǒng)性價比較高，能夠致力于系統(tǒng)設備的高效運行，減少危險因素，降低經(jīng)濟成本。與此同時，電氣自動化工程控制系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)革新的標志和主要方向，在未來依然有很大的前進空間和潛力，控制系統(tǒng)的高速運轉能夠推動我國工業(yè)化水平的持續(xù)進步，減少企業(yè)勞動力成本和人力資本的投入，提高工業(yè)生產(chǎn)流水線的精細程度，加快質量和技術革新，有利于推動我國企業(yè)主體的技術創(chuàng)新和自我發(fā)展，從這個角度上來看，電氣自動化控制系統(tǒng)的運用是我國工業(yè)領域的里程碑式進步。

二、電氣自動化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）DCS系統(tǒng)精確度難以保障

DCS系統(tǒng)是由計算機分布式控制系統(tǒng)組成的，具有較高的集成性，它能夠使用集中管理的方式，借助中央控制室，進行中央電纜連接服務端和客戶端口處理，DCS系統(tǒng)運行、操作期間，會產(chǎn)生較大的數(shù)據(jù)流，模擬數(shù)字載體開展數(shù)據(jù)處理，DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入和輸出可實現(xiàn)工程系統(tǒng)操作性質的改變，能夠充當數(shù)據(jù)執(zhí)行器、計算器，具有雙重功能?？梢姡诖罅繑?shù)據(jù)的處理和分析過程中，DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理精確程度難以得到持續(xù)的保障[1]。具體結構如圖1所示。

圖 1 DCS控制系統(tǒng)結構圖

（二）控制系統(tǒng)的運行效率有待進一步提升

在我國電氣工程生產(chǎn)加工過程中，控制系統(tǒng)在集成化控制基礎上開展電路控制，電氣自動化具有一定的缺陷，對一般工作的控制率較低，分區(qū)過程效率較低，一般要求電氣自動化工程控制系統(tǒng)可實現(xiàn)大量工作的快速處理，比如：服務工作、過渡工作。但是基于現(xiàn)狀而言，對比發(fā)達國家，我國電氣自動化控制系統(tǒng)服務器、分支處理器仍較為薄弱，發(fā)展空間較大，其表現(xiàn)為主控制系統(tǒng)未能管理分支處理器、分支服務器，特定命令執(zhí)行和分支系統(tǒng)的理解方面存在較多的不確定因素，會影響到主控制器的數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)分析，如果數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)問題，則會對分支機構工作過程產(chǎn)生影響，也會降低整個電氣自動化的控制效率[2]。

（三）電氣自動化系統(tǒng)維護不足

電氣自動化控制系統(tǒng)工作由現(xiàn)場總線控制、遠程控制組成，對比傳統(tǒng)控制設備，電氣自動化工程控制系統(tǒng)包含電纜及其材料，可見工程控制系統(tǒng)中，自動化裝置必須要投入更多的精力、時間進行維護，可減少改進工作量。在工作人員維護自動化系統(tǒng)時需要具備較高的技術含量，對后續(xù)處理工作有了更高的要求，在這一方面必須要加強維護人員的專業(yè)性培養(yǎng)，讓系統(tǒng)維護更具有科學性。

三、電氣自動化工程中控制系統(tǒng)運用內容

（一）系統(tǒng)集成

對電氣自動化控制系統(tǒng)主要是用來對工程加以控制，對信息加以協(xié)調，全面把控工程信息，包含自動化工程信息管理、自動化工程控制技術集成。詳細而言，電氣自動化控制系統(tǒng)能夠將企業(yè)不同部門的要素搜集，比如：人力資源處理、資金分配、管理信息等，系統(tǒng)會及時收集材料數(shù)據(jù)，分析影響因素，并將結果反饋給管理人員。電氣自動化控制系統(tǒng)內的集成系統(tǒng)主要內容包括集成信息，產(chǎn)品技術、控制技術，系統(tǒng)可集成產(chǎn)品，能夠實現(xiàn)產(chǎn)品加工質量、產(chǎn)品生產(chǎn)質量的提升，進而提高產(chǎn)品的知名度。控制技術集成指的是企業(yè)控制任務的配合，提升其默契度，確保工作處理效率，保障工作處理質量，讓系統(tǒng)集成信息和企業(yè)實現(xiàn)共同進步與發(fā)展[3]。

