浅谈电气与仪表自动化控制系统

禹宏雷 薛成群 韩旭

摘 要：随着科学技术尤其是计算机和网络技术的发展，电气设备的自动化水平越来越高，其设备上集成的各种功能设施越来越多，电气设备正在自动化以及集成化的道路上越走越远，越走越快，电气设备的使用效率也越来越高。但与电气自动化水平发展相反的是，目前正在使用中的电器设备，依然存在着系统老化和控制系统不稳定的情况，这种情况不但严重也阻碍了企业的发展，也影响了电气设备的自动化水平发展。文章在电气设备的自动化控制功能上，对电气仪表设备的系统控制进行了探究。

关键词：电气仪表；控制系统；自动化

前言

目前，在一些企业中的电气仪表设备系统都比较陈旧，技术又比较单一，科技水平低，控制技术落后，无法实行智能化的系统控制。随着科技的不断进步，电气自动化的技术也在不断的进行创新，计算机智能化技术的发展，同样推动了电气自动化技术的向前发展，电气系统改为可以监控的PLC（即可编程逻辑控制器）后，引起的自动化控制逐渐向集成化，以智能化方向发展，而且在应用的领域，不断的推广，发展创新。先进技术的引进和推广，不但提升了操作的便捷性，而且提升了仪表的精细化管理水平。

1 电气与仪表自动化控制系统的功能概述

1.1 智能监控

电气自动化控制系统可以对周边的生产生活环境进行监测，采集环境信息。监测一般通过相应的传感器来进行，传感器的类型主要有煤器传感器，温度传感器，烟雾传感器等多种类型，传感器得到的信息通过由红外收发模块（主要由信号源及红外收发装置结合组成）进行传输，这种收发系统的信号源一般由红外线发光二极管构成，其接着装置常用的是光敏三极管。在工作情况下，红外发射管会不断的发出红外光，然后红外接收管接收到这些光线之后，将所得信号输出到单片机上。哪有红外线发射管局接手管组成的警戒线被遮挡时，红外线接收管，不给单片机输出信号，此时单片机会产生中断，发出报警信号到相应基站。通过这样的一种方式，可以在无人的情况下对所处环境进行监测，实现智能控制。

1.2 自动控制与保护功能

高压和大电流开关设备的体积很大，主要的功能是对系统进行控制进而实现分、合闸。当设备在运行的过程中出现了问题，只有安装一套完整的屯子自动化操作设备，才能够对供电系统进行调控。

众所周知，自动化仪表工程是一项涉及面极广、质量要求极高的综合性工程。具体就是指利用先进的计算机自动化技术、信息信号处理技术、现代电子通信技术，将包括测量仪、信号系统、继电保护、自动装置等在内的仪表设备经过功能的优化组合，以实现对主动监控、自动测量、自动控制、微机保护和调度通信等综合性的自动化控制。

1.3 测量功能

设备中的指示灯或者音响的信号只能够简单的表征设备的运行状态，如果要精准的了解设备的工作情况，就需要设备仪表对线路进行参数的测量，包括电压、电流以及频率等。在操作的组件与仪表等设备之中都能够通过电脑控制系统所取代，这就实现了微机自动化控制的基础。

2 电气自动化控制系统的模块组成

电气自动化控制系统主要由PLC控制模块，通信模块，和中央控制模块组成，下面分别介绍这三种系统。

2.1 PLC控制模块

PLC控制模块在电气元件的选择上是非常严格的，每一件电器元件都具有独立的屏蔽系统，避免了电磁辐射作用的元件的干扰，在每一个生产环节上都需要遵守相应的生产制度，对每一个原价都必须进行检查，只有合格的产品才会得到应用，这种严格的生产和检查制度提升了原价的使用性能，在实际应用中，使用PLC控制模块可以得到更稳定的生产性能。PLC控制模块体积小，质量轻，安装容易，操作简便，所以在PLC的控制系统建立时，消耗时间短，操作便捷，产品的更改和升级更为容易。PLC的操作界面非常人性化，在显示面板上可以直接看到显示的内容，对使用者的操作能力要求比较低，更适于推广。

