成龙
北京交通运输职业学院 100096
摘要：随着我国电力网络规模不断扩大，大众对于电力供应的稳定性能也相应地增加，而将电气自动控制系统引入电力设备中，不仅能提高整体电力网络相关电气设备工作效率，降低各种人为操作失误对于整个系统产生的负面影响；也能作为电力企业提升运行效率及获取经济效益的重要举措，因此，加强电气自动控制系统功能及其运用研究意义重大。文章首先阐述电气自动控制系统性能及分类，然后分析电气自动控制系统功能、应用及未来发展趋势。
关键词：电气自动控制系统；功能；发展趋势
前言
从近几年的发展来看,我国电气自动化的技术正在不断提升,各行各业的应用也越来越广泛。由此可见,电气的自动控制系统将有着十分可观的发展前景。现阶段,我国各种大小型企业为了在竞争激烈的市场环境下更好的发展,必然要提高科技竞争力,从而更好的满足人们的日常生活需求。电气自动控制系统就是电气领域同信息技术有效结合的产物,该系统运行中,可以自动展开电气设备的监测、操作工作,同时还能够对自身的功能进行自动调整,极大的降低了人为操作失误发生的概率,同时提升了系统运行的稳定性和效率。
1.电气自动控制系统概述
1.1涵义
电气自动控制系统主要基于未有人为参与操作基础上实现电气的自动控制功能,基于电气设备全面控制的目的,要求利用各种检测仪器、传感器及监控设备,上述控制技术表现出明显的自动化特点。整体控制系统具备主控制器,实际运行过程中自动依据各项参数进行相关运算并用于输入、输出各项指令,而控制器和被控制对象均会基于控制参数变化实施有效调整,因此自动运行作为电气自动控制系统的主要特点之一。
1.2电气自动控制系统性能
跟随输入性能以及抗干扰性能是电气自动控制系统运行过程中的主要性能,这是由其运行性质以及应用环境而决定的,在电气设备运行的过程中利用电气自动控制系统,由于系统中包含多项设备,因此系统运行的稳定性、可靠性很可能受到一定干扰此时一定的偏差将产生于控制系统的内部数据和参数中,要想确保该系统长期处于稳定的运行状态下,并能够对可靠的数据进行实时提供,提升系统的抗干扰性能至关重要。同时,在改变输入参数的背景下,输出的电气自动控制系统数据也会产生相应的变化,通常,由于时间不是数据输入的依据,因此在输入参量时也不受时间的限制,但是从整体上来看,在进行参量数据输入的过程中,必须严格遵守输入方式等原则。
1.3电气自动控制系统分类
基于系统结构而言,电气自动控制系统系统分为三类:开环控制系统、闭环控制系统、复合式控制系统;基于任务而言,可分为三类:调节系统、随动控制系统、程序控制系统;基于数学模型而言,分为两类:线性控制系统和非线性控制系统;基于系统的信号而言,分为两类:连续控制系统和离散型控制系统。
2.电气自动化控制系统的设计新思路
(1)实现完全数字化电气信息量监控
厂用电保护器以及MCC和PC控制器可以满足保护、测量和高速通信集成的要求。这些将集成到本地以形成专用的ECS，以实现完整的数字电气信息监控的目标。它为DCS提供了高速实时数字通信接口，DCS以通信软消息的形式收集和控制与顺序控制相关的电量，并且不使用辅助电缆进行硬接线，从而简化了设计和构造，并节省了大量经济成本。它具有出色的实时性能、强大的抗干扰能力以及电厂适应现场环境的优势。人机界面功能强大，操作控制简单、方便、灵活。在确保系统和其他技术指标的实时性能和可靠性的同时，系统应具有出色的可维护性，并确保MTTR指标较小。
(2)计算机监控系统
工厂基于计算机监控系统，工业设备的操作监视和控制在中央控制室的操作员工作站上进行。同时，每个LCU可以通过触摸屏和开关按钮监视和控制控制设备的操作。单元和开关钻/公共单元通过光纤网络连接到全厂计算机监视系统并由其监视。同时，这些系统的现场控制柜配备了用于设备现场监控的控制开关和控制按钮。本实用新型是一种用于冲孔机自动瓶盖的新型机械，该机器解决了在冲瓶盖的制造过程中手动用眼睛和手将冲拼盖在上下冲头之间定向的问题。可以根据“无人值守”（少量值班人员）的操作模式来设计计算机监视系统，触摸屏和PLC之间使用标准的开放式高速现场总线技术（MPD）。为了确保PLC与触摸屏，本地单元和主机之间的数据交换安全，最大通信速度为12Mbps。现代化和结构设计对于扩展硬件设备很有用，并且可以适应不断增长的功能和规模。
