电气自动化控制系统在工业领域的应用与发展趋势

钟沁雨

西华大学，四川 成都 610039

随着信息控制技术所引领的第三次革命不断向前推进，传统的电气控制技术已难以适应当前工业的发展趋势。为了满足现代化工业的发展需求，电气从业人员在不断的探索中逐步完善电气自动控制技术。

近年来，自动化技术相较于传统人工方式，能极大程度地提高效率和质量，已在各大工业领域的生产加工过程中取得了广泛的应用。电气从业人员通过将自动化技术与电气控制技术相结合，推动了电气控制技术的进一步发展，不仅极大减少了工业生产工作中所需的人力、物力，还避免了工作人员直接面临危险、恶劣工作环境的状况，达到了事半功倍的效果，也使得电气控制过程更为安全可靠。

1 电气自动化控制系统概述

1.1 电气自动化控制系统概念

电气自动化控制系统主要以电磁继电器、变频器、感应器、PLC（可编程逻辑控制器）等电气原件组合成的控制器为基础，完成对各类电气设备的参数监测，并根据监测到的数据对受控设备进行状态评估或自动控制，进而保障受控设备正常、可靠运行的综合性系统。

1.2 电气自动化控制系统分类

根据不同的分类标准，电气自动化控制系统千差万别，文章分别以功能、系统处理的参数信号、系统选取的数学模型、系统面向的任务、系统控制的方式为标准，将电气自动控制系统分类如下。

按照功能的不同，可分为监测型系统、保护型系统、自动控制系统和三者相结合的复合型系统；根据系统处理参数信号表达形式的不同，可分为基于离散型数据的控制系统和基于连续型数据控制系统；根据数学建模方式的不同，可分为基于线性建模的控制系统和基于非线性建模的控制系统；根据面向任务的不同，可分为调节型控制系统、随动型控制系统和程序型控制系统；根据控制方式的不同，可分为闭环电气控制系统、开环电气控制系统和二者相结合的复合型电气控制系统。

2 电气自动化控制系统在工业领域中的应用

文章将结合电气自动控制在供暖节能、煤矿开采、供配电、化工以及污水处理典型现代化工业领域中的现状，分析电气自动控制技术的应用情况及应用特点。

2.1 供暖节能领域的应用

近年来，电气自动化控制系统在供暖领域中已得到了充分的应用[1]。借助电气自动化控制系统的监测功能，工作人员可实时获取供暖设备的压力、流量、温度等参数，从而掌握供暖网络各环节设备的运行态势，并进一步对整个供暖系统进行全局、宏观层面上的调控，进而避免水压、流量不平衡或温度分布不均等现象的发生。此外，还可根据用户的不同需求调节供暖时间和供暖强度，实现个性化、智能化的供暖。可见，电气自动化控制技术可通过提高生产效率有效降低消耗的能源，并通过科学调配减少燃烧过程中产生的有害气体，有效减少大气污染。

更为重要的是，电气自动控制技术能有效规避供暖过程中安全事故的风险，工作人员可对每一个供暖设备的各项参数定义危险阈值，在参数超过该阈值时发出警告，并自动对参数进行调整，使其恢复到正常的范围内。

2.2 煤矿开采领域的应用

随着煤矿开采日趋现代化，电气自动控制技术在煤矿开采中得到了普遍应用[2]。电气自动控制的优势已在多种矿井设备上得到了体现。对矿井提升机进行电气自动控制，可稳定且高效率地完成对采矿国产中重要的材料和人员的运输。对皮带输送机进行电气自动控制，可监测到长距离皮带输送过程中，诸如跑偏、打滑及撒料等的异常情况，降低安全事故发生的概率；同时，可根据运输煤矿的重量自动调整皮带输送机的运行速度，使输送机更加节能，提高设备效率。对井下水泵进行电气自动控制，可根据水仓现有水位自动调节抽水泵的运行状态，在无须人员值守的情况下有效降低煤矿水害发生的概率。

