劉秀梅

【關(guān)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(zhì)量的提高和經(jīng)營效率的提升，當(dāng)前階段，我國電氣自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)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(zhì)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(yùn)用是大勢所趨。

一、電氣自動化工程中的控制系統(tǒng)運(yùn)用意義

當(dāng)前我國工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程在不斷加快，電氣自動化工程控制占據(jù)著愈發(fā)關(guān)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(dāng)前，電氣自動化工程的核心技術(shù)為控制系統(tǒng)，很大程度上，其自身質(zhì)量、運(yùn)行效率決定了電氣自動化工程的運(yùn)轉(zhuǎn)效果，控制系統(tǒng)性價比較高，能夠致力于系統(tǒng)設(shè)備的高效運(yùn)行，減少危險(xiǎn)因素，降低經(jīng)濟(jì)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(biāo)志和主要方向，在未來依然有很大的前進(jìn)空間和潛力，控制系統(tǒng)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)能夠推動我國工業(yè)化水平的持續(xù)進(jìn)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(xì)程度，加快質(zhì)量和技術(shù)革新，有利于推動我國企業(yè)主體的技術(shù)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(yùn)用是我國工業(yè)領(lǐng)域的里程碑式進(jìn)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(jì)算機(jī)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(jìn)行中央電纜連接服務(wù)端和客戶端口處理，DCS系統(tǒng)運(yùn)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(shí)現(xiàn)工程系統(tǒng)操作性質(zhì)的改變，能夠充當(dāng)數(shù)據(jù)執(zhí)行器、計(jì)算器，具有雙重功能。可見，在大量數(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(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖 1 DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（二）控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率有待進(jìn)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)大量工作的快速處理，比如：服務(wù)工作、過渡工作。但是基于現(xiàn)狀而言，對比發(fā)達(dá)國家，我國電氣自動化控制系統(tǒng)服務(wù)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(wù)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(jī)構(gòu)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(hù)不足

電氣自動化控制系統(tǒng)工作由現(xiàn)場總線控制、遠(yuǎn)程控制組成，對比傳統(tǒng)控制設(shè)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(jìn)行維護(hù)，可減少改進(jìn)工作量。在工作人員維護(hù)自動化系統(tǒng)時需要具備較高的技術(shù)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(qiáng)維護(hù)人員的專業(yè)性培養(yǎng)，讓系統(tǒng)維護(hù)更具有科學(xué)性。

三、電氣自動化工程中控制系統(tǒng)運(yùn)用內(nèi)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(diào)，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(shù)集成。詳細(xì)而言，電氣自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)⑵髽I(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(jié)果反饋給管理人員。電氣自動化控制系統(tǒng)內(nèi)的集成系統(tǒng)主要內(nèi)容包括集成信息，產(chǎn)品技術(shù)、控制技術(shù)，系統(tǒng)可集成產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品加工質(zhì)量、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的提升，進(jìn)而提高產(chǎn)品的知名度?？刂萍夹g(shù)集成指的是企業(yè)控制任務(wù)的配合，提升其默契度，確保工作處理效率，保障工作處理質(zhì)量，讓系統(tǒng)集成信息和企業(yè)實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)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(nèi)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(shù)、計(jì)算機(jī)等其它控制技術(shù)相互結(jié)合，滲透在多個領(lǐng)域的工業(yè)制造中，實(shí)用性較強(qiáng)，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(diǎn)，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(jī)械式控制，以此實(shí)現(xiàn)全程控制，操控系統(tǒng)轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)量，儲存器為主要使用設(shè)備，可編程特點(diǎn)顯著，操控系統(tǒng)可改變數(shù)據(jù)量，促使技術(shù)人員輕易設(shè)置指令、更改命令，該系統(tǒng)能夠簡化程序，可將后續(xù)維護(hù)難度降低，在電氣自動化中，可編程系統(tǒng)獲得了廣泛應(yīng)用[4]。

