基于智能技术的电气自动化控制系统

丁国明

（河南农业职业学院 信息工程学院，河南 郑州 451450）

0 引 言

智能技术是时代进步的产物，其发展和时代的发展呈现相辅相成的关系。智能电气自动化控制系统是先进科学技术的体现，能够让建筑中或者某一个体系中的电气构成一个完善的系统，从而为人们提供一个智能化、高效化的工作环境或者生活环境。相较于美国、德国、日本等国家，我国智能自动控制技术的发展时间虽然比较短，但是仍旧取得了阶段性发展成果，与发达国家之间的差距在逐步缩小。为保证该技术的进一步发展，对智能电气自动化控制系统进行了探讨。

1 系统概况

某体育场的规模相对比较大，功能也较为多元化，所以用电量较大，需要借助智能电气自动化控制系统实现高效化的电气控制，利用科学的技术方法减少电能消耗。体育场采用DCS、ABS等子系统，考虑到体育场本身的用途以及建筑特征，合理协调配置这些系统，实现了对体育场内电气的有效自动化控制。

2 智能电气自动化控制系统控制思路

2.1 照明系统

鉴于体育馆内照明对于活动开展、赛事举办的重要作用，为进一步提高体育馆的功能性，需要根据需求，预定场景、调光等构建智能照明自动化控制系统。照明控制系统由系统单元、输出及输入3个部分构成。其中，系统部分主要是指PC接口、控制计算机、监视计算机及电源等；输出部分主要包括总线信号接收模块；输入部分主要包括遥控器、控制面板及触摸屏等[1]。

2.2 光照控制

不同活动的举办，对光照的要求也有所不同，需要根据实际情况，调整光照度。在电气控制角度，光照度主要是指受照面积接收到的光通量，其计算公式为Eav=φ·N·CU·K/M，其中φ主要表示单个电气设备的光通量；N为系统内的灯具数量；CU表示有关照明的空间利用系数；K表示照明设备的维护系数；M为受照对象的实际受照面积。在构建智能电气自动化控制系统时，经常采用“插值法”，利用线段形分析方法来实现对照明度标准值的确定。该方法主要是用直线来替代曲线变化，结合线性方法，根据输入值来计算出输出值。如图1所示，若是输入值在（Xi，Yi），那么其对应的数值就可根据公式Yi+Ki（X-Xi）来计算，然后结合线性差值，得出斜率。因此，只有采用足够大的n，就能够采用直线来替代曲线，进而获得较高的计算精度[2]。

图1 线性差值方法示意图

2.3 以现场总线为基础的智能电气自动化控制系统控制过程

现场总线方法是实现对电气设备自动化控制的重要技术。在一般建筑或者场地的就地控制中，现场设备的启动、开启，需要利用变频器、软启动器等控制设备，从而实现对就地控制信号的接收以及执行[3]。若是考虑到远程控制等因素，电气设备的启动、停止，还需通过DP总线信号以及信号反馈来实现。在PLC系统中，执行相应的指令，PLC系统以DP总线中的数据为控制基础来实现有效控制，并呈现控制器设备在运作中出现的故障[4]。

3 智能电气自动化控制系统构建

3.1 系统设计

考虑到体育场的规模以及其多元化的功能，为满足体育场在不同使用条件下的使用需求，智能电气自动化控制系统的设计，需要实现对灯光的多样性配置，并通过变配电室的自动化控制来降低体育场电气设备的维护成本、运行成本。主要利用Acrel3000构建智能管理系统以及电力监控系统，采用ACR320ELK网络电力仪表实现对电量数值的有效监控，采用ARTU-J16实现对控制单元的有效监控[5]。

系统为常规的3层结构，为设备层、通信层及控制层。其中，设备层主要是由各种控制设备以及配电柜上的多功能仪表构成；通信层通过RS485总线实现数据传输，并连接现场电气设备以及控制层，同时由广电转换器、通信服务器及以太交换机构成；控制层主要是由通信终端设备构成[6]。

3.2 系统功能

（1）数据采集、数据处理。智能电气自动化控制系统需要向用户提供电气设备电力消耗情况，用户可通过智能电气自动化控制系统直观地获取各种有关系统运作的数据信息。（2）故障报警。当智能电气自动化控制系统内的设备或者系统模块发生故障时，要能够实现直观的、及时的声光告警，并能够记录故障相关信息，为系统的维护、检修提供可靠的数据基础。（3）人机交互。智能电气自动化控制系统拥有简单、直观的用户界面，可显示电气设备的运作状态、参数等。（4）权限管理。赋予不同用户不同的权限，避免基层操作人员的误操作造成重大损失。

4 试验测试

为进一步完善智能电气自动化控制系统功能、性能，采用试验的方法，对体育场馆智能电气自动化控制系统进行测试。试验共分为故障告警测试、数据储存测试及事件记录测试。

数据储存主要包括基本参数储存和当前电气设备运作参数储存，所有参数自动保存且在掉电后不丢失，网络电表中的电量、需用电量等数据在掉电后丢失。同时，数据储存还需要包括分项电量、历史电量及无功电量等信息内容。采用的测试方法为：根据实际情况设置结算点（结算点需要精确到时）→自动储存数据→记录电量数据、正反向电联该数据、无功电量数据及无功容性电量数据等→断电→接通电源→检查数据。最终测试结果表明，数据无问题，数据内容准确。

智能电气自动化控制系统结构较为复杂，为给后期的维护、检修提供便利，智能电气自动化控制系统必须要具有良好的事件记录功能，所以需对事件记录功能进行测试。测试方法为：模拟失压状态30 s→系统记录（失压线路、次数及时间等数据）→模拟三相全失压→系统记录（失压次数、失压时间等数据）→检查数据完整性。测试结果表明，智能电气自动化控制系统记录功能完善[7]。

5 结 论

智能电气自动化控制系统的应用，对于各行各业发展具有至关重要的意义。目前，智能电气自动化控制系统在我国智能建筑中的应用较为广泛，并且呈现出一定的应用成果。智能电气自动化控制系统的构建需要充分考虑到实际需求，并采用合理的方式，计算出智能电气自动化控制系统中的各项数值，然后再有针对性地选择各层控制结构。文中提出的照明智能自动化控制系统，是智能电气自动化控制系统应用的一个缩影，望广大从业者加以重视。