2.3 供配电领域的应用

电气自动控制技术在供配电领域同样取得了广泛的应用。由于供配电系统本身由大量的电气设备组成，包含大量的参数，应用电气自动控制技术能够有效减少对系统的管理成本，通过对生产电力资源的合理分配，从而提升系统的整体效率；还能根据用户的实际用电需求，及时调整电气设备的运行状态、疏通电路，保证用户的供电稳定。除此之外，大部分电气设备存在一定的电磁干扰及安全风险，而电气自动控制技术提升了系统整体的安全性，通过实时参数监控，能及时发现系统中存在安全风险的电气设备，降低故障发生的概率；即使故障出现后，也能及时发现并对其进行调整和修复，从而保障供配电过程的安全。

2.4 化工生产领域的应用

由于化工领域的生产环境多为高温、高压，生产线涉及很多大型生产设备，且生产原料以及生产产品大多是易燃易爆物，一旦发生安全事故，将会造成严重的后果，不仅极易对生态环境造成严重的破坏，还会造成大规模的人员伤亡。此时，电气自动控制技术极大程度地提升了化工生产自动化控制水平，在整个化工行业中得到了较为广泛的应用[3]。电气自动控制技术可以对化工生产过程中的各大参数进行实时监测，为后续生产提供数据指导。在化工生产实践中，电气自动控制技术不仅可以保证化工产品的质量，还可以极大地提高化工生产过程中的安全性。

2.5 污水处理领域的应用

电气自动控制技术对于污水处理过程而言极其重要。从污水处理技术来看，电气自动控制技术可以通过PLC 控制系统掌握各项污水数据信息，提高污水厂的工作质量，得到准确的相关参数并及时地分析污水处理过程。此外，电气自动控制技术对污水处理流程、现场施工情况、数据参数等进行采集，从而提高工作效率。

综上，在各类现代工业领域应用电气自动控制技术的过程中，通过应用各类传感器对各种信号进行监测，可有效辅助发现故障、识别故障，诊断故障原因，判断故障的严重程度，找出发生故障的位置，并预测故障的发展趋势。一旦发现故障，可触发保护机制，并有针对性地给出合理有效的应对措施，有效降低安全事故发生的概率。同时，电气自动控制系统的应用可有效提升生产过程中的准确程度和自动化程度，极大地提高了工业生产效率。

3 发展趋势

3.1 硬件发展趋势

在现代工业逐渐向着大规模、高集成度方向发展的大环境下，所需实时监控掌握的参数数据日趋海量化，需要处理的业务逻辑更加多样化，配套的电气自动控制设备也日趋复杂，传统的用于构建电气自动控制系统的电气元件已无法满足工业生产领域中日益增长的自动控制需求。电气自动化控制系统将在不断发展的硬件设备的支持下，拥有更加健全的控制方式。因此，对于硬件单元而言，发展趋势总结如下。

（1）控制规模，处理能力更强。可支持同时并行控制更大规模的电气设备；数据处理量，数据处理速度都将得到明显的提升。

（2）灵活性更强。设备之间可更加方便地组合、扩展。

（3）功能更加完善。除了具备实时获取参数和完成简单的算术、逻辑运算的功能，还需要具备高级函数运算功能，并支持联网、远程输入和控制的功能。

3.2 智能化发展趋势

近年来，随着计算机技术的不断发展和人工智能技术的兴起，电气自动化紧跟社会发展的脚步，势必与计算机技术互相结合起来。为了保证电气自动控制的发展，也应紧跟信息化技术的发展脚步，融入数字化技术以及互联网技术。结合了人工智能技术的智能化检测技术不再是传统的基于逻辑的自动化控制方式，而是将输入输出的电气自动化参数映射作为一种可学习的目标，可在实际使用过程中逐渐完善，以达到更好的效果。

3.3 安全化发展趋势

保障系统使用过程的安全可靠，是电气自动化控制系统应用发展的最基本、最核心的目标。为了确保电气自动化技术的稳步发展，保障使用安全是第一要义，不可为了一时效率而埋下安全隐患。

4 结束语

总之，电气自动化控制技术已在各大现代工业领域发挥出重要的作用，并且随着现代化工业领域应用范围的扩大和用例场景更加复杂，仅基于现有的电气自动化控制技术已逐渐无法满足领域内日益增长的需求。未来的电气自动化控制系统应在提升硬件计算能力的同时，在保障安全的基础上进一步提高电气自动化系统的智能程度，不断更新和完善电气自动化系统，在满足现代工业领域的需求的同时，进一步推动电气自动化控制技术向前发展。