【摘 要】電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)是電子信息領(lǐng)域的核心內(nèi)容，其觸角伸向各行各業(yè)，已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。本文首先介紹了電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，之后就其今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入探討，最后為進(jìn)一步推動(dòng)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展提出幾條合理化建議。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化控制；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)技術(shù)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)。隨著各學(xué)科領(lǐng)域之間的交叉融合技術(shù)水平越來(lái)越高，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為當(dāng)今高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。

1.電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的監(jiān)控方式

目前電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的監(jiān)控方式主要有集中式和遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。

集中式監(jiān)控方式的主要特點(diǎn)就是系統(tǒng)的所有功能都集中到一個(gè)處理器上，且隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線。這從某一方面來(lái)說可以實(shí)現(xiàn)所有電器設(shè)備的集中管理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作維修方便，控制站的防護(hù)要求較低。另一方面，處理器任務(wù)繁重，機(jī)動(dòng)性較差，當(dāng)處理器出現(xiàn)故障時(shí)整個(gè)系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)。尤其是當(dāng)系統(tǒng)中需要增加的設(shè)備越來(lái)越多時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)很多問題，諸如主機(jī)冗余下降、長(zhǎng)距離電纜造成系統(tǒng)可靠性下降、查線困難、維護(hù)量大等。

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，不需要接入大量電纜，極大了節(jié)省了安裝費(fèi)用及材料，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高和組態(tài)靈活。但由于其各種總線的通訊速度較低，所以只適用于電氣部分通訊量要求相對(duì)不是很大的場(chǎng)合，即適合于用于小監(jiān)控系統(tǒng)[1]。

1.2電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)控制方法

電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的應(yīng)用源于20世紀(jì)40年代，其最初的控制系統(tǒng)是通過直接數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)，后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路的發(fā)展，同時(shí)在設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參數(shù)增多的外界條件驅(qū)動(dòng)下，陸續(xù)出現(xiàn)了基于集散控制系統(tǒng)（DCS）和可編制控制系統(tǒng)（PLC）的控制方法，并被廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、制造等工業(yè)過程控制中。

1.2.1集散控制系統(tǒng)（DCS）

DCS綜合了控制、計(jì)算機(jī)、顯示和通訊等技術(shù)，屬于模擬數(shù)字的混合體系，主要應(yīng)用于化工，水泥，鋼鐵等的流程控制，其控制理論是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。系統(tǒng)以通訊網(wǎng)絡(luò)為紐帶，由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成。其主要特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)如下表1所示：

表1 DCS的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)情況表

然而，DCS對(duì)數(shù)字量控制和時(shí)序控制不是很強(qiáng)大，編程太過于復(fù)雜，一般的工程師還無(wú)法完成。同時(shí)需要第三方儀表或控制系統(tǒng)與DCS通訊，采用RS485或網(wǎng)關(guān)來(lái)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)通訊的硬件成本很高。

1.2.2可編制控制系統(tǒng)（PLC）

PLC主要用來(lái)控制數(shù)字量，適用于機(jī)械控制，如機(jī)床流水線等。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，相當(dāng)于一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。從功能特點(diǎn)來(lái)看，PLC具有使用方便、編程簡(jiǎn)單、功能性強(qiáng)、性能價(jià)格比高、可靠性高、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試費(fèi)用少和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但是PLC的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各PLC廠家的硬件體系互不兼容， 編程語(yǔ)言及指令系統(tǒng)也各異，當(dāng)用戶選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，并且學(xué)習(xí)特定的編程語(yǔ)言[2]。

2.電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

2.1現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式（FCS）的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的層控制網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使它們各自具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通訊能力，采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線等為總線，把多個(gè)測(cè)量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間及現(xiàn)場(chǎng)儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線體現(xiàn)了分布、開放、互聯(lián)、高可靠性的特點(diǎn)，而這些正是DCS系統(tǒng)的缺點(diǎn)。DCS通常是一對(duì)一單獨(dú)傳送信號(hào)，其所采用的模擬信號(hào)精度低，易受干擾，位于操作室的操作員對(duì)模擬儀表往往難以調(diào)整參數(shù)和預(yù)測(cè)故障，處于“失控”狀態(tài)，很多的儀表廠商自定標(biāo)準(zhǔn)，互換性差，儀表的功能也較單一，難以滿足現(xiàn)代的要求，而且?guī)缀跛械目刂乒δ芏嘉挥诳刂普局小CS則采取一對(duì)多雙向傳輸信號(hào)，采用的數(shù)字信號(hào)精度高、可靠性強(qiáng)，設(shè)備也始終處于操作員的遠(yuǎn)程監(jiān)控和可控狀態(tài)，用戶可以自由按需選擇不同品牌種類的設(shè)備互聯(lián)，智能儀表具有通信、控制和運(yùn)算等豐富的功能，而且控制功能分散到各個(gè)智能儀表中去。由此我們可以看到FCS相對(duì)于DCS的巨大進(jìn)步，在工程控制領(lǐng)域的發(fā)展前景較大。

