电气自动化技术现状与发展趋势浅析

杨琼

摘 要：电气自动化技术是工业产业的重要支撑，在工农生产、交通、制造、国防等领域广泛应用，在国民经济发展中发挥了巨大的作用。工业生产过程中的高度智能化、信息化的电气自动化技术的应用在很大程度上降低了企业的运行成本，增强了生产可靠性，提高了企业的效率和效益，促进了经济社会的快速健康发展。文章在总结现有电气自动化技术特点的基础上，分析了我国电气自动化技术的现状和发展趋势。

关键词：电气自动化技术；操作及其维护；网络结构

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）21-0101-02

1 电气自动化技术的特点

1.1 电气自动化技术应用面广泛

电气自动化技术凭借其强大的应用范围在大多数工业有关企业各部门中都有广泛地应用，工业生产过程中的高度智能化、信息化的电气自动化技术的应用在很大程度上降低了企业的运行成本，增强了生产可靠性，提高了企业的效率和效益，促进了经济社会的快速健康发展。此外，在电气自动化系统的设计研发中，包含了硬件设计部分和软件设计部分，具体技术实施方案因应用行业和场合而异，需要具体分析设计。另外电气自动化技术对微电子技术、电力电子技术依赖性比较强。对于一个完整的电气自动控制系统来说，无论从进行数字或模拟信号处理的控制器，到执行指令动作的执行机构和完成信号采集功能的传感器等等，均与电子技术的发展密切相关。

1.2 电气自动化系统操作及其维护简单

PLC/DCS控制系统的产生，使得电气自动化技术发生质的跳跃，PLC/DCS是微电子技术充分应用于电气自动化技术的产物。通过对可编程逻辑元件的编程替代传统的对继电器和接触器进行特定组合方式，电气自动化控制系统使得工业机器可以按照预先的程序设定来完成事先安排好的逻辑与判断功能，并执行操作指令。该项新技术的应用将生产工人从繁琐的人工重复单一操作中解放出来；自二十世纪六十年代末至八十年代中期，随着微处理器设计制造和数据存储器技术、电力电子技术和微电子技术的飞速发展；同时，由于用户对控制系统提出了更加灵活、实现更加复杂的功能要求，如增加系统的灵活性和精确性，减少开、停机时间，提高系统可靠性等等要求，使得PLC技术很快地被应用到工业生产控制中去。PLC控制系统做到了使得机器可以独立地完成更加复杂、灵活和精确的控制任务，真正实现了工业领域的电气自动化。

电气自动化系统操作与控制的标准平台人机交互界面（UI）良好，指令的修改及维护操作简单、灵活易用，广受用户喜爱；另外，目前采用PC的人机界面为基础的自动化系统已成为主流，在控制层选择Windows OS作为操作系统平台可以使电气自动化系统的操作与维护易于进行。

2 我国电气自动化技术的现状

2.1 Windows正成为工业控制标准平台

PC在工业生产制造领域普及程度非常高，在微软的倡导下，世界上主要的自动化系统厂商（如西门子、Rockwell等企业）共同制定了OPC标准。在工业自动化领域，基于Window OS的人机交互界面目前已经成为主流，基于PC的控制系统正是凭借其灵活可移植性强和易于集成的特点被更多广大的用户群体所采用。采用Windows OS作为工业控制标准平台的好处还包括其易于和办公平台进行高度集成整合，这使得信息化技术在工业生产现场管理层得到了充分地利用，便于管理人员进行快速实时查询企业的各种信息和数据。电气自动化设备信息化地逐步普及，简化了繁琐的操作，使得我们的工作高效、准确。现有的Windows OS平台保证了从现场设备到控制系统平台、从控制系统平台到管理层层面的应用程序的实现平滑连接。