（三）監(jiān)控方式

監(jiān)控方式要結(jié)合工程量，劃分為集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控兩類，選擇相應(yīng)的監(jiān)控技術(shù)，配備相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)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(shè)置了相應(yīng)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(shè)備，可分析監(jiān)控影像，能夠及時將處理結(jié)果傳輸?shù)娇偪刂剖?，便于工作人員集中監(jiān)控，對比常見的連鎖監(jiān)控設(shè)備，其配備了隔離刀閘、電路器，遠(yuǎn)程監(jiān)控在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸功能基礎(chǔ)上，對監(jiān)控技術(shù)實(shí)施了改造，它的運(yùn)用具有較大的優(yōu)勢，工作人員不必寸步不離地進(jìn)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(luò)化的影響和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境因素的干擾，當(dāng)前遠(yuǎn)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(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)需求

在進(jìn)行這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該滿足以下兩點(diǎn)基本需求，第一，在設(shè)計(jì)的時候要采用分布式結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)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(dú)立性?；诖耍陂_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(yùn)行效率產(chǎn)生影響。第二，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要采用擴(kuò)展性結(jié)構(gòu)，并確保其具有較強(qiáng)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。可擴(kuò)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?qū)Ξ?dāng)中的一些模塊或者功能進(jìn)行擴(kuò)充。

（二）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在具體設(shè)計(jì)的時候還要把握以下幾個要點(diǎn)。第一，保證設(shè)計(jì)的可靠性。在這一系統(tǒng)中包含的內(nèi)容是比較多的，保證設(shè)計(jì)的可靠性則可以讓其中的變頻技術(shù)，微電子技術(shù)等能夠充分發(fā)揮作用，保證電氣自動化控制技術(shù)完整以及可靠。第二，在設(shè)計(jì)的時候要保證節(jié)能化?，F(xiàn)如今我國的發(fā)展速度非?？?，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(shè)計(jì)是一個重要趨勢，這也是響應(yīng)當(dāng)前綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展號召的一個有力體現(xiàn)。第三，智能化設(shè)計(jì)。得益于當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)、科技的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中。在進(jìn)行這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時候，還要體現(xiàn)智能化的特點(diǎn)，以便讓相關(guān)工作能夠更加高效地開展。

（三）系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、硬件設(shè)計(jì)：在硬件設(shè)計(jì)中主要有以下幾個方面的內(nèi)容：第一，輸入電路設(shè)計(jì)。就PLC技術(shù)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(qiáng)的特點(diǎn)。這樣的特點(diǎn)就決定著在進(jìn)行輸入電路設(shè)計(jì)的時候，要著重關(guān)注電源的軟件安裝這一環(huán)節(jié)。其中，要選擇雙隔離技術(shù)處理變壓器，實(shí)施相應(yīng)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(xué)設(shè)計(jì)整體系統(tǒng)，可將低頻、高頻脈沖干擾減緩。第二，在設(shè)計(jì)輸出電路時，設(shè)計(jì)指示燈與變頻器的選擇則需要根據(jù)實(shí)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(yīng)性比較強(qiáng)，而且有著較快的響應(yīng)速度。而且以此為基礎(chǔ)進(jìn)行輸出電路設(shè)計(jì)不僅便捷，且比較簡單，自身負(fù)載能力較強(qiáng)、抗干擾能力較強(qiáng)。

在設(shè)計(jì)的時候，還需注意，在直流感性負(fù)載的旁邊接續(xù)流二極管。這是由于電路進(jìn)行輸出期間，電磁圈帶有感性負(fù)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(jìn)行相應(yīng)操作，以便提升整體系統(tǒng)的安全可靠性。第三，抗干擾設(shè)計(jì)。在如今我國科技發(fā)展速度非?？斓谋尘跋拢覀冊诠I(yè)自動化方面所獲得的成就也比較多，而且還在不斷地進(jìn)步。在這一過程中，對于晶體管的使用是非常多的，這給實(shí)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(yùn)行的過程中就面臨著比較嚴(yán)重的干擾問題。所以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時候，一定要重視抗干擾設(shè)計(jì)。比較常見的抗干擾設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的時候用超隔離變壓器來實(shí)現(xiàn)隔離作用。（2）屏蔽。應(yīng)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(shè)計(jì)的時候，當(dāng)進(jìn)入布線這一環(huán)節(jié)時，則需要對其中的強(qiáng)電和弱電信號線進(jìn)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(jìn)行傳輸線走線，則可以在這一過程運(yùn)用絞線實(shí)現(xiàn)對電纜的屏蔽。

