范超

摘 要：當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也變得更加廣泛。電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生不僅能夠節(jié)約大量的人力資源成本，更能夠給提高工作效率和增加機(jī)器工作精度，為生產(chǎn)力的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。本文主要就電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行探討，并對(duì)電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，之后再對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)控制；系統(tǒng)功能；研究分析

工程技術(shù)通過理解并控制自然而造福于人類，控制系統(tǒng)工程師通過理解和控制環(huán)境的一部分，即所謂的系統(tǒng)，為社會(huì)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的產(chǎn)品。為了達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的控制目的就要理解系統(tǒng)，但是，控制工程也常常對(duì)尚未充分理解的系統(tǒng)實(shí)施控制，例如，對(duì)化工過程的控制。控制工程最顯著的特點(diǎn)就是對(duì)各類機(jī)器、工業(yè)生產(chǎn)過程及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過程實(shí)施控制，以造福于社會(huì)。除了在航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)、機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域中，自動(dòng)控制系統(tǒng)具有特別重要的作用之外，在現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)、化工過程、交通管制系統(tǒng)等實(shí)用工業(yè)自動(dòng)化和復(fù)雜的現(xiàn)代系統(tǒng)中都是不可缺少的組成部分。

1 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述

1.1 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念

電氣自動(dòng)控制就是為了達(dá)到特定的控制目的，在沒有人直接參與的情況下，使用檢測(cè)儀表和其他的控制設(shè)備裝置對(duì)機(jī)器或者某一過程進(jìn)行控制。一個(gè)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分為控制器和控制對(duì)象這兩部分，其中控制器是指控制機(jī)器或者過程的整套自動(dòng)化的設(shè)備和儀表；控制對(duì)象則是指被控制的機(jī)器設(shè)備或過程。在控制過程中需要各種相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)作為控制用的參考數(shù)據(jù)，或者叫做被控參數(shù)?？刂破骱涂刂茖?duì)象之間具有對(duì)應(yīng)的變化規(guī)律，可稱為系統(tǒng)的輸入和系統(tǒng)的輸出。

1.2 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求

對(duì)于電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，大致可以概括為以下兩個(gè)方面：一是跟隨輸入，即電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸出參量應(yīng)該跟隨著系統(tǒng)的輸入?yún)⒘慷兓?，比如弧焊機(jī)器人末端跟蹤焊縫軌跡的控制系統(tǒng)，就要求控制器的輸出可以做到跟蹤輸入軌跡來變化。但這其中也有一些例外的情況，比如有些控制系統(tǒng)中的輸入?yún)⒘渴遣桓S時(shí)間變化的，這就要求輸出參量也不跟隨時(shí)間變化。不管輸出參量是否隨這時(shí)間變化與否，但它都是符合跟隨輸入的原則的。另一個(gè)性能要求就是抗干擾，在進(jìn)行電氣自動(dòng)控制過程中，難免會(huì)受到外界因素的影響，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的輸出參量產(chǎn)生一些偏差。所以為了保證控制系統(tǒng)能夠正確無誤地輸出數(shù)據(jù)，就要保證其具有一定的抗干擾能力。

1.3 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

按照控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合式控制系統(tǒng)；若是按照電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)分類，則可以分成調(diào)節(jié)系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)；按照電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分類，則可以分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)，其中又包含時(shí)變和非時(shí)變的系統(tǒng)；按照電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行分類，則可以分為連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)。除此之外，還可以根據(jù)系統(tǒng)的變量、規(guī)模、系統(tǒng)智能化程度等進(jìn)行分類。

2 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)語言規(guī)范是WindowsNT和IE。在電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展領(lǐng)域，由于人機(jī)界面能夠靈活地控制并且容易集成，目前為止已經(jīng)成為了一種主流的發(fā)展方向，受到越來越多的用戶青睞。并且，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)使用的WindowsNT和IE語言使其更加容易維護(hù)。隨著自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提升，企業(yè)中自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用顯得更加重要，并且正在逐步成為電氣系統(tǒng)良好運(yùn)行的重要支持因素。從大的方面來說，對(duì)于電氣設(shè)備，自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能就是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備和過程的自動(dòng)化操作，從而降低人工操作的難度，并且大幅度地提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率。這種設(shè)備主要有以下功能。

2.1 自動(dòng)控制功能

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需要電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)自動(dòng)切斷電路，來保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。這也是自動(dòng)控制系統(tǒng)成為電氣操作設(shè)備中必要設(shè)備的重要原因。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的控制回路能夠保證線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)控制功能。