2.2控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化及標(biāo)準(zhǔn)化

電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化就是對(duì)系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一管理，在工程控制中不管是使用現(xiàn)場(chǎng)總線還是通訊系統(tǒng)的以太網(wǎng)，都需保障控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)監(jiān)管體系及企業(yè)工程管理體系中的通訊數(shù)據(jù)暢通無(wú)阻。實(shí)行電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、保養(yǎng)和維護(hù)等各階段的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一協(xié)調(diào)，最終滿足客戶的需求，這也勢(shì)必為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)。

電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化就是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)化，隨著IEC61131頒布，Windows標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的使用，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化已成為必然，這不僅能極大提高各個(gè)企業(yè)的軟硬件交換數(shù)據(jù)的普遍性，還能確保各個(gè)企業(yè)之間能夠?qū)⑿畔⒔涣鞲奖?，徹底解決了企業(yè)之間的通訊困難。在今后的發(fā)展中進(jìn)一步擴(kuò)大電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的廣度與深度將是一個(gè)新的發(fā)展方向。

2.3智能化技術(shù)的應(yīng)用

智能化技術(shù)是新興高新技術(shù)領(lǐng)域，該技術(shù)研究的主要方向就是如何使機(jī)器具有人工智能并能完全代替人去執(zhí)行一些高難度、高危險(xiǎn)度的工作。在電氣自動(dòng)化工程控制中應(yīng)用智能化技術(shù)，主要是以智能化控制器的形式來(lái)進(jìn)行工程控制。眾所周知，傳統(tǒng)的控制器在進(jìn)行自動(dòng)化控制時(shí)，往往會(huì)因?yàn)榭刂茖?duì)象的動(dòng)態(tài)方程比較復(fù)雜而無(wú)法精確到位，這就會(huì)增加對(duì)象模型的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，降低模型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。而智能化控制器無(wú)需控制模型，這就避免了諸多不確定因素的產(chǎn)生，從而提高自動(dòng)化控制的準(zhǔn)確性和方便性，進(jìn)而提高了自動(dòng)化控制工作的工作效率，減輕了人員壓力，實(shí)現(xiàn)了人力資源的優(yōu)化配置[3]。

3.電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)發(fā)展的合理化建議

3.1持續(xù)推進(jìn)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)技術(shù)革新

電氣自動(dòng)化的不斷提高與完善離不開科技創(chuàng)新，為進(jìn)一步優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)科技創(chuàng)新。首先，加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，通過企業(yè)與院校之間的合作，可以使相關(guān)專業(yè)人才在實(shí)踐中了解企業(yè)所需，了解生產(chǎn)中需要解決的問題，這樣才能設(shè)計(jì)出與實(shí)際生產(chǎn)接軌的工程控制系統(tǒng)，提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的客戶滿意度。其次，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注國(guó)內(nèi)外最新科學(xué)技術(shù)狀態(tài)，并適當(dāng)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)政府應(yīng)加大科研經(jīng)費(fèi)的投入，以便創(chuàng)造出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)。

3.2提高電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防控能力

電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)本身具有設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)方面，可以從安排足夠的專業(yè)人員、做好周密的設(shè)計(jì)計(jì)劃、準(zhǔn)備充分的設(shè)計(jì)材料加以防控；在市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)方面，可以從深入企業(yè)調(diào)查、加強(qiáng)與客戶的溝通和關(guān)注市場(chǎng)動(dòng)向等方面加以防控；在安全風(fēng)險(xiǎn)方面，可以從加強(qiáng)專業(yè)人員和操作人員培訓(xùn)、使用安全防范集成技術(shù)和將硬件設(shè)備和軟件設(shè)備的運(yùn)行情況及時(shí)備案等方面加以防控。

【參考文獻(xiàn)】

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