2、軟件設(shè)計(jì)：PLC電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，需要明確不同控制對程序設(shè)計(jì)的要求。復(fù)雜程序設(shè)計(jì)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(shí)施相應(yīng)的控制。其自身所具備的特點(diǎn)就是獨(dú)立性，在這一程序中，基本的結(jié)構(gòu)有條件，分支順序和循環(huán)。第二，模塊化程序。這類程序能夠?qū)⒖傮w控制目標(biāo)劃分為不同的模塊，各個獨(dú)立模塊分別實(shí)施調(diào)試與編寫，可組成完整程序。這個思路在設(shè)計(jì)的時候是常常被使用的，這是由于這種設(shè)計(jì)思路下的設(shè)計(jì)工作比較容易開展，不同的子模塊要實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)是較為單一的，設(shè)計(jì)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(fù)雜的控制要求，采用這種思想來設(shè)計(jì)也能很好地滿足。在具體設(shè)計(jì)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(jìn)行分配，I/O的點(diǎn)數(shù)先小后大。在整體程序中，定時器和計(jì)數(shù)器可以進(jìn)行統(tǒng)一編程，這可以保證整體系統(tǒng)運(yùn)行的效率。還需注意的一點(diǎn)是，統(tǒng)一編號處理程序內(nèi)使用的繼電器，以便于維修。第三，編程技巧，在開展程序設(shè)計(jì)期間，需要掌握相應(yīng)的原則，科學(xué)合理設(shè)計(jì)，簡化邏輯關(guān)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(nèi)存?；诖?，在編制期間，需要掌握PLC不同觸電，進(jìn)行反復(fù)多次使用。程序內(nèi)的次要設(shè)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(jìn)行整合處理，用一個模塊來封裝，在此基礎(chǔ)上就可以非常便利地對其進(jìn)行反復(fù)調(diào)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(jìn)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(guān)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(qiáng)安全保衛(wèi)程度，研究反黑客技術(shù)，加強(qiáng)系統(tǒng)信息安全保護(hù)，確保不法分子無法快速侵入影響系統(tǒng)安全，有關(guān)工作人員還可以分析非法侵入案例，展開深入調(diào)查研究，從反面和側(cè)面來推動信息安全，保護(hù)科技的創(chuàng)新與改革，提高企業(yè)的技術(shù)水平。同時有關(guān)工作人員可以對應(yīng)用信息化科技展開充分開發(fā)與利用，加強(qiáng)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(shè)備連接的安全度，借助人工智能技術(shù)的支持，可實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量、運(yùn)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(guān)科技人員要把安全警報(bào)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相互捆綁，對信息的流入和流出進(jìn)行自動痕跡記錄，從多個層面設(shè)置安全保護(hù)屏障[6]。

（二）建立健全檢修和維護(hù)機(jī)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(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，加強(qiáng)專業(yè)設(shè)備升級，掌握業(yè)界控制技術(shù)的改革、創(chuàng)新方向，針對企業(yè)內(nèi)電氣自動化工程實(shí)際運(yùn)用特點(diǎn)采用先進(jìn)的技術(shù)，加強(qiáng)快速革新和設(shè)備維護(hù)。相關(guān)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(shè)備報(bào)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(jié)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(yùn)用價值，有關(guān)工作人員要善于發(fā)現(xiàn)問題，加強(qiáng)技術(shù)革新與改進(jìn)，在未來充分發(fā)揮電氣自動化工程中的控制系統(tǒng)的運(yùn)用優(yōu)勢。