（二）控制方式

控制方式也是電氣自動化控制系統(tǒng)的重要內容，它主要可以分為兩種形式，第一種是分散式，第二種是可編制系統(tǒng)。分散式系統(tǒng)指的是把控制系統(tǒng)和通信技術、計算機等其它控制技術相互結合，滲透在多個領域的工業(yè)制造中，實用性較強，覆蓋面積較為廣闊，控制方式的下屬分類呈現(xiàn)出多元化的特點，主要包含集成控制、分級控制、分散控制三大系統(tǒng)。對于分散式系統(tǒng)，可編程系統(tǒng)能夠選擇機械式控制，以此實現(xiàn)全程控制，操控系統(tǒng)轉變數(shù)據(jù)量，儲存器為主要使用設備，可編程特點顯著，操控系統(tǒng)可改變數(shù)據(jù)量，促使技術人員輕易設置指令、更改命令，該系統(tǒng)能夠簡化程序，可將后續(xù)維護難度降低，在電氣自動化中，可編程系統(tǒng)獲得了廣泛應用[4]。

（三）監(jiān)控方式

監(jiān)控方式要結合工程量，劃分為集中監(jiān)控、遠程監(jiān)控兩類，選擇相應的監(jiān)控技術，配備相應的監(jiān)控設備開展工作。集中監(jiān)控聯(lián)動了各個部門和不同區(qū)域的監(jiān)控，設置了相應的體系，可集成處理同一處理器上的監(jiān)控體系、特殊連鎖設備，可分析監(jiān)控影像，能夠及時將處理結果傳輸?shù)娇偪刂剖遥阌诠ぷ魅藛T集中監(jiān)控，對比常見的連鎖監(jiān)控設備，其配備了隔離刀閘、電路器，遠程監(jiān)控在現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡傳輸功能基礎上，對監(jiān)控技術實施了改造，它的運用具有較大的優(yōu)勢，工作人員不必寸步不離地進行監(jiān)控工作，安裝起來較為簡單，成本較低，并且具有較高的監(jiān)控可信程度，但是受到網(wǎng)絡化的影響和網(wǎng)絡環(huán)境因素的干擾，當前遠程監(jiān)控的方式普遍適用于小型電氣自動化工程系統(tǒng)的控制中[5]。

四、PLC電氣自動化控制系統(tǒng)的設計

（一）設計需求

在進行這一系統(tǒng)設計的過程中，應該滿足以下兩點基本需求，第一，在設計的時候要采用分布式結構，因為這種結構屬于開放式的，這可以讓不同的組成模塊處在同一個系統(tǒng)中，同時具有相對獨立性。基于此，在開展工作的時候就不會互相限制，例如監(jiān)測和控制等工作就不會互相影響，而是對整體系統(tǒng)運行效率產(chǎn)生影響。第二，在系統(tǒng)設計中要采用擴展性結構，并確保其具有較強的兼容性。具備兼容性則是為了讓不同的配置能夠有更高的靈活性。這樣一來，不同企業(yè)對于整體系統(tǒng)所提出的針對性要求和個性化需求便可以得到滿足?？蓴U展性則主要是由于這一系統(tǒng)是要不斷地優(yōu)化，需要其能夠對當中的一些模塊或者功能進行擴充。