(3)全开放式现场总线控制系统监控方式
全开放式现场总线控制系统使用智能I/0模块作为设备访问互联网的桥梁，同时节省了资金，使用现场总线网络适应分散和开放的发展趋势。开放性对于新一代控制系统无疑是重要的。使用开放控制器硬件及其开放配置软件来替换DCS专用控制器。数据连接性以及硬件和软件可移植性的结合保留了DCS冗余和配置技术的优势，以太网和OPc是数据连接功能的示例，而PC是开放式硬件和软件平台的示例，开放性基于促进开放性的标准。
3.闭环控制系统和开环控制系统
(1)开环控制系统
开环控制系统可以理解为系统输出不影响控制效果，在开环控制系统中，不需要进行相应的比较。从当前的实际发展情况来看，洗衣机就是一个非常好的开环系统例子。洗涤、漂洗和脱水过程是按顺序进行的，而没有测量衣物的清洁度。开环系统的一个类似例子是使用基于时间的信号控制的交通控制系统。这种类型的系统不能测量汽车的实际流量，虽然不能进行测量，但是可以由时间进行控制。由于系统输出完全不用与参考输入进行比较，因此，各个参考输入都有与之对应的操作状态，而且每个操作状态都是固定的，在这样的模式下，校准的精度会直接影响系统的精度。在发展过程中为了更好的进行校准，并且保证在校准的过程中数值不会发生变化。当出现干扰时，开环控制系统无法完成配置的任务。因此，只有当输入和输出之间的关系已知并且没有内部或外部干扰时，才能使用开环控制。请注意，任何沿时间轴单向运行的系统都是开环系统。
(2)闭环系统
闭环系统简单来说是指输出信号直接影响控制功能的系统，除了可以成为闭环系统以外，还被称之为反馈控制系统。误差信号指的是输入的信号与反馈出的信号之间的差异。直接将误差信号添加到控制器上，通过这样的方式能够有效减少系统误差，同时还能使得系统输出与所需值更加相近。如果站在另外一个角度进行理解，闭环其实就是为了减少系统错误。闭环控制系统广泛应用于T型工业生产和日常生活中。
例如：位移跟踪系统，大部分机床数控系统以及热水器等等。
4.电气自动控制系统功能
当前电气自动控制系统功能较多，均对电气自动控制系统应用起到了明显的辅助作用，其具体表现为下列五个方面。
（1）自动控制功能。
电气设备具体运行阶段，自动控制系统使用作为关键保障措施之一，假使设备故障或线路出现故障时，自动控制系统能够自动执行切断电路及跳闸等操作，这样可有效保障整个电气设备系统运行稳定性及安全性，因此该自动控制功能已成为当前我国电气设备运行的基础性措施之一。
（2）保护功能。
假使电气系统保持正常运行阶段，构建整体性安全环境，进而确保电气设施及电气设备使用稳定性。但电气系统故障难以避免，电气设备会存在各种潜在故障，诸如电气设备内部线路运行阶段，基于过低电压或电流影响丧失实际导电功能，进而在电气设备内部出现相应的故障问题。
（3）监控功能。
监控功能作为当前电气自动控制系统应用过程中重要功能之一，具体电气设备运行阶段利用各种传感器介质实现电信号快速传输的目的。通常电气设备运行过程中电能情况难以单纯利用肉眼进行具体判断，因此利用电气自动控制系统监控功能，基于输送传感介质方式传输相关信号及数据，基于上述情况下，假使设备出现故障问题，该系统也可在自动运行过程中实现传导报警目的。
（4）测量功能。
当前很多电气自动控制系统已集成自带测量功能，其已不必利用测量仪器便可对于电气系统相关参数指标实施有效检测，并且确保相关数据的准确性。以往电控制系统主要采用人工方式对于电气设备进行表征，这样可对于参数设定的合理性实施具体地判断，且可使用专用设备具体测量电压、电流及功率等相关运行参数。自带测量功能在一定程度上有效降低了工作人员的工作量，这样能够准确测量数据准确度。同时一些电气自动控制系统已开始装备测量功能的配套功能，诸如参数调试功能以及参数最优化配置功能。
（5）智能化功能。
