智能化技术在电气工程自动化控制中的应用研究

李军 姜武权

摘要：文章首先阐述了智能化技术在运用过程中参照的理论基础，对技术运用的优势进行总结。其次重点讨论技术应用的具体方法，从智能控制、优化设计、故障诊断三方面进行。可促提升电气工程整体稳定系数，降低控制成本，在同行业中更具有竞争力。

关键词：智能化技术；电气工程；自动化控制

一、智能化技术在运用过程中的理论基础

智能化基于先进设备来实现，通常是以计算机为总控制中心，技术人员事先编定好程序，将生产环节各器械之间的使用顺序引入其中便可实现自动化运营。智能化技术涉及众多领域，具有极强的发展潜质，可根据企业实际生产需求自行拟定。智能化发展研究目的在于节省人力资源输出，让机械设备代替人工开展作业活动，可应用在具有危险性的生产环节中。还可对系统稳定性进行检测，设定时间后会定期采集数据，并反馈至控制中心，一旦发现安全隐患会停止作业，降低事故发生几率。将其应用在电气工程中，可提升维修控制人员工作效率。

智能化技术在运用过程中的理论基础涵盖了控制学、语言学、信息学、生物学以及医学等众多学科，它的综合性相对较强。此项技术主要研究的是怎样让机器拥有人工智能，并具备独立完成某些高危险、高难度工作的能力。为了保证智能化技术在运用过程中具有实操性，可以通过结合计算机技术对其进行可操作性的实验，开发研究相关智能机器的时效性以及有效性。智能化技术的研发是整个电气自动化控制行业的主要研究内容，具体包括电子电气技术、信息的收集与处理，它在電气工程自动化控制中的应用早就有实例证实，其具有很强的适应性以及实用性。作为当今计算机技术中的高端分支，智能化技术正逐渐被应用到电气工程的自动化控制工作当中，大量的事实表明，智能化技术在电气工程的自动化控制过程中已经取得了一定的效果。智能化技术在电气工程中的应用，不仅提高了电气自动化控制过程中的工作效率，而且还降低了工程的投入成本，减轻了控制人员的工作压力，实现了对人力资源的合理配置。

二、智能化技术在运用过程中的优势

智能化技术在电气自动化控制过程中的应用，最主要的形式就是让控制器实现智能化，被智能化后的控制器比传统的控制器在对电气的自动控制方面优势更大，其主要优势有以下几种：

1、不再需要建立控制模型

智能化技术自身含有控制功能，无需在设定独立的控制系统，在原有系统中做出整改即可。以自动化控制全部内容为工作指标，从系统编写到功能实现只需要少量技术人员参与，可减少人为原因造成的误差。电气工程自动化控制环节中包含大量变动因素。传统控制方法中将设备编制在统一的系统中，建立模型后才可开展检测工作，受供电期间稳定情况影响严重。在智能化系统中可完全省去这部分模型，直接将工作状态下设备运营情况检测并记录，影响稳定性的因素也能得到有效控制，是现代电气工程运营管理的主要途径。智能化控制器省去了对被控对象模型设计的工作，因此它从源头上避免了那些不可控因素的出现，使自动化控制器的精密系数得到了提升。

2、便于对电气系统进行调整控制

电气系统由众多设备组成，通过转换设备导通方式来实现使用功能。在开展某种生产作业时只需要部分设备参与，此时智能化系统会将其余设备断连，技术人员在总控制中心发出指令即可。这种优势是传统管理技术中缺少的，将其应用在电气工程中，可减少人力资源投入量，随时都可对设备进行调试。还可作为检修维护工作开展依据，自动化设备发生故障后反馈的参数会发生变化，工作人员逐一排查会浪费大量时间，但通过智能控制系统可快速判断故障发生方位，与现场测试结果相结合，得出更科学精准的维护方案。除此之外，智能化技术还具备自动诊断功能，根据生产情况对设备作业频率做出调整，无需工作人员实时观测。将这一技术应用在电气工程中，对行业发展起到推动作用。

3、智能化控制器具有很强的一致性

智能化控制器具有很强的一致性，主要体现在处理不同数据的问题上，即使输入的数据十分陌生同样也可以获得较高的估计，实现自动化控制的有关要求。控制效果的不同是由被控制对象的不同来决定的，虽然智能化控制器在对某些对象进行控制时并没有立即采取行动，它的控制效果依然很好，但这也不是绝对的，控制对象的改变可能导致控制的效果达不到预计的效果。所以在对自动控制系统进行设计时，一定要贯彻落实具体的设计原则，对于不同的被控对象一定要对其具体情况进行具体分析，再根据对象的实际情况进行全面的分析，对于控制的要求必须进行严格的审查。若使用环节中控制结果与实际情况存在误差，不能盲目认定是智能化系统自身原因，技术人员因对现场各步骤认真检修，保障工程整体运营安全稳定。

