电气自动化控制系统功能及其方式探析

本文通过对电气自动化控制系统的功能及特点、电气自动化控制系统设计方式的阐述，科学地展望了电气自动化控制系统发展趋势。

随着社会的不断发展，人们对于生产的速度、质量有了越来越高的要求，电气自动化系统适应了人们高效、低耗、高产的需要，对于实行准确又快速的生产控制具有重要的意义，为实现全面又优化的综合性管理系统提供了可能性。相对于传统的生产技术和生产管理，电气自动化系统有着很大的优越性，它一方面解决了由于人工劳力不足而导致的效率低下问题，另一方面凭借其精准的控制能力使得其在节省人力资源的同时提高了产品的质量。因此，电气自动化在生产过程以及实施控制中扮演了重要的角色，有效运用该系统将为企业带来长久效益。

一、电气自动化控制系统的功能及特点

（一）电气自动化控制系统的功能

电气自动化控制系统已经成为电力系统不可或缺的一个专业技术。电气自动化控制系统的基本功能主要可概括一下几点：（1）自动控制功能。即通过操作系统自动来控制分、合闸，比如当设备出现故障，开关能够自动的切断电源，以保护操作人员的人身安全、有利于设备的维护。（2）保护功能。即通过检测故障信号并能够为设备和线路提供保护（比如断开、切换等）的设备。比如当电压超过设备与线路允许的工作与范围限度时，能够自动切断，并发出警告信号。（3）监视功能。即指视听信号（比如灯光和音响等）对设备进行电气的监视，特别是人类的感官无法判断的，比如，判断一台设备是否处于通电的状态。（4）测量功能。即指在设备的运用和维护的过程中，需要对数据进行测量，以备了解设备的性能。通过各种仪表测量设备对线路参数（比如电压、电流、频率和功率大小等）进行定量的分析。

（二）电气自动化控制系统的特点

电气自动化控制系统的特点：（1）操作方便：显示控制屏按钮齐全，显示直观，便于操作人员操作；自动化的操作系统大大的节省了人力和物力；（2）功能强大：实施控制的计算机不仅具有动态协调的能力，还可以存储记录，并能够根据数据分析出相关的报告；（3）人性化：为了确保生产设备的稳定运行，其采用了不同的控制方式，因此设备一旦出现故障，人可以马上进行连锁控制；系统的设计体现“以人为本”的理念。

二、电气自动化控制系统设计方式

（一）集中监控方式

集中监控方式指利用一个控制系统对整个生产的过程进行全方位的监控，其主要特点是整体性强。由于监控的能力有限，这就要求监控的区域被监控的对象少且集中，否则监控的力度就将大打折扣。集中监控方式主要优点是监控系统设计、安装方便，相较于其他方式操作更加的简便，操作人员更易掌握，费用也较低。除了监控对象的限制以外，其在实际的监控过程中也暴露出了不少的缺点：由于该控制系统设计只有一个处理器，各个功能的实现只能由这个处理器集中处理，在这种超负荷的情况下，处理的速度就会严重地受到影响。另外，当监控对象的不断增加，电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性，控制的精准性也将大大的降低。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线的方式，可能存在着辅助接点经常不到位的隐患，从而造成设备无法操作。这种接线方式不利于维护人员对电线的维护，复杂的维修方式不仅降低了效率而且存在着操作失误的可能性。

（二）远程监控方式

远程监控方式是指通过网络对远程计算机进行操作的方法，它不仅仅包括对远程计算机进行重新启动、关机等操作、还包括对远程计算机进行日常设置的工作。这一种监控方式的主要优点是突破了空间上的局限，实现长距离的监控。另外，远程监控系统采用四种不同的装置，从而解决了集中监控方式中由于某一设备出现故障整个系统就无法运行的问题。这一种监控系统主要适用于偏远地区的监控对象。

（三）分布式监控方式

分布式控制系统是应用计算机技术对生产过程进行集中监测、管理和分散控制的综合性网络系统，一般由监控管理级、过程控制级和现场级三部分组成，其在工业过程控制领域中得到了广泛的应用，是现代工业过程控制得以实现的主要渠道。其主要的特点就是集中管理和分散控制，即运用多套的监控设备对分散地监控不同的对象，使得监控更有针对性、更严格，系统的运行也更加得可靠和灵活。另外人员分散、地域分散、功能分散、危险分散、设备分散以及操作分散等可行性使得设备的可利用率大大得提高。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的设备安装，智能设备就地安装的方式，节省了大量的控制电缆，从而降低成本。随着先进控制理论的发展，人工智能技术得到引入，这就提高了现场仪表的智能化程度，促进高级控制算法的研究与应用，使得分布式监控方式的协调管理能力更为集中，从而面向数字化分布式控制系统的方向发展。分布式监控从与PLC技术相融合到与现场总线技术相结合再与智能控制技术相结合的发展方向，实现了向低成本、小型化方向发展的有效途径，不断的推进了其网络化的进程，智能化、数字化的发展方向适应了生产者以及消费者的需求。

三、电气自动化控制系统发展趋势

随着经济全球化趋势的不断加强，市场对于产品的性能要求更加的高，生产者在激烈的竞争下必须要谋得一席生存之地，因此他们就将目光投到了技术的革新上。另外，随着外资企业的涌入，技术型的发展方向需要运用到大量的电气化自动控制方面的知识，这就使得电气自动化控制系统发展势在必行。OPC技术的出现，IEC61131的颁布，以及Windows平台的广泛运用，不断促进了电气自动化控制系统的革新，使得与未来的电气技术的结合，计算机技术日益发挥着不可替代的重要作用。OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁，它的发展使得驱动设备具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用。IEC61131是国际电工委员会（IEC）制定的可编程逻辑控制器标准，这一标准为可编程控制器软件技术的发展，乃至整个工业控制软件技术的发展，起了举足轻重的推动作用。Windows平台的运用使得监控系统更加的简单、更加的安全、连接更加方便、成本更加低。

Internet/Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景，企业的管理人员获得相应权限后利用网络可迅速取得信息，比如某一部门的人员信息、财务信息等等，也可以对企业或者相关人员的动态进行监控，以便更好地管理企业。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，更好地为生产的全自动服务，使得批量化生产的质量提高。信息技术不仅渗透到管理层，更重要的是扩展到自动化系统当中去，从而引发了电气自动化一次又一次技术革新。随着各项技术的发展，电气自动化控制系统正朝着良好的方向发展。

（作者单位：华中科技大学文华学院）