探讨电气自动化仪表与自动化控制技术

崔金山 孙文志

（山东鲁泰化学有限公司 山东济宁 272300）

电气设备功能的实现需要依靠自动化控制技术的有效支持，做好自动化控制技术的研究，提升自动化控制技术水平，已成为当前化工行业重点关注的内容。近年来，随着电气自动化行业不断发展，很多企业为提升自身在市场中的竞争力，都在积极开发智能化的电气控制系统，以代替传统的电气控制系统［1］。目前，市场上使用频率最高的电气自动化控制系统是可编程逻辑控制器，其具有较强的智能化特点，同时，其监控功能在实际工作中也具有较为良好的实用性，为电气自动化控制技术的发展奠定了良好的基础。为进一步创新电气自动化仪表设计及自动化控制技术，相关工作者有必要加强对先进技术的研发与应用，优化电气系统，实现创新发展。

1 电气仪表自动化控制系统功能概述

电气仪表自动化控制系统的功能具体包括以下3个方面。

1.1 智能监控

在实际工作中，电气自动化控制系统涉及的工作通常是比较广泛的，如监测工程所在的环境、周边工程的生产建设情况等［2］。在监测过程中，监控系统的传感器会发挥作用，考虑到目前监测系统的运作环境非常复杂，在设计监测系统时，建议相关工作者加强对各种传感器的合理选择，把控好传感器的性能，以满足系统的运行要求。由于系统具有智能化特点，在对信息的接收、传输过程中，需要用到红外收发模板与发光二极管两个设备，二者相辅相成，共同依据信号源的提示，记录好各种数据信息。此外，光敏三极管也是这一系统的重要组成部分，一般来讲，信号源接收的光线是红色光，由红外发射管发出。因此，为保证电气自动化仪表的正常运作，工作者必须加强对设备信号接收、传输性能的管理，采取一定的措施，保证信号能够被正常传输到单片机上，如加强对警戒线的排查等。

1.2 自动控制与保护

这一功能的正常运作主要依赖于分闸与合闸。在实际工作中，一些体积较大的电气自动化仪表，其控制系统承载的电流与电压通常也较大，因此，工作人员有必要加强对供电系统的调控，为其装设自动化的控制技术设备。在设备正式运行前，还应检查设备的性能，避免存在故障，导致电气自动化仪表无法被正常启动［3］。

1.3 测量功能

测量功能也是电气仪表自动化控制系统的重要功能之一。目前，市场上的电气设备大多都装设了指示灯与信号灯，在日常工作中，这些部件传达的信息通常仅包括电气系统的运行状态、运行稳定性等，不包括电气系统的各项运行参数，因此，设备使用者很难全面、具体地评判电气设备的运行情况。在安装、维修设备时，技术人员也需采用特定的仪器对设备的各项参数展开测量，一般会从P、U、I 这3 个层面测量，效率较低［4］。目前，对电气仪表设备的测量，已不再延续传统的人工测量手段，智能测量技术在电气仪表安装、维修、管理中的应用率越发提升，相应地，测量功能也就成为了电气仪表自动化系统继保护控制功能、监控功能外的第三功能，这对于保障仪表设备的运行效率、提升仪表参数测量精准性而言，显然有着重要的意义。

2 传统电气自动化仪表及自动化控制技术概述

2.1 传统电气设计思路

近年来，自动化技术不断发展，对新型电气自动化仪表的开发也被提上了日程，相关工作者有必要加强对传统电气自动化技术设计思想的学习，在此基础上，不断推陈出新，有所创新。具体而言，传统电气仪表的工作目标通常是保护电气设备不受损坏、保证电气设备的正常运行。很多工程项目在施工时都非常重视对电气设备的安装，而在这一过程中，使用电气自动化仪表，可帮助工程方获得更为良好的电气设备管理效果［5］。结合实际情况，可将传统电气设备设计思路概括为如下两点。首先，应依据用电设备的性能、构造情况，设计电气设备，尤其应当把控好设备在电荷、分布等方面的特征，可结合高低电压波动情况，设置好性能参数，完成对保护、控制系统的设计及对二次计量中配电系统的设计等。其次，在工艺控制与自动化系统等方面，工作人员应具体分析用电设备的末端控制条件，在此基础上，完成一系列工作，如电气安装、电缆敷设等。

