淺談自動化控制中弱電控制強(qiáng)電的方法

劉冬泉

摘 要：強(qiáng)電與弱電在功能性上有著明顯的差異，強(qiáng)電傳遞電能，弱電傳導(dǎo)信號，同時(shí)二者在交流頻率、傳輸方式、電學(xué)參數(shù)（比如電壓、電流、功率）等方面也存在不同。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，這兩種用電形式相互滲透，其中，弱電控制強(qiáng)電成為自動化控制的主要技術(shù)形式，而且，這一系統(tǒng)的運(yùn)行，與開放式發(fā)展平臺、IEC61131接口標(biāo)準(zhǔn)化、Windows標(biāo)準(zhǔn)平臺、現(xiàn)場總線等因素的確立密切相關(guān)。在自動化控制領(lǐng)域，弱電控制強(qiáng)電的實(shí)施路徑具有簡便、安全的優(yōu)點(diǎn)，與這一領(lǐng)域的發(fā)展方向契合，應(yīng)用及發(fā)展前景廣闊。

關(guān)鍵詞：自動化控制；弱電控制強(qiáng)電；方法

人的創(chuàng)造力是無限的，社會的發(fā)展就是人類不斷改造世界的過程，二十一世界是信息時(shí)代，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立電氣自動化控制系統(tǒng)，通過電力設(shè)備電子儀表獲取電氣設(shè)備運(yùn)行信息，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，在人工智能技術(shù)的支持下，對各類設(shè)備作出統(tǒng)一的調(diào)配，不僅能夠提高調(diào)配效率，實(shí)現(xiàn)對電子設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控，降低電氣設(shè)備的管理成本。在電力系統(tǒng)中，有強(qiáng)電和弱電兩種電力形式，一般情況下，以人體安全電壓36v作為強(qiáng)電、弱電的劃分界限，高于此數(shù)值即稱為強(qiáng)電，低于此數(shù)值即稱為弱電[1]。弱電控制強(qiáng)電，是自動化控制系統(tǒng)中常見的技術(shù)形式，能夠確?？刂品绞降陌踩院透咝?。

1 自動化控制的關(guān)鍵問題

1.1開放式發(fā)展平臺

從現(xiàn)狀來看，我國的電氣自動化控制系統(tǒng)的主要方式就是弱電控制強(qiáng)電，而其實(shí)現(xiàn)途徑則主要是通過OPC平臺及Windows技術(shù)，其中，OPC平臺為開放式發(fā)展平臺，需與電氣控制技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用方能發(fā)揮效果。

1.2IEC61131接口標(biāo)準(zhǔn)化

PLC技術(shù)是自動化控制系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前，世界各國的PLC生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)數(shù)百家，且相關(guān)產(chǎn)品以達(dá)到400余中，由于生產(chǎn)企業(yè)的不同，PLC產(chǎn)品在編程上有著較大的差異，無法統(tǒng)一應(yīng)用。而IEC61131的頒布，有效地解決了這一問題，通過對編程語法及語義的詳細(xì)闡釋，實(shí)現(xiàn)了編程接口的標(biāo)準(zhǔn)化，有效簡化了PLC產(chǎn)品生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率，而且提升了相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值[2]。

1.3Windows標(biāo)準(zhǔn)平臺

自動化控制是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而構(gòu)建的一類現(xiàn)代化管理系統(tǒng)，它的發(fā)展，離不開這些現(xiàn)代化技術(shù)及系統(tǒng)。在自動化控制領(lǐng)域，微軟技術(shù)為其運(yùn)行提供了一個平臺，并且為這一系統(tǒng)決策的執(zhí)行提供了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而且Windows系統(tǒng)操作簡便，能夠直接與辦公平臺集成，大大降低了以弱電控制強(qiáng)電的方式達(dá)到自動化控制目標(biāo)的難度。

1.4電氣自動化的現(xiàn)場總線及控制系統(tǒng)

將電力設(shè)備與自動化系統(tǒng)雙向傳輸分支結(jié)構(gòu)連接起來的串行總線，稱之為現(xiàn)場總線，這一串行電纜，可將計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器的CPU，與遠(yuǎn)程I/O站、智能儀表及低壓斷路器等設(shè)備連接在一起，同時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行信息并傳輸?shù)娇刂浦行?，從而作出決策，發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對于上述設(shè)備的自動化控制[3]。

