試論自動化控制中弱電控制強(qiáng)電的策略

水之威

（鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2020級本科班 河南 鄭州 450000）

引言

從現(xiàn)代社會發(fā)展趨勢可以看到，智能化、自動化將成為主流，很多行業(yè)和領(lǐng)域都在應(yīng)用自動化控制技術(shù)，這也展現(xiàn)出了自動化控制技術(shù)的價(jià)值，完全可以推動我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前為了能夠面對更復(fù)雜的電力控制，弱電控制強(qiáng)電技術(shù)得到充分應(yīng)用，弱電控制強(qiáng)電具有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以提高強(qiáng)電系統(tǒng)運(yùn)行安全，也更便于工作人員進(jìn)行操作，為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)支持，還能降低生產(chǎn)成本，從而獲得更多經(jīng)濟(jì)效益。電力能源是很多產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，不過由于使用過程中會出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，所以要做好安全措施，而弱電控制強(qiáng)電就是目前最有效的安全保障，因此需要全面推廣、普及，促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 自動化控制與弱電控制強(qiáng)電概述

1.1 自動化控制概述

對于當(dāng)下的電氣自動化控制來說，主要會涉及到4個(gè)重要的部分，首先是電氣自動化發(fā)展平臺，也就是實(shí)現(xiàn)自動化控制的基礎(chǔ)條件計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，尤其在電氣控制過程中，必須要通過計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的操作。其次是可編程邏輯控制器，這也是電器設(shè)備中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了確保能夠有效運(yùn)行，接口必須保持一致，目前PLC標(biāo)準(zhǔn)接口的應(yīng)用更多一些，在弱電控制強(qiáng)電系統(tǒng)中， Windows平臺可以提供更多的功能與技術(shù)，在使用過程中可以結(jié)合微軟技術(shù)與其他信息技術(shù)，提高弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)水平。除此之外想要實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，少不了系統(tǒng)與線路的應(yīng)用，這也是自動化控制技術(shù)中的關(guān)鍵，所以在應(yīng)用過程中應(yīng)該對現(xiàn)場的系統(tǒng)、總線展開合理檢查，確保信息可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，另外工作人員要注意兩者之間的連接形式，避免產(chǎn)生并聯(lián)的現(xiàn)象，也可以利用電纜擴(kuò)大自動化控制范圍，這樣非現(xiàn)場工作人員也可以利用顯示器進(jìn)行遠(yuǎn)程自動化控制操作。

1.2 弱電控制強(qiáng)電概述

由于弱點(diǎn)控制強(qiáng)電技術(shù)的作用，目前已經(jīng)得到廣泛普及，不過想要發(fā)揮出該技術(shù)的價(jià)值，首先要對其有合理的區(qū)分與認(rèn)知，一般來說根據(jù)電壓偵測的形式區(qū)分弱點(diǎn)、強(qiáng)電，這種方法并不夠科學(xué)合理，在特定條件下強(qiáng)電可以轉(zhuǎn)化為弱電，而弱電也可以轉(zhuǎn)化為強(qiáng)電，所以在自動化控制中的應(yīng)用價(jià)值非常明顯。準(zhǔn)確來說自動化控制中的強(qiáng)電，就是電壓達(dá)到220V和38V伏以及10000V以上的用電設(shè)備，可以按照電壓等級進(jìn)行詳細(xì)的劃分，強(qiáng)電的特點(diǎn)就在于利用電線路進(jìn)行動力傳輸。不過強(qiáng)電在使用過程中具有一定缺陷，在自動化控制中的應(yīng)用完全無法滿足相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)需求，并且存在極大的安全隱患。弱點(diǎn)則恰恰相反，主要應(yīng)用在電子、醫(yī)療以及通訊等方面，具有電壓低、功率低的特點(diǎn)，這也表明了弱電的消耗非常小，通過自動化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換，以此來確保自動化控制能夠應(yīng)用在更多行業(yè)和領(lǐng)域，擴(kuò)大其使用范圍，從而推動自動化控制技術(shù)的有效發(fā)展。

