电气自动控制系统汇总十篇
时间：2022-02-16 06:30:35
序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇电气自动控制系统范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。
篇（1）
中图分类号： F407 文献标识码： A
0 引言
工程技术通过理解并控制自然而造福于人类，控制系统工程师通过理解和控制我们环境的一部分，即所谓的系统，为社会提供经济实用的产品。为了达到对系统的控制目的就要理解系统，但是，控制工程也常常对尚未充分理解的系统实施控制，例如对化工过程的控制。控制工程最显著的特点就是对各类机器、工业生产过程及经济活动过程实施控制，以造福于社会。除了在航空航天、导弹制导、机器人技术等领域中，自动控制系统具有特别重要的作用之外，在现代机器制造业、化工过程、交通管制系统等实用工业自动化和复杂的现代系统中都是不可缺少的组成部分。
1自动控制简述
在科学技术发展过程中，自动控制技术扮演了十分重要的角色。在飞行器制导、机器人控制、现代机器制造业生产流水线和工业过程控制方面，到处能看到自动控制的影子。没有自动控制技术的应用就没有现代工业的成果。日常生活中也有许多自动控制的应用实例，如市场上常见的高压锅上的安全阀就是一个简单的控制系统，当锅内因过热导致压力过高时，安全阀会自动打开从而减压。即使是一个生物体，我们也能看到自动控制的实例，当我们感到热的时候，我们就会出汗，当体温下降后，汗腺又会自动收缩，这是身体的控制器官、感知器官、执行器官协调工作的结果，它们形成了一个闭环控制系统。控制系统有多种多样的结构，闭环控制系统是其中重要的一种。
2 闭环控制系统和开环控制系统
2.1 闭环控制系统
凡是系统输出信号对控制作用能有直接影响的系统，都叫做闭环系统。闭环系统也就是反馈控制系统。输入信号和反馈信号(反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数)之差，称为误差信号。误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值。换句话说，“闭环”的涵义就是应用反馈作用来减小系统的误差。
在工业生产和日常生活中，广泛应用着闭环控制系统。例如：位移跟踪系统(又称随动系统)、大多数的机床数控系统、冷藏设备、热水器、空调器等，都是闭环系统。
2.2 开环控制系统
如果系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则叫做开环控制系统。在开环控制系统中，既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到输入端与输入量进行比较。目前的洗衣机就是开环系统的例子。洗涤、漂洗、脱水过程，依次进行，无需对其输出信号，即衣服的清洁程度进行测量。类似的开环系统例子还有采用时基信号控制的交通管制系统，这种系统并不测量车的实际流量，完全由时间来控制。
开环控制系统
在任何开环控制系统中，系统的输出量都不被用来与参考输入进行比较。因此，对应于每一个参考输入量，都有一个相应的固定工作状态与之对应。这样，系统的精度便决定于校准的精度。为了满足实际应用的需要，开环控制系统必须事先精确校准，并且在工作过程中保持这种校准值不发生变化。
当出现扰动时，开环控制系统就不能完成既定的任务了。因此，只有输入量与输出量之间的关系已知，并且不存在内扰与外扰的情况下，才可以采用开环控制。应当指出，沿时间坐标轴单向运行的任何系统，都是开环系统。
3 自动控制系统举例
3.1 汽车驾驶控制系统
汽车的行驶路线由方向盘控制，驾车人控制方向盘。驾车人通过眼睛观查汽车是否偏离预计的路线，当汽车偏离路线，即产生误差信号时，驾车人调整方向盘，减小误差，直到回归正确路线，这是人工闭环系统。当用自动驾驶仪替代驾车人，由导航仪根据事先确定的路线驱动汽车行驶，则这样的控制系统就是自动驾驶控制系统了，当然，对于汽车来说，除了方向控制之外还有其他控制系统。
3.2 汽轮发电机控制系统
为了对能耗进行有效的自动化管理，发电厂采用计算机对发电过程进行自动化管理，使耗能负荷平稳均匀，以便节省燃料消耗。在这个系统中，计算机是控制器，它将预期的氧气含量、温度、压力、发电量与实际测定的值进行比较，产生控制信号，以控制锅炉的给水、燃料、空气阀门的开度，使之达到预期的性能指标。
3.3机器人
机器人是一种与自动化技术密切相关、由计算机控制的机器。工业机器人是自动化的一个特定分支，它是指专门用于替代人工劳动的自动化机器，因而具有某些拟人化特征。机械手是常见的机器人，它能在一定程度上模拟人的手臂和手腕，协助人类完成一些特定的工作。
3.4 控制工程实践
工业过程(加工、制造等)中若采用自动控制而非人工控制，常称之为自动化。在化工、造纸、电力、汽车、钢铁等工业行业中，自动化已经非常普遍。自动化成了工业社会的主旋律，工厂普遍应用自动化机器设备来提高生产产量，以便弥补由于工人加薪和通货膨胀所带来的成本增加。
此外，现代工业还致力于提供越来越精密、可靠和性能好的产品。例如，精密可靠的控制在过去的几十年中显著地提高了汽车性能。自动化最早在汽车工业中得到普及。传送带与自动化机床相结合，形成了很长的自动化生产线，可以在几乎没有操作人员干预的情况下，生产汽缸之类的引擎零部件。在车身生产中，使用自动给料机和高速冲压机，可提高板材成型的效率。在设计和生产都相对成熟的其他领域，如汽车水箱生产中，自动化生产线已经完全取代了人工操作。
在现代应用中，自动化可以定义为利用程控指令对指定对象进行操纵，并通过信息反馈确认指令是否被正确执行的一项工程技术。自动化通常应用于过去由人工操作的场合，一旦实现了自动化，系统就可以不要人工干预或协助，而且还能比人工操作运行得更准确、更快捷。一个半自动化的系统则同时需要人工操作和机器操作。例如，许多汽车自动装配线需要操作人员与机器人的密切配合。
冶金工业是另一个在自动控制方面取得相当成就的行业。事实上，在很多场合，控制应用甚至超前于控制理论，如热轧厂对温度、板材的宽度、厚度和产品质量等都实施了控制。
飞速增长的能源消耗和所面临的能源枯竭的威胁促使人们努力采取新的节能措施，对能源进行有效的自动化管理。工业部门采用计算机进行能源管理，统筹安排生产，以减少能源消耗。近来，在自动仓储和库存管理中，也采用了反馈控制的概念，而且农业对自动控制的需求也日益高涨，人们开发了自动控制的保鲜饲料室和自动拖拉机，此外，对风力发电机、太阳能取暖和制冷装置、汽车发动机性能的自动控制也都是重要的现代控制系统实例。
控制系统理论还在生物医学试验、病理诊断、康复医学和生物控制系统中有了众多应用，所研究的控制系统从细胞层次直到中枢神经系统，涉及温度调节和神经系统、呼吸系统、心血管系统等。大多数生物控制系统都是闭环系统，但控制回路中并不只有单个控制器，而是包含着另外的控制回路，从而形成了一种多层次的系统结构。
反馈控制系统在工业生产中应用极为广泛。一些实验室和工业生产线上还使用机器人，这些机器人能提起重达几百磅的重物，并能以极高的精度将重物放置在指定的位置，在工业生产中发挥着巨大的作用。
4 控制系统展望
控制系统不懈努力的目标是使系统具有更好的柔性和更高的自主性。柔性和自主性这两个系统概念和特性从不同的途径要求系统趋向同一个目标。现在的工业机器人已具备了相当大的自主性，一旦确定了控制程序，机器人通常不需要人的进一步干预。但由于传感技术的局限，机器人适应工作环境变化的柔性却十分有限，这也是开展计算机视觉研究的原因之一。一般意义下的控制系统具有很强的环境适应性，但它依赖于人的及时指导。展望未来，先进的机器人系统将通过改进传感反馈机制，变得具有更强的任务自适应能力；有关人工智能、传感器集成、计算机视觉和离线CAD／CAM编程等技术的研究，将使机器人系统变得更加通用和更加经济；一般意义下的控制系统将朝着增强自主运行能力的方向发展，成为人工控制的延伸；在监督控制、人机交互等方面的研究将减轻操作手的负担；计算机数据库管理也将提高操作手的工作效率。此外，还有许多研究工作，如通信方法的改进和高级编程语言的开发等，对机器人和控制系统的发展同样起着推动作用，并且有利于降低工程实现的费用和扩展控制工程的应用领域。
参考文献
[1]徐鹏.电气自动化控制方式的研究[J].科技广场，2009(7).
[2]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息，2010(06).