目前智能化也是电气自动控制系统关键性功能之一，并且智能化技术已在电气自动控制系统获得有效完善及创新。同时智能化功能主要通过设备操作及控制，利用各种信息技术达到生产要求，并使得设备生产阶段表现为明显自动化及高效性，基于降低人力资源成本的前提下，全面提高生产效率及精确性。
5.电气自动化控制系统的应用
本文主要以制造工厂为例，解析电气自动化控制系统实际应用情况，其具体包括下列四个方面。
5.1生产过程自动化
对于制造工厂来说，可编程逻辑控制器（PLC）控制系统应用较多，其针对工业生产实验的数字运算操作的电子设备，具体作为可编程存储器，重点基于内部存储程序开展逻辑运算及顺序控制，还可基于数字或模拟式输入/输出模式对于不同类型机械及生产过程实施有效控制，因此可编程逻辑控制器具体为工业控制主要组成单元，该系统设计基本坚持安全、经济、可靠及实用等诸多基本原则，利用相关传感器、继电器、运动机构以及人机界面构成设备电气自动化控制系统，再利用各种传感器信号采集生产阶段各种工艺参数数据，然后利用控制核心PLC实施高效数据处理，再发送相关信号指令给执行部件完成具体操作，进而达到生产过程自动化。
5.2设备联动控制
通常产品制造生产线运行过程中，不同工序设备之间配合尤为重要，利用电气信号能够达到各种设备联动控制目的，尽量确保不同设备之间相关输入及输出之间能量平衡和质量平衡，确保相关制造工序之间衔接指令以及提升整体生产效率。
5.3电气自动化监控系统
对于制造工厂而言，设备自动监控系统具体包括中央监控主机、现场总线以及以太网等各种计算机网络技术，其能够有效增强工厂自动化水平程度。目前，很多制造工厂的一些重要设备与设施必须保持持续运行状态，假使重要设备或设施出现了故障，对于工厂生产进度以及产品质量均会产生较大风险，因此加强相关设备监控管理至关重要。如果制造工厂设备自动监控系统安装后，其能够对设备运行工况和工艺参数实行实时监测，假如监控设备出现故障停机及运行参数异常等诸多问题时，自动监测系统能够在较短时间内触发报警，这样能够确保工作人员及时发现和处理相关问题。另外，监控系统的各种数据，诸如设备报警时间及运行监测数据等均可自动记录，这样能够方便后续数据追溯及事件调查，而电气自动监控系统应用可在一定程度上降低人为疏忽产生的各种经济损失。
5.4设备安全控制及保护
针对设备应用的电气自动控制系统，具体依据传感器信号用于控制设备运行状态，确保设备保持安全稳定运行状态，诸如制冷设备高低压保护等。在制造业中，必不可少的生产工具就是机械设备，在我们日常的机械设备里面，很多都是运用轴承来进行动力的传递。滚动轴承故障是旋转机械的主要故障源。可用于对滚动轴承进行故障诊断的方法有很多，包括振动信号分析法、声发射法、油污染分析法（磁性法，铁谱法的光谱分析法）等，它们各有特点，其中以振动信号分析法相对简单，应用最为广泛。
5.电气自动化控制系统未来发展趋势
基于当前互联网技术日益成熟，将互联网技术与电气自动化系统结合使用应成为电气自动控制系统主要发展方向之一，尤其在电气自动控制系统基础上引入多媒体技术及互联网技术，将内存系统的功能充分发挥出来的基础上，确保各个生产环节具体情况均在显示器实际体现，能够有效节约人力、物力等资源，还可在一定程度上增加整体的生产效率。同时，现阶段信息技术及电子计算机技术进一步应用，能够对系统组态环境、通讯环境以及软件功能实施等有效完善，提升相关电子技术应用质量，因此基于电气自动化控制系统发展考虑，互联网技术、信息技术以及计算机技术组合应用将成为未来电气自动控制系统功能发展的研究热点之一。
结语
当前大众日常生活和工业生产对于电力需求日益增加，假使相关电气设备出现故障问题，其不仅会影响其他电气设备运行稳定性及安全性，还会导致不必要的经济损失。因此，要求合理地应用电气自动控制系统，基于实际使用需求强化电气设备控制力度，还可在较短时间内辅助工作人员确定设备故障，进而采取有效措施进行解决，这样才能确保相关电气设备的应用质量。
参考文献：
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