2.2 现场总线和分布式控制系统

现场总线系统是连接各种设备和自动化系统的数字型、采用全双工通信模式的一种分支结构，它利用串行电缆实现将位于中央控制室内的各种工业计算机、监视控制软件和PLC与现场设备可靠连接起来，实现现场设备的数据采集，通过数据传输电缆传到中央控制器上体现出来。现场总线系统可以解决工业生产现场设备间多点双向数字通信，包括现场控制设备与上级控制系统之间的通信交互问题。目前工业制造业、流水线、交通、国防等领域的自动化系统中广泛采用。分布式控制系统又称为集散控制系统，其基本思想可以概括为实现分散控制、集中操作功能，以提高可靠性；另外还具有高可靠性、分层管理、便于组合、灵活等特点。在分布式控制系统中，划分好区域后，按实际情况将微型处理元件安装在执行机构和测量装置附近，以便实现控制功能分散，而管理功能相对集中。

2.3 IT技术与电气工业自动化

INTERNET和INTRANET的普及加速了IT技术在自动化领域地广泛的应用，所利用的网络结构都可以用于实现办公自动化环境要求。采用Windows OS作为工业控制标准平台的好处还包括其易于和办公平台进行高度集成整合，这使得信息化技术在工业生产现场管理层得到了充分地利用，便于管理人员进行快速实时查询企业的各种信息和数据。电气自动化设备信息化地逐步普及，简化了繁琐的操作，使得我们的工作更加高效、准确。信息技术不仅渗入到工业界的管理层，而且深入到自动化的机器、设备和系统中。整合了信息化技术的控制系统拥有传统成熟PLC技术的变通性和可靠性，又兼容了信息技术的实时性和先进性。

3 电气自动化技术发展趋势

从电气自动化技术的发展历程来看，为满足用户日益严苛的需求和利用当今飞速发展的高新技术，在可预见的未来，无论是电气自动化系统生产厂商、系统集成制造公司，还是终端用户，对于电气自动化系统的发展方向都有着统一化、通用化、高频化的倾向。

3.1 采用统一的系统开发平台

利用统一的系统开发平台，可以同时实现一个完整自动化项目的设计、平台搭建和测试调试、开机运行以及后续维护等阶段和环节，这样节省了开发成本、缩短了开发时间，提高了开发效益。采用统一系统开发平台还可以最大程度的为电气自动化系统的各部分提供统一的数据信息资源，提高了资源的使用效率，提升了系统的可靠性和可操作性，使得电气自动化系统具备更高，更强的实用性。

3.2 通用的网络结构

良好的自动化系统还应采用兼容的网络结构，这样系统的网络结构可以保证现场控制设备、计算机监控系统和企业管理系统之间的通讯畅通。利用内部网络或互联网连接企业管理层就可以对现场设备进行实时监督。在进行系统网络规划时，要做到保证现场设备通讯的现场总线与上级计算机控制系统和办公系统间通讯，网络设备还必须能够保证支持从办公环境到控制级的整个系统范围内的通讯。在架设好的整个Internet/Intranet网络中还应集成的网络配置、集成的数据统一管理以及集成的互相通讯等功能。兼容的网络结构可以满足数据信息在自动化体系不同层面间的交换需求，从而达到增强了系统的开放性和可控性的目的。

3.3 从低频向高频方向发展

当前PLC控制器还处于单频道且低频率的发展阶段，不利于系统的高效运行，同时也制约了指令处理速度。伴随技术的快速发展与进步，高频化技术的采用在自动化控制系统构成规模体积小型化、快速化方向发展；同时CPU数据处理量的加大也要求向大容量、高速度方向发展。

另外，为充分利用分布式控制方式，还可向网络化发展，增强可编程逻辑元件的通信联网功能利于使可编程逻辑元件间，PLC与工业计算机之间信息的交互，实现近距离或远距离通信，构建分散集中控制系统，提高电气自动化的可靠性。

4 结 语

经历了几十年的发展后，电气自动化技术从对继电器和接触器进行特定组合方式来实现初步自动化到利用PLC/DCS控制系统对可编程逻辑元件的编程实现逻辑和判断功能，使繁琐的人工重复操作由工业机器人完成，真正实现工业自动化。随着新技术的研发，软硬件技术的提高、通信和网络技术发展和半导体制程技术的提高，电气自动化技术必将日臻完善，凭借其可靠高效、强大功能支撑工农等行业不断进步，进一步促进了经济社会的快速健康发展。

参考文献：

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