电气自动化控制系统的应用及发展趋势

电气自动化控制系统的应用及发展趋势
摘要 电气自动化控制系统随着我国经济水平的提高，应用的领域不断扩大。
从工业制造的自动化，逐渐走入人们的日常生活。我国的自动化领域，尽管同欧
美国家相比仍有小的差距，但在未来的发展中一定具有自己特色和进程。本文首
先简单介绍了电气自动化控制系统的组成及主要功能，如理念、技术内容及表现
形式等。进而分析了电气自动化控制系统的应用现状及未来的发展趋势，从操作
系统、设计理念、配套产业及人才培育几个方面进行了分析。

关键词 电气自动化；应用；趋势
电气自动化控制系统及设备不仅能够协助企业最大程度减少对劳动力的依
赖，还大大提升了生产效率和工艺。电气自动化控制系统领域中，以计算机为中
心，高集成及高感知的控制正被广泛应用，并且从工业行业向日常生活扩展。电
气自动化控制系统不仅带来生产上的便利和精准控制，还将彻底改变人类的生活
方式。尤其是微型计算机和电气自动化设备不断涌现，日常生活级的自动化控制
越来越普遍，欧美发达国家在这方面一直走在世界的前列。随着我国计算机技术
和工业制造的飞跃发展，不久的将来，电气自动化及其控制也将得到广泛应用。

1 电气自动化控制系统的组成及功能
电自动化控制系统的主要组成包供电、保护系统、信号系统、自动与手动寻
路系统及制动系统。供电系统是动力来源，各个机械部件都依赖于此；保护系统
如常见的融断器、稳压器等，对整个设备及其线路起到保护作用，以防止过载、
断路等对设备及人身财产造成伤害；信系统是从信号采集、处理到传输的整个回
路；手动自动询路系统是指通过组合开关实现手动和自动的切换；制动系统是在
遇到系统故障或操作失误的情况下实现制动，以阻止后续操作步骤的实施。

电气自动化控制系统的主要功能有自动控制、监视、保护及测量。通过自动
以上几种功能实现机械设备等装置的自动化。自动控制是指在监控和记录的基础
上，实现设备各个部件或功能单位的开关、保持、禁止、组合等功能。例如在特
定环境下自动开启或关闭；保护功能是对装置本身在运行过程中发生故障、运行
异常等情况下，自动检测故障位置，发出危险信号，并自动实施对线路或部件试
试隔离、切换等动作；监视是自动化实现的基础，即各种开、关，输入、输出判
断的依据。电气设备将各种信号与电流、磁力相关联，在物理、化学属性达到一
定值后引发动力系统完成一系列机械动作；测量功能。声光电等只能表现装置的
工作状态，但还需要测量装置来记录、计算和分析，如线路中的电流、频率、压
力等等数值大小，从而实现控制指标的量化。

自动化控制系统通过上述逻辑和功能，通过动力系统实现对机械设备的控
制，而当其与通信网络结合后，电气自动化控制系统将与整个社会的生产生活连
接，形成各种控制网络，带动生产生活各个领域的自动化和智能化。
2 电气自动化控制系统的应用现状
在现代制造业、医疗研究及交通等各个领域，电气化自动控制系统都有广泛
的应用。随着电气装置的微型化，并与通信系统结合，电气自动化控制系统的应
用领域大大拓宽，尤其实在生活应用方面，是未来发展的主要方向。电气自动化
应用现状具有以下几个特征：

微软操作系统成为标准的工业控制平台。电气自动化领域里，微软的IE、
NT以其标准的规范和语言，为越来越多的用户所接受。基于PC的人机交互简
单易操作，且系统灵活易集成，使得微软操作系统在工业级及商业、日常生活的
电气自动化控制中得到普及。

通信技术与电气自动化控制高度结合。互联网、物联网、云计算等通信网络
技术的飞速发展带来了电气自动化控制系统的一次次革命。IT平台与自动化系
统融合，使得自动化控制系统的应用领域得到巨大的扩展，如电子商务对传统行
业的颠覆，加速着这一过程。互联网及多媒体技术利用标准的视听界面和无处不
在的通信网络，实现了对自动化设备的可视化和网络化管理。自动化设备在体积
和灵敏度上都大大得到提升，从而便于走入商业和日常生活领域。

