本站原创【摘 要】弱电系统作为宜控制,方便操作,安全可靠的系统,在广泛应用于强电网络与强电系统中,将极大改善原有强电网络的高危险,难操作的难点.同时,作为弱电系统的单片机,软件技术室支撑弱电发展的重要保障.
【关 键 词】弱电,强电,控制
一、强电和弱点的定义
“强电”其实就是一般说的高低压电工,包括值班以及运行维修,从220/380V低压电路到1000KV的超高压送变电都属于强电,强电的特征就是动力传输,而弱电所涵盖的范围则宽泛得多,譬如通讯、电子、计算机、广播电视、手机、医疗仪器、各种家用电子电器等,以及所有不属于强电范畴的内部含有电子电路的各行各业的器械、设备,都属于我们所说的“弱电”,弱电一般不是为了传递和输出动力,而是通过电子电路达成特定的功能或完成特定的控制.而且强电和弱电不是以电压等级来划分的,譬如36V以下安全电压的照明电路仍然属于强电范畴,但是内有30KV高压的电视机电路仍然属于弱电领域.
在强电系统的发展过程中,单纯的依靠强电控制系统已经远远不能满足技术方面、操控性方面的要求,所以研究弱电控制强电的发展,对我国的发展有着很重要的意义.如在发电厂和变电站的控制、信号和测量系统不仅可以采用强电方式,也可以采用弱电方式.随着弱电技术的发展以及微型计算机的应用,控制、信号和测量系统逐步实现了弱电化和自动化.
二、电气自动化的现状
笔者将自己的理解和相关专业人员结合,认为电气自动化的发展,很大程度是依靠弱电控制强电技术的发展,为此做出总结,只要包括几个方面：
（1）发展平台开放式
依靠OPC和Windows平台等技术,发展平台开放式,结合合适的电气技术,对未来的发展起着非常重要的作用.
（2）IEC61131标准使得接口标准化
现在全球有上百家PLC的生产企业,四百多种PLC产品,但是PLC产品的编程语言和表达方式并不相同,相互结合不方便.IEC61131的颁布解决了这一问题.它不但促使了产品的编程接口标准化,还定义了语法和语义.目前,IEC61131被控制系统厂商采纳,并成为一个国际化的标准,它不但容易管理程序,还缩短了编程周期,极大地提高了使用效率.
（3）Windows正成为标准平台
在电气自动化领域,不但微软的技术成为工业控制的标准平台和规范,而且PC和网络技术在商业和企业中得到广泛的应用.以PC技术为基础的人机界面得到普及,以PC技术为基础的控制系统得到广泛的利用,这都是由于该技术的灵活性和易于集成等特点.因为Windows操作系统不但易于使用和维护,而且易与办公平台的集成,所以在控制层得到广泛的推广.
（4）应用现场总线和分布式控制系统
连接设备和自动化系统双向传输的分支结构串行总线就是现场总线,也就是通过串行电缆将工业计算机和PLC的CPU与远程I/O站、智能仪表、低压断路器等设备连接,同时将设备的信息采集到控制器上.分布式控制就是通过总线将PLC、I/O模块和设备连接,替代输入/输出模块为检测器和执行器.
三、电气自动化的发展趋势
统一系统开发平台.如果统一了系统开发平台,就可以全面支持自动化项目中的设计、调试和开机、实施和测试等各个阶段.这样不但可以节省所需花费的资金,还可以减小从设计到完成所需要的时间.需要注意的是,统一的系统开发平立于最终的运行平台.同时要根据项目特点和用户需求来决定运行代码下载到何处,例如：硬件PLC、嵌入式NT系统、控制系统等,自动化产品必须满足以上所提出的要求.
（1）通用的网络结构
为了保证现场控制设备、企业管理系统之间的通讯畅通,需要一个通用的网络结构.对于现代自动化系统来说,通用的网络结构是相当重要的.通过网络结构,企业管理层可以对现场设备进行监督.在进行网络规划时,一定要保证从办公自动化环境到控制级系统范围内的通讯,不管是选择与设备通讯的现场总线,还是选择与办公系统通讯的以太网.全集成自动化技术就是指在网络中贯穿着集成的网络配置和编程以及集成的通讯等功能.