篇（2）
一、电气自动化控制系统的综合功能概述
以下为电气自动化控制系统简析图，从下图可以清晰的看出电气自动化控制系统中各部分的关联和影响。
图 电气自动化控制系统简析图
结合目前常用单元机组的运作模式和电气自动化的控制特点，可以将发电机上某一变压器组同电源等电气控制全部纳入ESC监控模式下。它的综合功效是：
形成发变组断路器220kV/500kV的出口，从而隔断开关控制和操作；
控制发电组、厂高变以及励磁变压器的保护程序；
形成包括启励和灭磁操作以及切换增减磁控制方式的操作组成的发电机的重要励磁系统；
同时变组断路器出口将自动形成开关自动化并允许手动操作的同期并网；
高压6kV厂用电源的监视及操作、厂用电压快切装置状态的操作、监视及低压自投控制装置；
380V的低压厂用电源的系列自投装置控制；
允许两台机共用的变压器操作控制程序；
保安电源及柴油机组的操作控制程序；
监视直流系统及LPS系统。
同时，因为电力自动控制系统在发变组的主保护及安全自动装置部分要求必须全部实现在DCS中，目前尚未得到发展，不过值得肯定到是，已经与DCS要扣实现连接，可以通过这一系统进行追忆事故的实现，这也属于通讯信息自动化装置。
二、电气自动控制技术的应用
电气自动控制系统对企业的设备运行会产生很大的影响，为保证电气设备操作的稳定运行，企业要积极引进先进的自动控制技术。从现有的自动控制系统结构看，需要引进的自动控制技术有自动化技术、一体化技术、智能化技术等等，电气设备操作人员要根据实际情况合理运用。
（一）自动化技术
实现生产自动化是企业引进的第一技术，与早期传统的人工作业模式相比，自动化技术的运用满足了机械生产的需要。对于高难度的生产作业模式，若坚持人工生产则会造成电气设备故障，电气自动化生产技术的运用提高了设备的使用性能。
（二）一体化技术
一体化生产技术包括两方面：一是“人机一体化”，生产人员与机械设备之间的运行实现一体化操作，促进了生产效率的提升；二是“生产一体化”，现代化生产流程不再局限于某一个操作环境，而是将操作、告警、故障、调控等多个环节融为一体。
（三）智能化技术
当前，计算机技术在电气设备控制中得到了广泛的运用，以计算机为控制中心的先进生产模式正积极推广。智能化生产操作模式成为了企业的新方向，其能够完全摆脱人工操作设备的开采方式，只需通过计算机操作即可达到预期的控制效果，智能化技术的安全性、稳定性、可靠性良好。
（四）监控功能的应用
监控方式集中化
综合电气自动控制系统的设计，实现集中监控是较简单的设计方法，对控制站防护的要求一般不高却可以实现极方便的维护。其特点是把全部的系统功能集中在单一处理器上再进行综合处理。自然，其缺点十分明显，全部的设备投入监控操作，必然出现因目标对象的增加而增加主机压力，使电缆、投资大幅度增加，而超出最佳距离的电缆也会在一定程度上干扰系统可靠性。并且，通过刀闸隔离实现闭锁和断路器连锁而采用的硬接线时常因节点连接不到位尤其是辅助接点部分，从而使结果并不理想甚至设备无法正常操作。要达到效果理想的目的必须通过二次接线实现，而查线复杂、维护量大，也可能带来一些不必要的错误操作，这样的方法实际上并不是理想的。
2、远程及现场监控的同时实现
远程监控系统要求现场总线的通讯速度不能太高，但这样的方式对电缆和安装费用的消耗很少，且可靠性、灵活性并存的特殊性，只适用在较小的部分。而与之相反的全场电器自动化控制系统的构建，则使用现场总线的监控方式，而且随着以太网和现场总线这样的网络科技的发展普及，电气自动控制系统的智能化也有了一定的基础并逐渐实现和发展。
现场监控的通讯总线是由串行连接的智能设备及自动化系统实现数据的双向传输，这根串行电缆可以有效的链接起中央控制室的PC、监控软件、PLC以及CPU，并且连接上远程的变频器、仪表及马达启动器和低压断路器等设备。如此，大量的信息被中央控制器采集上来，达到良好的效果。这相对于远程监控，现场总线的形式更有针对性目标，不同区域具备不同功能，并且具备远程监控的全部优点还补充了那部分不足。不仅降低耗费还使各功能装置相对独立、实现网络连接和其灵活组态，并同时提高了系统的可靠性使系统不会因单一装置出现故障或连接问题而影响整体系统的运作甚至瘫痪，
电气自动控制中监控系统存在问题及运行建议
（一）存在的问题
1、ECS接口问题
目前我国DCS硬件普遍采用的都是进口设备，然而进口的DCS通信开放性在很大程度上受到限制，导致ECS与DCS的接口存在一些问题，并体现在以下两个方面：一方面是一般情况下DCS系统较为侧重于机炉控制，对于电气自动化的控制开发受到一定限制，因此无法接受来自ECS的更多数据；另一方面是DCS系统的扫描周期较快为大约200MS，然而通讯周期、数据长度、信息量的多少对通信的实时性都存在一定的影响，因此ECS通信速率具有不稳定性。
2、系统接入问题
当前，我国大多发电厂电气系统与DCS相连接，采取“硬链接”方法，但是这种方法的经济性不佳，需要投资量较大，而DCS采取按“点”收费形式，每一个“点”的增加，都涉及到电缆与DCS连接的增多，增加了投资。
3、电气联锁问题
在发电厂运行过程中，涉及到各种联锁回路问题。虽然支撑联锁反应的原理较为简单，但是由于电气自身操作较为复杂，再加上通信不稳定状态，可能造成通信中断问题，引发联锁失效。因此，在选择联锁通信时，大多为“硬接线”形式。
（二）运行建议
1、接口问题
结合实际情况来看，一些功能不适合通过DCS而实现，这就需要充分考虑DCS与装置之间的接口问题。另外，有关电除尘程控系统、网控计算机监控系统等如何与DCS相连接，也是需要关注的问题。如果出现接口处理不当问题，将对DCS监控功能的顺利实现造成影响；有关接口的连接问题，可包括通信VI网络连接、硬接线连接等两种形式。当前，我国国内已经加快研究并应用硬接线方式。在网络速度与电气设计需求相符的情况下，也可考虑采用VI网络连接。
现场总线
对于现场总线的设计，可以结合具体的工程情况、控制对象、控制范围等，设置不同的段。例如，既可以在较为分散的开关柜中布置，也可以在相对集中的办公楼、专用房间等进行电气分场布置。
有关机组公用电气系统问题
在两台机组的公用电气系统中，如备用电源、高压起动等，通过DCS公用控制网实现控制作用。在DCS公用系统中，形成相对独立的公用控制网络，并与另外两台机组相连接，可以将数据纳入到DCS系统中。任何一台机组的操作人员，都可以在权限范围内进行公用系统操作处理，但是应该注意到，在DCS系统之间需要通过软件支持闭锁功能，确保在同一时间，仅有一项操作为有效状态，确保各项工作有序开展。
四、电气自动化控制系统的发展趋势
OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现，IEC61131的颁布，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳。Pc客户机／服务器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。
正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和，电子商务的普及将加速着这一过程。Internet／Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据，也可以对当前生产过程的动态画面进行监控，在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，将对未来的自动化产品，如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。
结语
综上，从长远角度考虑，企业在控制电气设备过程中要采用先进的控制系统，自动化控制系统的运行可提高设备操控的效率，降低操作人员从事生产的难度。为了让自动控制系统能够高效运行，企业必须制定针对性的技术方案保证设备的正常运行。
参考文献
篇（3）
中图分类号：TM921.5 文献标识码：A
1 电气自动控制系统的概述
1.1 电气自动控制系统的概念
电气自动控制就是为了达到特定的控制目的，在没有人直接参与的情况下，使用检测仪表和其他的控制设备装置对机器或者某一过程进行控制。一个电气自动控制系统可以分为控制器和控制对象这两部分，其中控制器是指控制机器或者过程的整套自动化的设备和仪表；控制对象则是指被控制的机器设备或过程。在控制过程中需要各种相关的数据参数作为控制用的参考数据，或者叫做被控参数。控制器和控制对象之间具有对应的变化规律，可称为系统的输入和系统的输出。
1.2 电气自动控制系统的性能要求
对于电气自动控制系统的性能，大致可以概括为以下两个方面：一是跟随输入，即电气自动控制系统的输出参量应该跟随着系统的输入参量而变化，比如弧焊机器人末端跟踪焊缝轨迹的控制系统，就要求控制器的输出可以做到跟踪输入轨迹来变化。但这其中也有一些例外的情况，比如有些控制系统中的输入参量是不跟随时间变化的，这就要求输出参量也不跟随时间变化。不管输出参量是否随这时间变化与否，但它都是符合跟随输入的原则的。另一个性能要求就是抗干扰，在进行电气自动控制过程中，难免会受到外界因素的影响，导致控制系统的输出参量产生一些偏差。所以为了保证控制系统能够正确无误地输出数据，就要保证其具有一定的抗干扰能力。
