基于智能技术的电气自动化控制系统设计与分析

牛 丽

(陕西广播电视大学，西安 710068)

基于智能技术的电气系统逐渐成为各行业发展的重点，它对提升电气工程自动化、智能水平具有关键作用，是实现自动化生产、识别及自动化优化等功能的重要技术途径，对提高企业竞争力、效益和长远发展意义重大。应用智能技术还能拓宽电气控制系统的设计思路，提升自动化功能，建立更稳定、全面的自动化系统，提升相关电气设备及系统的自我检测、故障诊断等功能，从而帮助技术人员更有效地处理故障、简化操作，让电气控制系统拥有“思考”能力。在电气自动化控制系统中应用智能技术，可简化设计过程和系统操作流程，提升系统控制器性能，提高系统信息价值，降低运行成本，优势显著。

1 智能技术在电气自动化控制系统中的应用

1.1 设计方面

智能技术可应用于优化系统设计。自动化控制是由多个设备和子系统构成的整体，各设备的构造、运行标准、技术基础各有不同，各子系统间的功能、运行变准等也不相同，因此整个电气系统运行过程需要调节这些不协调的因素。应用智能化设计可通过中央控制、编写程序对各子系统及设备进行统一的优化管理，设计中考虑各设备、程序的运行因素，提高控制的全面性和精度。

电气系统架构设计中，技术人员通过计算机对控制系统的整体架构进行全面、详细的模拟，从而确保基础架构在功能等方面符合基本运行需求，并在此基础上结合生产环境、生产要求分析、模拟系统架构的运行情况，再到不同的生产环境中进行实验，从而确保系统架构的可操作性、实用性。

功能设计方面，利用智能技术将电气设备与中控平台相连接，可以准确、及时收集系统各设备的繁杂信息，并利用控制平台对信息进行整理归纳、分析处理和存储，从而保证系统拥有科学、全面的数据传输功能。结合传感器等技术，能够建设一整套信息预警、数据监控系统，及时、准确地监测和分析系统设备的运行状态、运行数据，更智能地发现、处理故障，如自行断电。

1.2 故障诊断

设备故障可直接导致电气系统运行停止、功能失效，甚至对其他相连设备、系统产生损坏，会严重影响正常生产。应用智能技术，如模拟逻辑、神经网络等技术，可有效提升故障诊断、分析、报警的及时性和准确性，如配电设施故障诊断中应用专家系统，通过动作、操作等逻辑规则，将断路器的状态进行标准化处理，纳入系统故障诊断模块知识库中，通过控制系统的数据传输功能，接收和分析相关报警设施反馈的信息，从而综合判断配电系统运行状态，做出智能化处理。

1.3 完善控制系统

深入应用智能技术对提高电气系统中设备的运行稳定性、效率有重要作用，更有助于完善电气控制系统。智能技术主要体现在直流传动、交流传动等系统形式中，直流传动系统可快速处理多类信息，结合系统运行状况、模式，分析出合理的控制方式。交流传动系统通过监测、诊断交流设备及其环境参数，减少信息定位时间，还可更好地控制负载转矩等设备运行状态的变化。

2 基于智能技术的电气自动化控制系统设计

2.1 设计方法

集中监控。该方法便于检查运行状况，但存在系统接线复杂、维护流程复杂等弊端，若对系统防护要求较低，则可采用这种简单的设计法。集中监控要满足电气系统功能集中等需求，需要将系统各类功能集成在中央处理器内，从而减少监测对象，保证各子系统有较高的信息处理速度。

远程监控。该方法在设备接入互联网的基础上，将控制计算机与被监测设备通过互联网相连，实现网络自动化远程监控，可大幅减少电缆数量，减少系统建设成本，并使系统设计更为灵活，但对网络通信速度、通信稳定性要求较高。

现场总线监控。FCS在变电站、体育馆等场所的电气工程中应用普遍，该技术主要由主控制器、总线、现场IO从站及现场设备仪表等实现，通过现场总线连接不同设备，形成控制系统，单一设备故障不会影响其他设备运行或导致整体系统崩溃，从而有效保障电气系统整体运行的安全性、稳定性。

2.2 设计原则

电气系统有多个子模块，有利于集中控制、信号转换，通过光纤、网络等方式传输信息，利用总控设备调整各模块设备运行状况，在设计中为平衡各模块功能，保证各单元独立运行，降低环境干扰，需要遵循以下原则：

扩展性原则：设计自动化控制系统时，需充分考虑控制系统的规模，保证功能扩张符合用户需求及生产要求。

稳定性原则：通过主控室进行分布式接线，在保护柜中进行集中式接线，保证开关设计、接线处理更为合理，从而提升线路传送、接收信息的稳定性。

兼容性原则：无论是网络控制还是接线控制单元，都需要保证相连设备硬件、软件配置、功能等方面的兼容性，并保证通信结构和连接端口符合用户多元需求。

2.3 控制层功能设计

数据采集、信息传输。依托网络等数字化手段进行自动化程度较高的数据采集、传输、控制。通过终端设备中的监测软件，实现对各终端设备运行情况及环境信息的采集，主要包括设备运行时间、设备运行故障信息及设备所处环境温度、湿度等信息，信息收集为系统的控制功能提供实现基础。信息传输是指通过控制中心传输信息指令，终端设备接收并实施相应操作，主要通过视频电缆等实现，需要根据传输距离、信息类型挑选合理的传输方法、设备。信息分析即对采集信息的处理分析，最后存入数据库。对难以自主处理的信息，应设计相应的监控提示、操作提醒，由技术人员手动协调系统工作、处理故障。

控制过程的设计。电气系统控制过程是设计的主要内容，促使电气系统提升自动化控制水平、运行效率。主要使用专家系统、模糊控制等技术实现控制过程，模糊控制不同于专家系统的标准化设计，主要以模糊变量及推理技术为基础，以基本的运行、操作思路设计能够分析和控制被控制对象信息的模糊控制模型，通过模糊控制器实现系统控制。

2.4 监控层功能设计

监控层属于控制层重要的子系统，承担监视、报警等重要功能。监视功能即时监视设备运行参数、状态，通过图像等形式显示，并存储于数据库，图像通过通用色调显示设备标识，用户可编辑、调用图像信息，通过显示窗口进行移动、缩放等操作。文本输出支持矢量字库、动态棒型图等图标编辑功能，报警功能通过音响报警装置设置告警等级、报警声音，若数据异常，即发出警报声，并在控制设备中显示相应报警颜色，提醒管理人员，故障解除后报警信息消失。