电气自动化工程中的控制系统分析

刘秀梅

【关键词】电气自动化；控制系统；分析

引文

电气自动化工程系统具有较高的便捷度，控制系统能推动企业生产质量的提高和经营效率的提升，当前阶段，我国电气自动化控制系统的运用已经渗透到社会生产生活的方方面面，能够有效降低企业生产和经营成本，从整体上提高制造行业的质量和水平，并且能有力减少生产过程中的不安全因素，为企业的安全经营和生产助力，由此可见电气自动化工程控制系统的运用是大势所趋。

一、电气自动化工程中的控制系统运用意义

当前我国工业化发展进程在不断加快，电气自动化工程控制占据着愈发关键的地位，推动我国工业生产发展，是我国工业企业发展的主要动力。当前，电气自动化工程的核心技术为控制系统，很大程度上，其自身质量、运行效率决定了电气自动化工程的运转效果，控制系统性价比较高，能够致力于系统设备的高效运行，减少危险因素，降低经济成本。与此同时，电气自动化工程控制系统是现代工业革新的标志和主要方向，在未来依然有很大的前进空间和潜力，控制系统的高速运转能够推动我国工业化水平的持续进步，减少企业劳动力成本和人力资本的投入，提高工业生产流水线的精细程度，加快质量和技术革新，有利于推动我国企业主体的技术创新和自我发展，从这个角度上来看，电气自动化控制系统的运用是我国工业领域的里程碑式进步。

二、电气自动化工程控制系统的发展现状

（一）DCS系统精确度难以保障

DCS系统是由计算机分布式控制系统组成的，具有较高的集成性，它能够使用集中管理的方式，借助中央控制室，进行中央电缆连接服务端和客户端口处理，DCS系统运行、操作期间，会产生较大的数据流，模拟数字载体开展数据处理，DCS系统数据输入和输出可实现工程系统操作性质的改变，能够充当数据执行器、计算器，具有双重功能。可见，在大量数据的处理和分析过程中，DCS系统的数据处理精确程度难以得到持续的保障[1]。具体结构如图1所示。

图 1 DCS控制系统结构图

（二）控制系统的运行效率有待进一步提升

在我国电气工程生产加工过程中，控制系统在集成化控制基础上开展电路控制，电气自动化具有一定的缺陷，对一般工作的控制率较低，分区过程效率较低，一般要求电气自动化工程控制系统可实现大量工作的快速处理，比如：服务工作、过渡工作。但是基于现状而言，对比发达国家，我国电气自动化控制系统服务器、分支处理器仍较为薄弱，发展空间较大，其表现为主控制系统未能管理分支处理器、分支服务器，特定命令执行和分支系统的理解方面存在较多的不确定因素，会影响到主控制器的数据集成和数据分析，如果数据处理出现問题，则会对分支机构工作过程产生影响，也会降低整个电气自动化的控制效率[2]。

（三）电气自动化系统维护不足

电气自动化控制系统工作由现场总线控制、远程控制组成，对比传统控制设备，电气自动化工程控制系统包含电缆及其材料，可见工程控制系统中，自动化装置必须要投入更多的精力、时间进行维护，可减少改进工作量。在工作人员维护自动化系统时需要具备较高的技术含量，对后续处理工作有了更高的要求，在这一方面必须要加强维护人员的专业性培养，让系统维护更具有科学性。

三、电气自动化工程中控制系统运用内容

（一）系统集成

对电气自动化控制系统主要是用来对工程加以控制，对信息加以协调，全面把控工程信息，包含自动化工程信息管理、自动化工程控制技术集成。详细而言，电气自动化控制系统能够将企业不同部门的要素搜集，比如：人力资源处理、资金分配、管理信息等，系统会及时收集材料数据，分析影响因素，并将结果反馈给管理人员。电气自动化控制系统内的集成系统主要内容包括集成信息，产品技术、控制技术，系统可集成产品，能够实现产品加工质量、产品生产质量的提升，进而提高产品的知名度。控制技术集成指的是企业控制任务的配合，提升其默契度，确保工作处理效率，保障工作处理质量，让系统集成信息和企业实现共同进步与发展[3]。

