自動(dòng)化控制中弱電控制強(qiáng)電應(yīng)用技術(shù)研究

杜元文

摘要：在自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行中，科學(xué)利用弱電的控制性十分重要，其不僅能夠利用零散的技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電控制，還有助于提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，提高弱電控制強(qiáng)電的運(yùn)行效率，最大程度上減少弱電控制強(qiáng)電的危險(xiǎn)性。自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是應(yīng)用電氣控制，而弱電控制主要是應(yīng)用OPC的開放性平臺(tái)，關(guān)注日常技術(shù)操作優(yōu)化，結(jié)合電氣控制技術(shù)進(jìn)行多樣化操作。如PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多樣化操作，可以根據(jù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程，從而生產(chǎn)出多類產(chǎn)品。在編程當(dāng)中，利用PLC系統(tǒng)中各類技術(shù)差異，為自動(dòng)化系統(tǒng)弱電控制強(qiáng)電創(chuàng)造了優(yōu)越條件，提出了新的標(biāo)準(zhǔn)電氣接口。再者，標(biāo)準(zhǔn)化電氣接口也促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)范，可以進(jìn)一步對(duì)自動(dòng)化平臺(tái)優(yōu)化，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用雙向傳輸方案完成總線布置，總線系統(tǒng)方面構(gòu)建電纜、遠(yuǎn)程控制串聯(lián)機(jī)制，這樣就可以顯示弱電控制強(qiáng)電的信息。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制;弱電;強(qiáng)電;控制方式

引言

強(qiáng)電通常主要指電力系統(tǒng)中的電，如，220V的照明電、1000V的工業(yè)用電等等，具有電壓高、頻率低、電流大等眾多特點(diǎn)。而弱電主要是指?jìng)鬟f信號(hào)所需要的電，一般不會(huì)超過(guò)36V，具有電壓低、頻率高、電流小等特點(diǎn)，日常生活中所見到的電子產(chǎn)品中都含有弱電。弱電與強(qiáng)電聯(lián)系非常緊密，人們?cè)谑褂眠^(guò)程中需要科學(xué)合理把握，確保用電的安全性。相關(guān)人員在展開弱電控制強(qiáng)電工作時(shí)，可以不考慮電壓等級(jí)，借助特殊介質(zhì)直接展開信號(hào)傳輸工作，確保電能可以直接轉(zhuǎn)換，得到有效控制，從而保證弱電控制強(qiáng)電工作可以順利進(jìn)行，讓電力控制工作可以長(zhǎng)期、穩(wěn)定進(jìn)行。

一、在弱電控制強(qiáng)電的自動(dòng)化控制方法中的控制原理

1.1在弱電控制強(qiáng)電的自動(dòng)化控制過(guò)程中單片機(jī)的使用

因?yàn)槿蹼娍刂茝?qiáng)電的自動(dòng)化控制方法相較于傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制方法來(lái)說(shuō)不僅僅在安全性能上還是在操作方便性上都比較強(qiáng)。這就得益于在新興的弱電控制強(qiáng)電自動(dòng)化控制方法中有關(guān)技術(shù)人員對(duì)于單片機(jī)的使用。為了更好的控制弱電控制強(qiáng)電的自動(dòng)化程度，有關(guān)技術(shù)人員就利用單片機(jī)的感應(yīng)系統(tǒng)，將弱電與強(qiáng)電之間相互作用時(shí)所呈現(xiàn)出來(lái)的溫度的變化過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)。這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)中含有信息處理系統(tǒng)以及感觸系統(tǒng)，它能夠代替人類感受電流相互作用時(shí)的敏感溫度變化，并將其呈現(xiàn)給人們。這就在一定程度上增強(qiáng)了相關(guān)技術(shù)人員對(duì)于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)的操作性與監(jiān)察性。在弱電控制強(qiáng)電的自動(dòng)化控制過(guò)程當(dāng)中，單片機(jī)控制主要是憑借著其中一種特殊的感觸控制系統(tǒng)來(lái)工作的。它能夠感受弱電的存在，并且將所感受到的弱電系統(tǒng)集結(jié)到一起，通過(guò)整流的方式將這些集結(jié)起來(lái)的弱電轉(zhuǎn)化為強(qiáng)電，在整個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，再經(jīng)由專業(yè)化的技術(shù)手段將機(jī)械內(nèi)外的溫度變化所測(cè)繪出來(lái)，單片機(jī)再通過(guò)對(duì)溫度的變化關(guān)系來(lái)總結(jié)出電流電壓的變化過(guò)程，從而方便人們對(duì)其的限定控制。正是由于有單片機(jī)的使用，微弱的電流不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，并且對(duì)于周圍的環(huán)境也不會(huì)產(chǎn)生干擾的作用，所以，它在安全性能方面給了人們一個(gè)保障。

