賈青睿
(鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,河南 新鄭 451150)
在電氣工程的應(yīng)用和發(fā)展中,自動化技術(shù)的合理應(yīng)用可以為其注入一股新的活力,進而使電氣工程實現(xiàn)自動化與智能化的控制。就目前電氣工程自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計而言,自動化控制技術(shù)PLC、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及通信技術(shù)都屬于其關(guān)鍵技術(shù)。因此,在電氣工程自動化控制系統(tǒng)的具體設(shè)計過程中,一定要注意這些技術(shù)的合理應(yīng)用,以此來實現(xiàn)整個電氣工程的自動化控制,為電氣工程的良好應(yīng)用與發(fā)展提供足夠的技術(shù)支撐。
PLC是一種可編程形式的微處理器,主要適用于自動化控制的數(shù)字運算控制器中。具體應(yīng)用中,可以隨時將相應(yīng)的控制指令載入到控制器內(nèi)存里,并使其實現(xiàn)自動化執(zhí)行[1]。PLC主要的組成部分包括CPU、輸入接口、輸出接口、數(shù)據(jù)內(nèi)存、指令內(nèi)存以及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等單元。這種控制器主要是為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)所設(shè)計的自動化和電子化數(shù)字運算系統(tǒng)。借助于可編程形式的儲存器,不僅可以進行邏輯運算,而且可以實現(xiàn)順序控制、計數(shù)以及定時等各項運算指令,并通過模擬形式或者數(shù)字形式輸入和輸出各個設(shè)備的運行過程。本次電氣工程自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用的PLC是由西門子公司生產(chǎn)的S7-300型PLC,其主要性能參數(shù)如表1所示。
表1 西門子S7-300型PLC主要性能參數(shù)
大數(shù)據(jù)技術(shù)是處理海量數(shù)據(jù)的技術(shù)。在大數(shù)據(jù)技術(shù)中,主要的技術(shù)包括數(shù)據(jù)收集技術(shù)、數(shù)據(jù)儲存技術(shù)、基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、統(tǒng)計分析技術(shù)、模型預(yù)測技術(shù)以及結(jié)果呈現(xiàn)技術(shù)[2]。在本次電氣工程的自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中,主要應(yīng)用到的大數(shù)據(jù)技術(shù)包括數(shù)據(jù)收集技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)儲存技術(shù),具體的應(yīng)用功能如表2所示。
表2 應(yīng)用到的大數(shù)據(jù)技術(shù)及其功能
人工智能技術(shù)是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)所發(fā)展出來的一種新型技術(shù)。該技術(shù)的主要應(yīng)用目的是通過了解智能實質(zhì)生產(chǎn)一種與人類智能類似的智能機器,如圖像識別、語言識別、專家系統(tǒng)以及自然語言處理等。人工智能可以通過計算機來按照兩種不同方法實現(xiàn),一種是工程學(xué)法,另一種是模擬法。工程學(xué)法通過傳統(tǒng)技術(shù)進行編程來達到智能效果,并不考慮與人和動物機體的相通性,其成果有電腦下棋和文字識別等,模擬法實現(xiàn)方法與人和動物機體具有很大的相通性,其成果有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法等。
在本次電氣工程自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計中,通信技術(shù)也是一項至關(guān)重要的技術(shù)。借助于通信技術(shù)可傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)與控制指令等,為實現(xiàn)自動化控制創(chuàng)造科學(xué)合理的網(wǎng)絡(luò)通道。在此主要應(yīng)用的通信技術(shù)有光纖通信技術(shù)和電纜通信技術(shù),其光纖通信的主要性能參數(shù)如表3所示,電纜通信的主要性能參數(shù)如表4所示。
表3 本次系統(tǒng)光纖通信的主要性能參數(shù)
表4 本次系統(tǒng)電纜通信的主要性能參數(shù)
在本次研究中,通過設(shè)計電氣自動化控制系統(tǒng)來分析自動化技術(shù)在電氣工程中的具體應(yīng)用,主要包括系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計和各個自動化控制功能模塊的設(shè)計,具體情況如下。
在本次的電氣工程自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中,主要應(yīng)用的是自動化和人工智能等技術(shù)。通過應(yīng)用這些技術(shù),可以在根本上實現(xiàn)電氣工程的自動化控制,以此來提升控制效率與控制精度[3]。在實際的電氣工程中,自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計比較復(fù)雜,需要合理應(yīng)用自動化控制技術(shù)和人工智能技術(shù),將多個學(xué)科有機融合到一個控制系統(tǒng)中,以此來實現(xiàn)電氣工程的自動化控制。
在電氣自動化控制系統(tǒng)中,通過應(yīng)用自動化控制技術(shù)與其他技術(shù),可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理從傳統(tǒng)的人工處理到設(shè)備處理的轉(zhuǎn)變,以此來提升各個設(shè)備的自動化處理水平。系統(tǒng)自動化控制過程中的一項關(guān)鍵內(nèi)容就是準確全面地輸入信號數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊剛好可以實現(xiàn)這一功能,通過這一模塊,可以有機結(jié)合智能監(jiān)控技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù),然后借助于相應(yīng)的計算機技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中獲取和重新組合,從而提升整個系統(tǒng)設(shè)備的測試精度,并保障數(shù)據(jù)輸入的合理性與可靠性[4]。
