电气设备的自动控制设计

徐小燕

摘 要：现代工业的自动化程度非常高，不论是在一条简单的食品流水线，还是在汽车制造的各个环节，都在使用自动化设备。在这些设备中，电气设备自动控制系统都广泛存在。我国的电气自动化设备行业虽然起步较晚，但是经过多年的快速发展，已经具备一定的设计和自我提升的能力。电气自动化工程的发展，为我国经济的发展做出了具大贡献，助力了我国经济的腾飞，增强了国家的综合实力。研究电气自动化系统，具有实际意义，而且电气设备自动化控制系统的发展前景广阔。

关键词：电气设备 自动控制 系统设计

中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（c）-0057-02

随着经济建设的成果丰硕，我国的工业实力也在不断增强，自动化控制作为工业领域电气行业的重要组成部分，在技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。如何更灵活地运用自动化控制技术，找出工业控制中的问题点及优势，不断改进并运用到实际当中，提高生产制造能力和质量，值得我们进一步去学习和探讨。

1 电气自动化控制的基本理论

1.1 电气自动化控制技术的发展和现状

早在20世纪50年代，人们从电子设备当中得到启示，开始了电子信息技术的发展，在自动化控制技术发展过程中，电子信息技术提供了重大的支持；到了60年代，自动控制技术得到了飞跃式的成就；70年代是微电子技术的时代；到了80年代，电气自动化控制技术已经基本完善。作为工业自动化控制系统的重要组成部分，电气自动化控制经过几代的更替，发展到现代化的电气自动控制技术，在多个领域得到广泛应用。

1.2 电气自动化基本控制结构及组成

一个自动化控制系统，无论是多么简单或者无比复杂，其结构主要由检测器、控制器、执行器及对象组成。其中，检测器主要是获取外部信号的反馈，如编码器测量实际速度、光栅尺反馈物体相对距离、光电传感器检测相对位置、温度探头检测物体温度等；控制器相当于人的大脑，负责分析决策作用，通过进行逻辑运算、PID算法控制等，决定系统应该如何实施控制方案；执行器就是完成控制器下达的命令，可以是电机、传送带、加热棒等；对象是被控制的客观实现，如被传送的物体、被升温的罐体。

1.3 电气设备自动控制技术的特点和功能

制造工厂用机器代替人工，已经成为如今工业发展的一个必然趋势，甚至用到机械手，及工业4.0的系统集成、大数据分析等，自动化控制已经遍及人们生活中的各个部分。从平常穿在身上的衣服袜子，到跑遍马路的各式汽车；从手机电池中的一片隔膜，到各式路桥建设，都离不开自动化技术。电气设备自动控制技术也是自动化设备正常运转的必要条件，这犹如人的大脑，占有非常重要的地位。由于其功能强大，应用广泛，应对市场重复性运作，对精度要求高或高危性质工作都能灵活胜任。

2 电气自动化控制的流程及控制系统设计理念

2.1 电气自动化控制的基本流程

工业自动化系统需要结合控制基本理论，通过仪器仪表、按钮等获取现场信号反馈，获取动作要求，经过PLC、控制器等内部处理后，完成对工业生产过程的检测、控制、优化、调度、管理、报警等相关功能。由于电气控制中心接收的信号比较多，也比较繁杂，为了防止它们之间的互相干扰，一般需要增加电抗器、中间继电器、接触器等辅助器件，对现场布线、接地及电柜元器件排布等都有一定要求。

以控制信号和回讯信号为例。控制信号以自动控制系统为媒介对电气设备直接进行控制，而回讯信号将电气设备控制中心的输出信号进行反馈，最后加到电气设备上，并运行出相应的结果。这种“一进一出”，正好构成了一个闭环的系统，使得系统能够不断地运行下去。准启动、实际启动、停止运转这3个信号是回讯信号的作用形式，此外还可将它们进行组合，变成连锁停止信号。当电气设备在自动控制系统中只有一个回讯保持信号，那么，只有在这个信号处于封闭的时候才能够允许启动电气设备同理，当回讯保持信号断开时，电气自动化设备，也将停止运转。当然，我们也可以把相关的连锁运作由PLC来完成，实现更灵活、更复杂的控制。

2.2 PLC在电气设备控制系统中的应用

从第一台PLC制造成功到20世纪的70年代中期，是PLC发展的初级阶段，人们把繁琐的继电器逻辑运算集成到PLC当中，节省大量空间。在之后的10年里，PLC经历了辉煌的发展，也就是崛起阶段。在这个阶段，控制系统增强了许多，能够实现一定的数据处理与模拟量的控制功能。到了20世纪90年代初期，PLC已经逐步成熟，性能也有了大大的提高，PLC运用在自动控制系统上，能满足企业多样化生产的要求。到了90年代末期，PLC又经历了一次飞速发展阶段，结合计算机技术、芯片技术及通信技术等方面的成果，使得PLC不论在体积上、端子的接线技术上，还是在本身的性能上都有了较大的提高，它已经是电气设备自动控制当中尤为常见的控制器。工程师可以通过专用的编程软件，设定复杂的逻辑关系及运算，控制输出设备的开启与停止，也支持切换手动或自动模式。通过上位编程软件，可以预设多种控制方式、实现复杂的PID运算及快速检测判断等。对于中型PLC，采用通讯技术及现场总线技术，还能控制多套设备配合工作，提高生产线运行效率，实现工业自动化。

2.3 自动化控制中电气自动化控制系统设计的理念

对电气自动化控制系统进行设计，首先要考虑控制方式。对于比较简单的控制要求不高的操作设备，可以选用独立的单机设备。一台小型PLC加上必要的按钮、传感器、仪表等，足以控制几台电机运作，或者恒温控制。对于控制对象较多或者分布范围较广的设备，则可以采用集中控制。集中控制通过分布式模块及现场总线技术，让所有的电气设备都连接到一个监管终端，这有利于协调各对象间的紧密配合，也可以实时监控系统状态，对整个系统进行管理。合理地分配现场总线布局，能够有效简化系统布线，降低成本，并使得机器能够更高效地工作。除此之外，电气自动化控制系统还可以利用远程监控技术，方便异地故障排除，大大减少影响生产的异常时间，提高处理效率。

当然，集成的程度越高，需要考虑的连锁，安全等相关问题也会越多，我们可以进行分解，以功能或者区域为个体，逐个实现功能后，再利用预留的接口进行连接。借用外部安全连锁信号的反馈，也能更好地提高系统安全性。

3 结语

电气自动化设备从诞生到现在的飞速发展，已经运用到各个角落、各个行业。它大大方便了我们的控制过程，使得控制变得简单安全起来，也降低了人们的工作量，提高生产效率。此外，它还能够增强设备稳定性，间接减少人工的误操作给设备及产品带来的伤害。运用PLC进行控制，还能够使系统变得更加灵活。智能化的出现也让电气设备的自动化控制设计，有了一个新的发展方向，使用智能化的电气设备，自动化控制系统显得更加便捷。

参考文献

[1] 吴雄峰.浅谈电气设备自动控制系统中PLC的設计与运用[J].中国高新技术企业，2014（7）：47-48.

[2] 金军.试论可编程序控制器（PLC）在电气控制中应用[J].大观周刊，2013（15）：110.