1.2對(duì)于溫度方面的控制

強(qiáng)電是社會(huì)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ钣秒娺^(guò)程當(dāng)中必不可少的用電方式，而弱電在人們生活中的通信過(guò)程、廣播視頻過(guò)程當(dāng)中扮演著至關(guān)重要的角色。二者對(duì)于人們的生活、工作、學(xué)習(xí)等方面都具有重要的作用，但是弱電和強(qiáng)電在電流、電壓以及日常生活用途上都有很大的區(qū)別。要想將弱電轉(zhuǎn)化為強(qiáng)電，這就需要對(duì)于轉(zhuǎn)化過(guò)程中的轉(zhuǎn)化條件進(jìn)行控制。

過(guò)高的溫度代表著電流之間的相互作用強(qiáng)度較大，而溫度達(dá)不到指標(biāo)則代表著電流之間的相互作用強(qiáng)度不足，要想精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的自動(dòng)化控制，就需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)于溫度有著明確的變化范圍，并且能夠做到在可允許的溫度變化范圍內(nèi)再繪制出溫度變化的關(guān)系圖像，運(yùn)用專業(yè)的技術(shù)知識(shí)總結(jié)出弱電控制強(qiáng)電的自動(dòng)化控制效率。所以，想要通過(guò)控制其電壓的變化情況進(jìn)而來(lái)控制弱電轉(zhuǎn)化為強(qiáng)電的轉(zhuǎn)化效率就需要通過(guò)控制機(jī)械轉(zhuǎn)化過(guò)程當(dāng)中溫度的實(shí)時(shí)變化。只有這樣，才能夠?qū)崿F(xiàn)在自動(dòng)化控制過(guò)程中整體控制速率的變化，實(shí)現(xiàn)整體控制能力水平的提升。同時(shí)，在有關(guān)的電路連接過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)人員在控制弱電的轉(zhuǎn)換過(guò)程中時(shí)，將三極管與其相連接，提升了整體電路的控制可操作水平，這樣還方便相關(guān)工作人員將機(jī)械的溫度變化的具體過(guò)程信息進(jìn)行有規(guī)律的整合繪制，方便人們對(duì)其的管理與控制。

二、自動(dòng)化控制中弱電控制強(qiáng)電的常見方法及注意事項(xiàng)

2.1單片機(jī)的應(yīng)用

在弱電控制強(qiáng)電中，比較常見的是單片機(jī)主導(dǎo)的控制系統(tǒng)。單片機(jī)具有體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，綜合性價(jià)比高。其主要工作原理如下：通過(guò)傳感器對(duì)溫度、濕度、電壓、電流、轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然后將信號(hào)傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行判斷處理，主要是將測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出結(jié)果，并讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制相關(guān)設(shè)備達(dá)到控制目的。在實(shí)際應(yīng)用中要注意液體、溫度等參數(shù)具有較大的慣性，應(yīng)該采取合適的控制方法。

