喬宏偉

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子自動(dòng)化工程也進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期，并在社會(huì)各領(lǐng)域得到了較廣泛的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)包括保護(hù)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等多個(gè)部分，各個(gè)系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)。通過應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不但能夠起到節(jié)流作用，還有利于降低不安全事故的發(fā)生率，進(jìn)一步保障了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。鑒于此，本文主要從電氣自動(dòng)化工程的組成、功能、特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀等方面進(jìn)行了分析，并探討了其今后的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng);應(yīng)用;現(xiàn)狀;趨勢

引言

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，對社會(huì)及企業(yè)發(fā)展具有重要作用。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面能夠大大減少勞動(dòng)強(qiáng)度及勞動(dòng)力成本，提高檢測精準(zhǔn)度，保證企業(yè)活動(dòng)的正常進(jìn)行;另一個(gè)方面則有利于減少或預(yù)防事故發(fā)生，確保了生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行[1]。近年來，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在我國各行業(yè)中中的應(yīng)用也日益廣泛，有效推動(dòng)了我國工業(yè)往信息化與智能化方向發(fā)展。為此，以下主要對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用、發(fā)展趨勢等相關(guān)問題進(jìn)行了探討，旨在不斷提升我國電氣自動(dòng)化工程的水平。

一、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成與功能分析

1.組成

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成部分主要有保護(hù)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)與手動(dòng)尋路系統(tǒng)等[2]。供電系統(tǒng)作為動(dòng)力源，是各個(gè)機(jī)械部件的能量來源;保護(hù)系統(tǒng)主要包括穩(wěn)壓器、熔斷器等，對設(shè)備及其路線可起到保護(hù)作用，有效避免了斷路、過載等對設(shè)備與人身產(chǎn)生傷害;手動(dòng)自動(dòng)尋路系統(tǒng)主要是利用組合開關(guān)的方式來完成手動(dòng)與自動(dòng)的切換;制動(dòng)系統(tǒng)則在操作失誤或遇到故障系統(tǒng)故障時(shí)完成制動(dòng)[3]。

2.功能

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，與其自身具有的功能密切相關(guān)，自動(dòng)控制、保護(hù)、測量及監(jiān)視是該項(xiàng)技術(shù)的最主要功能。在監(jiān)控與記錄的前提下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備每個(gè)部件或者是功能單位的開關(guān)、禁止、保持及組合等功能，則為自動(dòng)控制[4]。比如，在特定環(huán)境下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)開啟及關(guān)閉。電氣設(shè)備通過將各種信號(hào)、磁力及電流進(jìn)行關(guān)聯(lián)，然后在物理或化學(xué)屬性達(dá)到一定值后，引發(fā)動(dòng)力系統(tǒng)完成的機(jī)械動(dòng)作，則為電氣設(shè)備功能。裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)故障或運(yùn)行異常等問題，能夠自動(dòng)檢測故障的位置，并發(fā)出危險(xiǎn)信號(hào)，然后完成對線路或者部件的切換、隔離等動(dòng)作，則為保護(hù)。監(jiān)視是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要條件。聲光電等只具有顯示裝置工作狀態(tài)的功能，且需對裝置進(jìn)行測量、記錄及計(jì)算后才可實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制指標(biāo)的量化。通過上述功能，自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠借助動(dòng)力系統(tǒng)控制機(jī)械設(shè)備，在和通信網(wǎng)絡(luò)連接后，該系統(tǒng)則會(huì)和整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)生活相連接，形成各式各樣的控制網(wǎng)絡(luò)。

二、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀概述

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用下，我國自動(dòng)化技術(shù)取得一定程度的成績，但與發(fā)達(dá)國家相比，仍存在很大差距。隨著市場經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也日臻完善，但競爭也不斷加大。據(jù)了解，DCS對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義，而對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究也要更加深入。因此，對電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的研究及完善必須和實(shí)際相聯(lián)系，使其能夠充分發(fā)揮自身作用，在發(fā)展中贏得更多機(jī)會(huì)。

1.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)方面

DCS屬于一種分布式掌握自動(dòng)化系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行控制。和一般的集中式控制系統(tǒng)比較，該系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性及可靠性，且應(yīng)用范圍更廣。然而，隨著該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其自身的缺陷也日益呈現(xiàn)出來。比如，如果過分降低系統(tǒng)可靠性，則會(huì)增加系統(tǒng)的維修難度，且大多數(shù)生產(chǎn)廠家未能嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)[5]。

2.集中監(jiān)控方式方面

與其它自動(dòng)控制系統(tǒng)比較，集中控制下的自動(dòng)控制系統(tǒng)解決問題的速度比較慢，這是其一個(gè)不足之處。導(dǎo)致該問題的原因主要是控制方式方面的問題，這個(gè)缺陷也會(huì)影響整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度。同時(shí)，系統(tǒng)所需的設(shè)備也會(huì)被歸入監(jiān)控中，這不但增加了監(jiān)控的數(shù)量，還會(huì)導(dǎo)致主體空間的快速減少，這需要增加大量的電纜，才能對數(shù)量過大導(dǎo)致的堵塞起到舒緩作用。最終的結(jié)果是，費(fèi)用大幅度增加，收益則大幅減少。

