浅析电气自动化控制系统的应用及发展

吴昊华

摘 要：本文主要简述电气工程以及电气自动化的概念、电气自动化应用的范围及构成形式，并且分析其未来的发展趋势。

关键词：电气自动化 概念 应用 发展趋势

一、电气工程以及电气自动化的概念

电气工程（Electrical Engineering，简称EE）是当今高新技术领域中举足轻重的关键学科之一，更是现代科学研究领域中的热门学科。最成功的例子就是电子通信技术的巨大进步推动了以计算机网络为中心的信息时代的蓬勃发展，并且在根本上改变了人们的工作和生活模式。从某些层次上来讲，电气工程的发达程度甚至可以代表一个国家的科技进步水平。

电气自动化（Electrical Automation）的专业全称一般为电气工程及其自动化，其应用范围涉及各行各业，小到电气开关的设计，大到科技航天的研究，到处都有它的身影。电力的发展是促进生产和提高人们生活水平的重要物质基础，随着电力应用的不断发展和深化，新时代背景下的电气自动化进程成了国民经济和人民生活现代化的重要标志。

二、电气自动化应用的范围及构成形式

（一）电气工程中电气自动化系统的系统处理

电气工程中电气自动化系统的处理系统在电气工程设施方面主要通过传输信号屏蔽、设备接地信号处理、选择合适的抗干扰措施来实现。为了确保系统故障少、运行可靠、操作维护方便等，在电气自动化设备选择时，需要选择相应的经过长期检验证明其性能稳定可靠的设备来适应电气工程中现场的不同环境，保证系统的可靠稳定运行。

（二）电气工程中电气自动化导入微型计算机应用

由于电气自动化中微型计算机的引入，使系统能够完成自动记录并分析电气设施实际运转情况的反馈，还可根据当前设施运行趋势判定其误差以及发展情况，收集运行过程中的数据并分析以及判断误差。增强软件的循环查找和不同时间及环境状况的统计分析，直接进行统计数据的波形分析。为方便管理、电气工程中的电气自动化应用能够实现全程自动控制，还根据需要添加了必要的接口与界面，增强了系统的实用性。

（三）电气工程中电气自动化控制系统的设计

1、集中监控方式的设计。电气自动化中运用的这种集中监控方式设计，具有运行稳定、维护方便、控制系统的技术要求不高、系統容易设计等优点。但由于这种方式是将系统的各个功能都集中到一个处理器进行优化处理的设计特点，往往造成处理器所承担的任务十分繁重，导致处理的效率受到影响。由于伴随着监控信息的大量增加以及电气设备监控的全面性要求，随之而来的是系统冗余下降、电缆数量增加，设施处理信息能力严重滞后，影响系统的稳定性和可靠性。2、电气工程中现场总线监控方式的设计。目前，有关于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于发电厂、变电站工业自动化等综合自动化系统中，智能化电气设备的自动化进程进入了较快的发展时期。现场总线监控的设计形式使系统的应用更加有针对性，可以根据现场设备的具体情况进行调节和配置。由于各个装置设计的功能都是彼此独立的，并且都通过网络来进行连接控制，即使其中任何的一个装置发生故障，影响的仅仅是相应的元件，而不会导致整个系统的瘫痪。因此现场总线监控的控制设计在电气自动化中应用最多，同时也是最优的选择。3、电气自动化中运用远程监控方式的设计。电气自动化的应用具有远程监控的作用，通过图形化的自动化控制管理界面我们能够及时、准确地保障电气工程中各个设施的正确运行状态，及时找出故障来源，同时这种控制应用具有大量节约电缆、节省安装费用、节约材料、稳定性好、可靠性高、组态灵活的优点，可大量节省需要投入的人力、物力和财力。

三、电气自动化控制系统的应用

以工厂制造行业为例，电气自动化控制系统的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：

（一）生产过程自动化

在工厂制造行业中，可编程逻辑控制器（PLC）控制系统具有广泛应用。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。PLC控制系统的设计以安全、经济、可靠、实用为原则，配置各种传感器，继电器、运动机构、人机界面等电气元件组成设备电气自动化控制系统。