2 自動化控制中弱電控制強(qiáng)電的方法

2.1基本控制原理

在以弱電控制強(qiáng)電進(jìn)行自動化控制的系統(tǒng)中，單片機(jī)構(gòu)成了主導(dǎo)系統(tǒng)，有效保障了控制效果。單片機(jī)體積小質(zhì)量輕，同時(shí)具有極強(qiáng)的抗干擾能力，其中含有復(fù)位電路與時(shí)鐘電路，能夠通過傳感器來獲取系統(tǒng)內(nèi)電壓、電流、轉(zhuǎn)速、濕度、溫度等信號，信號粗樹枝單片機(jī)后可經(jīng)過系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再結(jié)合上具有控制與調(diào)節(jié)功能的PTC電路，經(jīng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)來調(diào)控相關(guān)設(shè)備。

2.2系統(tǒng)內(nèi)部的電路

電源是弱電控制強(qiáng)電實(shí)現(xiàn)自動化控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具體包括變壓器、電容、整流橋及穩(wěn)壓管等部分，若電源能夠提供穩(wěn)定的電壓，就可以保證直流電與交流電相互轉(zhuǎn)化過程的順暢性，讓單片機(jī)能夠獲取穩(wěn)定電壓。一般來說，12至220V之間的電壓，是可以通過整流橋?qū)崿F(xiàn)相互轉(zhuǎn)化的，再經(jīng)由穩(wěn)壓管，以及電容濾波作用，直流電壓可降低，使之更為穩(wěn)定。單片機(jī)也是弱電控制強(qiáng)電方式中的一個關(guān)鍵點(diǎn)，以RISC元件為例，這一單片機(jī)元件效益好，性能優(yōu)良，包含多個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，經(jīng)調(diào)制可輸出多個不同的脈沖寬度，具有處理多種模擬信號的功能，而且還有暫停與喚醒的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗且性能優(yōu)良的A/D系統(tǒng)的集成化處理。

2.3系統(tǒng)測溫與加熱電路

單片機(jī)的基本性能為通過傳感器實(shí)時(shí)測溫，在電力系統(tǒng)中，能夠?qū)嵤┇@取設(shè)備設(shè)備阻值與水溫的動態(tài)變化數(shù)據(jù)，或者而通過測溫的分壓電路，判斷加熱過程，再通過與之相連接的三極管，按照預(yù)設(shè)的程序，實(shí)現(xiàn)對加熱電路的控制。在上述基礎(chǔ)上，可控硅會與光電耦合器構(gòu)成一個完整的加熱系統(tǒng)，在控制過程中，選擇耦合器，來控制導(dǎo)通狀態(tài)。在整個自動化控制系統(tǒng)中，先在弱電電源上連接三極管，然后再連接發(fā)光二極管，在導(dǎo)通狀態(tài)下，三極管可以調(diào)控較低電平，二極管會發(fā)出光線[4]。光電耦合器工作時(shí)，可將實(shí)時(shí)信號傳輸至可控硅，使之進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，聯(lián)合運(yùn)用陰極、陽極對元件進(jìn)行加熱，直至系統(tǒng)達(dá)到特定溫度，單片機(jī)即可均有傳感器獲取測溫?cái)?shù)據(jù)，調(diào)控電子設(shè)備，而輸出電平較低的情況下，系統(tǒng)將中止加熱程序。

3 結(jié)語

整體上來說，強(qiáng)電與弱電沒有本質(zhì)上的區(qū)別，也沒有十分鮮明的定義，二者是一個相對的概念，我們通常說的電力一般都是指強(qiáng)電，比如說電燈、空調(diào)、電飯煲等均屬于強(qiáng)電用電設(shè)備的范疇，而類似于監(jiān)控安防、火災(zāi)自動報(bào)警等智能化系統(tǒng)都屬于均屬于弱電用電設(shè)備的范疇[5]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)電與弱電的使用領(lǐng)域正在相互滲透，電氣自動化控制，是強(qiáng)電系統(tǒng)與弱電系統(tǒng)相融合的一個契機(jī)，現(xiàn)階段，弱電常作為強(qiáng)電系統(tǒng)中的控制體系出現(xiàn)，相比于其他控制方式而言，具有系統(tǒng)簡單、安全穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效規(guī)避電力控制操作中的風(fēng)險(xiǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景，對于推動自動化控制體系的發(fā)展有著積極的作用。

參考文獻(xiàn)

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[3]王琦，韓永強(qiáng).智能建筑中自動化控制技術(shù)的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2016（09）：209-210.

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[5]張雪，馬青強(qiáng)，高健.智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的具體應(yīng)用探析[J].科技展望，2015，25（05）：94.