1.3 电气自动控制系统的分类
按照控制系统的结构分类，电气自动控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合式控制系统；若是按照电气自动控制系统的任务分类，则可以分成调节系统、随动控制系统和程序控制系统；按照电气自动控制系统的数学模型分类，则可以分为线性控制系统和非线性控制系统，其中又包含时变和非时变的系统；按照电气自动控制系统的信号进行分类，则可以分为连续控制系统和离散控制系统。除此之外，还可以根据系统的变量、规模、系统智能化程度等进行分类。
2 电气自动控制系统的功能
电气自动控制系统的标准语言规范是 Windows NT和IE。在电气自动控制系统的发展领域，由于人机界面能够灵活地控制并且容易集成，目前为止已经成为了一种主流的发展方向，受到越来越多的用户青睐。并且，电气自动控制系统使用的Windows NT和IE语言使其更加容易维护。
随着自动化生产水平的提升，企业中自动控制系统的作用显得更加重要，并且正在逐步成为电气系统良好运行的重要支持因素。从大的方面来说，对于电气设备，自动控制系统的功能就是实现机械设备和过程的自动化操作，从而降低人工操作的难度，并且大幅度地提高电气设备的运行效率。这种设备主要有以下功能：
2.1 自动控制功能
当设备出现故障时，需要电气自动化控制系统自动切断电路，来保证整个系统的安全。这也是自动控制系统成为电气操作设备中必要设备的重要原因。电气自动化控制系统中的控制回路能够保证线路安全稳定的运行，实现控制功能。
2.2 保护功能
电气设备在运行过程中会时常发生不可预知的故障，电压或电流以及功率等会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套能够检测这些故障信号并对设备和线路进行自动处理的保护设备。
2.3 监控功能 （下转第55页）（上接第39页）
当前的电气自动控制系统都配备了相应的监控功能。这是由于控制系统中的自变量是电，而电是不能被肉眼所看见的，从外表看一台机器设备，是不能够判断它是否带电。所以这就需要借助各种功能的传感器的，设置各种视听信号，利用传感器进行转化，从而监控整个系统的变化。在自动控制系统检测到异常状况时，会自动发出报警信号，对工作人员进行提醒，实现系统的人机一体化。其中监控方式又可以分为集中监控方式、现场总线监控方式和远程监控方式。首先，集中监控方式方便运行维护，并且对控制站的防护要求较低，系统设计也相对简单，但集中式的处理器的任务较为繁重，处理速度也因此较慢。而且电缆数量的增加、长距离的电缆也会引入的较多的干扰，也会影响系统的可靠性。需要二次接线，但是二次接线复杂，查线不方便，很大程度上增加了系统维护的工作量。对于远程监控方式说来，它适合于小型系统的监控，不适合全厂的系统构建，因为它的通讯速度较低。但它也具有一定的优点：节省材料和安装费用、可靠性高，并且组态灵活。现场总线监控方式加强了系统的针对性，它不仅具有远程监控方式的所有优点，还可以减少大量的隔离设备。它通过通信线进行连接，节省大量电缆，从而大大降低了建设和维护成本。
2.4 测量功能
电气自动控制系统能够测定线路的各种参数，在人类自身能够接收到的视听信号只能定性地表征设备的工作状态，要进行对设备的电压、电流、功率等详细参数的测定，还是需要使用具体的电气设备。电气自动控制系统本身具有自动测量这些数据的功能，这就给设备的控制带来了很大的便利。
2.5 智能化功能
电气自动控制设备智能化模式成为了企业发展的新方向。目前，对于以太网在自动化系统中的应用，已经积累了丰富的经验，智能化的电气设备也有了很快的发展。由于智能化技术具有良好的安全性、稳定性和可靠性，就使其能完全摆脱人工操作，只通过计算机即可达到良好的控制效果。
3 电气自动控制系统的发展趋势
在当前情况下，软件的重要性得到了很大程度的提高，电气自动控制系统正从单一的设备转向集成的系统。这可以反映在如下方面：市场的需求促使自动化与IT平台进行融合，尤其是电子商务的普及更将加速这一过程。在自动化领域中，IT技术和多媒体技术拥有相当广泛的应用前景：管理层不仅可以利用浏览器存取财务、人事等数据，也可以实时地对当前生产过程的动态画面进行监控，这样就能够实时、全面、准确地了解详细的生产信息。可以说虚拟现实技术和视频处理技术，将直接对未来的自动化产品产生深远的影响。与此同时，软件结构、通讯能力、组态环境变得更加重要了。随着当前计算机技术、以太网和技术的飞速发展，在未来的电气自动控制系统中，电气技术的与计算机和Internet结合将会变得越来越紧密，计算机将会在电气自动控制系统中发挥不可替代的作用。
参考文献
篇（4）
中图分类号TM92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）97-0053-02
0 引言
工程技术通过理解并控制自然而造福于人类，控制系统工程师通过理解和控制我们环境的一部分，即所谓的系统，为社会提供经济实用的产品。为了达到对系统的控制目的就要理解系统，但是，控制工程也常常对尚未充分理解的系统实施控制，例如对化工过程的控制。控制工程最显著的特点就是对各类机器、工业生产过程及经济活动过程实施控制，以造福于社会。除了在航空航天、导弹制导、机器人技术等领域中，自动控制系统具有特别重要的作用之外，在现代机器制造业、化工过程、交通管制系统等实用工业自动化和复杂的现代系统中都是不可缺少的组成部分。
1自动控制简述
在科学技术发展过程中，自动控制技术扮演了十分重要的角色。在飞行器制导、机器人控制、现代机器制造业生产流水线和工业过程控制方面，到处能看到自动控制的影子。没有自动控制技术的应用就没有现代工业的成果。日常生活中也有许多自动控制的应用实例，如市场上常见的高压锅上的安全阀就是一个简单的控制系统，当锅内因过热导致压力过高时，安全阀会自动打开从而减压。即使是一个生物体，我们也能看到自动控制的实例，当我们感到热的时候，我们就会出汗，当体温下降后，汗腺又会自动收缩，这是身体的控制器官、感知器官、执行器官协调工作的结果，它们形成了一个闭环控制系统。控制系统有多种多样的结构，闭环控制系统是其中重要的一种。
2 闭环控制系统和开环控制系统
2.1 闭环控制系统
凡是系统输出信号对控制作用能有直接影响的系统，都叫做闭环系统。闭环系统也就是反馈控制系统。输入信号和反馈信号(反馈信号可以是输出信号本身，也可以是输出信号的函数或导数)之差，称为误差信号。误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所希望的值。换句话说，“闭环”的涵义就是应用反馈作用来减小系统的误差。
在工业生产和日常生活中，广泛应用着闭环控制系统。例如：位移跟踪系统(又称随动系统)、大多数的机床数控系统、冷藏设备、热水器、空调器等，都是闭环系统。
2.2 开环控制系统
如果系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则叫做开环控制系统。在开环控制系统中，既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到输入端与输入量进行比较。图1表示开环控制系统输入量与输出量之间的关系。目前的洗衣机就是开环系统的例子。洗涤、漂洗、脱水过程，依次进行，无需对其输出信号，即衣服的清洁程度进行测量。类似的开环系统例子还有采用时基信号控制的交通管制系统，这种系统并不测量车的实际流量，完全由时间来控制。
图l开环控制系统
在任何开环控制系统中，系统的输出量都不被用来与参考输入进行比较。因此，对应于每一个参考输入量，都有一个相应的固定工作状态与之对应。这样，系统的精度便决定于校准的精度。为了满足实际应用的需要，开环控制系统必须事先精确校准，并且在工作过程中保持这种校准值不发生变化。
当出现扰动时，开环控制系统就不能完成既定的任务了。因此，只有输入量与输出量之间的关系已知，并且不存在内扰与外扰的情况下，才可以采用开环控制。应当指出，沿时间坐标轴单向运行的任何系统，都是开环系统。
3 自动控制系统举例
3.1 汽车驾驶控制系统
如图2所示，汽车的行驶路线由方向盘控制，驾车人控制方向盘。驾车人通过眼睛观查汽车是否偏离预计的路线，当汽车偏离路线，即产生误差信号时，驾车人调整方向盘，减小误差，直到回归正确路线，这是人工闭环系统。当用自动驾驶仪替代驾车人，由导航仪根据事先确定的路线驱动汽车行驶，则这样的控制系统就是自动驾驶控制系统了，当然，对于汽车来说，除了方向控制之外还有其他控制系统。
3.2 汽轮发电机控制系统
图3是汽轮发电机控制系统图，为了对能耗进行有效的自动化管理，发电厂采用计算机对发电过程进行自动化管理，使耗能负荷平稳均匀，以便节省燃料消耗。在这个系统中，计算机是控制器，它将预期的氧气含量、温度、压力、发电量与实际测定的值进行比较，产生控制信号，以控制锅炉的给水、燃料、空气阀门的开度，使之达到预期的性能指标。