（二）設計要點

在具體設計的時候還要把握以下幾個要點。第一，保證設計的可靠性。在這一系統(tǒng)中包含的內容是比較多的，保證設計的可靠性則可以讓其中的變頻技術，微電子技術等能夠充分發(fā)揮作用，保證電氣自動化控制技術完整以及可靠。第二，在設計的時候要保證節(jié)能化?，F(xiàn)如今我國的發(fā)展速度非常快，但是我們也十分注意環(huán)保，并為此做出了許多努力，所以節(jié)能化設計是一個重要趨勢，這也是響應當前綠色低碳經(jīng)濟發(fā)展號召的一個有力體現(xiàn)。第三，智能化設計。得益于當前我國經(jīng)濟、科技的不斷發(fā)展，人工智能技術已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中。在進行這一系統(tǒng)設計的時候，還要體現(xiàn)智能化的特點，以便讓相關工作能夠更加高效地開展。

（三）系統(tǒng)設計

1、硬件設計：在硬件設計中主要有以下幾個方面的內容：第一，輸入電路設計。就PLC技術而言，其所使用的供電電源一般有著使用范圍廣以及抗干擾能力比較強的特點。這樣的特點就決定著在進行輸入電路設計的時候，要著重關注電源的軟件安裝這一環(huán)節(jié)。其中，要選擇雙隔離技術處理變壓器，實施相應的接地處理，次級線圈屏蔽層接地方式為PLC輸入電路接地。選擇這種處理方案，能夠科學設計整體系統(tǒng)，可將低頻、高頻脈沖干擾減緩。第二，在設計輸出電路時，設計指示燈與變頻器的選擇則需要根據(jù)實際情況來確定，一般根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，可以在這兩部分都選擇晶體管輸出。這主要是由于其對于高頻動作的適應性比較強，而且有著較快的響應速度。而且以此為基礎進行輸出電路設計不僅便捷，且比較簡單，自身負載能力較強、抗干擾能力較強。

在設計的時候，還需注意，在直流感性負載的旁邊接續(xù)流二極管。這是由于電路進行輸出期間，電磁圈帶有感性負載，系統(tǒng)面臨著浪涌電流沖擊這一問題。在輸出電路中，還需注意，PLC掃描頻率小于10次/min，首選繼電器輸出方式。在PLC的外部，需對其硬件進行相應操作，以便提升整體系統(tǒng)的安全可靠性。第三，抗干擾設計。在如今我國科技發(fā)展速度非?？斓谋尘跋?，我們在工業(yè)自動化方面所獲得的成就也比較多，而且還在不斷地進步。在這一過程中，對于晶體管的使用是非常多的，這給實際工作的開展提供了極大的幫助作用，不過在這一過程中也出現(xiàn)了交流電網(wǎng)產(chǎn)生污染的問題，所以整體系統(tǒng)在運行的過程中就面臨著比較嚴重的干擾問題。所以在進行系統(tǒng)設計的時候，一定要重視抗干擾設計。比較常見的抗干擾設計方式有這幾種：（1）隔離。這種方法比較好理解，這是由于電網(wǎng)中本身會產(chǎn)生比較多的高頻干擾，而這往往是由于其原副邊繞組之間存在的電容耦合而出現(xiàn)的，明確了這一主要原因，則可以在設計的時候用超隔離變壓器來實現(xiàn)隔離作用。（2）屏蔽。應用這種方式的時候，比較常選擇的就是借助金屬外殼來發(fā)揮作用，通過其來完成可靠的接地操作，從而使得靜電以及磁場被有效屏蔽。（3）布線。在具體設計的時候，當進入布線這一環(huán)節(jié)時，則需要對其中的強電和弱電信號線進行分開處理。讓這兩部分之間有一定的間隔存在，這樣一來，如果模擬信號進行傳輸線走線，則可以在這一過程運用絞線實現(xiàn)對電纜的屏蔽。