集中和分布式控制系统的应用。集中监控是综合电气自动化设计中较为简单
的方法。其设计理念是将系统的所以功能集中到一个中心处理，从而实现集中管
理。但这种设计的确定也显而易见，即主控中心的负载过大，对处理器、线路等
的消耗速度快。另一方面，在超出一定范后，远端的设备与主机的通信时间过长，
信号衰减严重，主机对这些设备的控制不灵敏。尤其在出现异常时无法获取及时
的信号反馈，存在较大的安全隐患；随着通信技术的发展，电气自动化的分布式
控制得到快速发展，现场总线不仅具备远程监控的优点，还弥补了其缺陷。现场
总线不仅降低材料耗费，还使和功能单位相对独立，实现快速组网和变迁。当一
个设备出现故障，独立的处理中心能够立刻做出判断和动作，从而确保整个系统
的安全。

自动化控制系统的应用，随着机械制造技术和IT技术的普及，将得到极大
的拓展而进入一个全新的时代：自动化控制从工业级应用走入商业和日常生活级
的应用。

3 电气自动化控制系统的发展趋势
电气自动化的发展趋势包括两个方面：电气自动化控制系统的智能化水平不
断提高，不仅能够精准地控制仪器设备，还能对存储的数据进行分析，从程序化
变为智能感知和交互；未来电气化控制系统的发展趋势可以概括为分散中的统
一。分散能够包装各个单元能够独立有效地隔离，从而确保整个系统的安全，而
各个部件又通过快速稳固的接口相连，从而实现集中控制。

而要实现上述发展目标，需要控制系统的统一化和兼容化、自动化设备的市
场化、物理接口的标准化及安全性提高。
自动化控制系统与通信网络结合后，所有自动化设备将进行信息互通，这要
求统一语言和标准，即统一操作系统。标准的控制系统不仅利于互通，还便于快
速部署、维护和管理。从而大大减少了开发设计和更新的时间和成本。自动化设
备走入企业和家庭，需要有简单易操作的控制系统来方便用户使用，只有统一的
操作系统才能保证网络设计中每个设备或模块自由地互通。

自动化控制系统社会化普及需要研发企业充分利用分工和社会化合作，培育
自动化设备研发和生产企业，完善自动化行业的参与者结构。自动化控制系统的
开发利用，需要自动化设备的社会化普及，同工业生产相比，商业和生活领域的
市场更加广阔。因此，培育商业及生活级电气自动化设备的企业和人才，是自动
化控制系统长足发展的必要条件。

物理接口的标准化保证不同厂家生产的自动化设备能够任意接入自动化控
制网络，从而实现物理设备网络的自由部署和迁移。对于整个控制系统而已，标
准化的接口利于设备的识别和管理，从而实现快速接入和断开。在保障通信自由
的同时也对整个系统起到保护作用。

随着自动化控制系统和设备走入人们的日常生活，自动化设备与人类的各种
活动紧密管理，这给自动化控制系统和设备的安全性提出了非常高的要求。一方
面，生产生活全面由自动化控制系统来承载，系统需要有足够的稳定定来保障网
络和设备的正常运行，免受各种攻击。另一方面，在自动化设备出现故障或发生
意外事故时，能够快速隔离和消除危险，以保护人身财产安全。集成和分布式的
系统设计，其理念就在于实现设备的集中管理和监控，但每个设备和单元有能随
时被隔离和关闭，从而保证系统和个体的安全。

自动化控制系统领域需要更加具有创新精神及市场化运作能力的人才。未来
的电气自动化控制系统发展和应用，将涉及生产生活的各个领域，自动化生产、
安装、维护等也需要大量的专业人才。另外，自动化控制系统和设备进入社会化
大生产时代，成果的市场化要求领域内有足够的懂得技术和经营的企业家，来推
动自动化控制系统和设备走入千万企业和消费者家庭。

4结论
电气自动化控制系统的应用及发展，不仅依赖于自身系统智能水平的不断提
高，更需要通信网络和机械制造技术的发展。未来的生产生活与网络完全结合，
自动化设备也要求体积越来越小，越来越易操作。因此 在大力推进控制系统研
发的同时，必须加快培育自动化设备研发生产企业和人才，加快通信网络的普及。
自动化控制系统和设备制造领域，我国同欧美、日本相比，还存在较大差距。但
互联网通信在我国的蓬勃发展为自动化领域带来了发展机遇，我们应加快技术引
进和自助研发，利用后发优势，积极吸取他人的成果，力图实现弯道超车。
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