2.2 通讯模块

通讯模块的主要功能是将数据采集仪器收集到的各种数据存放于存储器中，并通过网络传输到上位机系统。这种通讯系统一般使用通信网络中的通用技术，像现在广泛使用的TCP/IP协议，利用现有的局域网或者是互联网功能，可以减少很多设备资源的使用，同时可以保证信息传输中的精确性及稳定性，保障通信信号的实时畅通，如果通讯模块采用光纤进行通信，可以更好的降低传输中的误码率，降低外界因素对通信模块的干扰。使用局域网或互联网作为基础技术的通信模块系统，不但可以实现实时的信息传递，还可以利用网络在其他设备上实现信息共享，优化信息传递途径，同时实现人力资源的有效利用。

2.3 中央控制系统

中央控制系统是由安装在系统中的微型计算机来实现控制，随着现代计算机技术的不断发展，微型的计算机具有多种功能和相应的特点，具备数量众多的接口，可以连接众多的设备，完成系统所分配的各种任务。与人工操作相比，在对电气自动化系统进行控制时，微型计算机具有精度高，速度快的特点，在使用中央控制系统进行操控时，能显著提高系统的运行效率，到操作的精确性和稳定性。中央控制系统不但可以对传感器所采集的数据进行实时处理，并根据内置的程序，找出相应的解决方式，还可以实现实时报警功能，不间断地对所测数据进行监控，一旦发现设备运行中的异常情况，可以及时的报警并启动相应的预案进行处理，避免了人为操作时的延迟。

3 电气自动化控制系统的设计思想及工作过程

3.1 设计思想

3.1.1 集中监控方式

集中监控的主要目的就是将系统的功能全部汇总到一个处理器进行处理，所以处理的过程比较慢，而且信息量大，同时电气设备在监控的作用下，会使系统的可靠性降低，但是随着CAN总线技术以及台网等技术的应用，智能电气设备有了较快的发展，不仅可以节约电缆等材料，而且在网络的连接下可以使整个组态更加的灵活自如，降低系统发生故障的可能。

3.1.2 远程监控

远程监控主要是通过无线传感器网络系统的建立，最主要的影响因素就是在强噪声干扰信号环境下的振动节点，因为振动节点的设计是无线传感器网络建设的基础。无线传感器网络技术是一种具有计算机通信能力的微型传感器节点通过自由组织形成的无线网络。在传感器节点之间的作用下，实现了对周边信息以及监测对象的动态检查，能够实现对周边设备的状态感知以及故障诊断、预知维修等功能，保证了电气设备的安全运行。

3.2 电气自动化控制系统的工作过程

3.2.1 调度端系统的工作过程

在计算机发送的信息被自动化电气设备系统接收后，通过前置机的处理，储存到相应的储存设备中，将信息完整地保存下来，然后服务器将相关的信息传输到对应的工作站当中，最后经过WEP服务器将系统的信息传输到局域网，便需要的人共享信息。

3.2.2 RTU的工作流程

可以通过控制远程的遥测采集板，AID转换器等设备，对变电所的遥测量进行采集，通过信息网络将相关信息发送到控制单元上。经中央控制系统处理后，将信息发送到相关的功能计算机，最后将处理其发送到调度端，进行综合处理。

综上所述，虽然电气仪表自动化系统在近些年取得了很大的发展，应用这一系统，可以在一定程度上提高生产效率，但因为这一系统尚不成熟，在实际的应用中还存在着一些问题，解决这些问题，其是如何在控制系统上加强自我诊断能力，具有自我维护的功能，提高运行的稳定性，需要在以后研究中的重点解决。虽然电气仪表自动化系统存在着这样那样的问题，其在应用领域中的优点非常的突出，在今后的各行各业中必然得到更广泛的应用，在研究中，用不断的适应这个趋势，针对不同行业的使用特点，有针对性地开发相应的电气自动化控制系统，使相应的机械生产加工更精确，更规范，稳定，使我国的机械加工产业走向高精度，高质量，高标准的健康发展之路。

参考文献

[1]华树超，孙娜.基于电气工程自动化的智能化技术应用分析[J].科技创新与应用，2012.