2 弱點(diǎn)控制強(qiáng)電的原理

對于弱電控制強(qiáng)電的原理來說，其實(shí)就是通過低電流控制強(qiáng)電流，這也是最簡單的理解，目前更多會采用控制柜中的PLC控制接觸器進(jìn)行，以此來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電的精準(zhǔn)控制。弱電的準(zhǔn)確定義為安全電壓，也就是不超過36V的電流，當(dāng)然還有很多劃分方法，比如380V的電壓，也會被劃分到弱電內(nèi)，由此可見劃分上并不固定，并沒有相對準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，不過與強(qiáng)電的應(yīng)用相比，肯定有更多優(yōu)勢。比如弱電在應(yīng)用過程中信號強(qiáng)、安全性高、控制精準(zhǔn)等，因此通過弱電控制強(qiáng)電技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效促進(jìn)自動化控制技術(shù)的發(fā)展。弱電并不具備動力傳輸功能，主要作用還是對電路板實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控，從而進(jìn)行自動化控制，如利用36V中間繼電器控制接觸器的動作，完美起到全局控制的優(yōu)勢，從而提高自動化控制效率與水平。

3 自動化控制中弱點(diǎn)控制強(qiáng)電的重要問題

3.1 自動化控制平臺與系統(tǒng)平臺建設(shè)

在進(jìn)行弱電控制強(qiáng)電的操作時(shí)，必須要有相應(yīng)的自動化控制和系統(tǒng)平臺，因此要借助opc與windows兩大平臺，這是非常重要的環(huán)節(jié)，也是開展弱電控制強(qiáng)電技術(shù)的技術(shù)條件。一般來說opc平臺在應(yīng)用前，必須要掌握相應(yīng)的電氣控制技術(shù)理論，并借助平臺之間完成有效的轉(zhuǎn)化，甚至在無能量消耗的情況下進(jìn)行平臺對接工作，從而提高自動化控制技術(shù)的效率。 Windows系統(tǒng)也是非常重要的部分，在自動化控制發(fā)展過程中，發(fā)揮出了重要作用與價(jià)值，由于近些年windows系統(tǒng)的發(fā)展，在操作方面更加簡單便捷，并且與自動化控制技術(shù)充分融合在了一起。

3.2 電氣自動化控制的IEC61131標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

為了能夠確保電氣自動化控制系統(tǒng)的兼容性，接口方面必須要保持一致，目前PLC標(biāo)準(zhǔn)接口的應(yīng)用更為廣泛，因?yàn)樵摦a(chǎn)品類型過多，并且在編程時(shí)相似處比較少，所以融合與兼容性往往更高一些。當(dāng)下可以制定IEC61131接口標(biāo)準(zhǔn)，這樣生產(chǎn)單位就能按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并將其作為PLC系統(tǒng)生產(chǎn)的主要參考文件，以此來完善PLC系統(tǒng)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。從功能上來看IEC61131標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，有效降低了PLC的生產(chǎn)難度，并不斷豐富其使用功能，因此要推動電氣自動化控制的IEC61131標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

3.3 電氣自動化現(xiàn)場總線與控制系統(tǒng)建設(shè)

在電氣化控制技術(shù)中，現(xiàn)場總線與控制系統(tǒng)是非常重要的環(huán)節(jié)，一般來說現(xiàn)場總線在運(yùn)行過程中，會通過自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信號傳遞，因此要確?？v線構(gòu)造與串行總線相連，最終實(shí)現(xiàn)串行電纜與PLC系統(tǒng)、 CPU核心系統(tǒng)以及其他站點(diǎn)建立良好的連接，為內(nèi)部裝置運(yùn)行提供更多安全保障，比如常見的低壓斷路器、智能儀表等。除此之外要加大信息收集力度，并進(jìn)行良好的傳遞，以此來實(shí)現(xiàn)設(shè)備操控系統(tǒng)的工作運(yùn)行。

4 弱電控制強(qiáng)電的具體應(yīng)用

4.1 智能停車系統(tǒng)

