浅析电气自动控制系统的功能

范超

摘 要：当前的科学技术突飞猛进，电气自动控制系统的应用也变得更加广泛。电气自动控制系统的产生不仅能够节约大量的人力资源成本，更能够给提高工作效率和增加机器工作精度，为生产力的发展起到了极大的推动作用。本文主要就电气自动控制系统的功能进行探讨，并对电气自动化的发展现状进行简单介绍，之后再对电气自动化控制系统的发展前景进行展望。

关键词：电气自动控制；系统功能；研究分析

工程技术通过理解并控制自然而造福于人类，控制系统工程师通过理解和控制环境的一部分，即所谓的系统，为社会提供经济实用的产品。为了达到对系统的控制目的就要理解系统，但是，控制工程也常常对尚未充分理解的系统实施控制，例如，对化工过程的控制。控制工程最显著的特点就是对各类机器、工业生产过程及经济活动过程实施控制，以造福于社会。除了在航空航天、导弹制导、机器人技术等领域中，自动控制系统具有特别重要的作用之外，在现代机器制造业、化工过程、交通管制系统等实用工业自动化和复杂的现代系统中都是不可缺少的组成部分。

1 电气自动控制系统的概述

1.1 电气自动控制系统的概念

电气自动控制就是为了达到特定的控制目的，在没有人直接参与的情况下，使用检测仪表和其他的控制设备装置对机器或者某一过程进行控制。一个电气自动控制系统可以分为控制器和控制对象这两部分，其中控制器是指控制机器或者过程的整套自动化的设备和仪表；控制对象则是指被控制的机器设备或过程。在控制过程中需要各种相关的数据参数作为控制用的参考数据，或者叫做被控参数。控制器和控制对象之间具有对应的变化规律，可称为系统的输入和系统的输出。

1.2 电气自动控制系统的性能要求

对于电气自动控制系统的性能，大致可以概括为以下两个方面：一是跟随输入，即电气自动控制系统的输出参量应该跟随着系统的输入参量而变化，比如弧焊机器人末端跟踪焊缝轨迹的控制系统，就要求控制器的输出可以做到跟踪输入轨迹来变化。但这其中也有一些例外的情况，比如有些控制系统中的输入参量是不跟随时间变化的，这就要求输出参量也不跟随时间变化。不管输出参量是否随这时间变化与否，但它都是符合跟随输入的原则的。另一个性能要求就是抗干扰，在进行电气自动控制过程中，难免会受到外界因素的影响，导致控制系统的输出参量产生一些偏差。所以为了保证控制系统能够正确无误地输出数据，就要保证其具有一定的抗干扰能力。

1.3 电气自动控制系统的分类

按照控制系统的结构分类，电气自动控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合式控制系统；若是按照电气自动控制系统的任务分类，则可以分成调节系统、随动控制系统和程序控制系统；按照电气自动控制系统的数学模型分类，则可以分为线性控制系统和非线性控制系统，其中又包含时变和非时变的系统；按照电气自动控制系统的信号进行分类，则可以分为连续控制系统和离散控制系统。除此之外，还可以根据系统的变量、规模、系统智能化程度等进行分类。

2 电气自动控制系统的功能

电气自动控制系统的标准语言规范是WindowsNT和IE。在电气自动控制系统的发展领域，由于人机界面能够灵活地控制并且容易集成，目前为止已经成为了一种主流的发展方向，受到越来越多的用户青睐。并且，电气自动控制系统使用的WindowsNT和IE语言使其更加容易维护。随着自动化生产水平的提升，企业中自动控制系统的作用显得更加重要，并且正在逐步成为电气系统良好运行的重要支持因素。从大的方面来说，对于电气设备，自动控制系统的功能就是实现机械设备和过程的自动化操作，从而降低人工操作的难度，并且大幅度地提高电气设备的运行效率。这种设备主要有以下功能。

2.1 自动控制功能

当设备出现故障时，需要电气自动化控制系统自动切断电路，来保证整个系统的安全。这也是自动控制系统成为电气操作设备中必要设备的重要原因。电气自动化控制系统中的控制回路能够保证线路安全稳定的运行，实现控制功能。

2.2 保护功能

电气设备在运行过程中会时常发生不可预知的故障，电压或电流以及功率等会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套能够检测这些故障信号并对设备和线路进行自动处理的保护设备。

2.3 监控功能

当前的电气自动控制系统都配备了相应的监控功能。这是由于控制系统中的自变量是电，而电是不能被肉眼所看见的，从外表看一台机器设备，是不能够判断它是否带电。所以这就需要借助各种功能的传感器的，设置各种视听信号，利用传感器进行转化，从而监控整个系统的变化。在自动控制系统检测到异常状况时，会自动发出报警信号，对工作人员进行提醒，实现系统的人机一体化。其中监控方式又可以分为集中监控方式、现场总线监控方式和远程监控方式。首先，集中监控方式方便运行维护，并且对控制站的防护要求较低，系统设计也相对简单，但集中式的处理器的任务较为繁重，处理速度也因此较慢。而且电缆数量的增加、长距离的电缆也会引入的较多的干扰，也会影响系统的可靠性。需要二次接线，但是二次接线复杂，查线不方便，很大程度上增加了系统维护的工作量。

对于远程监控方式说来，它适合于小型系统的监控，不适合全厂的系统构建，因为它的通讯速度较低。但它也具有一定的优点：节省材料和安装费用、可靠性高，并且组态灵活。现场总线监控方式加强了系统的针对性，它不仅具有远程监控方式的所有优点，还可以减少大量的隔离设备。它通过通信线进行连接，节省大量电缆，从而大大降低了建设和维护成本。

2.4 测量功能

电气自动控制系统能够测定线路的各种参数，在人类自身能够接收到的视听信号只能定性地表征设备的工作状态，要进行对设备的电压、电流、功率等详细参数的测定，还是需要使用具体的电气设备。电气自动控制系统本身具有自动测量这些数据的功能，这就给设备的控制带来了很大的便利。

2.5 智能化功能

电气自动控制设备智能化模式成为了企业发展的新方向。目前，对于以太网在自动化系统中的应用，已经积累了丰富的经验，智能化的电气设备也有了很快的发展。由于智能化技术具有良好的安全性、稳定性和可靠性，就使其能完全摆脱人工操作，只通过计算机即可达到良好的控制效果。

3 电气自动控制系统的发展趋势

在当前情况下，软件的重要性得到了很大程度的提高，电气自动控制系统正从单一的设备转向集成的系统。这可以反映在如下方面：市场的需求促使自动化与IT平台进行融合，尤其是电子商务的普及更将加速这一过程。在自动化领域中，IT技术和多媒体技术拥有相当广泛的应用前景：管理层不仅可以利用浏览器存取财务、人事等数据，也可以实时地对当前生产过程的动态画面进行监控，这样就能够实时、全面、准确地了解详细的生产信息。可以说虚拟现实技术和视频处理技术，将直接对未来的自动化产品产生深远的影响。与此同时，软件结构、通讯能力、组态环境变得更加重要了。随着当前计算机技术、以太网和技术的飞速发展，在未来的电气自动控制系统中，电气技术的与计算机和Internet结合将会变得越来越紧密，计算机将会在电气自动控制系统中发挥不可替代的作用。

参考文献

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