在數(shù)據(jù)采集模塊的具體設(shè)計中,可以將可編程的自動化控制裝置PLC與各個電氣設(shè)備相連接,并通過傳感器獲取各個電氣設(shè)備的運行參數(shù),然后通過智能識別和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)處理各項數(shù)據(jù)參數(shù),并將處理好的數(shù)據(jù)傳遞給主控制中心。主控制中心在接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)后,會將數(shù)據(jù)與儲存在其數(shù)據(jù)庫內(nèi)的原始數(shù)據(jù)進行比對[5]。設(shè)備的運行數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時,主控制中心可及時發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù),并將相應(yīng)的調(diào)節(jié)指令及時發(fā)送給操作人員或檢修人員,以此來及時有效調(diào)整設(shè)備的運行狀態(tài),在保障各個電氣設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)上進一步提升其控制精度。
在電氣自動化系統(tǒng)中,因為信息傳輸具有雙向性,所以需要借助于相應(yīng)的終端設(shè)備和一定的軟件技術(shù)來接收和傳輸信息。在具體的電氣工程實踐過程中,數(shù)據(jù)信息的傳輸是一項至關(guān)重要的內(nèi)容,尤其是在電氣工程的自動化控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)淖饔酶遣豢苫蛉?。在本次所設(shè)計的電氣自動化控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕O(shè)備是光纖和電纜,具體的傳輸模塊設(shè)計中,需要根據(jù)實際的傳輸距離、數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)量等來合理選擇傳輸設(shè)備的類型。這樣才可以在有效保障數(shù)據(jù)傳輸效率與安全的基礎(chǔ)上進一步提升經(jīng)濟效益。
具體設(shè)計中,信息傳輸模塊需要連接相應(yīng)的控制器。在完成信息傳輸?shù)某跏蓟?,如果有?shù)據(jù)需要發(fā)射,那么立即進行待傳輸數(shù)據(jù)的加載和打包,然后借助于光纖或者是電纜將打包好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。完成發(fā)送后,該模塊會再一次回到初始化狀態(tài),等待下一次的數(shù)據(jù)信息傳輸。如果數(shù)據(jù)信息沒有發(fā)送出去,那么該模塊將會重新發(fā)送打包信息,如果完成了初始化之后并沒有數(shù)據(jù)信息需要發(fā)射,那么該模塊會一直處在初始化狀態(tài),等待數(shù)據(jù)信息的發(fā)射。
在電氣自動化系統(tǒng)的電氣控制模塊中,主要應(yīng)用的是人工智能技術(shù)。本次所研究的電氣自動化控制系統(tǒng)電氣控制模塊的智能控制技術(shù)有自學(xué)習(xí)技術(shù)、專家系統(tǒng)、模糊控制技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。具體設(shè)計中,首先借助于相應(yīng)的測量裝置來獲取被控制對象的運行參數(shù),這樣就可以獲得一個具體的給定值。其次對這個給定值進行A/D轉(zhuǎn)換,將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳遞給模糊控制器,模糊控制器在接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)后會根據(jù)相應(yīng)的模糊邏輯推算規(guī)則來進行推算。再次借助于計算控制器建立相應(yīng)的數(shù)字化控制系統(tǒng)對推算出來的數(shù)據(jù)進行D/A轉(zhuǎn)換。最后在完成轉(zhuǎn)換后將這個轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳遞給執(zhí)行機構(gòu),由執(zhí)行機構(gòu)通過命令執(zhí)行的形式來實現(xiàn)對控制對象的自動化控制。
在本次的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中,監(jiān)控模塊設(shè)計主要應(yīng)用的是大數(shù)據(jù)技術(shù)。在這個自動化控制系統(tǒng)中,各個基站都是其子站。相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置和數(shù)據(jù)控制裝置都設(shè)立在各個子站上,以此來自動化監(jiān)控各個子站設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。同時,在該系統(tǒng)的具體應(yīng)用中,每一個子站都可以作為一個數(shù)據(jù)發(fā)送站,通過這些數(shù)據(jù)發(fā)送站,可以將獲取到的所有數(shù)據(jù)都發(fā)送到大數(shù)據(jù)處理平臺上。在接收到來自于各個子站發(fā)送過來的數(shù)據(jù)后,大數(shù)據(jù)處理平臺將會整理和分析所有的數(shù)據(jù),同時獲取相應(yīng)的環(huán)境信息[6]。大數(shù)據(jù)處理平臺和智能化監(jiān)控平臺連接在一起后,智能化監(jiān)控平臺就可以按照實際的數(shù)據(jù)處理結(jié)果來給每一個子站下達相應(yīng)的指令,從而實現(xiàn)各個子站的自動化控制。
綜上所述,在電氣工程的具體運行過程中,自動化控制技術(shù)所發(fā)揮的作用至關(guān)重要。因此,電氣工程領(lǐng)域一定要充分重視電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計以及相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用,借助自動化控制技術(shù)PLC、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及通信技術(shù)等合理建設(shè)電氣自動化控制系統(tǒng)。通過這樣的方式,可有效保障電氣自動化系統(tǒng)的實際運行需求,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化控制。