目前弱電控制強(qiáng)電技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，比如在智能停車系統(tǒng)中的應(yīng)用，就展現(xiàn)出了比較高的價(jià)值，在實(shí)際使用過程中車輛到達(dá)入口，地感線圈開始進(jìn)行信號檢測，并觸發(fā)車輛識別攝像機(jī)拍照功能，同時(shí)識別車牌號碼顯示在LED屏幕，對于無法識別的車牌，可以根據(jù)車型、顏色等方面展開識別，并進(jìn)入待選列表保存在軟件中。智能停車系統(tǒng)十分復(fù)雜，其中涉及到的環(huán)節(jié)也比較多，因此弱電控制強(qiáng)電技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，不僅提高了智能停車系統(tǒng)的安全性，也可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的控制。在車輛到達(dá)出口后，也會進(jìn)行同樣的檢測識別，無法識別的車輛需要根據(jù)進(jìn)入時(shí)的待選列表進(jìn)行匹配，以此來進(jìn)行自動結(jié)算繳費(fèi)。除此之外智能停車系統(tǒng)中還具備視頻車位檢測終端，通過拍攝車位圖像信息傳遞給多路視頻處理器，以此來獲取停車時(shí)間、停車位置，從而展開有效的統(tǒng)一管理。

4.2 一鍵呼叫報(bào)警系統(tǒng)

一鍵呼叫報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行，主要依靠無線、有線網(wǎng)絡(luò)連接，在觸發(fā)報(bào)警探測器之后，傳輸?shù)街鳈C(jī)通過PSTN、 GPRS、Internet網(wǎng)絡(luò)等，報(bào)警到管理中心，并在電子地圖上自動展示出警情信息、視頻圖像。在實(shí)際應(yīng)用過程中，便于工作人員查看現(xiàn)場情況，通過遠(yuǎn)程喊話協(xié)助現(xiàn)場工作，并根據(jù)傳回了現(xiàn)場圖像，進(jìn)行后續(xù)的支援或其他部署，包括調(diào)動附近警力、傳送到110接警中心。在一鍵呼叫報(bào)警系統(tǒng)中，需要很多電子設(shè)備來保證運(yùn)行，這就涉及到弱電控制強(qiáng)電技術(shù)，以此來串聯(lián)各個(gè)設(shè)備的應(yīng)用，并提高整體的安全性，讓一鍵呼叫報(bào)警系統(tǒng)的功能得以實(shí)現(xiàn)。

4.3 無線覆蓋系統(tǒng)

該系統(tǒng)大多會以智慧路燈作為WIFI網(wǎng)絡(luò)的主要接入點(diǎn)，大多數(shù)情況下覆蓋半徑大約在150米左右，并且支持最新的無線技術(shù)。其次無線覆蓋系統(tǒng)具備較強(qiáng)的控制能力、安全性等，支持WPA/WPA2/WPA-WPA2-PSK，通過MAC訪問進(jìn)行控制，還能實(shí)現(xiàn)WEP加密措施，以此來提高網(wǎng)絡(luò)的安全性能。無線覆蓋系統(tǒng)十分復(fù)雜，不僅要滿足各類功能需求，還會面對相對惡劣的工作環(huán)境，另外較高的吞吐量、負(fù)載能力也是重要問題，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中，會需要涉及優(yōu)質(zhì)處理器、無線射頻控制技術(shù)等內(nèi)容。其中弱電控制強(qiáng)電發(fā)揮出了重要作用，能夠保證信號強(qiáng)度與信號質(zhì)量，并增加了無線覆蓋系統(tǒng)自動功率調(diào)整，促使無線覆蓋系統(tǒng)的應(yīng)用更為靈活。

5 自動化控制中弱電控制強(qiáng)電的策略措施

5.1 單片機(jī)控制

目前在弱電控制強(qiáng)電方法中，大多會采用單片機(jī)控制系統(tǒng)的形式，因?yàn)樵撔问骄哂泻芏鄳?yīng)用優(yōu)勢，包括重量輕、體積小，抗干擾能力較為突出等特點(diǎn)。工作原理主要是利用傳感器進(jìn)行速度、電流、電壓和濕度的測量，并把相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效記錄，最后發(fā)送和傳輸信號，而單片機(jī)會針對信號進(jìn)行接收做內(nèi)部處理。由于單片機(jī)控制信號預(yù)期值、實(shí)際測量值等相對全面，所以最終結(jié)論能夠作為重要依據(jù)，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)也可以按照依據(jù)開展有效控制。需要注意單片機(jī)控制形式，必須掌握溫度、液體等重要參數(shù)，才能真正提高自動化控制技術(shù)。