3.3机器人
机器人是一种与自动化技术密切相关、由计算机控制的机器。工业机器人是自动化的一个特定分支，它是指专门用于替代人工劳动的自动化机器，因而具有某些拟人化特征。机械手是常见的机器人，它能在一定程度上模拟人的手臂和手腕，协助人类完成一些特定的工作。
3.4 控制工程实践
工业过程(加工、制造等)中若采用自动控制而非人工控制，常称之为自动化。在化工、造纸、电力、汽车、钢铁等工业行业中，自动化已经非常普遍。自动化成了工业社会的主旋律，工厂普遍应用自动化机器设备来提高生产产量，以便弥补由于工人加薪和通货膨胀所带来的成本增加。
此外，现代工业还致力于提供越来越精密、可靠和性能好的产品。例如，精密可靠的控制在过去的几十年中显著地提高了汽车性能。自动化最早在汽车工业中得到普及。传送带与自动化机床相结合，形成了很长的自动化生产线，可以在几乎没有操作人员干预的情况下，生产汽缸之类的引擎零部件。在车身生产中，使用自动给料机和高速冲压机，可提高板材成型的效率。在设计和生产都相对成熟的其他领域，如汽车水箱生产中，自动化生产线已经完全取代了人工操作。
在现代应用中，自动化可以定义为利用程控指令对指定对象进行操纵，并通过信息反馈确认指令是否被正确执行的一项工程技术。自动化通常应用于过去由人工操作的场合，一旦实现了自动化，系统就可以不要人工干预或协助，而且还能比人工操作运行得更准确、更快捷。一个半自动化的系统则同时需要人工操作和机器操作。例如，许多汽车自动装配线需要操作人员与机器人的密切配合。
冶金工业是另一个在自动控制方面取得相当成就的行业。事实上，在很多场合，控制应用甚至超前于控制理论，如热轧厂对温度、板材的宽度、厚度和产品质量等都实施了控制。
飞速增长的能源消耗和所面临的能源枯竭的威胁促使人们努力采取新的节能措施，对能源进行有效的自动化管理。工业部门采用计算机进行能源管理，统筹安排生产，以减少能源消耗。近来，在自动仓储和库存管理中，也采用了反馈控制的概念，而且农业对自动控制的需求也日益高涨，人们开发了自动控制的保鲜饲料室和自动拖拉机，此外，对风力发电机、太阳能取暖和制冷装置、汽车发动机性能的自动控制也都是重要的现代控制系统实例。
控制系统理论还在生物医学试验、病理诊断、康复医学和生物控制系统中有了众多应用，所研究的控制系统从细胞层次直到中枢神经系统，涉及温度调节和神经系统、呼吸系统、心血管系统等。大多数生物控制系统都是闭环系统，但控制回路中并不只有单个控制器，而是包含着另外的控制回路，从而形成了一种多层次的系统结构。
反馈控制系统在工业生产中应用极为广泛。一些实验室和工业生产线上还使用机器人，这些机器人能提起重达几百磅的重物，并能以极高的精度将重物放置在指定的位置，在工业生产中发挥着巨大的作用。
4 控制系统展望
控制系统不懈努力的目标是使系统具有更好的柔性和更高的自主性。柔性和自主性这两个系统概念和特性从不同的途径要求系统趋向同一个目标。现在的工业机器人已具备了相当大的自主性，一旦确定了控制程序，机器人通常不需要人的进一步干预。但由于传感技术的局限，机器人适应工作环境变化的柔性却十分有限，这也是开展计算机视觉研究的原因之一。一般意义下的控制系统具有很强的环境适应性，但它依赖于人的及时指导。展望未来，先进的机器人系统将通过改进传感反馈机制，变得具有更强的任务自适应能力；有关人工智能、传感器集成、计算机视觉和离线CAD／CAM编程等技术的研究，将使机器人系统变得更加通用和更加经济；一般意义下的控制系统将朝着增强自主运行能力的方向发展，成为人工控制的延伸；在监督控制、人机交互等方面的研究将减轻操作手的负担；计算机数据库管理也将提高操作手的工作效率。此外，还有许多研究工作，如通信方法的改进和高级编程语言的开发等，对机器人和控制系统的发展同样起着推动作用，并且有利于降低工程实现的费用和扩展控制工程的应用领域。
参考文献
[1]徐鹏.电气自动化控制方式的研究[J].科技广场，2009(7).
[2]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息，2010(06).
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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.016
近些年来，电气自动控制系统被应用到各个领域当中，充分发挥了其应有的价值，创造了较大的社会效益和经济效益。此外，电气自动控制系统作为一项科学技术，在某种程度上说，它是一个国家科技发展程度的标志，同时，进一步地推动了我国现代化建设。尽管电气自动控制系统取得了较好的成就，但是，还需要相关的科学人员对这项技术进行进一步的研究和提高。
1 电气自动控制系统的简述
自动控制系统是指在特定的设备上，通过系统程序规定的操作自动运行，能够实现自主调动与控制。针对一些较为危险、繁重的工作，自动控制系统的应用可以替代人进行作业，可以有效地解放劳动力。在人们的日常生活中，自动控制系统的应用随处可见，譬如，家用的电热水壶，之所以水沸腾烧开后会自动切断电源，是因为在电热水壶上有一个蒸汽感温装置，实质上就是一个较为简单的自动控制系统。蒸汽感温装置会因为水烧开沸腾后所产生的蒸汽而发生变形，系统感知后，会推动电源开关，自动断电。又譬如走廊楼梯间安装的声控开关，高压锅上的安全阀等，都属于电气自动化控制装置，它的应用极大地便利了人们的生活，对生活质量的提高有着很大的推动作用。
电气自动控制系统根据其自身结构可分为两类，一个是开环控制系统，另一个是闭环控制系统。开环控制系统是指输出端与输入端不存在任何的联系，也就是说输出量不会影响到输入量，其输入量始终保持一个较为稳定的值，这个特性就对系统的精确度提出了较高的要求。由此可见，校准是一个必要且重要的环节，只有校对精确，才能确保设备的正常工作。例如，洗衣机、电风扇都是应用了开环控制系统，洗衣机的各个环节不需要输出信号，便可依次执行，电风扇的转速不会因为外界的温度因素而改变，而是由档位的调换来实现。闭环控制系统的输出量与输入量有着紧密的联系，通过输出量对输入量的反馈来随时校准输入量，其系统相对于开环控制系统的复杂性更高。生活中用的热水器、空调等都是应用了闭环控制系统。
2 电气自动控制系统的应用
（1）制冷与空调设备。制冷与空调设备中电气自动控制系统的应用主要表现在温度、流量、湿度等参数上面的自动控制与调节。比如冰箱，制冷系统会随着环境温度的变化而进行自动调节，当冰箱的冷冻库已经到达预定的-24℃时，系统得到反馈后会自动停止制冷，而当温度升到-16℃时，制冷系统将开始自动运转，使冷冻库的温度始终保持在-17℃--24℃之间。
（2）汽车驾驶控制系统。汽车的行驶需要驾驶员通过控制方向盘行驶在目的地的路线上。当汽车在行驶的过程中，方向出现偏差，此时，驾驶员可通过调节方向盘来进行误差的矫正，使得汽车回到正确的路线上来。若驾驶员使用自动驾驶仪，根据导航仪设定的路线进行自动驾驶，若线路出现偏差会及时地调整。这是一个典型的电气自动控制系统应用表现
（3）机器人。机器人可替代人完成要求比较精细或高危险的工作，它应用了先进且复杂的电气自动控制系统，通过人为操控计算机来实现机器人的工作。其一工作效率得到了显著的提高，其二节省了人力资源，降低了生产成本，促使利益最大化。机器人行业需要更为先进的智能化与自主化系统，推动了电气自动控制系统的进一步研发，并应用到该领域中，使其形成一个良性循环。
（4）水厂净化系统。在自来水厂的净化系统中应用电气自动控制系统，能有效地降低因人为添加化学剂导致水质不合格的现象出现，系统中设定好各个环节的标准，有序地进行水质净化，节省了不少人工检验的时间，提高了水厂的运营效率，增大了利益空间。
3 电气自动控制系统的未来发展
现阶段的电气自动控制系统大部分还是由人为操控进行数据校正，但是随着科技的深入研究，对传感反馈机制的改良，使得未淼淖远控制系统将减少人为控制，环境适应能力增强，更加地智能化。此外，电气自动控制系统的广泛应用的效果得到了社会的肯定，但是某些领域还未涉及到这个科技成果，因此，未来的发展方向应考虑到自动控制系统的通用性，让人们感受到科技带来的便利。最后，电气自动控制系统需要不断地完善，逐渐实现系统控制的自动化。在人机交互方面，研究出更为先进的自动控制系统，减轻人为操作的工作量。
电气自动化控制系统在各领域的应用，促使设备的往更加智能化、自主化的方向发展，一定程度上增强了企业的竞争能力，间接地激发了市场的经济活力，与社会的经济发展形成了相辅相成的推动关系。
4 结束语
综上所述，电气自动控制系统技术俨然成为我国国民经济增长的推动力，在未来的发展中，以满足现代社会需求为目的，努力赶超国际的自动化技术水平，为人类创造更为先进、便利的生活环境。
参考文献：
[1]金永旺.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].企业
导报 ，2012，3（04）.
