基于计算机技术的电气自动化控制系统设计研究

杨子润 陈康 周亚军 杜勇 杜国辉

摘要：在社会飞速发展的背景下，电力控制系统的发展规模越来越大，特别是在工业、农业和变电站等领域中，电气自动化控制系统起到了至关重要的作用。本文将简要概述和分析电气自动化控制系统的概况和结构，并讨论基于计算机技术的电气自动化控制系统设计和应用策略。

关键词：计算机技术；电气自动化控制；设计

随着科学技术水平的日益提升，计算机技术在各个领域都发挥出了重要作用。在对电气自动化控制系统的安全性起到了有效提升作用，进一步推动了我国电气自动化控制行业的快速发展。

一、电气自动化控制系统概述

电气自动化控制系统主要利用计算机技术实时监控整个运行和生产过程，确保系统的稳定性和安全性。但在电气自动化控制过程中，会受到许多因素的影响，降低监管工作效率。因此，技术人员应该分析这些影响因素，并利用现代技术手段对电气自动化控制系统进行监控。在详细了解电气自动化控制系统的特点后，技术人员应选择适宜的技术进行创新。此外，在电气自动化控制系统创新过程中，技术人员应充分了解整个系统，然后根据系统的结构选择正确的信息技术进行融合。收集和储存信息数据可以提升数据传输效率，并使电气自动化控制系统具备现代化特点，满足现代化发展需求。例如，将PC人机交互界面融入电气自动化控制系统已在许多行业广泛应用。

二、电气自动化控制系统结构

电气自动化控制系统采用集散控制结构，包括现场控制器、主控制器、通信网络和计算机等组件。在工业领域中，电气自动化控制系统用于监控现场设备的运行参数和工作情况，并将监测数据传输到主控制器。计算机在这个过程中充当了数据交换的媒介，将现场控制器和现场信息进行交互，并提供网络支持进行数据传输。正常情况下，电气自动化控制系统包括局域网和二级网这两种网络。通过这些网络，电气自动化控制系统对工业现场设备进行控制。计算机起到连接设备现场和控制器的作用，使监控数据与信息交换。数据传输通过局域网和二级网进行，确保传输的及时性和准确性，使工业设备现场的监控数据能够完整地反映在电气自动化控制系统中。

电气自动化控制系统接收数据后会进行及时地存储，并根据数据进行分析，与设备运行参数进行对比。一旦发现参数异常，系统会立即响应，确保电气自动化控制系统的安全性。另外，在电气自动化控制应用过程中，系统结构是灵活可变的。电气自动化控制系统可以有效连接现场监控器和计算机监控系统，以实时监控现场设备，在设备现场发挥重要的作用。

三、基于计算机技术电气自动化控制系统设计应用策略

（一）计算机监控系统

计算机监控系统在电气自动化控制系统中起到重要的作用。它能够增加电气自动化控制系统的配置类型，并实时监控配置类型、电机容量、整体电容量以及其他功能的运行情况。基于电气自动化控制系统的运行模式，计算机监控系统可以进行针对性的调整与选择，以避免在运行过程中出现问题[1]。

当前计算机技术的不断发展使得利用计算机技术对电气自动化控制系统进行监控成为可能，这能够极大地提升自动化控制系统的安全性和稳定性。在电气自动化控制系统的运行中，采用计算机技术进行监控已经成为一种常见的方式。利用计算机技术，不仅可以提高自动化控制系统的安全性，还可以节约设计成本，并满足系统的设计要求[2]。

在选择计算机监控系统的结构时，不仅需要考虑其对电气自动化控制系统稳定性的影响，还需要考虑其是否具备延展性，能否满足电气自动化控制系统的其他功能需求，以实现与电气自动化控制系统的有效衔接和兼容性，从而最大限度地满足农业、工业等领域对控制的要求。此外，计算机监控系统的设计中还需要考虑主要的控制方式，即集中式控制和分布式控制。在实际应用中，集中式控制方式较少使用，因为它无法为计算机监控系统提供足够的支持。一旦计算机监控系统在运行过程中出现问题或运行参数异常，集中式控制方式便无法提供必要的稳定性。相比之下，分布式控制方式能够为计算机监控系统提供稳定性。即使计算机监控系统出现故障，分布式控制方式可以通过其自身的中央处理器和传感器等设备进行故障分析，并将分析结果传输到计算机监控系统中，有效解决故障问题。因此，在一些供热系统中，经常采用分布式控制的计算机监控系统。这样的系统通常在热控主控层和供热下层设备的控制层中分布，并与微机继电保护装置相结合，以确保供热系统的稳定运行。

