基于智能电气技术的工业自动化控制系统设计

一、工业自动化控制系统智能电气技术需求分析

针对工业自动化控制系统对智能电气技术提出的具体需求进行深入分析，则可得知，其需求主要表现在以下几个方面：

1、生产效率提升需求。随着工业产业的不断发展，传统工业自动化控制系统往往难以充分满足复杂生产任务的落实需求，且技艺出现响应速度慢等诸多问题，进而严重影响了工业生产活动的开展质效。依托智能电气技术在工业自动化控制系统设计中的应用，则可借助技术本身在数据处理、分析等方面存在的优势，实现对于工业生产期间各项数据参数的动态感知，并以此为基础，快速做出相应的控制操作，进而在充分确保工业生产设备控制精准性的同时，使设备运行效率及生产效率均可从本质上得以提升 [1]。

2、生产质量需求。工业 4.0 背景下，工业生产在产品质量方面面临的要求愈发严格，而智能电气技术的引入与应用，则可基于高精度传感器实现对于工业生产期间，温度、压力等关键数据参数的精准获取，并结合智能控制算法，针对工业生产参数进行科学调整，从而切实保障设备能够始终处于稳定运行状态，同时，智能电气技术在工业自动化控制系统设计中的融入，还能够在深化工业生产数据分析层次的基础上，及时发现并处理工业生产过程中潜在的产品质量问题，进而充分契合工业生产在产品质量方面提出的具体需求。

二、基于智能电气技术的工业自动化控制系统设计

（一）完善系统架构设计

系统架构设计本身属于工业自动化控制系统设计的关键。在基于智能电气技术落实系统架构设计工作时，需将分层分布式设计理念的应用重点关注起来，从而通过将系统架构细化为设备层、控制层与管理层的方式，实现对于工业自动化控制系统架构的科学优化。分开来看，设备层主要由智能传感器、执行器等电气设备构建，依托这些设备的合理适应，可实现对于工业生产期间各项物理量数据信息的动态收集，并通过将收集来的数据信息进行电信号、数字信号转换的方式，在接收控制层控制指令后，提升指令执行效果[2]。

控制层则可细化为 PLC、IPC 等多种不同质量控制设备，其中，PLC本身属于工业自动化控制能否实现的关键设备，且具备良好可靠性与抗干扰性，系统控制层运行期间，PLC 能够实现对于设备层采集数据的整合与分析，并结合预先设定的系统控制要求，将控制指令有效传递到设备层执行器中。IPC 也就是工业控制计算器，其具备较强的数据处理功能，因而能够在对控制系统进行集中管理的同时，与系统架构中的管理层展开高效的数据交互操作。

管理层作为分层分布设计理念下，工业自动化控制系统架构中的核心层级，其主要涉及监控计算机、服务器等，在管理层优化设计方面，则可依托工业自动化控制软件平台的科学构建，在对工业生产过程进行动态监控和智能调度的同时，帮助管理人员以更为直观的方式得知设备实际运行状况，并以远程控制的方式，使工业生产过程管理能够更加智能化。

（二）精准选择智能电气设备

作为影响工业自动化控制系统设计成效的关键所在，需从智能电气技术角度出发，切实提升智能电气设备选用精准性。首先，智能传感器设备选择期间，需以工业生产及自动化控制需求为基础，结合传感器本身具有的精度、稳定性等性能指标，确保智能传感器的选用能够充分契合工业自动化控制系统设计要求。其次，智能执行器选择期间，则应针对被控制对象本身具有的特点进行深入分析，并依据工业自动化控制需求，使智能执行器的选用能够充分契合工业生产期间在自动化控制方面提出的具体需求，并以此助力工业生产、控制自动化与智能化水平的提升[3]。

此外，智能电气设备选择工作中，除智能传感器、智能执行器外，还需将PLC 及工业控制计算机的选择重点关注起来，并在综合考虑系统规模、复杂程度等多项因素的基础上，全面保障设备型号与配置选择的精准性。在此期间，还需确保设备应具备良好的可扩展性，从而充分满足工业自动化控制系统后续扩展需求。

（三）合理构建通信网络

结合实际情况来看，通信网络作为工业自动化控制系统的核心组成内容，其能够为不同设备之间的数据传输提供有效途径。在基于智能电气技术的工业自动化控制系统设计中，通信网络的构建可在工业以太网的基础上，依托其在传输效率、兼容性等多个方面具有的优势，为工业生产期间的数据传输提供有力支持。同时，设备层方面，则可基于现场总线技术的应用，为智能电气设备搭建高效的通信路径。现场总线技术本身具有诸多应用优势，如布线简单等，将其有效应用通信网络构建中，则可从本质上减少系统布线与后续维护成本支出[4]。

为进一步提升工业自动化控制系统通信网络的运行稳定性，还应将网络拓扑结构的规划设计重点关注起来，并针对通信网络安全防护结构体系进行完善，以便通过防火墙等安全技术手段的科学引入与应用，全面应对工业自动化控制系统运行期间存在的数据泄漏等安全风险问题，最终在充分保障系统通信网络运行质效的同时，实现良好的基于智能电气技术的工业自动化控制系统设计目标。

（四）科学优化控制算法

控制算法属于影响工业自动化控制系统运行效果的关键因素。在基于智能电气技术的工业自动化控制系统设计中，需依据不同设备在控制要求方面存在的差异化需求，科学落实控制算法优化工作。如，在非线性、复杂设备的控制方面可借助模糊控制等智能化控制算法的合理引入与应用，在优化控制算法的同时，提高工业自动化控制系统智能化水平，并借此实现对于工业生产设备的智能、精准控制。此外，还可通过多种不同控制算法的融合应用，依托不同控制算法具有的应用优势，使工业自动化控制系统能够在智能电气技术的助力下，获得控制精度等方面的进一步提升。

三、结语

为切实提升工业生产智能化发展目标的实现，则需将智能电气技术在工业自动化控制系统设计中的引入与应用重点关注起来。应以工业自动化控制系统在智能电气技术方面的应用需求为基础，深化对于系统设计的探索研究层次，以便在全面提高工业自动化控制系统智能化、集成化水平的同时，为工业产业健康可持续发展提供助力。

参考文献：

[1] 刘敏 . 矿山电气自动化控制系统设计中人工智能技术的应用 [J]. 矿业装备 , 2022, (05): 131-133.

[2] 杨博 . 伺服控制系统与 PLC、变频器、触摸屏应用技术 [M]. 化学工业出版社 : 202105. 375.

[3] 肖维荣 , 齐蓉 . 装备自动化工程设计与实践 [M]. 机械工业出版社 :202102. 290.

[4] 杨丰越 . 矿山电气自动化控制系统设计中人工智能技术的应用 [J].冶金管理 , 2020, (17): 77-78.