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1 前言
随着电气设备和电子设备大量出现，设备被广泛应用。逐渐实现工业生产自动化，自动化发展水平高。但是，在使用过程中，自动化控制设备和电气设备抗干扰能力比较低，时常受到雷电影响，严重阻碍工业经济发展。一般而言，在设备运行中，一旦电压过低，就特别容易出现雷电危害。
2 雷电对化工厂控制系统造成的危害
2.1 直击雷的危害
众所周知，雷电是一种常见的自然现象，雷电的出现会带来经济破坏和生命安全，后果非常严重。雷电对化工厂控制系统危害非常大，产生的电磁脉冲干扰影响也很大。如果化工厂遭到雷击，不但是建筑受到了损害，会使得电子系统和DCS无法运行，从而导致设备损坏加重，影响化工厂无法正常运行，人们生命安全难以得到保障。直击雷产生的危害非常大，它直接作用于自动化仪表和化工控制设备上，雷电一旦产生，会形成大量的电流，使得设备遭受破坏。最明显的危害是，连接装置中会形成较强的电流，会影响到电阻压降，从而使得电位逐渐升高，这直接破坏了系统。
2.2 电磁脉冲干扰
电磁脉冲干扰主要是在打雷瞬间形成的，当强大的雷闪电电流产生之后，脉冲电磁场会特别强，会有超强的电磁脉冲出现。在一定范围内，产生巨大影响。因此，这也被称为感应雷。这种雷击对化工厂设备产生巨大影响，会使得设备和导线出现破坏，从而埋下巨大安全隐患。
3 化工厂电气和自动控制系统雷电防护
3.1 合理接地
该方式实践证明，自动化控制和化工厂电气使用合理的接地方式之后，对雷电防护有重要作用。合理接地最为关键的环节是，根据接地电阻大小来确定，接地电阻数值较小，雷电流泄放的能力会非常强。对雷击物高电位保持能力会非常低，导致的危害特别大。在化工雷电防护进程中，选择合理的接地方式，能发挥出巨大的作用。而合理的接地防水主要有建筑物接地、强电系统接地和计算机控制系统接地这几种。其中计算机控制系统是一项特殊的电气系统，系统接地电阻使用标准较低，需要进行重新设置。举个例子：计算机系统直流工作电阻应该小于2欧，系统运行工作电阻应该小于4欧姆，安全保护地电阻应该小于4欧姆。在化工厂计算机系统遭受到，雷击之后，计算机系统同地网系统会形成较高的电位。因此，在进行设置进程中，需要使用计算机和地网控制系统，在保持距离10以上执行安全防护。当需要引入接地线时，电网和接地线理当保持一段距离。因此，需要选择屏蔽或者是绝缘措施进行应对。
3.2 电磁屏蔽
在化工厂电气和自动控制系统中引入或者引出的电缆线需要设置在电缆槽盒内，并且在不同的阶段的电缆槽盒之间应该采用金属进行联接，从而保证整个电缆槽盒内的电路畅通。就不会形成新的电子脉冲，当槽盒被雷击之后，槽盒内的电缆线不会出现被破坏现象，因此也不会出现危害或者干扰。设计过程中，为了保障槽盒雷电电压满足自动化控制需求，需要将电缆引入控制内，进行设置时，激昂电位相连接在一起。并且对其他的管线也理当执行电位相连接，避免雷电危害出现。在化工厂防雷设置时，借助自动化控制室和电气控制室，在墙面、门窗以及钢筋位置进行连接安装，从而形成一个有效地避雷网。这就能有效地避免因为雷电形成的电磁脉冲影响，保障自动化控制系统和电气安全运行。针对于一些特殊的仪器仪表，电缆没有进行完好设置，电缆槽盒进行雷电设计，应该选择合适的方式，实现电缆线设置。保障屏蔽层和化工厂控制系统实现相互电位连接。
3.3 使用SPD
可以合理使用SPD，化工厂电气和自动化控制系统中，使用了SPD，最重要的作用是，当电感应直接流入信号传输线中时，电力线瞬间会受到电压限制。保障了自动化设备和电气设备不会受到电压穿极影响。使用SPD还可以将自动化设备和电气电压控制在合理的范畴内，较好发挥出防雷作用。在化工厂自动控制系统中，控制系统都会选择电位连接方式，为了避免电磁场干扰现象。控制系统的启动会形成一个较大的避雷网，防止不必要的电流进入。因此，在控制系统中，线路的安装一般都会采用SPD系统。而且在配电系统和仪表设备之间，现场仪表以及PLC控制设备之间都需要有SPD系统保障。能使得整个化工厂系统都被保护起来，这能有效地防止雷电危害出现。
4 结语
随着社会不断发展，化工厂和自动化控制系统雷电危害主要有电磁脉冲和雷电危害两个重要干扰。因此，雷电防护过程中，需要进行合理的接地安装，使用电磁屏蔽方法对化工厂和自动化控制系统进行防雷设置，这对于化工厂经济建设有重要作用。当有效地保障了自动控制系统安全运行，有效提高化工生产经济效益。随着科学技术不断发展，将会出现更多的防雷技术，这将有效地提高自动化设备运行水平和化工厂运营效率。
参考文献：
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关键词：PLC;电气;控制系统;运用;设计
1 将PLC控制系统设计到电气设备自动化控制系统中
（1）设计科学合理的流程。明确电气自动控制的任务，并加以评估，将PLC控制范围确定下来。最后技术人员根据PLC的功能和性价比来确定程序控制器的主机。在此基础上确定各模块及相应的各单元，如显示设定单元、模拟量单元及位置控制单元等。
（2）确定输入/输出地址。PLC接线端上的I/O信号的地址是PLC控制系统设计的基础。只有确定了输入/输出地址，才能进行下一步的软件编程工作;I/O地址的确定是控制柜及PLC接线绘制装配图、电气接线图、安装人员装配的基础。以表格的形式列出I/O的名称、代码和地址是很有必要的。
（3）设计控制系统。控制系统分为硬件部分和软件部分。PLC控制程序的编写是系统设计中软件部分的组成。除了程序编写之外的控制系统设计基本都是属于硬件设计，如电气线路的设计、PLC控制器的设计、抗干扰的设计及PLC控制器线路的设计等。
1）设计系统的硬件。硬件设计的主 要包括确定电气控制元件;设计抗干扰措施;设计电气控制系统。
2）设计系统的软件。主、子程序及中断程序是软件设计的三大主要部分。设计PLC控制程序时编程是主要的方法但更重要的依靠设计者自身累积并总结经验。应用较多的编程方法有流程图法、状态表法、逻辑代数法及功能图法等。设计程序常见步骤为：①查找输出对象，确定出其启动及关断条件;②输出对象的启动条件及关断条件有制约条件的，要找出来;③大多情况下，输出对象以FK=（X开+K）・X关关公式加以编程，有制约条件的，以FK=（X开・X关约+K）・（X关+X关约）公式加以编程;④代入相应数据入公式中，结合PLC编程的要求，建立梯形图;⑤全面检查并修改程序。
梯形图编程设计系统程序与语句表编程相比，更直观，更加一目了然，但具有需要修改时比较麻烦工程量大的缺点。一般对于比较清晰的并发、单及选择顺序的控制任务，应用功能图进行设计程序较有优势。
（4）调试系统。系统硬件的模拟调试工作必须在主电路断开的环境下实行，并且只能够调试手动控制部分的功能正确与否;只有模拟出各种开关信号输入的情况才能够对系统软件部分进行调试，通过综合应用电位器、万用表及开关模拟多种现场信号，观察此时PLC输出的逻辑关系是否与控制要求相符;与此同时，也可应用电脑直接模拟加以调试。通过反复修改与调试来确定程序的完全正确。
（5）系统联机调试，下载已经编制并且调试好的程序到现场PLC控制系统中实行运用。首先断开主电气然后才开始调试，只能对控制电路实行联调。联调过程中，发现问题，要反复全面检查系统接线与软件设计里程序的编写与调试，只有系统控制功能正常，并满足控制要求才能交付使用。整个体系完成后，系统完成后，必须整理相关技术资料以存档，为以后系统的维护、检修及改进等提供依据。
2 电气设备自动控制中PLC控制系统的操作过程
（1）选择合适的电源。选择电源时，最基本的要求时其额定输出电流各模块消耗的电流总和。
（2）相匹配功能模块的选择。选择的基础是要选择可靠性高的机型，并且在系统运行的过程具有很好的稳定性。
（3）设计控制元器件。设计辅助程序、故障应用措施，分配存储空间、编制功能子程序是设计系统控制元器件的主要内容。
（4）正确的输入/输出模块的选择。1、输入/输出模块点数的确定;2、运用离散系统来实现输入与输出的模拟;3、编入具有特殊功能的输入与输出。
（5）控制系统连接与安装的实现。PLC 控制系统多个部件在配线板上的实现，按照相应的系统接线图对其进行安装工作。