在计算机监控系统中，分布式控制系统包括供热主控层和地控层。供热主控层主要负责监控计算机监控系统的运行，并且严格控制各个控制单元。工作人员可以通过操作数据库来对控制层进行调整，并对计算机监控系统的下层设备进行控制。另一方面，下层设备控制层的任务是实时监控下级供热系统的运行。技术人员可以通过现场监控来对不同的单元进行监测[3]。

（二）电气负荷自动化控制系统设计

在利用计算机技术进行电气自动化控制系统的设计过程中，电气负荷对系统的运行至关重要。电气负荷直接影响电气设备的整体运行和生产，负荷过大会影响设备的安全性和稳定性。因此，在确保电气设备安全运行的前提下，应重视电气负荷的管理，避免过大负荷，以降低系统发生危险的概率。除此之外，在电气自动化控制过程中，通常采用限电的方式来避免负荷过大。然而，随着行业生产需求和人们对产品需求的增加，仅依靠限电已无法满足要求。因此，为了尽快解决这个问题，需要保证相关行业能获得充足的电力供应。在社会快速发展的背景下，电气自动化控制系统必须符合时代发展的需求，为我国的生产行业和人们的生活提供重要保障。这包括确保稳定可靠的电力供应，适应不断增长的电气负荷需求，并采用先进的技术手段来管理和保护电气设备，确保其安全稳定运行。

（三）計算机技术在电气自动化控制系统设计原则

1.线路系统设计

在利用计算机技术进行电气自动化控制系统设计的过程中，线路系统的复杂性给线路设计带来了一定的难度。线路设计需要派遣专业的、技术过硬的人员来完成，以确保电气线路系统能够达到预期的设计效果，提高线路设计的质量水平，并为供电系统的正常运行奠定基础。另外，设计人员的能力和责任意识与电气自动化控制系统设计的质量直接相关。设计人员应不断加强自身能力，并加强对责任的认识，这有助于保障后续线路系统设计的顺利进行。同时，设计人员应综合考虑多个角度，基于计算机技术，结合电气自动化控制系统的实际情况和设计规定与标准，制定科学合理的线路设计方案。并严格按照该方案，将线路系统完整地融入电气自动化控制系统中[4]。这样做将能够提高线路设计的效果和可靠性。

2.继电保护系统设计

在继电保护系统设计的过程中，设计人员需要将系统的各个点位和线路绘制成图纸，并在绘制过程中明确设计所需的零部件。借助计算机技术，可以将继电保护系统的图纸进行绘制。此外，设计人员在进行继电保护系统的计算和设计过程中，需要选择后续使用的零部件。根据计算机技术和设计人员的选择，结合继电保护系统的连接点位，将各项准备工作集中起来。设计人员可以利用运算数据对继电保护系统设计中的数据进行全面对比，以观察设计的合理性。同时，在继电保护系统设计中，设计人员需要储存大量的设计数据。为了确保数据的保存和合理性，可以使用专门的硬件设备。这样，设计人员能够绘制出全面而合理的继电保护系统设计图纸，并且通过运用计算机技术和数据对比，确保设计的准确性和合理性。

（四）通信网络系统

通信网络是电气自动化控制系统的重要组成部分，尤其是通信网络系统的作用非常关键。它能够实现对电气自动化控制系统中各项数据资源的完整传输，确保数据传输的准确性和高效性，这也是通信网络系统在电气自动化系统中的优势所在。另外，在通信网络系统的发展过程中，终端节点起着至关重要的作用，这也给通信网络系统的设计增加了一定的难度和复杂性。当前，电力部门的通信网络系统主要采用有线传输和无线传输两种方式来实现数据资源的传输。因此，在通信网络系统的设计过程中，应针对有线传输和无线传输分别制定相应的设计方案。设计人员需要明确用户的需求，制定出符合用户需求的通信网络系统，以为人们带来更便捷的服务[5]。

