淺談電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展方向

王慧娟

【摘要】結(jié)合實(shí)際，詳細(xì)介紹了電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀，討論了目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，展望了將來電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；現(xiàn)狀；設(shè)計(jì)思想；發(fā)展趨勢(shì)

近年來，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在生活中應(yīng)用越加廣泛，方便生活的同時(shí)也使得智能化水平不斷提高，能夠更加精準(zhǔn)的控制儀器設(shè)備，并且大容量信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，也可以依托在不斷發(fā)展的通訊技術(shù)上?？梢?，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在生活中的巨大作用。在現(xiàn)代制造、航天飛行、醫(yī)學(xué)研究以及交通等域電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)都得到廣泛應(yīng)用，而隨著新領(lǐng)域的開發(fā)，電氣自動(dòng)化不斷地融合進(jìn)新的因素，諸如智能化系統(tǒng)和大容量的信息輸送系統(tǒng)。進(jìn)一步提高我國在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的科技水平，影響巨大。

1 工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 平臺(tái)開放式發(fā)展

OPC（OLE for Process Control）技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131 的頒布，以及 Microsoft 的 Windows 平臺(tái)的廣泛應(yīng)用， 使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計(jì)算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。

1.1.1 IEC61131 標(biāo)準(zhǔn)使得編程接口標(biāo)準(zhǔn)化。

目前，世界上有 200 多家 PLC 廠商，近 400種 PLC產(chǎn)品， 不同產(chǎn)品的編程語言和表達(dá)方式各不相同，IEC61131 使得各控制系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品的編程接口標(biāo)準(zhǔn)化。IEC61131 同時(shí)定義了它們的語法和語義。這就意味著不會(huì)有其他的非標(biāo)準(zhǔn)的方言。IEC61131 已成為了一個(gè)國際化的標(biāo)準(zhǔn)，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。結(jié)構(gòu)化的編程方式使得程序更易管理， 也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

1.1.2 Windows 正成為事實(shí)上的工控標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。

微軟的技術(shù)如 Windows NT、Windows CE和 Internet Explore 已經(jīng)正在成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、語言和規(guī)范。PC 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，基于 PC的人機(jī)界面已經(jīng)成為主流， 基于 PC的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點(diǎn)正在被更多的用戶所采納。在控制層采用 Windows 作為操作系統(tǒng)平臺(tái)的好處就是其易于使用和維護(hù)以及與辦公平臺(tái)簡單的集成。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線和分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線（Profibus、FF、Interbus 等）是一種串行的連接智能設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸?shù)姆种ЫY(jié)構(gòu)的通訊總線。它通過一根串行電纜將位于中央控制室內(nèi)的工業(yè)計(jì)算機(jī)、監(jiān)視 / 控制軟件和 PLC 的 CPU 與位于現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程 I/O 站、變頻器、智能儀表、馬達(dá)啟動(dòng)器、低壓斷路器等連接起來，并將這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著 PLC、I/O模塊和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過總線連接起來，將輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)器和執(zhí)行器。

1.3 IT 技術(shù)與電氣工業(yè)自動(dòng)化

PC、客戶機(jī) / 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet 技術(shù)引發(fā)了電氣自動(dòng)化的一次又一次革命。正是市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化和 IT平臺(tái)的融合，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。信息技術(shù)對(duì)工業(yè)世界的滲透來自于兩個(gè)獨(dú)立的方向：一是從管理層縱向的滲透。企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的存??；另一方面，信息技術(shù)橫向擴(kuò)展到自動(dòng)化的設(shè)備、機(jī)器和系統(tǒng)中。信息技術(shù)已滲透到產(chǎn)品所有的層面，不僅包括傳感器和執(zhí)行器，而且包括控制器和儀表。Internet/Intranet 技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財(cái)務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控， 在第一時(shí)間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)未來的自動(dòng)化產(chǎn)品，如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接的影響。信息技術(shù)革命的原動(dòng)力是微電子和微處理器的發(fā)展。隨著微電子和微處理器技術(shù)應(yīng)用的增加，原本定義明確的設(shè)備界線，如 PLC、控制設(shè)備和控制系統(tǒng)變的模糊了。相對(duì)應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。

2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

2.1 集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)方便， 控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加隨之而來的是主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護(hù)量，還存在由于查線或傳動(dòng)過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線（如 Lonworks 總線，CAN總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對(duì)又比較大， 所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控， 而不適應(yīng)于全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3 電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是分布式、開放化和信息化。分布式的結(jié)構(gòu)是一種能確保網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)智能的模塊能夠獨(dú)立的工作的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到系統(tǒng)危險(xiǎn)分散的概念； 開放化則是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與外界的借口， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接； 信息化則是使系統(tǒng)信息能夠進(jìn)行綜合處理能力， 與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管控一體化。在開創(chuàng)“電氣自動(dòng)化”新局面的時(shí)候，要牢牢地把握從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。在保持產(chǎn)品價(jià)格競爭力的同時(shí)， 中國企業(yè)需要尋找一條更為健康的發(fā)展道路“電氣自動(dòng)化”企業(yè)要不斷吸收高新技術(shù)的營養(yǎng)，才能為開創(chuàng)“電氣自動(dòng)化”的新局面增添動(dòng)力。要全面把握“科學(xué)發(fā)展觀”的基本內(nèi)涵和精神實(shí)質(zhì)， 結(jié)合本地區(qū)、本部門、本行業(yè)的客觀實(shí)際，按照“以人為本、全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的要求”，認(rèn)真尋找差距，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，調(diào)整發(fā)展思路，切實(shí)把思想和行動(dòng)統(tǒng)一到“科學(xué)發(fā)展觀”的要求上來，把“科學(xué)發(fā)展觀”貫徹到改革開放和我國“電氣自動(dòng)化”進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、國際化和全球化的過程上來。

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