2.2 传统电气自动化控制技术设计思路

在实际工作中，对电气自动化系统的设计并不是无章可循。工作人员可依据工艺控制与检测设备的分布情况进行具体的设计，一方面提升电气自动化系统的设计质量，另一方面为电气设备的运行带来可靠的保障［6］。此外，在正式开工前，相关工作者还应加强对计算机系统构造及内容的控制，一般来讲，应重点加强对仪表系统、变配电系统、用电设备控制系统的设计，应结合系统性能要求，编制流程图，监控软件动态，并完成对电缆、信号输出输入的设计等。

2.3 传统电气自动化系统组成部分

通常情况下，传统电气自动化系统包括控制网络、软件管理、仪表、执行器、控制器、计算机等众多辅助项目，其功能主要为管理、控制电气设备。在众多类型的自动化控制系统中，三级自动控制系统最为常规和典型，其现场设备连接在自动控制系统与各种电气设备之间，实际运行时，工作人员可利用这一设备采集系统信号、收集数据信息并对信息进行一定的处理。同时，如下几种设备在现场也较为多见：（1）可编程序控制PLC；（2）过程控制产品［7］。此外，现场设备的电气组成成分在种类上亦是十分丰富的，一般可依据其功能将其大致划分为保护设备、接收设备、管理设备等。实际运行中，可利用计算机系统、软件平台等，管理电气设备产生的数据信息。以下详细介绍传统电气自动化控制系统的几个重点组成部分。

2.3.1 中央控制系统

该系统由微机控制，与信息系统结合在一起，能够实现对电气系统的综合控制，具有接口多、精细化、集成化等多种特点。相较于人为控制手段，此种电气自动化控制手段的优势在于控制效率高、稳定性强、精确度好，有助于维护电气设备系统的功能安全与运行稳定性。此外，该系统使用的控制技术还具有一定的实时性，一旦电气设备因功能障碍等因素而出现安全隐患时，中央控制系统会第一时间发出安全控制指令，指导技术人员结合系统提示信息，采取措施维修电气设备。

2.3.2 PLC模块

PLC 模块是技术含量很高的控制技术，尤其表现在对元器件的选择上，原则上来讲，对这些元器件的选择，必须符合PLC 模块的运作要求，同时，技术人员还应为各个元器件赋予一定的屏蔽系统作为支撑。需要注意的是，在设计这一模块时，为最大化发挥各元器件的功能，技术人员需采取合适手段，避免元器件受到电磁干扰，因此，在元器件生产环节，有必要依照设计要求，加强生产参数控制。生产完毕后，还应及时执行质量检测，对于不合格的元器件应直接返厂。实际运行中，PLC模块所具有的优势是其他技术所不能比拟的，如面积小、安装简便等，在很大程度上提升了电气自动化系统的安装、运行效率，同时也有利于促进电气领域的可持续发展。

2.3.3 通信模块

此模块的主要功能为采集、管理、存储数据，并将处理好的数据信息传输至计算机系统中，实现对电气设备的自动化控制。此种技术以通信技术为支撑，类似于TCP协议，是利用网络平台传播、控制电气信息的技术。此模块的应用原理以光纤技术为载体，利用通信技术，将误码率传输至具体的电气仪表之中。技术人员可利用通信模块，实现对电气资源的有效共享，不断提升电气仪表信息传递、管理的精确性与高效性。