三、智能化技术在电气自动化控制中的具体应用

经过大量的研究表明，智能控制、优化设计以及故障诊断的合理使用是实现电气工程自动化控制的前提条件。

1、智能控制

在电气自动化的控制工作中加入智能化技术，便可以实现电气工程控制的无人操作化、远程化、高效化以及自主化，给智能化控制创造一个良好的发展空间；智能化控制在电气自动化技术中的广泛应用更加肯定了智能化技术的优越性，并使其在其他领域的发展奠定了良好的基础。

2、优化设计

在电气工程自动化控制过程中，经常会涉及到电气设备的设计，而设计的过程又相当的繁琐，它不仅要求设计人员对磁力、电气、电路等学科的知识要有足够的认识并能恰当的运用到设计工作中，而且它对设计人员的工作经验也有比较高的要求。传统的设计方式是利用实验与经验相结合的手工设计来完成的，因此方案的达标率低，修改的难度较大；而现在的方案设计是利用CAD技术以及计算机辅助软件来完成的，不仅减少了设计所需的时间，而且设计出来的方案无论是质量还是使用性能都相对较好。遗传算法是优化设计的过程中智能化技术应用的具体形式之一，它具有非常强的实用性和先进性，它的使用在一定程度上对设计进行了优化。

3、故障诊断

电气工程系统的运行过程中，电气设备发生故障的情况不可避免，而在故障发生前必定会有一系列与故障本身存在一定联系的征兆出现，利用智能化技术，就可以对其进行全面、准确的诊断。由于变压器在电气设备中具有十分重要的作用，因此电气设备监测人员对它的运行状况格外的重视，经常对其进行不定时的检测、维修，不过这样做也不能完全避免电气故障的出现，为了及时地将故障诊断出来，把电气故障造成的损失降到最低，智能化技术无疑是最佳的选择。

4、案例分析——“一拖多”恒压供水

实际应用中，单台水泵供水一般不能满足用水要求，常用多泵单变频恒压供水。即是“一拖多”控制方案，这种多台泵调速的方式，系统通过计算判定目前是否已达到设定压力，决定是否增加（投入）或减少（撤出）水泵。

由于“一拖多”变频恒压供水系统需要涉及压力PID控制、工频和变频等功能，所以需要由专门的程序控制来实现。以下主要介绍2种智能化控制系统。

第一，微机控制变频恒压供水系统

此系统以多台水泵并联供水，系统设定一个恒定的压力值，当用水量变化而产生管网压力的变化时，通过远传压力表，将管网压力反馈给PI控制器，通过PI控制器调整变频器的输出频率，调节泵的转速以保持恒压供水。微机控制变频恒压供水系统如图1所示。

图1 微机控制变频恒压供水系统

第二，供水专用变频器供水系统

采用供水专用的变频器，不需另外配置供水系统的控制，就可完成对由2～6台水泵组成的供水系统的控制，使用相当方便；供水专用变频器=普通变频器+PLC，是集供水控制和供水管理一体化的系统，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。西门子的MM430变频器供水专用变频器框图如图2所示。

图2 MM430变频器供水框图

根据实际情况，我们采用PLC控制变频恒压供水系统。变频器采用MM440，PLC采用S7-200，实现“一拖二”方式。在加泵过程中，变频器驱动电动机达到额定转速时，变频器内部输出继电器动作，作为一个控制信号将电动机切换到工频电网直接供电运行，而变频器再去启动其他的电动机。以达到电动机软启动和节能的目的，切换过程由PLC控制实现。减泵时，则由PLC控制直接停止工频运行的电动机。采用“启先停”方式。

小结：有感知能力、行为能力和思维能力共同构成了人工智能技术。人工智能体现了自动化的特征，所以可以将人工智能化技术广泛应用在电气工程自动化控制中，智能化技术在电气工程自动化控制中应用可以发挥很大的作用，能有效促进电气的优化设计，能及时对故障进行诊断，还能实现自动化控制。不断提高电气工程效率，进而更好的为人类社会服務。

参考文献：

[1] 刘文超.智能化技术在电气工程自动化控制中的运用[J].山东工业技术，2015（06）.

[2] 全红梅，陈辉.分析智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].科技与企业，2015（05）.