浅谈电气自动化控制系统的设计

浅谈电气自动化控制系统的设计

随着科学技术的不断发展，电气自动化技术水平也随之提升，朝着高度集成化的方向发展，被广泛的应用在工程机械各个领域当中。在实际的应用中不仅能够提升生产效率，而且还加快了工业的快速发展。本文介绍了电气自动化控制系统的模块组成及功能，探讨了其设计思想和工作过程。

关键词；电气自动化；控制系统；设计；智能

1 电气自动化控制系统的功能概述

1.1 智能监控报警

可以采用電气自动化控制系统来检测周边的生活环境信息。检测传感器有煤气传感器、烟雾传感器以及常用的温度传感器等等。红外收发模块由信号源及红外收发装置结合构成收发系统，信号源通常用红外线发光二级管，接收装置常用光敏三极管。一般情况下，红外发射管会不断地发出红外光，然后由红外接收管接收，然后红外接收管会输出到单片机上低电平。在由红外线发射管和接收管组成的警戒线被人通过的时候，红外线接收管在不能成功接受到红外线的情况下会给单片机输出高电平，然后单片机会产生中断并且发出报警信号到基站。

1.2 自动控制与保护功能

高压和大电流开关设备的体积很大，主要的功能是对系统进行控制进而实现分、合闸。当设备在运行的过程中出现了问题，只有安装一套完整的电子自动化操作设备，才能够对供电系统进行调控。

在电气设备的运行中如果出现了故障，比如电流或电压超出了线路的承载范围之内，电气自动化控制系统就能够对故障进行检测，并对设备的开关进行调整，保证其他的线路不被损坏。

1.3 测量功能

设备中的指示灯或者音响的信号只能够简单的表征设备的运行状态，如果要精准的了解设备的工作情况，就需要设备仪表对线路进行参数的测量，包括电压、电流以及频率等。在操作的组件与仪表等设备之中都能够通过电脑控制系统所取代，这就实现了微机自动化控制的基础。

2 电气自动化控制系统的模块组成

2.1 PLC控制模块

选择电器元件也是非常严格的，在每一个生产环节中都要遵循生产章程，各

模块都具备屏蔽的特性，所以就避免了辐射作用对元件造成的影响。在实际的运行中，提升了元件的使用性能，所以PLC控制技术显得更加的稳定，由于PLC 自身具备体积小、容易安装，质地轻等特点，所以在实际的连接当中会非常的容易，而且操作起来也很便捷，在电气设备的运行中起到了提高性能的作用。在PLC程序设计中采用了STEP7软件编制，可以进行梯形逻辑图、功能块图以及语句的编辑。同时PLC对于不同的工作环境会有不同的I/O模块以及相应的设备，在这种系统中安装了人-机对话的接口模块，可以提高操作性能，使操作更为的简单便捷。在PLC的控制系统建立上所消耗的时间并不是很长，在PLC的操作界面上是非常的人性化，可以直观的看到所指示的内容，给使用者的操作上带来很大的便捷。

2.2 信号采集和信号调理的模块

为了保证自动控制系统的安全、稳定的运行，实现短路保护、过压欠压保护等功能，系统要对实际运行的工作电流和相电流进行实时的监测，主要是在CPU 的处理和保护的作用实现。在系统的线路上相电流的是通过电流互感器引出，然后在整流器上转换为直流的电信号，最后在滑动变阻器的作用下转化为电压信号，就能够进入到I/O口。对于电压的监测主要是通过线电压在变压器和整流器的作用下转换为低压的直流信号，再通过滤波器输入到I/O口中。

2.3 传感器模块

电气自动化控制系统能够实现对设备运行状态的即时监控，主要的传输通道有两种方式，一种是根据时间节点进行传输，时序的不同传输的信号也不同；另一种是频分制，信号的发送根据自身的频率而定，不会出现混淆的情况，由于这种电路的构成比较简单，出现的故障次数少，所以在实际应用中要大力推广，传感器系统是整个电气自动化控制系统支撑装置，负责数据的采集和信号的传输，将设备的运行工况以及运行参数等信息转化成电讯号，最终传入计算机系统，然后在系统的调控下实现设备安全、稳定的运行。使用传感器要对设备的整体进行监控，然后与设定的参数进行对比，如果对比的差值很大们就要进行及时的调整。因此，传感器在电气自动化控制系统的中的作用是很重要的，某个传感器出现问题都会影响设备的整体的运行情况。在传感器系统中起到重要作用是检测元件，能够对设备的运行实现精准的测量。

2.4 中央控制系统

在微型的计算机的控制下实现了中央控制系统的功能，由于微型计算机具备多种功能和特点，同时接口还很多，所以能够完成系统所分配的不同任务。微型计算机对电气自动化系统进行控制时，具有精度高、速度快等特点，提高了系统的运行效率。中央控制系统的主要任务就是将传感器所采集的数据信息进行处理，并制定出相应的解决方案，同时，中央控制系统还能够实现报警的功能，监控设备在运行中出现异常，能够及时的报警并启动相应的处理程序。

3 电气自动化控制系统的设计思想及工作过程

3.1 设计思想

3.1.1 集中监控方式。集中监控的主要目的就是将系统的功能全部汇总到一个处理器进行处理，所以处理的过程比较慢，而且信息量大，同时电气设备在监控的作用下，会使系统的可靠性降低，但是随着CAN总线技术以及以太网等技术的应用，智能电气设备有了较快的发展，不仅可以节约电缆等材料，而且在网络的连接下可以使整个组态更加的灵活自如，降低系统发生故障的可能。

3.1.2 远程监控。远程监控主要是通过无线传感器网络系统的建立，最主要的影响因素就是在强噪声干扰信号环境下的振动节点，因为振动节点的设计是无线传感器网络建设的基础。无线传感器网络技术是一种具有计算机通信能力的微型传感器节点通过自由组织形成的无线网络。在传感器节点之间的作用下，实现了对周边信息以及监测对象的动态检查，能够实现对周边设备的状态感知以及故障诊断、预知维修等功能，保证了电气设备的安全运行。

3.2 电气自动化控制系统的工作过程

3.2.1 调度端系统的工作过程。自动化电气设备系统在运行的过程中首先接收了计算机发送的消息，经过前置机的处理，存储在系统的服务器当中，保存信息的完整性。然后服务器将信息传输到工作站当中，最后经过WEB服务器的系统资源就可以将自动化电气设备系统的信息传输到局域网中。

3.2.2 RTU的工作流程。在遥测采集板、A/D转换器等设备上可以对变电所的遥测量进行采集，然后将相关的信息发送到遥测的主机单元。在遥信的采集板上可以采集遥信量，在两个主机的控制单元上安装有高速串行总线RS485，将所有的信息量传输到CPU单元，经过处理后的信息发送到功能计算机，最后在RJ45端口将数据传输到调度端。

总而言之，在市场竞争日益激烈的今天，不管是国内还国外，电气自动化技术在工程机械中的应用有着广阔的发展前景电气自动化控制系统在航天、制造业等应用领域虽然取得了实质性的作用，但是要想提高自动化控制系统改在其他应用领域效用，就要不断的对电气自动化控制系统进行改革和完善。在以后的研究中要不断的扩展电气自动控制系统在各行各业中的应用范围，促进机械生产走向高质量、高标准的健康发展之路。

参考文献

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