此外，如下幾點(diǎn)需要注意：

（1）加強(qiáng)弱電控制強(qiáng)電系統(tǒng)電源研究工作，確保電源系統(tǒng)中具備完整的變壓器、整流橋、電容、穩(wěn)壓管等設(shè)備，保證電源可以穩(wěn)定提供電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)直流電與交流電之間的轉(zhuǎn)換，確保電源系統(tǒng)符合要求，能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）加強(qiáng)弱電控制強(qiáng)電系統(tǒng)內(nèi)部單片機(jī)的選擇工作，保證單片機(jī)內(nèi)部具有溫控元件、傳感器，在此種情況下，就可以將弱電控制強(qiáng)電系統(tǒng)內(nèi)部的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，讓工作人員進(jìn)行了解，為后續(xù)展開調(diào)整工作奠定基礎(chǔ)[4]。

（3）科學(xué)合理設(shè)定通道裝置，確保通道裝置能夠調(diào)制輸出不同脈沖寬度、具備多種功能。

2.2固態(tài)繼電器的應(yīng)用

在弱電控制強(qiáng)電中，繼電器可以有效實(shí)現(xiàn)控制端與負(fù)載端的隔離，是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較理想的元器件。

繼電器主要分為電磁繼電器、固態(tài)繼電器以及分?jǐn)嗄芰Ω蟮慕佑|器等類別。其中，電磁繼電器與接觸器都屬于機(jī)械式結(jié)構(gòu)，主要由電磁系統(tǒng)（如鐵心，靜鐵心，電磁線圈等）、觸頭系統(tǒng)（如常開觸頭、常閉觸頭等）和滅弧裝置（僅接觸器有此項(xiàng)）組成，二者的主要區(qū)別在于分?jǐn)嗄芰Ψ矫妫姶爬^電器的分?jǐn)嚯娏鞣秶ǔＴ?～35A，接觸器的分?jǐn)嚯娏鞣秶鷦t在5～1000A。而固態(tài)繼電器（SolidStateRelay，縮寫SSR），則是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。固態(tài)繼電器應(yīng)用大大簡(jiǎn)化了繼電器的操作，解除了很多限制，這也是固態(tài)繼電器得以廣泛應(yīng)用的原因。

由于固態(tài)繼電器屬于無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體元件，所以輸入控制電壓比較低，可以配合單片機(jī)。在進(jìn)行輸入和輸出時(shí)，固態(tài)繼電器必須借助于光電隔離，同時(shí)隔離的絕緣高于兩千伏，如此，才能在最大程度上保證高壓電路的安全。固態(tài)繼電器具有以下特點(diǎn)：①高壽命;②低噪聲;③開關(guān)速度快，可應(yīng)用于高頻場(chǎng)合且開關(guān)無(wú)火花（無(wú)拉弧現(xiàn)象）;④輸入和輸出采用光隔離，絕緣電壓超過(guò)2500V;⑤功耗低;⑥抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高。

典型應(yīng)用電路舉例：某型動(dòng)車組占空比為50%的尾燈閃爍控制電路如圖1所示。

此應(yīng)用中，列車控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TCMS）每0.5秒發(fā)出時(shí)長(zhǎng)為0.5秒的控制信號(hào)給SSR，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后SSR模塊中的晶體管導(dǎo)通，編號(hào)為W1.E4和W1.E5的兩個(gè)尾燈的24VDC供電電路導(dǎo)通（SSR的1、2點(diǎn)導(dǎo)通），尾燈點(diǎn)亮持續(xù)0.5秒;然后TCMS控制信號(hào)斷開，SSR失電，兩個(gè)尾燈的24VDC供電電路斷開，尾燈熄滅，并持續(xù)0.5秒。以此邏輯往復(fù)，就形成了尾燈閃爍的效果。此應(yīng)用利用了SSR的高壽命、高頻率和瞬時(shí)響應(yīng)性。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，與普通繼電器相比，此應(yīng)用可靠性高、響應(yīng)性好，極大的延長(zhǎng)了維護(hù)間隔時(shí)間，提高了運(yùn)行效率。

根據(jù)SSR本身的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中要注意一下幾點(diǎn)：

（1）散熱設(shè)計(jì)，固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境和自身溫升影響較大，設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)考慮充足的空間、散熱片（通風(fēng)）強(qiáng)制散熱甚至降額使用。

（2）過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)，過(guò)流和負(fù)載短路都會(huì)造成固態(tài)繼電器內(nèi)部可控硅永久性損壞，所以設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意負(fù)載情況的變化是否會(huì)引起過(guò)流、過(guò)壓等情況。