2、軟件設計：PLC電氣自動化控制系統(tǒng)設計期間，需要明確不同控制對程序設計的要求。復雜程序設計主要包括：基本程序、模塊化程序。第一，基本程序，其屬于較為簡單的一種生產(chǎn)工藝，可實施相應的控制。其自身所具備的特點就是獨立性，在這一程序中，基本的結構有條件，分支順序和循環(huán)。第二，模塊化程序。這類程序能夠將總體控制目標劃分為不同的模塊，各個獨立模塊分別實施調試與編寫，可組成完整程序。這個思路在設計的時候是常常被使用的，這是由于這種設計思路下的設計工作比較容易開展，不同的子模塊要實現(xiàn)的控制目標是較為單一的，設計時比較方便。而不同子模塊在相互連接時又比較簡單，即使是一些比較復雜的控制要求，采用這種思想來設計也能很好地滿足。在具體設計的時候，一定要充分考慮生產(chǎn)流水線的要求，將其從前向后進行分配，I/O的點數(shù)先小后大。在整體程序中，定時器和計數(shù)器可以進行統(tǒng)一編程，這可以保證整體系統(tǒng)運行的效率。還需注意的一點是，統(tǒng)一編號處理程序內使用的繼電器，以便于維修。第三，編程技巧，在開展程序設計期間，需要掌握相應的原則，科學合理設計，簡化邏輯關系。這樣一來才能保證編程輸入方便，并且不會占用太大的內存?；诖耍诰幹破陂g，需要掌握PLC不同觸電，進行反復多次使用。程序內的次要設備要與觸電相互連接，相互聯(lián)通。在程序中，正反自鎖以及互鎖這兩部分可以進行整合處理，用一個模塊來封裝，在此基礎上就可以非常便利地對其進行反復調試，可以在一定程度上減少編程工作量。

五、電氣自動化工程中的控制系統(tǒng)發(fā)展建議

（一）進一步提高系統(tǒng)安全性

能對于電氣自動化工程控制系統(tǒng)安全性能的問題，有關科技人員在其未來發(fā)展的過程中要加大對防火墻的研究力度，加強安全保衛(wèi)程度，研究反黑客技術，加強系統(tǒng)信息安全保護，確保不法分子無法快速侵入影響系統(tǒng)安全，有關工作人員還可以分析非法侵入案例，展開深入調查研究，從反面和側面來推動信息安全，保護科技的創(chuàng)新與改革，提高企業(yè)的技術水平。同時有關工作人員可以對應用信息化科技展開充分開發(fā)與利用，加強電氣自動化控制系統(tǒng)的改良工作力度，確保系統(tǒng)處于最優(yōu)水平，完善自動化對接，提升信息儲存的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)設備連接的安全度，借助人工智能技術的支持，可實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)的運行質量、運行效率提升，從根本的角度確保其優(yōu)勢和功能的發(fā)揮。除此之外，有關科技人員要把安全警報系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相互捆綁，對信息的流入和流出進行自動痕跡記錄，從多個層面設置安全保護屏障[6]。

（二）建立健全檢修和維護機制

在電氣自動化工程控制系統(tǒng)檢測、維修上，需要完善、配備檢修系統(tǒng)，安排專人管控，定期檢查、維護網(wǎng)絡系統(tǒng)，加強專業(yè)設備升級，掌握業(yè)界控制技術的改革、創(chuàng)新方向，針對企業(yè)內電氣自動化工程實際運用特點采用先進的技術，加強快速革新和設備維護。相關人員在接收到維修反饋后要及時處理，處理維修信息、綜合數(shù)據(jù)，合理決定維修先后順序，根據(jù)設備報備的位置和時間順序安排工作，避免由于維修不及時造成工程延誤問題。

結語

綜上所述，電氣自動化工程中的控制系統(tǒng)具有多方面的運用價值，有關工作人員要善于發(fā)現(xiàn)問題，加強技術革新與改進，在未來充分發(fā)揮電氣自動化工程中的控制系統(tǒng)的運用優(yōu)勢。