电气自动化仪表与自动化控制技术分析

陈明艳

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，设备上集成的各种功能设施也越来越多，并且自动化和集成化程度越来越高，但目前在使用电器设备时往往会出现一些问题，诸如系统老化、控制系统不稳定等，不但影响了设备自动化水平的提高，也阻碍了企业的发展。文章在分析电气设备的自动化控制功能的基础上，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

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）11-0021-01

目前，部分企业的电气仪表设备系统都相对落伍，技术较为单一，科技化程度低，控制技术也无法与国际领先水平相比，智能化系统控制更是无法想象。由于科技的高速推进，电气自动化技术同样走上了创新的快车道，计算机智能化技术的革新，也加速了电气自动化技术的更好发展，当可监控的PLC（即可编程逻辑控制器）取代电气系统之后，自动化控制也开始向集成化与智能化方向发展，并在应用领域不断推广与创新。引进与推广先进技术，不仅使操作更为便捷，还促使仪表的精细化管理水平上了一个台阶。

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还能够对附近的生产和生活环境提供监测，并完成环境信息的采集。通常我们会使用相应的传感器来开展监测，其类型主要分为煤器，温度和烟雾等多种类型的传感器，它们将收集来的信息通过红外收发模块（主要由信号源及红外收发装置结合组成）进行传输，此类收发系统的信号源通常是由红外线发光二极管组成，其接着装置使用的是光敏三极管。当其处于工作状态时，红外发射管会不停发射红外光，再由红外接收管接收后，将所得信号输至单片机上。假如红外线发射管被警戒线遮挡时，红外线接收管不会向单片机输出信号，这时单片机会出现中断，将报警信号发到相应基站。通过这种方式，就能做到在无人值守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

高压与大电流开关设备体积庞大，主要功能就是对控制系统并做到合闸与分闸。当设备在运行中出现故障，必须安装一套完整的自动化操作设备，才能做到对供电系统的调控。

自动化仪表工程是一项涉及面广、质量要求高的综合性工程。具体来说就是使用世界领先水平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，把测量仪、信号系统、继电保护、自动装置等一系列仪表设备的功能进行整合，使其真正做到对主动监控、自动测量、自动控制、微机保护及调度通信的综合性自动化控制。

1.3 测量功能

设备中指示灯或音响的信号只能表明设备当前的运行状态，假如想要准确获悉设备的工作状态，必须通过相关的设备仪表对线路参数作出测量，需要测量的有电压、电流和频率三项构成。在操作组件与仪表等设备中，人工操作正逐渐被电脑控制系统所取代，这也为微机自动化控制打下了良好的基础。

2 电气自动化控制系统的模块组成

电气自动化控制系统分为三大模块：PLC控制模块，通信模块，和中央控制模块三部分组成，下面分别介绍这三种系统。

2.1 PLC控制模块

PLC控制模块在对于电气元件选择的要求很高，每个电器元件都拥有独立的屏蔽系统，有效防止了电磁辐射作用元件的干扰，在每个生产环节上都必须遵守相应的生产制度，对每一个原件都必须严格检查，必须使用合格的产品，这种严苛的生产与检查制度提高了原件的使用性能，在实际使用中，运用PLC控制模块能够获得更为稳定的生产性能。PLC控制模块具有体积小，质量轻，安装容易，操作简便这四大优势。因此在PLC的控制系统建立时，耗时短，操作便捷，产品升级更为方便。同时其操作界面也秉承了人性化理念，从显示面板上就能看到对下一步操作的提示，对使用者操作能力的要求不高，为其更为广泛的推广提供了便利。

2.2 通讯模块

通讯模块的功能就是将数据采集仪器所收集的各类数据存入存储器，再通过网络传输至上位机系统。这种通讯系统通常所用的是通信网络中的通用技术，就如同目前被广泛应用的TCP/IP协议，运用现有的局域网或互联网功能，能够大大降低对设备资源的使用，同时也能保障信息传输的精确与稳定和通信信号的畅通，假如通讯模块使用光纤进行通信，可以将传输中的误码率和外界因素对通信模块的干扰进一步降低。使用局域网或互联网作为基础技术的通信模块系统，不仅可以做到信息的实时传递，还能通过网络在其他设备上做到信息共享，优化信息传递途径，使人力资源更为有效、科学地使用。

2.3 中央控制系统

中央控制系统是由安装于系统当中的微机来控制的，由于计算机技术的高速发展，微型计算机拥有多种功能与大量接口，可以与多个设备进行连接，完成系统所分配任务。和人工操作对比，在控制电气自动化系统时，微型计算机有精度高，速度快的特点，用中央控制系统操作时，系统的运行效率有明显提高。中央控制系统不仅能对传感器所采集数据做出实时处理，还能依据其内置程序，找到对应的解决方案，并做到实时报警，以及24 h监控所测数据，假如设备在运行过程中出现故障，系统会及时报警，并启动应急预案处理，防止人为操作造成的延迟。

3 电气自动化控制系统的设计理念及工作步骤

3.1 设计理念

3.1.1 集中监控的方式

集中监控的目的是将系统功能集中到一个处理器去处理，过程较为缓慢，信息量大，在监控的作用下，电气设备系统的可靠性会下降，但由于CAN总线技术的应用，智能电气设备开始有较为快速的发展，不但降低了电缆等材料的使用，还可以在网络连接下使整个组态更为灵活，降低了系统故障的发生率。

3.1.2 远程监控

远程监控是通过建立无线传感器网络系统，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，经自由组织而成的无线网络。在传感器节点间的作用下，做到了对周边信息与监测对象的动态检查，能够做到对周边设备的状态感知、故障诊断及预知维修等功能，确保了电气设备运行时的安全。

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

当自动化电气设备系统接受计算机所发送的信息后，经过前置机处理，储存至相应的储存设备中，将信息完整保存，之后服务器再把相关信息传送至相应工作站中，最后经WEP服务器将系统信息传送到局域网，以供共享信息的需要。

3.2.2 RTU的工作流程

运用遥测采集板，AID转换器等设备，采集变电所的遥测量，通过信息网络将相关信息发送至控制单元。在中央控制系统完成处理后，将信息发送至与之相对应的功能计算机，最后将其发送到调度端，作综合处理。

4 结 语

综上所述，尽管电气仪表自动化系统有了不小的进步，并且应用此系统之后，能使生产效率有明显提高。不过因为此系统还不太成熟，在实际运用中仍有一些问题，比如怎样在控制系统上升级其自我诊断的能力，加强自我维护功能，运行稳定性的提高，都需要在未来研究中的去重点解决。虽然电气仪表自动化系统依然有这样那样的问题，但它在应用领域中的优点更为突出，肯定会更为广泛的应用在今后的各个行业中。所以，在未来研究中，要针对每个行业的特点，有针对性地开发出与之对应的电气自动化控制系统，让机械生产加工更精确、规范与稳定，让我国的机械加工产业向高精度、高质量、高标准的道路迈进。

参考文献：

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[2] 梁苏友.论电气工程与自动化控制[J].科技向导，2011，（21）.