浅谈我国电气自动控制系统的应用与展望

2014-04-04张显伦

河南科技 2014年4期

关键词：开环闭环控制控制技术

张显伦

（瓮福集团，贵州福泉 550501）

浅谈我国电气自动控制系统的应用与展望

张显伦

（瓮福集团，贵州福泉 550501）

伴随我国科技的日新月异，为数不少的科研人员及技术操作人员均对自动控制常识有了深入的理解和把握，这便为今后电气自动化的技术进步提供了必要的先决条件。伴随电气自动化技术的蓬勃发展，能为人们供应了各类动态系统的有效办法，极大地增强了产品的性能，削减了生产成本，提升了劳动生产率，同时，也让人们从机械化的体力劳动中得以解脱。本文首先介绍开闭环控制系统的运用，接着结合电气自动化控制系统的运用现况，提出该系统的运用前景。

电气自动化；控制系统；应用；展望；闭环控制

现如今，电气自动化控制技术伴随人类社会经济的发展而持续进步。在现实生活中，自动化控制技术更是随处可见，例如，热水壶的自动警报器，当水壶达到沸腾的气温时，警报器便随即释放出响声，并自行启动安全孔，这便是一类简易化的自动控制技术成果。人类自身的温度调节系统也同样是自动控制的过程，当身体接触到冷环境时，毛孔会收缩，肾上腺素的分泌量增加；当处于热环境时，毛孔扩张，汗腺运动过频，以此维持身体温度的大致恒定。本文通过介绍电气自动化控制系统的运用情况，展望该控制系统的发展前景。

1 开环自动控制系统及闭环自动控制系统简介

1.1 开环控制系统

一般情况下，如若开环控制系统的输入端及输出端之间不构成反馈回路，则控制时不会受到来自系统输出量的影响，无需充分顾及到误差的数据信号。在控制系统中，把输出量经恰当的检测设备返回至输入端，并将其同输入量加以对比。在该类系统中，从输出侧到输入侧的反馈通路是不具备的，所以，该系统又被称作“无反馈式控制系统”，通常由被控对象及控制仪器构成，控制仪器具备功率放大的基本功能，相较于闭环控制系统，开环控制系统在组成上相对简易，响应时所耗费的时长较长，运行投入相对低廉，适用于增强型系统。例如，自来水企业的净化系统便是较典型的案例，水的存储、凝聚、消毒、过滤、沉降以及除臭等，均依据事先设置完成的流程有序开展，无需再对净化完毕的自来水加以质量监控，自来水最终借助于相应的管道输送给用户。另外，较为原始的数控机床，其进给系统属开环控制系统，把指令传送到计算机控制系统内，牵引步进电机产生移动，出现位移输出的状况。事实上，电风扇的转动速度取决于档位，无法依据外界环境的气温自行调节，也被视为开环控制系统。

1.2 闭环控制系统

闭环控制系统一般是由反馈通路及正向信号通路组合而成，也被称作反馈式控制系统。作为一类电气自动化控制系统，该类系统的功率相对较高，使输出变量的值响应输入变量值。当数控设备释放指令脉冲之后，当指令值送到方位对比电路时，假若工作台丝毫未发生位移，也就是缺乏反馈信号的具体方位，那么指令值便会使驱动电动设备运动，借助于齿轮等传动配件牵引机床工作台发生位移。安装在机床工作台上部的用于测定方位的配件，当测得工作台位移量之后，第一时间反馈至数控设备的比较器内，将其同指令信号开展对比，并利用对比后的差值予以控制。假若两者有相应的差值，经放大后，再使驱动电动设备运动，一直到误差值减小到零，工作台方能终止位移。

相较于开环控制系统，闭环控制系统具有显著的优势特征，在该系统内，不论是外部干扰或系统内产生不确定改变，只要被控制量同标准相背离，那么便会在第一时间发挥控制作用，直至消除误差。所以说，闭环控制系统的抗干扰性能较强，对配件特征的改变反应不灵敏，并可不断地改善系统内的响应特征。“闭环”的内涵在于借助于反馈功能缓解直至消除系统误差。然而，通过引进反馈回路，系统在一定程度上变得较为繁杂，当选择增益不合适时，系统的平稳性能便会大打折扣。为有效地提升控制精度，在测量扰动变量时，也会经常性的运用前馈控制，以此补充反馈控制，进而组合成复合型控制系统。在日常生活中，闭环控制系统依然有着广阔的应用空间，例如自动调节气温的空调机，当环境气温＞设置气温时，空调机的制冷系统会自行启动，并接着将室内气温调节到所设定的值；高压锅的安全阀、热水器、导弹制导、冷冻器材、机器人等技术项目均是闭环控制的反映。