3 电气自动化仪表与自动化控制技术的新设计思想

3.1 基础条件

近年来，与电气设备有关的技术得到了一定程度的发展，呈现出明显的扁平化、网络开发化、电气智能化特征，为自动化控制系统的设计思想带来了全新的参考依据。以下详细分析电气仪表自动化控制系统新设计思想的基础条件。

3.2 嵌入式技术的发展

近年来，嵌入式技术得到了一定程度的更迭，在电气控制中有着较高的应用率与较为广阔的应用面。目前，很多企业设计的自动控制系统都应用了此种技术，其核心为Ethemet，这彰显了这类技术在近期及未来的发展方向。同时，电气仪表自动化控制系统与互联网技术的融合程度越来越深，相关工作者可以利用传感器等设备，将位于现场的电气设备与互联网连接在一起，同时还应加强对执行器的操作及管理，这也离不开对嵌入式技术的应用［8］。此外，随着相关技术的蓬勃发展，监控设备的发展方向也产生了一定的变化，状态性特征越发明显，状态诊断技术的作用日渐凸显，在很大程度上提升了现场设备的信息传递质量。为建立更为良好的状态监测点，有必要实现对现场设备与远程监控系统的紧密连接，让报警系统能够获得更为良好的运作。

3.3 现场总线技术的发展

现阶段，现场总线技术正朝着网络化、信息化的方向发展，在技术管理上，也越发呈现出集约化特征。设备及自动控制系统的智能化是此项技术最为关键的发展目标，在实际工作中，为实现对设备信号的精准传递，系统通常需转换信号的格式并对其实施分散控制，此功能也是建立在数字化技术、智能化技术的发展之上。

3.4 设计思想

以下详细分析新设计思想的内容与特点。小型PLC控制器是最为典型的就地控制设备，此外，嵌入式控制装置也是目前较为常见的就地控制设备。为提升电气自动化仪表运行的可靠性，有必要对设备进行一次性的电气设计，即就地控制用电设备，再对高低压配电设备实施一次电气设计，具体的设计要求可参考工艺控制的设计要求，在应用这项设计思路的前提下，工作人员在设计时无需再考虑预留的互联网。对不同电气的设计，在设计流程上通常具有一定的区别。例如，在过去很长一段时间内，若系统硬件未定牌，相关工作者不应开始系统施工，但现今对系统进行施工则无需等待定牌工序，因此，可以说新设计思想的出现显著简化了电气自动化的设计流程与施工工序。

有必要结合新设计思想的内容及特征，探讨其与未来新技术的融合情况。现如今，控制管理系统的发展呈现出了一定的开放性特点，同时，网络结构也越发呈现出扁平化特征，但数据信息共享仍然是这两类系统的主要功能，相关工作者应加强对此类技术的研发及应用，以控制电气自动化施工成本［9］。现场总线技术的发展离不开嵌入式控制装置的良好运作，建议相关工作者结合实际需求，调整好设备的在线、离线状态。总之，值得期待的是，随着电气自动化仪表与自动化控制技术的日益更迭，电气设备自动化工作效率会日渐提升，这有利于满足大众对电气的需求。

4 结语

综上所述，21世纪是信息技术迅速发展的时代，各行各业都在积极探索对智能化技术的应用，随着时代的进步，对电气系统的创新也逐步提上日程。电气自动化仪表与自动化控制技术的应用不仅能提升各类设备操作的智能化水平，还能大大提升各类电气设备使用的安全性与稳定性，在提升工业生产效率方面发挥着巨大作用。当前，电气设备的功能普遍较为先进，很多设备在经过一系列创新变革的基础上呈现出明显的集成化、自动化特点，但对电气自动化仪表及自动化控制技术的研发与推广还具有明显的滞后性，因此，在之后的工作中，相关工作者有必要加强对这类工作的创新，提升对嵌入式技术等先进技术的利用率。同时，施工人员也应不断提升对电气系统的施工水平，各方应形成合力，共同实现对电气系统的网络扁平化发展。