3.標(biāo)準(zhǔn)語言規(guī)范方面

無論在任一領(lǐng)域，都會(huì)有本行業(yè)的規(guī)范，而行業(yè)中的從業(yè)人員必須嚴(yán)格遵守。在科技發(fā)展的背景下，在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中，人機(jī)界面共同操作則成為今后的發(fā)展方向，因?yàn)槠湮C(jī)系統(tǒng)控制具有較高的靈活性，且使用方便。同時(shí)，該系統(tǒng)具有的專用系統(tǒng)語言，將更有利于工作人員完成對機(jī)器或系統(tǒng)的維護(hù)，使維修工作變得更快捷、高效。

三、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，和熱工控制量不同，其控制量在運(yùn)行及控制中的要求也有很大不同。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)雖然采集對象少、操作頻率不高、數(shù)量少，但在數(shù)據(jù)檢測的速度方面則具有較明顯的優(yōu)勢。它能夠快速且準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)檢測及顯示運(yùn)行狀態(tài)異常和事故狀態(tài)情況下的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并提供相應(yīng)的操作指導(dǎo)與應(yīng)急處理對策，從而能夠確保自動(dòng)化控制系統(tǒng)始終處于安全狀態(tài)下開展工作[6]。

1.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在一個(gè)產(chǎn)品上充分結(jié)合了電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，使產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，給人們生活帶來很大的方便，故其產(chǎn)品能夠在社會(huì)各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。比如，在人們的生活中最為常見的產(chǎn)品則是公交車車門、電梯等，都是自動(dòng)化產(chǎn)品，具有較大的便利性，故能夠占據(jù)著很大的消費(fèi)市場，這也在一定程度上推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.應(yīng)用效率高

除了在日常生活中應(yīng)用廣泛外，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用更加廣泛，對工業(yè)發(fā)展與進(jìn)步起著推動(dòng)作用。在社會(huì)迅速發(fā)展及人們生活節(jié)奏不斷加快的時(shí)代下，工業(yè)化生產(chǎn)也將面臨前所未有的壓力。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，則在很大程度上緩解了這一壓力，有效保障了工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，且生產(chǎn)效率較之前明顯加快。除此之外，對于工業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的故障或異常情況，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠迅速作出反應(yīng)及處理，使得在故障中查找問題及修復(fù)而花去的時(shí)間及精力大大減少，既提高了生產(chǎn)效率，又提升了安全性能，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

3.發(fā)展異常迅速

自第三次科技革命后，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。究其原因，主要是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行離不開計(jì)算機(jī)的操作。因此，在計(jì)算機(jī)高速發(fā)展的時(shí)代中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品將對被控量進(jìn)行更全面、細(xì)致的控制及監(jiān)管，反應(yīng)速度也會(huì)更快捷，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性及實(shí)用性大大提升，給人們生活帶來很多方便，應(yīng)用也將更加廣泛。

四、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

1.遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約大量電纜、節(jié)約材料、節(jié)省安裝費(fèi)用、組態(tài)靈活、可能性高等[7]。但由于現(xiàn)場總線如CAN總線或Lonworks總線通訊速度較低，而電廠電氣部分的通訊量卻相對較大，因而這種監(jiān)控方式只適合小系統(tǒng)監(jiān)控，不適合構(gòu)建全廠的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2.集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式具有明顯的優(yōu)點(diǎn)如方便運(yùn)行維護(hù)，控制站防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易[8]。但由于是將系統(tǒng)的所有功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，增加處理器任務(wù)，影響處理速度。當(dāng)電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，監(jiān)控對象大量增加導(dǎo)致電纜數(shù)量增加、主機(jī)冗余下降，投資加大，且長距離電纜引入致使系統(tǒng)可靠性收受到威脅。另外，采用硬接線聯(lián)鎖隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)常出現(xiàn)不到位情況，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，且不便于查線，增加了維護(hù)量，甚至由于接線復(fù)雜出現(xiàn)誤操作情況。

3.現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中已普遍應(yīng)用現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，且已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，加上智能化電氣設(shè)備也快速發(fā)展，為在發(fā)電場電氣系統(tǒng)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式使電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更有針對性，不同的間隔有不同的功能，因此可以根據(jù)實(shí)際間隔情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種監(jiān)控方式具備遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點(diǎn)，還可以減少大量隔離設(shè)備、I/O卡件、端子柜、控制電纜等，節(jié)約投資，減少安裝維護(hù)量，能有效降低成本[9]。此外，各裝置功能獨(dú)立，僅通過網(wǎng)絡(luò)連接裝置，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，大大提高整個(gè)系統(tǒng)的可能性，某一裝置故障只影響相應(yīng)原件，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式是至今電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)最好的監(jiān)控方式，代表著今后發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