（3）必要時(shí)使用RC吸收電路對(duì)控制端輸入濾波。

（4）主電路經(jīng)過(guò)SSR后的壓降，在低壓選型時(shí)要注意經(jīng)SSR后的電壓與負(fù)載的匹配性。

（5）SSR存在一定的漏電流，在小功率負(fù)載中要注意漏電流會(huì)否引起負(fù)載的不可控狀態(tài)。

（6）選型時(shí)要準(zhǔn)確分析電路的性質(zhì)，區(qū)分阻性、容性、感性負(fù)載，不同性質(zhì)的負(fù)載要選擇合適的電路，以防止不同負(fù)載造成的控制失效和電路損害。

2.3 弱電控制強(qiáng)電工作中使用綜合抗干擾技術(shù)

自動(dòng)化控制中展開弱電控制強(qiáng)電工作經(jīng)常會(huì)遇到各種干擾問(wèn)題，導(dǎo)致弱電控制強(qiáng)電工作無(wú)法正常展開。面對(duì)此種情況下，工作人員在展開弱電控制強(qiáng)電工作中就需要合理使用綜合抗干擾技術(shù)或者雙層屏蔽浮地技術(shù)，合理做到接地工作，做好屏蔽工作，從而順利解決弱電控制強(qiáng)電系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題，消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

三、電氣自動(dòng)化中弱電控制強(qiáng)電的未來(lái)發(fā)展方向

近年來(lái)，科學(xué)和信息技術(shù)飛速發(fā)展，一定程度上推動(dòng)了我國(guó)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，現(xiàn)階段，多功能單元的電力系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的單一單元的電力系統(tǒng)，同時(shí)多線監(jiān)控也取代了以往的單項(xiàng)監(jiān)控。在實(shí)際運(yùn)行中，自由轉(zhuǎn)化和調(diào)節(jié)高電壓能級(jí)的目標(biāo)也得到了實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際供電時(shí)可以將高電壓轉(zhuǎn)化成低電壓。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新，智能化也將在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中實(shí)現(xiàn)，人工智能診斷和實(shí)時(shí)控制電力系統(tǒng)的目標(biāo)終將實(shí)現(xiàn)，為綜合型智能電壓控制的誕生奠定良好基礎(chǔ)。由此可見，電力系統(tǒng)未來(lái)的建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，智能化技術(shù)是關(guān)鍵方向之一。

同時(shí)，自動(dòng)化控制在長(zhǎng)期發(fā)展的過(guò)程中，最終將以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方式呈現(xiàn)，這樣一來(lái)，暢通的通訊就能夠在現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制設(shè)備系統(tǒng)與企業(yè)之間形成。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分應(yīng)用的過(guò)程中，企業(yè)要想掌握現(xiàn)場(chǎng)施工以及實(shí)際運(yùn)行情況，只需要通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)督的方式即可。值得注意的是，在這一過(guò)程中相關(guān)領(lǐng)域工作人員必須克服多種限制性因素，其中最重要的環(huán)節(jié)之一就是標(biāo)準(zhǔn)化接口，從未來(lái)發(fā)展的角度來(lái)看，要想促使信息共享和信息交換在監(jiān)控系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間有效實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的接口至關(guān)重要。因此，必須加大對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化接口的研究力度，從而確保不同生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)通用。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化控制是電氣領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì)，其中弱電控制強(qiáng)電是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。在弱電控制強(qiáng)電過(guò)程中，通過(guò)構(gòu)建自動(dòng)化平臺(tái)、構(gòu)建弱電控制強(qiáng)電系統(tǒng)，并對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)一步完善，有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制功能的同時(shí)保障弱電控制強(qiáng)電的安全性、穩(wěn)定性。本文提出了列車尾燈弱電控制強(qiáng)電的自動(dòng)化控制方案，在實(shí)際應(yīng)用中可以保證尾燈運(yùn)行的穩(wěn)定性，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)控，能很好的滿足實(shí)際使用要求。

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