（6）调试实现PLC的运行。1、调试PLC控制系统硬件与软件，以保证试运行的稳定性;2、试运行过程中，设计人员必须注重PLC控制系统各个部分运行情况详细观察运行的细节，对出现的各种情况必须立即做出停机处理，找出出现问题的原因与源头，并及时的选择正确、有效的方式处理掉出现的情况;3、确定PLC控制系统试运行准确无误后，要整理好技术文件，并且交付使用。
3 PLC控制系统应用领域
（1） PLC控制系统在数控系统中的应用。传统的控制系统具有多种控制方法，随着PLC 控制系统的出现，在业内引起了非常广泛的关注。在数控系统中实现了PLC 控制系统的应用，大大促进其控制定位变的精确与方便。
（2）PLC控制在交通控制系统中的使用。交通控制系统中PLC 控制系统的应用关键体现在控制交通系统总线方面。采用PLC控制系统使得交通系统工作效率得到极大程度改善，在一定程度上进一步完善和高效化了监控。
（3）中央空调系统中的PLC控制系统运用。当下，控制中内空调系统的方法有如下三种模式：
（1）继电器的传统控制模式。
（2）数字化的直接控制模式。
在此三种控制模式中，继电器的传统控制模式与直接数字控制模式由于其自身缺点原因，在实际中其应用广泛度逐渐减少。而PLC控制系统因抗干扰性能高、较稳定、便于维护等优势，在中央空调系统中的应用越发广泛。
4 结语
电气设备中应用PLC控制系统后，使得传统复杂电器逻辑得到简化，在具备简单易操作特点同时，又大大降低了故障率，还提高了运行过程中稳定性。极大促进了电气PLC控制系统的运用。
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随着我国经济飞速发展, 能源的供需矛盾日益突出, 可持续发展和绿色经济概念将成为我国工业经济发展的主导方向。以往的掠夺式开发、粗放型经营、高能耗的工业将退出历史舞台。作为现代能源的主导, 电力行业也需要及时转变观念, 在节能降耗上加大投入, 加快新技术的开发及应用。
发电厂的节能降耗, 最明显的是节约燃料、提高锅炉燃烧效率、提高热力循环效率、降低传输热量损耗。但这些往往是设备材料制造水平决定的, 在设计中继续挖掘的潜力不大。而电气专业由于总体能耗相对比重不是很大, 以往重视程度也不够, 反而有较大的潜力可挖。电气节能, 可以从以下几个方面着手。
一、降低变电过程中变压器损耗
变压器损耗分空载损耗和负载损耗。空载损耗主要取决于变压器铁心的材质及变压器内部结构。负载损耗主要取决于线圈的材质和导体截面。
1. 采用节能型变压器。由于材料技术的不断发展和变压器厂对结构的不断改进, 节能型变压器发展也很快。通过实践节能型变压器节能效果还是非常好的, 因此应优先选择节能设计新型的节能变压器。
2.调整变压器运行方式节约能耗。尽量减少空载运行变压器数量。我们知道, 火力发电厂一般都设置大容量的高压启动备用变压器, 作为高压厂用变压器的备用兼作电厂启动电源, 其容量一般都与最大的高压厂用变压器相同, 容量很大, 空载损耗也很大。应注意电厂用电的可靠性应满足规程规范的要求。
在满足电厂用电可靠性的前提下, 低压厂用电接线尽量采用暗备用动力中心方式接线。在暗备用动力中心接线方式下, 正常运行时, 两台互为备用的变压器各带一半负荷运行, 每台变压器的负载损耗降为带全部负荷时的1 /4, 节能效果明显。采用明备用动力中心接线虽然可以节约变压器投资, 但增加了电缆和电缆通道的投资, 经济上优势不大, 从长期运行角度看, 暗备用动力中心接线方式经济上更具有优势。
二、降低输电过程中的线路损耗及铁磁性损耗
1.用经济电流密度选择载流导体载面。导体选择时, 除配电装置的汇流母线以外, 对于全年负荷利用小时数较大, 母线较长, 传输容量较大的回路(如发电机至主变压器和发电机至主配电装置的回路) , 均应按照经济电流密度选择导体截面。这样可以在投资优化的前提下, 也降低了线损能耗。
2.采用封闭母线。发电机引出线载流导体除应按照经济电流密度选择外, 还应在布置及安装可能的基础上, 优先采用离相封闭母线。缩短导体长度, 减少输电线损。同时由于屏蔽效果良好, 极大的降低了输电路径上的铁磁性损耗。另外在运行可靠性、减少维护工作量和美观上也有较大提升, 可谓一举多得。
3．减少输电过程中的铁磁性损耗。在交变磁场的作用下, 钢材料会产生涡流损耗和磁滞损耗, 统称为铁磁性损耗。如果铁磁性损耗过大, 会造成钢材料局部过热, 可能全威胁到人身安全、设备安全或结构安全, 还造成大量电能损耗。要减少铁磁性损耗, 应从减少交变磁场中钢材料的使用、增加屏蔽、避免形成闭合回路、改善钢材料与载流导体空间关系等方面入手。
具体措施,导体金具应采用设计更为先进的型号及尽量采用非导磁性材料制造的金具, 这样既降低了损耗, 也意味着温升降低, 延长了金具安全使用寿命。在电抗器周围应严格按照制造厂给出的空间尺寸来限制钢结构使用的空间范围。同时也要注意尽量减少电抗器周围钢材料的使用, 在合理的范围内尽量加大钢结构与电抗器的距离。在有强交变磁场的空间内, 在钢结构设计上,合理选择钢构与母线的相对位置, 使钢构尽量与导体垂直, 以使不产生感应电势和环流。避免较长钢结构与母线平行。大面积钢筋混凝土中的钢筋结构, 应将钢筋结构割成不连续的小尺寸或在纵横钢筋交叉点用包扎绝缘的方法, 以减少环流。断开闭合回路。设计中应避免大电流母线附近的钢构件形成包围一相或两相的闭合回路, 如不可避免时可采用黄铜焊缝或绝缘板隔离磁路的方式。在大电流敞开式母线与钢构之间加装电阻率低的非导磁率材料制作的屏蔽板, 可明显减少钢构的铁磁性损耗。在大电流敞开式母线支持钢结构上加装电阻率低的非导磁率材料制作屏蔽环, 可明显减少钢构的铁磁性损耗。
三、降低电力拖动过程中的损耗
发电厂中使用的电动机基本都是鼠笼型异步交流电动机, 具有结构简单、运行可靠、价格便宜、易于维护等优点, 是电力拖动的绝对主力。
为了降低电力拖动中异步电动机的损耗, 首先要选择效率高、功率因数高的电动机;二是采用调速技术, 使用电动机在低负荷时低转速运行, 进而提高效率, 达到节能降耗的目的。
在实践中获得应用的三相异步电动机电气调速技术, 常见的有: 变极调速,电动机采用多速电机，通过绕组的不同接法获得不同的极对数, 以获得不同的转速。高压多速电机, 一般应用于大功率风机、大功率水泵。低压多速电机, 一般应用于通风机、机床、行车、起重机等。相比单速电机, 也有较好的节能效果。
变频调速,交流电机变频调速系统由交流电机、可以变频变压的静止变频装置及其控制电路等组成。静止变频装置可以分为交- 交变频和交-直-交变频两大类。其中交-直-交变频应用较广。
交-交变频器: 亦称直接变频器或循环变频器。它由接到同一交流电源上的若干相控整流器所组成, 按照一定的规律控制各相控整流器的控制角, 使整流器工作在整流或有源逆变状态, 就可以在输出端得到多相整流波的包络线所组成的较低频率的交流电。这种方法仅适合大功率低速的交流拖动。交-直-交变频器: 亦称间接变频器。它是先把电网频率的交流电用可控或不可控的整流器变为直流电, 经过中间直流电路, 再用逆变器变换为频率可调的交流电, 从而控制电动机的转速。由于变频调速有诸多优点, 对于电厂中负荷变化较大的电力拖动机械, 或经常处于低负荷运行的电力拖动机械, 在经过技术经济分析后及安装可能的前提下, 均应采用变频调速装置, 可以节约大量电能。
改变转差率调速。转子串接调速变阻器调速。电机采用绕线型异步电机, 通过控制电路投切转子回路中串接电阻数量, 随着转子电阻增加, 转差率s 变大, 异步电动机转速降低。此方法优点是简单, 可获得较高的转矩。经常使用的起重类机械, 不应采用此种调速方式, 应采用变频调速以节约电能。串级调速改变转子回路电阻调速时, 将在调节电阻中消耗很大的功率。为了使这部分功率不消耗掉, 于是提出了在转子回路中接入附加电势的调速方法, 称为串级调速。
现在串级调速方法是将异步电机转子回路的转差频率交流电由半导体整流器整流为直流, 再经过静止的逆变器把直流转变为和电网同频率的交流, 通过变压器反馈回交流电网, 提高了调速系统的效率。由于高压变频器价格逐步下降, 高压串级调速装置也将退出市场, 由高压变频器取代。