（2）程序接口标准化
对于一个成功的自动化系统来说,标准化的程序接口是一个很重要的因素.标准化的程序接口不但可以减少工程时间,节省所要花费的资金,还方便自动化系统和办公系统之间进行数据交换和共享,例如：Windows2000、ActiveX等.在自动控制和管理平台之间,标准化的程序可以建立很好的接口.为了防止不同厂家的产品数据交换出现问题,标准化的程序接口很好的解决这一问题.
四、弱点控制强电分析
在弱电控制强电过程中,我们日常最为应用的是单片机控制系统,下面就以单片机为例.
一块单片机、一个光电耦合器和一个可控硅就可以实现5伏的弱电控制220伏的强电,由此可以实现各种电器的控制,为我们生活提供服务,如可以制成在日常生活中应用很广泛的水温恒温控制系统.
（1）工作原理
单片机部分：采用HT46R47单片机,其主要任务是将传感器测得的温度处理判断.复位电路和时钟电路保证单片机正常工作.温度测量电路：由NTC热敏电阻构成,主要任务是将测得液体的温度并传给单片机进行数字处理.
PTC控制电路：主要由MOC3023光电耦合器、BTA16可控硅和PTC加热片组成,其任务的是控制温度在限定温度范围内.酸奶最佳发酵温度是28度,控制系统使容器中液体保持在28度.控制原理为,由温度传感器对温度进行采样,将测量结果送给单片机,单片机将测得的温度值与内部设定的温度值进行比较,根据比较结果,通过执行机构――可控硅对PTC加热器是否工作进行控制.
（2）电路介绍
电源.电源部分由一个由稳压管7805、电容、整流桥和变压器组成的+5V的稳压电源.变压器得到市电220V电压,将交流的220V电压转化为12V的交流电压,9V的交流电压经过整流桥后变为直流9V电压,经过电容滤波以后,在稳压管7805的作用下,将9V直流电压变为5V直流,为单片机提供稳定的低压电.单片机控制部分.利用HT46R47来实现温度的控制,通过温度传感器将采集的温度送给单片机,单片机对此进行工作,并用程序来控制加热器件.控制电路的介绍：单片机HT46R47的12脚VCC脚1连接上面电路的+5V电压.单片机HT46R47的11脚RES脚与电阻R2,电容C3组成一个复位电路.单片机HT46R47的13,14脚与12M晶振组成时钟电路.
HT46R47的介绍：HT46R47是8位高性能、高效益的RISC结构单片机,用于直接处理模拟信号,例如直接连接传感器.该系列单片机包含一个集成的多通道模数转换器,以及一个或多个脉冲宽度调制输出.同时也增强了单片机的其它内部特性,如暂停、唤醒功能、振荡器选择和可编程分频器等,增加了单片机的使用灵活度,而这些特性也同时保证实际应用时只需要最少的外部器件,进而降低了整个产品的成本.有了集成的A/D和PWM功能的优势,再加上低功耗、高性能、灵活控制的输入/输出和低成本等特性,此系列单片机广泛被应用在传感器信号处理、马达驱动、工业控制、消费性产品和子系统控制器等场合.
测温.单片机的8脚与R2,R3组成一个简单的分压电路,R2是定值电阻11K,R3是温度传感器的电阻,它会随着水温的变化而变化,8脚得到5V电压的分压,单片机得到电压的信号,然后判断是否继续加热.
加热部分.单片机的1脚接控制加热部分的三极管的基极,编写程序控制PTC加热.光电耦合器MO C3023与可控硅BTA16组成一个加热系统,光电耦合器moc3023相当于一个开关,控制可控硅导通.
加热电路介绍：三极管的发射极接+5V电源,基极接单片机的1脚,集电极接发光二极管,当控制脚低电平时,三极管导通,二极管发光.光电耦合器MOC3023的1脚得到信号,二脚接地,使光电耦合器MOC3023内部工作.光电耦合器MOC3023的内部工作,使6脚输出信号到可控硅BTA16栅极（控制极）G,控制可控硅工作.可控硅BTA16的阳极,阴极,控制加热元器件PTC的加热.当温度达到一定温度后,温度传感器将信号传给单片机,单片机1脚输出低电平,使加热部分停止工作.
五、总结
弱电系统作为宜控制,方便操作,安全可靠的系统,在广泛应用于强电网络与强电系统中,将极大改善原有强电网络的高危险,难操作的难点.同时,作为弱电系统的单片机,软件技术室支撑弱电发展的重要保障.