2.2 保護(hù)功能

電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)時(shí)常發(fā)生不可預(yù)知的故障，電壓或電流以及功率等會(huì)超過設(shè)備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套能夠檢測(cè)這些故障信號(hào)并對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行自動(dòng)處理的保護(hù)設(shè)備。

2.3 監(jiān)控功能

當(dāng)前的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)都配備了相應(yīng)的監(jiān)控功能。這是由于控制系統(tǒng)中的自變量是電，而電是不能被肉眼所看見的，從外表看一臺(tái)機(jī)器設(shè)備，是不能夠判斷它是否帶電。所以這就需要借助各種功能的傳感器的，設(shè)置各種視聽信號(hào)，利用傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的變化。在自動(dòng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到異常狀況時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)工作人員進(jìn)行提醒，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)一體化。其中監(jiān)控方式又可以分為集中監(jiān)控方式、現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式和遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。首先，集中監(jiān)控方式方便運(yùn)行維護(hù)，并且對(duì)控制站的防護(hù)要求較低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)也相對(duì)簡(jiǎn)單，但集中式的處理器的任務(wù)較為繁重，處理速度也因此較慢。而且電纜數(shù)量的增加、長(zhǎng)距離的電纜也會(huì)引入的較多的干擾，也會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性。需要二次接線，但是二次接線復(fù)雜，查線不方便，很大程度上增加了系統(tǒng)維護(hù)的工作量。

對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控方式說來，它適合于小型系統(tǒng)的監(jiān)控，不適合全廠的系統(tǒng)構(gòu)建，因?yàn)樗耐ㄓ嵥俣容^低。但它也具有一定的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省材料和安裝費(fèi)用、可靠性高，并且組態(tài)靈活?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式加強(qiáng)了系統(tǒng)的針對(duì)性，它不僅具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的所有優(yōu)點(diǎn)，還可以減少大量的隔離設(shè)備。它通過通信線進(jìn)行連接，節(jié)省大量電纜，從而大大降低了建設(shè)和維護(hù)成本。

2.4 測(cè)量功能

電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠測(cè)定線路的各種參數(shù)，在人類自身能夠接收到的視聽信號(hào)只能定性地表征設(shè)備的工作狀態(tài)，要進(jìn)行對(duì)設(shè)備的電壓、電流、功率等詳細(xì)參數(shù)的測(cè)定，還是需要使用具體的電氣設(shè)備。電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)本身具有自動(dòng)測(cè)量這些數(shù)據(jù)的功能，這就給設(shè)備的控制帶來了很大的便利。

2.5 智能化功能

電氣自動(dòng)控制設(shè)備智能化模式成為了企業(yè)發(fā)展的新方向。目前，對(duì)于以太網(wǎng)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，智能化的電氣設(shè)備也有了很快的發(fā)展。由于智能化技術(shù)具有良好的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，就使其能完全擺脫人工操作，只通過計(jì)算機(jī)即可達(dá)到良好的控制效果。

3 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)前情況下，軟件的重要性得到了很大程度的提高，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。這可以反映在如下方面：市場(chǎng)的需求促使自動(dòng)化與IT平臺(tái)進(jìn)行融合，尤其是電子商務(wù)的普及更將加速這一過程。在自動(dòng)化領(lǐng)域中，IT技術(shù)和多媒體技術(shù)擁有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景：管理層不僅可以利用瀏覽器存取財(cái)務(wù)、人事等數(shù)據(jù)，也可以實(shí)時(shí)地對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控，這樣就能夠?qū)崟r(shí)、全面、準(zhǔn)確地了解詳細(xì)的生產(chǎn)信息?？梢哉f虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)，將直接對(duì)未來的自動(dòng)化產(chǎn)品產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。與此同時(shí)，軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力、組態(tài)環(huán)境變得更加重要了。隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)、以太網(wǎng)和技術(shù)的飛速發(fā)展，在未來的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電氣技術(shù)的與計(jì)算機(jī)和Internet結(jié)合將會(huì)變得越來越緊密，計(jì)算機(jī)將會(huì)在電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮不可替代的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曉桃.電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能與監(jiān)控[J].硅谷，2011，10（23）：103-104.

[2]黃巧林.基于DCS的鍋爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國電子商務(wù)，2011，12（10）：79-80.

[3]倫則.試論電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的功能及發(fā)展趨勢(shì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，7（35）：59-60.