（二）控制方式

控制方式也是电气自动化控制系统的重要内容，它主要可以分为两种形式，第一种是分散式，第二种是可编制系统。分散式系统指的是把控制系统和通信技术、计算机等其它控制技术相互结合，渗透在多个领域的工业制造中，实用性较强，覆盖面积较为广阔，控制方式的下属分类呈现出多元化的特点，主要包含集成控制、分级控制、分散控制三大系统。对于分散式系统，可编程系统能够选择机械式控制，以此实现全程控制，操控系统转变数据量，储存器为主要使用设备，可编程特点显著，操控系统可改变数据量，促使技术人员轻易设置指令、更改命令，该系统能够简化程序，可将后续维护难度降低，在电气自动化中，可编程系统获得了广泛应用[4]。

（三）监控方式

监控方式要结合工程量，划分为集中监控、远程监控两类，选择相应的监控技术，配备相应的监控设备开展工作。集中监控联动了各个部门和不同区域的监控，设置了相应的体系，可集成处理同一处理器上的监控体系、特殊连锁设备，可分析监控影像，能够及时将处理结果传输到总控制室，便于工作人员集中监控，对比常见的连锁监控设备，其配备了隔离刀闸、电路器，远程监控在现代计算机网络传输功能基础上，对监控技术实施了改造，它的运用具有较大的优势，工作人员不必寸步不离地进行监控工作，安装起来较为简单，成本较低，并且具有较高的监控可信程度，但是受到网络化的影响和网络环境因素的干扰，当前远程监控的方式普遍适用于小型电气自动化工程系统的控制中[5]。

四、PLC电气自动化控制系统的设计

（一）设计需求

在进行这一系统设计的过程中，应该满足以下两点基本需求，第一，在设计的时候要采用分布式结构，因为这种结构属于开放式的，这可以让不同的组成模块处在同一个系统中，同时具有相对独立性。基于此，在开展工作的时候就不会互相限制，例如监测和控制等工作就不会互相影响，而是对整体系统运行效率产生影响。第二，在系统设计中要采用扩展性结构，并确保其具有较强的兼容性。具备兼容性则是为了让不同的配置能够有更高的灵活性。这样一来，不同企业对于整体系统所提出的针对性要求和个性化需求便可以得到满足。可扩展性则主要是由于这一系统是要不断地优化，需要其能够对当中的一些模块或者功能进行扩充。

（二）设计要点

在具体设计的时候还要把握以下几个要点。第一，保证设计的可靠性。在这一系统中包含的内容是比较多的，保证设计的可靠性则可以让其中的变频技术，微电子技术等能够充分发挥作用，保证电气自动化控制技术完整以及可靠。第二，在设计的时候要保证节能化。现如今我国的发展速度非常快，但是我们也十分注意环保，并为此做出了许多努力，所以节能化设计是一个重要趋势，这也是响应当前绿色低碳经济发展号召的一个有力体现。第三，智能化设计。得益于当前我国经济、科技的不断发展，人工智能技术已经渗透到各行各业中。在进行这一系统设计的时候，还要体现智能化的特点，以便让相关工作能够更加高效地开展。

（三）系统设计

1、硬件设计：在硬件设计中主要有以下几个方面的内容：第一，输入电路设计。就PLC技术而言，其所使用的供电电源一般有着使用范围广以及抗干扰能力比较强的特点。这样的特点就决定着在进行输入电路设计的时候，要着重关注电源的软件安装这一环节。其中，要选择双隔离技术处理变压器，实施相应的接地处理，次级线圈屏蔽层接地方式为PLC输入电路接地。选择这种处理方案，能够科学设计整体系统，可将低频、高频脉冲干扰减缓。第二，在设计输出电路时，设计指示灯与变频器的选择则需要根据实际情况来确定，一般根据生产工艺的要求，可以在这两部分都选择晶体管输出。这主要是由于其对于高频动作的适应性比较强，而且有着较快的响应速度。而且以此为基础进行输出电路设计不仅便捷，且比较简单，自身负载能力较强、抗干扰能力较强。