五、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用

1.在交通方面的應(yīng)用

交通行業(yè)促進(jìn)現(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展，而交通行業(yè)的發(fā)展離不開電氣自動(dòng)化產(chǎn)品。電氣化自動(dòng)產(chǎn)品在交通行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，像汽車的大部分元器件、公路上的電子警察、甚至一輛車的自動(dòng)化控制開關(guān)、安全氣囊等都是電氣化自動(dòng)產(chǎn)品在交通方面的應(yīng)用。當(dāng)然，電氣化自動(dòng)產(chǎn)品的應(yīng)用不僅限于車輛方向，測速器、紅路燈系統(tǒng)、路邊的顯示屏都包含其中。

2.在服務(wù)業(yè)方面的應(yīng)用

服務(wù)產(chǎn)業(yè)屬于第三產(chǎn)業(yè)，雖然不涉及直接生產(chǎn)，但對電氣化自動(dòng)產(chǎn)品的需求較大，且要求也較高。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，解決溫飽的人們消費(fèi)觀念也隨之改變，人們積極消費(fèi)促進(jìn)了電子產(chǎn)品的更新。電氣自動(dòng)化產(chǎn)品在服務(wù)業(yè)方面的應(yīng)用在日常生活中集合隨處可見，如一個(gè)POS機(jī)給許多人帶來了便利，另外日常生活中常見的電氣自動(dòng)化產(chǎn)品還有按摩器、電梯、跑步（下轉(zhuǎn)第6頁）（上接第4頁）機(jī)、自動(dòng)麻將機(jī)、游樂園里的游樂設(shè)施等。

3.在工業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)也快速發(fā)展，如今，許多電氣自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)中，工業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在工業(yè)生產(chǎn)工程中應(yīng)用電氣自動(dòng)化產(chǎn)品已屢見不鮮，這種自動(dòng)化控制設(shè)備能夠在少人或者無人情況下按照既定的程序完成規(guī)定的操作，使整個(gè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。一些危險(xiǎn)的操作采用機(jī)器人代勞，保障了工作人員的安全，工作也能順利完成。在工業(yè)生產(chǎn)中一些定量分配的工作如食品的配料等，相對于人的手工作業(yè)，自動(dòng)化設(shè)備操作更精準(zhǔn)。電氣化產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)方面應(yīng)用廣泛，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

六、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在未來的發(fā)展趨勢

1.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)統(tǒng)一化

統(tǒng)一電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)能進(jìn)一步促進(jìn)電氣自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開機(jī)、測試、維護(hù)[10]。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用微軟公司的標(biāo)準(zhǔn)化接口技術(shù)統(tǒng)一化后，能成功實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，大幅度降低工程成本，對電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)發(fā)展具有重要意義。統(tǒng)一程序標(biāo)準(zhǔn)化接口，保證了廠家之間的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)使通訊難題也得到有效解決。

2.電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)創(chuàng)新化

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國電氣自動(dòng)化技術(shù)至今已取得了不錯(cuò)的成績，但與國際水平相比依舊存在很大差距，而最明顯的差距就在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面。我國目前企業(yè)主要生產(chǎn)一些中低檔次產(chǎn)品，這些產(chǎn)品主要服務(wù)中小型項(xiàng)目。因此我國電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)急需創(chuàng)新技術(shù)來改善這一現(xiàn)狀，現(xiàn)今政府也在這方面給予扶持，逐步建立健全、完善的機(jī)制給予保障。同時(shí)，在產(chǎn)業(yè)市場化的環(huán)境下，企業(yè)在技術(shù)開發(fā)上也要加大投入，不斷吸收新技術(shù)、借鑒新經(jīng)驗(yàn)提升自身創(chuàng)新能力。

3.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)智能化

智能化就是電氣自動(dòng)化產(chǎn)品自動(dòng)性更好、能快速對外界的指令作出判斷與回應(yīng)，滿足消費(fèi)者各種需求，給消費(fèi)者提供各種便利[11]。在未來市場上，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品越來越智能化，最大限度滿足消費(fèi)者需求，使消費(fèi)者省心省力，給消費(fèi)者提供最大的便利。另外，隨著電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，這些技術(shù)為電氣自動(dòng)化新產(chǎn)品的研發(fā)提供了保障，必然促使電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)走向智能化。

七、結(jié)語

總之，在當(dāng)今計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的的環(huán)境下，企業(yè)要想開創(chuàng)工業(yè)自動(dòng)化的新格局，一定要抓住機(jī)遇，結(jié)合企業(yè)本身的科學(xué)知識(shí)和實(shí)踐能力，了解電氣化技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)，及時(shí)抓住工業(yè)自動(dòng)化商機(jī)，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。當(dāng)然，企業(yè)要善于從內(nèi)因入手，積極創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的道路轉(zhuǎn)變，保證產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量優(yōu)勢，利用高科技，結(jié)合自身實(shí)際情況，找到突破進(jìn)口，為企業(yè)創(chuàng)造一條合理、可持續(xù)發(fā)展的道路。

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