2 电气自动控制系统的应用实践现状

2.1 自动控制技术的工程实践

自动控制技术在生活中会轻易看到，所运用的范围相对广泛。例如，汽车制造时，会依靠较高效的生产线，无需人为操作，仅要确保计算机系统平稳运作即可，汽车引擎等若干配件均能在自动化生产线上开展快捷高效率的生产。另外，自动控制系统依然能运用在车身等大配件的生产制造环节中，通常而言，自动控制技术更多地运用在生产过程相对复杂、人工机械化作业量较大的项目中。在运用时，自动控制技术经固定的流程，对所需操作的对象及过程开展全方位的管理与处置，借助于反馈信号实现自动调节，使每项生产环节更加高效、合理，显著地减少了人为劳动量，增强了劳动生产率。近些年来，闭环控制系统的运用日趋广泛，更带动了自动控制技术的飞跃，例如，在企业仓库管理中，已广泛运用自动库存系统；在养殖业中，广泛运用自动化饲料储藏室；在农业生产中，采用自动化耕田机可大幅提升生产效率。在工业技术领域，自动控制系统也被运用到相对繁琐的科研任务中，凡是技术人员不易精确操作的实验项目，机器人技术便能派上用场，这在很大意义上成为国家实现新型工业化战略的重要推动力。

2.2 汽轮发电机控制系统

发电企业的生产过程相对繁琐，而且每个生产项目均难以精确管控。伴随以电子计算机为核心的信息技术的跨越式发展，为发电企业推行动态化控制创造了良好平台，不但能推动企业的快速发展，更能增强自身实力。系统在控制时的操作流程如下：首先运用恰当的仪器设备测量发电全过程的含氧量、发电量和气温，接着把刚刚测得的数据同系统所设定的数值加以对比，释放控制信息，促使整个生产过程可自动地控制气温、安全阀及加水量等，便完成发电自动化调节控制的任务。该系统可极大地削减生产成本，增强了经济效益，避免重复性的人力劳动，发电的整个环节均依靠计算机控制系统来调节。

2.3 双氧水生产自动控制系统

在双氧水的生产线上运用自动化控制系统时，工艺人员可依照生产工艺的有效规定，对生产线上参数测量及调节进行若干次的改造及补救，生产线上每一反应阶段的压力、气温、液位等参数，在测量上几乎不具备单一化，相应的测量数值会在同一控制界面上显现。此外，在双氧水生产线的每个任务段均有相应的自动控制及报警响应，例如，在氢化、氧化、萃取及后处置等任务段上，自动控制系统均有测量警报功能。整个生产线由超过四十套的控制系统及八十余个报警点位构成，企业双氧水的生产共分两条生产线，生产线上的每个任务段均设有工艺操控界面，操作员工可减少界面的来回切换，轻松完成对生产阶段的管控。在异常重要的参数进行远程传输时，现场会对此有所显示，这样便避免了因单独的设备监控而给生产带来的不利影响，最大程度地确保双氧水生产的全方位安全调节和监控。

2.4 DCS控制系统

DCS控制系统又叫做分散控制系统，该系统基于微处理器，是一类仪表电气自动化控制系统，其设计时遵循分散控制功能、显现操作密集、推进综合协调的基本策略原则。在应用时，DCS控制系统具有可靠性较高的优势，各子系统均能胜任单独控制的任务；另外，其系统结构科学，控制功能较分散，对微型机的基本要求也适当下降。

3 我国电气自动化控制系统的前景展望

电气自动化控制系统在今后一个时期内将会朝着柔性及自主性的方向迈进，使系统精确及时地抵达目标。伴随当代自动技术的进步和发展，机器人已拥有较高的自主性，能在事先编写完成的程序下稳步运行，无需任何人工调节，然而，传感技术及芯片的发展未能走向并轨，机器人的柔性发展条件缺乏，尚无法完全依照外界环境要素的改变而进行必要的调整。传感技术的跨越式前进，机器人必定会极大地增强适应外部环境的能力，积极稳妥地处置各类变化，在人工智能技术的辅助下，机器人系统必定能变得日趋合理。

另外，高级程序设计语言的开发和普及，更为机器人技术的发展提供了强大的助推力，通常所运用的自动控制系统也会迈进自主化运行的阶段，减少人工干预，提高操作效率，更加拓宽其在日常生产生活中的用途。