1.有线通信方式

在有线通信网络系统的设计过程中，电话线和专线是最关键的因素之一。电话线的设计成本较低，但其存在一定的缺陷，无法保证有线通信网络系统的运行安全性，同时也可能导致系统运行不稳定。为了解决这个问题，设计人员可以利用时效性较低的配电终端，来改善有线通信网络系统的运行安全性和稳定性。通过选择符合需求的配电终端设备，可以提升系统的可靠性和稳定性，并且还能节约成本。

2.无线通信方式

在无线通信网络系统的设计过程中，设计人员可以采用普通电台通信和智能传电的方式来提升系统的运行安全性和稳定性。这两种方式的结合应用可以在无线通信网络系统中发挥重要作用。普通电台通信主要用于有效控制电气负荷问题，可以降低整体的控制成本。然而，需要注意的是，普通电台通信的可靠性相对较差，因此对于对可靠性有较高要求的配电终端，不宜使用普通电台通信。

相比之下，智能传电方式可以很好地解决普通电台通信的缺陷。智能传电通信能够提升数据资源传输的效率和质量，保证数据传输的精确性。在电路功能选择方面，智能传电通信具有很大的灵活性。如果电网运行出现问题，智能传电通信还可以及时上报，进一步提升电网的安全性。

（五）现场、远程监控设计，分布式控制设计

计算机技术在电气自动化控制系统设计过程中的应用十分重要，特别是对现场总线监控、远程监控和分布式控制设计的重视，这些直接影响了电气自动化控制系统设计的质量水平。首先，对于现场总线监控设计，随着社会的飞速发展，各种信息技术迅速涌现，并有效推动了信息技术的发展。为了提升电气自动化控制系统的有效性，可以利用先进的计算机技术对现场总线进行有效控制。即使总线现场发生故障，也不会对电气自动化控制系统中的其他环节造成影响，从而为电气自动化控制系统的安全性和稳定性提供保障。

其次，在远程监控设计方面，电气自动化控制系统在电网发展中起着重要作用，能够节省大量人力和劳动成本，推动电网的整体发展，并增强电网的灵活性。在远程监控过程中，电气自动化监控系统能够及时响应电网故障，并对故障位置进行全面分析，从而为电网节省较大的维修费用。远程监控能够更好地操作电气自动化控制系统。另外，随着电力工程的不断增加，传统的通信方式已无法满足电网的监控需求，因此需要设计人员制定完善的方案，提升远程监控的有效性，提高数据信息传输的精确性和时效性。

最后，分布式控制设计过程中，设计人员可以将中央处理器作为设计的重点，其他装置如变频器、智能仪器和低压断路器等也是关键。这些设备主要为电气自动化控制系统提供数据信息。分布式控制系统的结构能够有效对数据信息进行分类，并为电气自动化控制系统的工作效率提供保障。

四、结束语

随着社会的不断发展，电气自动化控制系统的改进变得至关重要。电气自动化控制系统的质量和功能直接影响着企业和人们的生活和发展。为了适应这种需求，应该利用计算机技术来设计和改善电气自动化控制系统，以促进其在各个领域的广泛应用，并推动社会经济的发展。

作者单位：杨子润 陈康 周亚军 杜勇 杜国辉 中联润世新疆煤业有限公司

参  考  文  獻

[1]刘昊.计算机与人工智能技术在矿山电气自动化控制中的应用[J].世界有色金属， 2021，（18）：20-21.

[2]刘俊辰.电气工程和电气自动化的计算机控制系统分析和研究[J].科技风， 2021，（23）：98-99.

[3]王高理.电气自动化流水线中的计算机控制技术[J].智能城市，2021，7（03）：39-40.

[4]徐小云.人工智能技术在矿山计算机电气自动化控制系统设计中的应用研究[J].科技资讯，2020，18（09）：5-6.

[5]付蓉.关于计算机与人工智能技术在矿山电气自动化控制中的应用[J].世界有色金属，2020，（01）：25-26.

杨子润（1974.10.-），男，汉族，河南永城，工程师，本科，研究方向：电气与工程自动化。