该系统通过现场传感器的信号采集生产过程各种主要工艺参数，控制核心PLC对数据进行处理，并输出信号给执行部件完成各种生产工艺，实现生产过程的自动化。

（二）设备联动控制

在产品制造生产线中，各个工序设备的配合非常重要。通过电气信号连接实现各种设备的联动控制，协调控制各设备的各项输入和输出之间的能量平衡以及质量平衡，使各个制造工序的顺利衔接，提高生产效率。

（三）电气自动化监控系统

利用中央监控主机、现场总线、以太网等计算机网络技术可组建各种设备自动监控系统，提升工厂自动化程度水平。在工厂制造行业中，一般有须持续运行的重要设备与设施。当重要设备或设施发生故障时，可能会影响工厂生产进度或甚至对生产的产品质量带来污染风险。做好设备的监控管理显得尤为重要。而设备自动监控系统安装使用，可实现对设备运行工况及工艺参数的实时监测，当被监控设备发生故障停机或运行参数出现异常时，设备自动监测系统及时触发报警，便于人员及时发现并处理；监控系统中的所有数据（如设备开/关机、报警时间、运行监测数据等信息）均可以自动记录，便于数据追溯和事件调查。因此，电气自动监控系统应用可以减少因人为疏忽带来的损失，在工厂运用中具有重大意义。

（四）设备安全控制及保护

设备的电气自动控制系统，根据传感器信号，控制设备的启动与停止，使设备安全稳定地运行。如制冷设备的高低压保护；水处理设备的高低水位控制；锅炉设备的蒸汽压力控制；压缩空气处理设备超温保护等。

四、电气自动化的发展趋势

（一）电气自动化产品种类将更加的多样化、创新化

目前，国家综合实力的竞争就是科学技术的竞争、国家创新能力的竞争。同样对于企业发展而言就是不断地提高企业科技水平和自主研发能力，并且不断的应用新技术，增强企业自身的综合实力和竞争力，从而提高产品的科技含量。对于电气自动化产品发展而言，也要不断地提高的研发更多的电气系统以及设备，加强电气自动化技术的应用能力，提升企业的发展能力。科学技术是第一生产力，对于电气自动化技术发展而言也同样的适用，国家在未来会对企业的自主生产力提出更好的优惠政策，为电气自动化技术的进步提供更为优质的环境，使我国的企业更具有国际竞争力，转变我国的经济发展方式，研发出更多的电气产品，提高我国工业化水平。

（二）电气自动化系统平台逐渐实现统一化

电气自动化系统的平台实现统一化，将会使同一个自动化平台，能够同时控制多个生产程序，这就能够使得企業在生产某个产品时，不必再次调整电气自动化程序，可以更快地设计出产品的生产方案，将产品生产方案更快地实施，其生产过程初期的测试、调试也能够更快地完成，电气自动化系统的运行将会更为稳定。如此一来，就可以大大缩短新产品从研制开发到实际生产的周期，加快企业的生产，节约更多的时间、费用，以及企业的人力物力，并且实现操作平台的统一化，同时也能够使电气自动化设备的维护更为方便，延长自动化设备的寿命。

（三）电气自动化系统采用通用结构

电气自动化系统运行过程中需要有一个通畅的渠道来传递信息，这就需要整个系统能够具有一个通用的结构。在企业运用电气自动化系统进行生产时，控制中心需要通过网络结构来控制整个系统中的监督设备以及生产现场的生产设备，将生产数据进行双向传递。同时，企业的管理人员需要通过网络来对生产设备进行严格的监督。在对电气自动化系统进行设计时，需要保证系统的网络能够紧密地连接控制部分与生产部分，因此，无论是运用系统内部的信息传输线路还是互联网，都需要电气自动化的系统具有通用结构才能够实现，以此来保证信息的传递，完成整个生产过程。

总结语

可见，当电气自动化与科技创新相结合时，新兴的力量与时代的科技发展将再一次降临我们身边，带给我们极大的福利，成为我们社会发展非常重要的支撑。电气工程及自动化的发展大大促使电气工程学科的进步，让其呈现出日趋精细化的态势，为人们的生活提供便利性。相关人员更加需要对其进行深入研究，让电气工程及其自动化为人们的生活提供更为优越的条件，让其作用得到更近一步的发挥。