电磁转差调速。采用电磁调速笼型电动机, 通过改变电磁离合器的励磁电流, 进而改变异步电机转差, 达到调速目的。
电气专业实际设计工作中, 应根据工艺专业提供的负荷特点和调速要求, 通过技术经济分析, 灵活选用调速方式, 最终达到节能降耗的良好目的。
四、降低照明损耗
1.采用专用照明调压器。火力发电厂照明电一般都取自动力电源, 动力电源要求电网的电压高, 以使电机类电力拖动负荷更容易启动。对于电厂来说, 由于动力负荷要比照明更为重要, 实际运行时照明灯具电源电压就迁就于动力电电压。照明灯具属于电阻性负荷, 功率近似正比于电压的平方。降低工作电压, 也解决了发电厂灯具寿命短,可谓一举多得。
2．采用节能型灯具。随着技术的不断发展, 节能型灯具的寿命逐步提高, 价格不断下降, 其综合经济指标已具有明显优势。因此发电厂的照明设计应紧跟照明技术的发展, 积极推广使用新型节能灯具, 以节约电能。
3.对功率因数低的气体放电灯采用电容补偿，采用电容补偿型灯具可使功率因数更高,节电效果明显。
五、发电厂电气自动控制系统
电力系统中发电量的控制，一般分为三种情况：一是由同步发电机的调速器实现的控制；二是由自动发电控制(简称 AGC)实现的控制；三是按照经济调度要求实现的控制。
第一种情况通常叫做频率的一次调整控制；第二种情况称为频率的二次调整控制；而第三种则称为频率的三次调整。这三种调整控制频率的方式是有差别的。由调速器实现调频以控制发电机组的输出功率，其响应速度较快，可适应小负荷短时间的波动；对周期在10s至多2～3min以内而幅度变化较大的负荷，已经不能由调速器本身的调频特性来进行调整控制，就需要由电力系统控制中心，根据系统的频率以及与其他地区相连的
输电线上的功率的偏移程度，启动AGC来进行控制负荷；对于周期在三分钟以上的负荷波动，可以根据以往实测的负荷变化情况(即所谓的负荷曲线)和预测几分钟后总负荷变化趋势，由计算机算出发电机组最经济的输出功率，然后发出控制命令到各发电厂进行调整，即按经济调度实现负荷分配控制。
AGC是以控制调整发电机组输出功率来适应负荷波动的反馈控制。电力系统中功率的不平衡将导致频率的偏移，所以电网的频率可以作为控制发电机输出功率的一个信息。发电机组上的调速器能根据电力系统频率变化自动地调节发电机的输出功率，所以在某种意义上讲也具有自动发电控制的功能，但通常不称为自动发电控制。这里指的 AGC是一种控制性能比较完善和作用较好的发电机输出功率的自动控制。它利用电子计算机来实现控制功能，是一个小型的计算机闭环控制系统，有时也称为 AGC系统。
1.电气自动控制系统设计基本原理
最简单的AGC系统的结构，它是具有一台发电机组和联络线的 AGC系统。
Pzd为输电线路功率的整定值，Pzd为系统频率整定值，P为输电线路功率的实际值，f为系统频率的实际值，Bf为频率修正系数，K(S)为外部控制回路，用来根据电力系统频率偏差和输电线路上的功率偏差来确定输出控制信号，Pw为系统要求调整的控制信号功率，N(S)为内部控制回路，用来控制调整调速器阀门开度，已达到所需要的输出功率。
对于具有多个联络点和发电机组的实际电力系统，则AGC将变为包含许多并联发电机组控制回路的形式，其内部控制回路和外部控制回路的基本结构并未改变。G1、G2、G3为发电机组；ACE称为误差信号信息，用来根据系统频率偏差以及输电线路功率偏差来确定输出控制信号；负荷分配器根据输入的控制信号大小并且根据等微增率准则或其他原则来控制各台发电机输出功率的大小。
自动发电控制系统具有四个基本任务和目标：使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配；将电力系统的频率偏差调整控制到零，保持系统频率为额定值；控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，以实现各个区域内有功功率和负荷功率的平衡；在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。
2.自动发电控制系统包括两大部分：
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中图分类号：F407文献标识码： A
引言
我国自动化技术和产品以及应用情况，虽然在近20年来取得了可喜的成绩，在个别领域取得了一些突破，但还远没有形成产业规模，名牌的支柱企业也还没有形成。在中国加入WTO之后，多数企业面临一个重新认识环境和自我重新定位的过程。随着科技的发展、社会的进步，电气自动化控制系统在现实生活中得到了越加广泛的使用。了解这一系统的功能，联系当前使用情况，分析电气自动化系统的未来趋势，对进一步使其为社会发展、科技进步和人民生活水平的提高都有一定意义。
一、电气自动化产品的特点
第一，电气自动化产品方便快捷。电气自动化产品主要是把电子技术、计算机技术、网络技术等集于一个产品上，使产品功能实现自动化，给人们的生活带来了很大的方便，给社会节省了大量的人力资源和物质资源，同时也促进了社会的进步和发展，推动了社会生产力的发展。
第二，电气自动化产品应用广泛性日益明显。随着人们生活水平的提高，人们对消费品的要求也逐渐变高，这就使自动化产品的市场扩大，这可以从日常生活中较为普遍的此类产品中看出来，例如人们每天所坐的公交车的车门、市民经常使用的电梯等，人们已经慢慢适应了这种自动化产品所带来的便利，这也使此类产品在消费市场中占据重要地位。
第三，电气自动化产品发展空间大。电气自动化产品的发展一般都与计算机的发展相配套，主要是由于自动化的过程需要计算机来操作，随着电子技术和计算机技术的飞速发展，电气自动化产品的发展会更加智能化，也就是自动化程度会更高，所能完成的任务量及速度也会更大和更快，从而对人们日常生活影响力也会更大。
第四，电气自动化产品效率高。由于现代社会生活节奏不断加快，人口的不断增加使人们的消费更快更高，这就给工业生产带来了很大的压力，电气自动化工业的发展很好的解决了这一问题，由于电气自动化能够使生产过程更加畅顺自动，减少了传统生产中人工搬运手工生产的弊端，使得生产力加倍上升，从而更加有效的缓解了生产的压力。
二、电气自动化工程控制系统的应用
（1）在交通方面的应用。现代社会的高速进步离不开交通行业，而交通行业的发展又离不开电气自动化产品。公路上的电子警察、每一辆车的人部分元器件乃至一辆车的自动化控制开关、甚至是安全气囊都是电气自动化产品在交通方面的应用。当然交通方面电气自动化产品的应用还不仅仅是车辆方面，还有路边的显示屏、测速器以及红绿灯系统等都在此之列。
（2）在工业生产方面的应用。随着工业革命后科学技术的进步，各行各业也随之发展。尤其是工业，可谓是迅速地发展，现在的工业已经逐步实现自动化，这与电气自动化产品应用有很大关系。在工业生产过程中，自动化控制设备能够在无人甚至少人的情况下按照既定的程序与约定完成规定的操作，从而使生产达到自动化。这样危险的操作有机器人代劳，工作人员的安全也就得到了保障。相较于人的手工作业，在一些定量分配方面的工作如生产食品时的配料等，自动化设备的操作将会比人工操作更加精准，所以电气自动化产品对于工业生产十分重要。
（3）在服务业方面的应用。服务产业属于第三产业，它不涉及直接的生产，但对电气自动化产品的需求和要求都很高。随着社会的进步，人们不仅解决了温饱还有了积极的消费观念，这些消费又促进着电子产品的更新。一个POS机的应用都能给很多人提供了方便，另外还有电梯、按摩器、自动麻将机、跑步机以及游乐园里游乐设施等等一系列在生活中常见的东西，它们几乎都是电气自动化产品。
三、电气自动化工程控制系统的发展趋势
（1）电气自动化工程控制系统的市场化。在市场中的产品要想的发展，都需要对企业内部的制造部门进行深化体制改革，借鉴市场中的高端技术，重视创新和研发产品等等，运用一些科学地高端技术是维持产品的发展指标另外还需要了解市场发展的规律和行情，合理科学地分析市场产品化带来的不利影响，不定期进行市场调查和研发，满足市场的需求，才能供给消费者和批发商等等同时，对于制造企业除了开发技术和集成系统进行研究与探讨，还应利用分工外包和社会化的合作，从而使产品逐步走上市场生产化，保证了科学技术的研发和资源利用。于是，产业的市场化打开了市场的大门，是产业发展的必然趋势