在设计的时候，还需注意，在直流感性负载的旁边接续流二极管。这是由于电路进行输出期间，电磁圈带有感性负载，系统面临着浪涌电流冲击这一问题。在输出电路中，还需注意，PLC扫描频率小于10次/min，首选继电器输出方式。在PLC的外部，需对其硬件进行相应操作，以便提升整体系统的安全可靠性。第三，抗干扰设计。在如今我国科技发展速度非常快的背景下，我们在工业自动化方面所获得的成就也比较多，而且还在不断地进步。在这一过程中，对于晶体管的使用是非常多的，这给实际工作的开展提供了极大的帮助作用，不过在这一过程中也出现了交流电网产生污染的问题，所以整体系统在运行的过程中就面临着比较严重的干扰问题。所以在进行系统设计的时候，一定要重视抗干扰设计。比较常见的抗干扰设计方式有这几种：（1）隔离。这种方法比较好理解，这是由于电网中本身会产生比较多的高频干扰，而这往往是由于其原副边绕组之间存在的电容耦合而出现的，明确了这一主要原因，则可以在设计的时候用超隔离变压器来实现隔离作用。（2）屏蔽。应用这种方式的时候，比较常选择的就是借助金属外壳来发挥作用，通过其来完成可靠的接地操作，从而使得静电以及磁场被有效屏蔽。（3）布线。在具体设计的时候，當进入布线这一环节时，则需要对其中的强电和弱电信号线进行分开处理。让这两部分之间有一定的间隔存在，这样一来，如果模拟信号进行传输线走线，则可以在这一过程运用绞线实现对电缆的屏蔽。

2、软件设计：PLC电气自动化控制系统设计期间，需要明确不同控制对程序设计的要求。复杂程序设计主要包括：基本程序、模块化程序。第一，基本程序，其属于较为简单的一种生产工艺，可实施相应的控制。其自身所具备的特点就是独立性，在这一程序中，基本的结构有条件，分支顺序和循环。第二，模块化程序。这类程序能够将总体控制目标划分为不同的模块，各个独立模块分别实施调试与编写，可组成完整程序。这个思路在设计的时候是常常被使用的，这是由于这种设计思路下的设计工作比较容易开展，不同的子模块要实现的控制目标是较为单一的，设计时比较方便。而不同子模块在相互连接时又比较简单，即使是一些比较复杂的控制要求，采用这种思想来设计也能很好地满足。在具体设计的时候，一定要充分考虑生产流水线的要求，将其从前向后进行分配，I/O的点数先小后大。在整体程序中，定时器和计数器可以进行统一编程，这可以保证整体系统运行的效率。还需注意的一点是，统一编号处理程序内使用的继电器，以便于维修。第三，编程技巧，在开展程序设计期间，需要掌握相应的原则，科学合理设计，简化逻辑关系。这样一来才能保证编程输入方便，并且不会占用太大的内存。基于此，在编制期间，需要掌握PLC不同触电，进行反复多次使用。程序内的次要设备要与触电相互连接，相互联通。在程序中，正反自锁以及互锁这两部分可以进行整合处理，用一个模块来封装，在此基础上就可以非常便利地对其进行反复调试，可以在一定程度上减少编程工作量。

五、电气自动化工程中的控制系统发展建议

（一）进一步提高系统安全性

能对于电气自动化工程控制系统安全性能的问题，有关科技人员在其未来发展的过程中要加大对防火墙的研究力度，加强安全保卫程度，研究反黑客技术，加强系统信息安全保护，确保不法分子无法快速侵入影响系统安全，有关工作人员还可以分析非法侵入案例，展开深入调查研究，从反面和侧面来推动信息安全，保护科技的创新与改革，提高企业的技术水平。同时有关工作人员可以对应用信息化科技展开充分开发与利用，加强电气自动化控制系统的改良工作力度，确保系统处于最优水平，完善自动化对接，提升信息储存的稳定性，提高系统设备连接的安全度，借助人工智能技术的支持，可实现电气自动化控制系统的运行质量、运行效率提升，从根本的角度确保其优势和功能的发挥。除此之外，有关科技人员要把安全警报系统和控制系统相互捆绑，对信息的流入和流出进行自动痕迹记录，从多个层面设置安全保护屏障[6]。

（二）建立健全检修和维护机制

在电气自动化工程控制系统检测、维修上，需要完善、配备检修系统，安排专人管控，定期检查、维护网络系统，加强专业设备升级，掌握业界控制技术的改革、创新方向，针对企业内电气自动化工程实际运用特点采用先进的技术，加强快速革新和设备维护。相关人员在接收到维修反馈后要及时处理，处理维修信息、综合数据，合理决定维修先后顺序，根据设备报备的位置和时间顺序安排工作，避免由于维修不及时造成工程延误问题。

结语

综上所述，电气自动化工程中的控制系统具有多方面的运用价值，有关工作人员要善于发现问题，加强技术革新与改进，在未来充分发挥电气自动化工程中的控制系统的运用优势。