电气自动化在电气工程中的应用探究

2018-01-30杨建飞

中国设备工程 2018年7期

关键词：自动控制电气工程单片机

杨建飞

（高明区沧江泵站管理处，广东佛山 528500）

如今，电气自动化已经渗透到人们生产生活的方方面面，带来了巨大的改变，尤其是在工作模式和工作强度2个方面，均在电气自动化的影响下得到改善，从而提高了生产的技术水平、先进性和稳定性。

1 电气自动化

1.1 基本概念

电气自动化实际上就是计算机、通信及运行控制等先进技术的高度整合，借助相应的设备与系统，对运行进行自动控制，主要包含以下内容：运行控制、信息采集、信息处理等。在科技发展的促进下，电气自动化也进入快速发展的时期，在众多行业领域发挥重要作用。能提供设备及系统的控制与保护功能，通过对相关信号的动态采集和处理，加上通信传输，能确保电气工程处在稳定、高效的良好运行状态。

1.2 技术分析

通过对电力电子技术、网络技术和自动控制相关理论及技术的合理应用，能提供多种类型的控制技术，常用的有：（1）系统集成。重点包括：①通信设计；②分析功能不断完善；③设备更新与配置；④全过程监控。（2）传感技术。主要用于系统的监控领域，有着很高的应用价值，能为各控制系统提供相应的数据信息，这是实现生产动态监控的基础保障。（3）智能技术。充分考虑实际要求，选择并配置相应的仪器设备，在测控系统及其实践过程中引入各项新技术，如计算机技术与信息技术，以此使设备的运行效率切实满足实际要求。（4）人机交互：主要用于实现现场作业人员、管理人员和所有设备仪器之间的交互操控，在人机交互模式下，仅需根据实际生产要求，发出相应的指令，即可完成设备的操控。

1.3 应用价值

在科技水平不断提高的进程中，电气自动化正发挥出越来越重要的作用，其生产水平也有了很大程度的提高。在实际生产过程中应用电气自动化，主要具有以下重要价值：（1）提供自动控制功能。将电气自动化引入电气工程，仅需准确的输入控制参数，即可完成自动控制，极大减轻了实际工作量。如以运行需要为依据进行运行时间的科学配置，进而对开关进行高效的自动控制。（2）提供保护功能。在电力系统持续运行过程中，往往会受到很多内、外部因素的直接影响，常见的影响因素包括：线路连接不正确、不规范；外部环境复杂多变；仪器设备多样等。这些因素的存在都有可能造成线路或设备的异常。在异常或故障出现后，采用人工检修的方法往往很难掌握线路或设备的实际运行状态，产生不同的安全问题。而通过对电气自动化的合理应用，能在问题出现后，立即进行安全切断，结束程序的运行，从而防止问题的扩大，造成损失或引发事故，最终保障系统实际运行的安全性。（3）提供实时监控功能。借助信息技术与计算机等硬件设备，限定设置系统的运行功率、电压及电流，如果超过了规定的参数，则报警装置开始对系统进行动态监测，并提供远程监控的功能，连接系统所有的控制装置，再通过对电磁波信号的准确识别，由电子显示器对设备的实际运行情况进行监控，最终完成数据的监测及控制。

2 电气工程中电气自动化的应用分析

对电子设备而言，要想达到规定的指标，应先配置性能优越且稳定可靠的电源。对于那些对专业有着极高要求的复杂系统，往往对电源提出了更严格的要求。由此可见，电源技术的出现、发展与创新对于电力技术和电器的未来发展都有重要的推动作用。同样在电气领域，电源技术也具有十分重要的作用和现实意义。事实上，最为经济和便利的电能就是电网中的交流电，而这与电子线路往往无法契合，因为电子线路大多需要直流电源，把电网中的交流电转换为稳定的直流电，一些要求较低的电子产品能直接利用。然而，对直流电源而言，其输出电压往往不稳定，无论是电网电压发生变化，还是负载改变，电源电压都将发生变化，进而对电子线路的各项使用性能造成影响，虽然整流能够获得直流电压，也可以进行滤波，但交流成分依然很大。对此，在有着较高要求的电子产品中，应以直流稳压电源为主。如今，微型计算机，尤其是单片机均得到了快速发展，档次逐渐提高，拥有更多的功能。它的出现，对人们日常的生产生活造成了很大的冲击，应用范围日益扩大，无论是尖端科技，还是工业测控，包括日常家电，均有所应用。就目前来看，工业测控对单片机的应用最为充分，已经在整个领域占据主导地位。

