电气自动化工程控制系统的现状及其发展

黄林杰

（酒钢集团榆中钢铁有限公司，甘肃 兰州 730104）

电气自动化作为电气信息领域的新兴学科，其不仅能够代替工人完成很多劳动强度、危险性较高的工作，保证各项生产活动的安全性与高效性，同时还能够有效控制生产活动的人力成本，减少各种人为操作失误，实现生产活动工作质量的全面提升，对工业经济的持续稳定发展有着很大帮助，而要想实现对电气自动化技术的有效应用，自然也就需要对电气自动化工程控制系统的发展现状、发展趋势展开深入分析。

1 电气自动化工程控制系统的发展现状

1.1 分布式控制系统

分布式控制系统又称DCS系统，是目前电气自动化工程中应用最为普遍的计算机控制系统之一。该系统虽然在上世纪七十年代才被研发出来，但由于其具有着系统组态功能，能够通过软件工具来对DCS进行组态、配置，并对DCS网络的各节点运行情况进行实时准确检测，因此在问世后很快就被应用于电气自动化工程领域，并凭借着其在实时性、可靠性和扩充性等方面的优势取得了良好的应用效果，为很多行业领域的生产活动提供了重要帮助。当然，由于DCS系统的发展、应用时间较短，在模拟混合体系方面的关键技术尚未完全成熟，因此在应用于电气自动化工程领域后，往往会面临着维修困难、保养成本高的问题，而这也对DCS系统的进步推广发展带来了较大阻碍[1]。

1.2 集中监控控制系统

与分布式控制系统相比，以集中控制为核心的自动控制系统在电气自动化工程中同样比较常见。该系统主要是将系统所有控制功能集成起来，利用单个处理器进行统一的控制数据处理，基本能够满足电气自动化工程的控制需求。但必须要明确的是，随着未来工业生产水平的不断发展，未来各行业电气自动化工程的规模必将会变得越来越大，控制系统所产生的的控制数据也会呈几何式增长，一旦控制数据体量超出处理器了数据处理能力，那么此类控制系统就很可能会出现处理速度缓慢、控制效率降低的情况，其未来在电气自动化工程领域的应用空间也会相对较小。就是把所有的功能集中到一个处理器中，这就导致了处理速度相当的缓慢。

1.3 信息集成控制系统

在信息化时代下，信息集成技术已经在很多行业领域中得到了有效应用，而电气自动化控制则正是其中之一。一般来说，电气自动化工程的信息集成控制系统可根据信息整合路径运行分为两个方向，其一以从生产管理的角度出发，对电气自动化工程进行全面、细致的设备运行数据与生产信息采集，并通过特殊浏览器来对这些数据信息进行整理、分类，从而通过准确、细化的数据来凸显企业生产活动情况，并为生产设备控制与企业生产决策提供支持[2]。其二则是从网络软件方面入手，在对电气自动化工程控制数据与设备运行数据进行实时共享的基础上，对控制系统的操作人员进行多层级权限设置，对不同岗位工作人员的使用权限作出精密划分描述，以保证电气自动化工程控制的规范性，避免因无关人员误操作控制系统而导致电气自动化工程内部硬件设备的错误运行。另外，该系统还具有着较强的可追溯能力，可通过科学的数据信息库的结构来对数据信息进行合理采集与集中存储，即便对于很长时间之前的控制数据，也同样能够进行数据回溯，这对于系统控制优化是很有帮助的。

2 电气自动化工程控制系统的未来发展趋势

2.1 统一化

在电气自动化技术得到广泛应用的背景下，近年来国内电气自动化控制系统的研发工作虽然取得了为显著的成果，控制系统的整体质量性能也得到了一定提升，但由于市场上的电气自动化控制系统较为多样，且质量处于良莠不齐的状态，因此其实际应用效果往往并不理想，如控制系统设计不合理、操作过程差异较大等问题问题都时有出现。因此在电气自动化工程控制系统的未来发展中，控制系统在研发、设计、操作等方面的差异必然会凸显出来，并在行业内的广泛重视，而对于控制系统研发设计、实施操作的统一，也必将会成为电气自动化工程控制系统的未来主要发展趋势之一[3]。例如在研发方面，未来电气自动化控制系统可能会将研发系统从生产运行系统中独立出来，并对研发工作中的各项细节进行整合、规范，以提高研发效率、缩短雅畈设计实践。而在设计方面，则会逐渐将控制系统的操作模式、实施标准统一化，以减少系统设计投入，并为用户的熟悉应用提供方便。