5.2 半導(dǎo)體繼電器控制

半導(dǎo)體繼電器控制最大的特征就是非接觸式觸電，也是因?yàn)樵撎攸c(diǎn)才能夠?qū)Φ洼斎腚妷哼M(jìn)行精準(zhǔn)控制，如果采用單片機(jī)控制效果會更加明顯。其次在輸入、輸出端，半導(dǎo)體繼電器控制方法，能夠有效采用光隔離工作，需要超過2000V的隔離才能處于穩(wěn)定狀態(tài)，另外半導(dǎo)體繼電器控制操作時(shí)噪音低，使用壽命相對較長，無閃頻高頻等操作，使用光隔離時(shí)的輸入輸出，電壓大多高于2500V。因此根據(jù)半導(dǎo)體繼電器控制特點(diǎn)，必須要注意安裝過程中的問題，首先是嚴(yán)密的散熱設(shè)計(jì)、以此來降低環(huán)境溫度的影響，可以適當(dāng)增加散熱器提高散熱效果，其次需要注意操作過程中的功率，大多數(shù)情況下功率負(fù)載相對較小，這就需要做好保護(hù)措施，避免受到其他因素影響，確保處于可控制范圍內(nèi)。

5.3 系統(tǒng)溫度測量與加熱電路控制

在系統(tǒng)溫度測量過程中，首先要利用單片機(jī)控制，并將傳感器、固定值電阻器充分連接在一起，從而開展系統(tǒng)溫度測量工作。由于溫度會不斷變化，這個(gè)時(shí)候傳感器往往會發(fā)揮關(guān)鍵作用，能夠針對溫度的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行有效測量，另外可以利用單片機(jī)控制起到策略系統(tǒng)分壓值的效果，確保加熱過程能夠等到更為精準(zhǔn)的控制。其次單片機(jī)與三極管連接，加熱電路也可以得到更為良好的控制，甚至能夠優(yōu)化整個(gè)控制系統(tǒng)，確保pct處于安全平穩(wěn)的狀態(tài)下。

5.4 大型自動控制系統(tǒng)構(gòu)架

針對大型控制系統(tǒng)，主要利用主站層、遠(yuǎn)程i/o站、現(xiàn)場傳感器這三個(gè)重要部分組成，其中PLC、 DCS、組態(tài)界面形成主站層，大多數(shù)情況下該層設(shè)備會安裝在集控室內(nèi)，兩更便于工作人員進(jìn)行操作。另外主站層通過光纖、以太網(wǎng)等形式進(jìn)行通信或遠(yuǎn)程連接，I/O站與現(xiàn)場接觸器、變頻器等電氣原件通過總線連接，由此可見大型自動控制系統(tǒng)，會采用全自動控制技術(shù)為主，基本都是工作人員在集控室內(nèi)，利用計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)控，利用鼠標(biāo)在顯示器上進(jìn)行啟停操作，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置等，以此來提高生產(chǎn)效率，保證工作人員的安全。目前我國大型產(chǎn)業(yè)中，都會有大量電機(jī)設(shè)備，而電機(jī)的啟停方式主要通過自動啟停、人為控制箱手動啟停兩種，自動啟停需要利用現(xiàn)場傳感器監(jiān)測到的物料高低數(shù)據(jù)，以此來實(shí)現(xiàn)自動啟用和停止工作，現(xiàn)場控制則利用旋鈕，手動切換檔位進(jìn)行啟停。

6 結(jié)束語

綜上所述，自動化技術(shù)是我國重要的發(fā)展方向，通過應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，比如在電力行業(yè)中的應(yīng)用就十分廣泛，尤其在新型弱電源器件研發(fā)后，弱電控制強(qiáng)電技術(shù)發(fā)揮出了巨大優(yōu)勢。準(zhǔn)確來說弱電控制強(qiáng)電是近些年取得的重大突破，并且仍然具備較大的發(fā)展空間，如果繼續(xù)深入挖掘研究，必定會為我國相關(guān)行業(yè)發(fā)展帶來更多的新動力，因此具有很大的作用和價(jià)值。從自動化控制的角度來說，弱電控制強(qiáng)電能夠有效防范電力控制中的風(fēng)險(xiǎn)因素，提高自動化控制的綜合水平，所以未來要加大研究弱電控制強(qiáng)電技術(shù)，并全面推廣引領(lǐng)各個(gè)行業(yè)發(fā)展。