（2）电气自动化控制系统的智能化。所谓智能化，就是指产品的自动性更好、能对外界的指令作出判断与回应，以此满足消费者的很多需求，给人们提供更多的便利。在未来市场上的电气自动化控制系统产品会越来越智能，这是由人民日益提高的生活水平决定的。顾客的需求就是省力省心，就要求我们的电气自动化产品能为顾客提供最多大的便利。同时，电气自动化系统赖以为基础的电子信息技术和计算机技术正迅速发展，各方而技术的进步也为电气自动化新产品的研发提供了可靠帮助，这必然将引领电气自动化控制系统走向智能化。
（3）未来的电气自动化控制系统需要更加专业的技术型人才。随着电气自动化控制系统中的智能不断加强，对技术人才的要求及专业性也逐渐提高了。对于在岗相关的工作人员需要进行相关的培训和学习，来增加员工的认知度和知识面。在操作工作中难免出现一些问题，所以，操作人员必须重视培训工作，防止带来不必要的损失，损害自动化控制系统。对于电气自动化控制系统这一现代化技术装备，应该安排岗位人员进行培训，熟悉整个系统的安装流程。主要是针对一些新职员和从未接触过这一新设备、新技术的企业和人员。由于企业对于员工的技能加以关注，除此之外还可以参加一些研讨会，其中需要指导人员指点迷津，掌握操作系统硬件与一些技术要点，通过多重渠道学习来维护系统工程的质量与安全，提高技术含量。
（4）随着电气自动化系统在各领域的发展和应用，电气自动化系统与计算机技术的结合和衔接的发展趋势日渐明显，随着互联网的到来，计算机的发展领域的各项技术与电气自动化技术的结合能实现更为智能化和自动化的发展趋势。电气自动化系统与计算机技术的结合也是市场发展和社会多方面需求的综合结果，互联网的发展也加快了电气自动化控制系统与计算机和互联网发展技术的结合进程。在这虚实相结合中，对自动化产品的设计和设备的生产具有深远的影响，从而电气自动化控制系统由单一的发展逐步向多元化的集成和系统化的方向发展。
结束语
随着计算机网络的迅猛发展，我们必须紧随时代的进步，企业要想在自动化控制领域取得成果，在深化内部的市场经济改革的同时，进行市场调查从中了解市场需求，加强对高科技高专业人才的重用，对一些不熟悉或者新职员上岗前，需要对其加强培训工作，更加完善地研发出时代的高科技产品。并且在自动化系统技术创新上不断努力，生产出安全可靠的优秀产品，符合相关部门的规定与要求。总而言之，电气自动化的应用领域比较广泛，而且对未来的发展趋势是可观的，在自动化控制中具有重要的作用。不过，在未来的发展趋势中，还需要我们共同努力，不断锻炼自己完善自己，通过一系列的高端技术学习积累经验，才能为自动化控制工作做工序，促使电气自动化控制不断进步。
篇（10）
关键词：
露天煤矿;电气自动化;控制系统;优化设计
1露天煤矿电气自动控制系统硬件方面的优化设计
1.1优化输入电路
输入电路的优化需要考虑在正常状态下的PLC供电源的电压范围，一般情况下，煤矿企业所采用的电压范围为：85.0V~240.0V，电源幅度为155.0V。但在运行和管理中，由于现场情况的复杂性，导致存在众多因素的干扰。例如我国的供电系统在运行时，周围的环境相对恶劣，常常受到外界因素的影响，从而时常出现电力中断的现象。因此，在使用自动控制系统设备进行煤矿开采工作时，就需要采取紧急预案措施，例如：安装电力净化装置（滤波器或隔离器等）。在设计的过程中，要时刻保持PLC输入电源的直流电压值稳定在24.0V，负载要根据环境的变化而调整。合理配置电路，避免运行时出现短路或断路。在操作之前还应该检查PLC芯片，确保其没有受到损坏。为了确保电路稳定，电路需及时更换高质量的保险丝，避免跳闸，从而造成严重的事故。
1.2优化输出电路
在煤矿电气自动化控制系统的输出电路中，需要优化输出电路。优化需要结合实际情况加以选择，选择的内容包括：相关设备的标志、指示、转速等，从而保证设备的配置能够满足煤矿电气自动化控制系统的工作。在正常状态下，若电气自动化控制系统的输出频率低于正常频率时，则可以通过继电器继续完成。这样可以合理化的设计电路，而不破坏电路的抗干扰性能，且不会影响负载端的正常工作。若电路的负载端为感性负载时（如：电磁线圈），当出现断电情况时，电路仍会通过一定的电流，当浪涌电流值较大时，就有可能烧毁芯片，甚至整个电路。为防止这一现象出现，可以在负载端设置二极管用以吸收浪涌电流，保护电路系统，而不至于被烧坏。另外，为了确保电路能够稳定运行，我们通常采用中间或固态继电器，从而增强电路的灵活性。
1.3抗干扰能力的优化设计
在煤矿自动控制系统的设计中，抗干扰能力的设计是必不可少的一部分。当自动控制系统的大致结构完成后，紧接着就需要对其抗干扰能力进行设计。一般而言，煤矿企业中的电气自动控制系统经常处在相对恶劣的环境中，从而其稳定性较差，这就对我们的设计工作提出了更高的要求。通过分析我们发现在系统的长期运行中，往往因为磨损或是其他原因，导致电磁脉冲对系统芯片造成一定的破坏。因此，优化芯片的设计是工作的重中之重。通过电磁分析，我们发现可以采取的具体措施有如下几种：第一，采用1:1隔离变压器，降低干扰频率，这是由于电网中原副边绕组之间的电容耦合所产生的各种干扰，另外，在实施的过程中需要将电容接地。第二，将电路装置放入金属外壳内，从而实现屏蔽电磁的作用。金属有良好的屏蔽作用，且能有效地防止外界的干扰。第三，优化系统周边的布线设置，采用合理的手法改造线路，区分强电动力线路和弱电线路的走势，并用双绞线屏蔽模拟信号传输线的电缆。
2露天煤矿电气自动控制系统软件方面的优化设计
2.1程序结构的优化
煤矿电气自动化控制系统的主要结构形式为基本程序设计和模块化设计两种，但至于要采用哪种结构形式还要根据实际情况加以选择。但是，为了方便日后软件的修改和设计及进一步开发煤矿电气自动化控制系统，我们一般采用模块化的结构设计形式。在模块化的设计结构中，我们一般按照如下的方式进行操作：第一，勘察现场情况及企业生产要求，将煤矿电气自动化控制系统所控制的对象模块化，每一模块对应一个执行任务。第二，通过对每一模块进行程序的编写和调试，完成每一模块的任务。第三，当所有的子模块都完成后，将其连接拼装，形成一个完整的程序。这样的工作流程便于查找错误，使得系统划分整齐、调整便捷，从而与现场的生产过程有更高的契合度。
2.2程序过程优化设计
实现煤矿电气自动控制系统的优化设计的核心实质在于：确保优化对I/O接口分配。在执行的过程中，我们应该根据实际情况尽最大努力实现对整个煤矿电气自动控制系统的I/O信号的编制，在这一基础上，系统内部所对应的计数器和计时器等也需要进行集中的编制。当这一工作完成之后，对这些地址分配的情况需要加以详细的记录。另外，我们在设计的过程中需要注意对PLC的控制优化设计，从而极大地提高煤矿电气自动控制系统的工作效率。在这一过程中，我们还需要简化PLC控制程序所控制的设计结构，尽量不要占用更多的内存空间，从而缩短扫描时间。另外，可以多次循环利用PLC芯片所对应的各类触点。在程序设计中安装控制按钮，利用二分频技术控制能源的使用，从而降低资源的消耗，并在一定程度上提高了自动控制系统的运行速度和运行效率。
3煤矿电气自动控制系统的设备的选择优化
目前市场上有很多自动控制系统的设备可供选择，但是无论是哪一种都要找准其适合的工作环境，才能发挥出其应有的价值。煤矿电气自动控制系统的设备品牌有：合力时、研祥、LG、GE、SIEMEN等。在选择的方面本人总结如下。
3.1明确煤矿电气自动控制系统的工作模式
在选择时，明确煤矿电气自动控制系统的工作模式及规模大小是一个必须的过程。若我们根据企业生产要求和实际的工作环境，以西门子的PLC产品作为选择，在不同的作业任务及工作状态下，选择的PLC型号也是有所差异的。SIEMENS7-200等微型PLC产品适合瓦斯浓度的检查，SIEMENS7-300等中型的PLC产品适合测量矿井水位的变化，SIEMENS7-400等大型的PLC产品则可以对矿井工人安全进行监控。
3.2确定I/O点的类型
由于施工的复杂性及实际要求有所差别，设备I/O点的数量和类型有很大的差别。因此，在这方面我们需要进行统计，并做好及时地记录，并根据记录的结果做出预算，从而避免过度的浪费。由于供电条件的不稳定性，在选择设备输出点的动作频率时需要对应选择输出端。