2.2 市场化

随着电气自动化控制系统功能的不断优化，未来用户对控制系统必然会提出更高的要求，而为了适应用户的全新功能、性能要求，电气自动化工程控制系统未来也必然会向着市场化的方向发展。由于用户可选择的电气自动化控制系统较多，在系统要求上又比较多样，因此电气自动化控制系统研发企业在未来可能会对市场需求展开更加细致的调查研究，并在充分尊重市场规律与市场需求的前提下，有针对性的展开控制系统研发设计工作，使其能够在功能、价格等方面更适合主要用户群体的需求。

2.3 智能化

电气自动化技术虽然能够提高生产活动效率，降低生产活动对人工的依赖性，但在控制操作方面，却仍然存在一定的不足，尤其是在面对一些复杂的生产活动时，由于生产过程中的不确定性因素较多，因此很难通过预定程序来对生产设备进行全过程、自动化控制[4]。针对这一问题，当前电气自动化控制系统的研发工作已经逐渐延伸到了人工智能领域，希望能够对人工智能技术的合理应用，来解决当前电气自动化控制系统所存在的不足，使其能够模仿人类对各种复杂生产活动进行合理控制决策，并为生产活动提供更大的帮助，而这也意味着智能化将会成为未来电气自动化工程控制系统的主要发展方向之一。

2.4 安全化

随着电气产品不断更新，电气自动化控制系统的质量性能目前已经得到了一定的提升，但从运行安全性、可靠性的角度来看，很多控制系统却仍然存在着一定不足，尤其是在面对特殊运行环境时，电气自动化控制系统的安全稳定运行更是面临着很多挑战，而为了解决产品运行安全方面的诸多问题，未来电气自动化控制系统自然也会向着安全化的发现发展，系统运行安全性进行全面改进。例如开关控制方面，由于电气自动化工程常常会受到高温、低温、潮湿、外力冲击等诸多因素的影响，因此为避免因外界环境因素影响而出现设备误操作问题，耐高温、耐冲击、防潮等性能将会成为未来电气自动化控制系统的发展方向。而从系统操作的角度来看，由于电气自动化控制系统在目前仍然需要专门的工作人员负责操控，而控制系统操作由于受控设备在生产活动中的运行情况直接相关，因此为避免因控制系统操作不当而引发安全事故，未来电气自动化工程的控制系统在操作上还将逐渐趋于简单化，以保证用户能够在短时间内熟悉系统各项控制功能，并熟练掌握控制系统的各项操作技巧。

2.5 创新化

在用户要求不断提高的背景下，未来电气自动化控制系统的发展还将呈献出明显的创新化趋势。首先，由于我国对电气自动化技术的引入时间相对较晚，因此无论是控制系统的研发设计水平，还是实际质量性能，都与发达国家存在着一定的差距，而在未来的电气自动化控制系统发展中，自然也会在积极借鉴国外发达国家法发展经验与先进技术的基础上，针对控制系统相关研发工作展开全面创新[5]。其次，在设计方面，由于近年来电气自动化工程的设备规模不断扩大，对控制系统功能与系统规模的要求也随之发生了变化，因此为适应电气自动化工程的全新发展需求，控制系统未来还可能会采用模块化、结构化的软硬件设计模式，通过现场总线技术来实现现地单元与上位机间的连接，进而为大规模硬件设备的无人化（或少人值守）控制提供支持。最后，由于当前电气自动化控制系统在控制信息传输方面仍有所不足，因此提高电气工程的自动化控制水平，未来电气自动化工程控制系统还可能会从无限系统入手，通过对无线传输技术的应用来构建通常、可靠的信息传输渠道传输，以实现系统控制信息传输方式的有效创新。

2.6 标准化

为保证电气自动化工程中控制信息传递的高效性，未来电气自动化控制系统还将会向着标准化的方向发展。一方面，由于电气自动化控制系统需要由多个子系统构成，而不同系统间的数据形式又存在一定差异，因此未来的控制系统开发将确立统一的数据接口，以尽快实现数据标准化对接，以优化电气自动化工程控制系统的内部结构，为不同控制系统研发、生产厂家间的数据交换提供支持。另一方面，电气自动化工程控制系统需要基于网络进行控制信息传输，因此未来的控制系统研发还可能会涉及到通用网络系统的构建，有技术人员根据控制系统的数据信息传输需求来构建通用网络系统，并对网络系统的整体架构、功能特点等进行调整，使其能够具有充分的实用性与安全性，并将不同领域数据信息的传输效率保持在较高水平上，为电气自动化工程的高效控制提供支持。

3 结语

总而言之，近年来电气自动化工程控制系统虽然在国内得到了较好的发展与应用，但要想满足不断提高的电气自动化工程控制要求，仍需对分布式控制系统、集中监控控制系统、信息集成控制系统等各类控制系统的应用现状进行深入了解，同时对未来电气自动化工程控制系统的标准化、统一化、创新化、安全化、智能化、市场化等各方面发展趋势进行准确把握。