自动控制、智能仪表及机电一体化领域对单片机的应用愈加广泛，众多传统仪表设备的升级改造都将单片机视为优先考虑的方案。此外，也有很多测控单位、电气厂商及机电行业采用单片机进行自己产品的研制开发与更新优化。通过比较利用单片机控制系统对系统进行校正和检测，基于功能一致的实际条件，能极大的对系统电路进行简化，从而节省资金，提高资源与材料的实际利用率，同时采用实现模块化目标的硬件电路，不仅能满足系统的各项要求，而且还能有效提供检修的工作效率。此外，系统运行的灵活性也将有很大程度的提高。可见，对微处理器进行广泛应用是当下重要的发展潮流，所以只有充分利用单片微型计算机控制系统，才可以真正适应时代的发展要求。从工业生产角度讲，单片机带来的影响已经十分显著，在这项技术快速发展的促进下，对于电气行业，必须进行微机革命。这场革命促进了所有仪器仪表的发展，拉近了和智能化与微型化之间的距离。当前以人性化为理念的科技，实际上也是将单片机作为核心来进行控制，继而产生一系列新技术，如现场总线与远程控制。在进入电气时代后，电源技术也得到快速的发展，迎来前所未有的前景和机遇，推动新型电源更好发展。将微机控制技术等作为核心而出现的过程控制，它的出现、探究与应用，为工业控制提供了智能化的解决方案。

微机保护装置实际上就是以微型计算机来提供继电保护功能，它是现阶段电力系统及电气工程的重要发展方向之一，不仅有着极高的稳定性、可靠性和选择性，而且十分灵敏，能满足各项使用要求。该新型装置的硬件主要有：单片机、输入通道、输出通道、通讯接口及人机接口，在建筑、交通、电力等众多领域都有所应用。对微机硬件而言，它完全通用，但具体的功能与性能往往被软件所决定。装置数字核心主要由以下几部分构成：中央处理器、存储器、定时器/计数器。现阶段，MCU是数字核心主流，也就是之前提到的单片机；而输入通道和输出通道主要包括：模拟量及数字量的输入通道与输出通道。

直流屏是集数字化控制、管控、检测及保护等为一体的直流系统。对于监控主机，有着很高的集成度，并以单板结构为主，具有众多功能，如监察、巡检、选线等；配有触摸屏，所有类型的参数及运行状态都能采用汉字显示，总体设计上灵活方便，与用户的习惯良好契合。远程控制与检测正是将直流屏作为基础发展起来的，不仅赋予了众多的功能，而且还具有一系列接口，如远程通信与遥控、遥测、遥信。借助远程通信接口能在远方进行参数采集，并通过这一接口对运行定值或状态进行修改，以符合无人值守等方面的现实要求；此外，还具有以太网及标准RS232/485串行接口，能十分方便的与现有的自动化系统对接。在监控模块上，可以完成所有部分的自定义参数设置。对模块而言，它能对输出电压及电流进行灵活调节，并提供相应的补偿功能。配置有众多用于扩展的接口，能同多种形式的外部设备进行对接。通过对计算机和电力电子技术的充分结合，使电源系统具备4遥功能，即“遥测”、“遥控”、“遥信”、“遥调”，进而达到无人值守的目标。蓄电池支持自我保护和管理，能对充放电的电流、断电压等进行自动检测，然后以检测结果为依据实施智能控制，并在欠电压或充电过流的情况下发出声光告警。