淺析我國電氣自動化的現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向

梁君

摘要：電氣自動化可用于工業(yè)控制系統(tǒng)，所謂電氣自動化，就是利用繼電器、感應器等電氣元件實現(xiàn)順序控制、時間控制的過程。其他如一些儀表或伺服電機，它能根據(jù)外界環(huán)境的變化反饋到內(nèi)部，從而改變輸出量，達到穩(wěn)定的目的。就電氣自動化的現(xiàn)狀，討論了目前電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

關鍵詞：電氣自動化 現(xiàn)狀 設計思想 發(fā)展趨勢

1.概述

“十二五”期間，中國提出以節(jié)能減排為核心，重點解決提高能源利用率、發(fā)展可再生能源、提高環(huán)境質(zhì)量，大幅度降低能源消耗強度和二氧化碳排放強度的約束性指標。在戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)中，以節(jié)能環(huán)保為首，重點開發(fā)推廣高效節(jié)能技術裝備及產(chǎn)品，實現(xiàn)重點領域關鍵技術突破，帶動能效整體水平的提高。

1.1 平臺開放式發(fā)展

OPC（OLE for Process Control）技術的出現(xiàn)，IEC61131 的頒布，以及Microsoft 的Windows 平臺的廣泛應用， 使得未來的電氣技術的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。

1.1.1 IEC61131 標準使得編程接口標準化。目前，世界上有200多家PLC 廠商，近400 種PLC 產(chǎn)品，不同產(chǎn)品的編程語言和表達方式各不相同，IEC61131 使得各控制系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品的編程接口標準化。IEC61131 同時定義了它們的語法和語義。這就意味著不會有其他的非標準的方言。IEC61131 已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。結(jié)構(gòu)化的編程方式使得程序更易管理，也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

1.1.2 Windows 正成為事實上的工控標準平臺。微軟的技術如Windows NT、Windows CE 和Internet Explore 已經(jīng)正在成為工業(yè)控制的標準平臺、語言和規(guī)范。PC 和網(wǎng)絡技術已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。在電氣自動化領域，基于PC 的人機界面已經(jīng)成為主流，基于PC 的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。在控制層采用Windows 作為操作系統(tǒng)平臺的好處就是其易于使用和維護以及與辦公平臺簡單的集成。

1.2 現(xiàn)場總線和分布式控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)場總線（Profibus、FF、Interbus 等）

是一種串行的連接智能設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸?shù)姆种ЫY(jié)構(gòu)的通訊總線。它通過一根串行電纜將位于中央控制室內(nèi)的工業(yè)計算機、監(jiān)視/ 控制軟件和PLC 的CPU 與位于現(xiàn)場的遠程I/O 站、變頻器、智能儀表、馬達啟動器、低壓斷路器等連接起來，并將這些現(xiàn)場設備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著PLC、I/O 模塊和現(xiàn)場設備通過總線連接起來， 將輸入/ 輸出模塊轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場檢測器和執(zhí)行器。

2.電氣自動化控制系統(tǒng)的思想

2.1 集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監(jiān)控， 伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時， 隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量， 還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線（如Lonworks 總線，CAN總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控， 而不適應于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

2.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡技術已經(jīng)普遍應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，智能化電氣設備也有了較快的發(fā)展， 這些都為網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0 卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡連接，網(wǎng)絡組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2.4 同步開斷技術

同步開斷（Synchronized Switching）是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。在理論上應用同步開斷技術可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。目前，高壓開關都是屬于機械開關，開斷的時間長、分散性大，難以實現(xiàn)準確的定相開斷。目前的同步開斷設備是應用一套復雜的電子控制裝置，實時測量各種影響開斷時間分散性的參量變化，對開斷時刻的提前量進行修正。即便采取了這種代價昂貴的措施，由于機械開關特性決定，還不能做到準確的定相開斷，設計人員還不敢貿(mào)然降低電氣設備的絕緣水平，以防同步開斷失敗造成設備損毀。因此，同步開斷的優(yōu)勢沒有發(fā)揮出來。實現(xiàn)同步開斷的根本出路在于用電子開關取代機械開關。

3.電氣自動化的發(fā)展趨勢

電氣自動化的發(fā)展趨勢應該是分布式、開放化和信息化。分布式的結(jié)構(gòu)是一種能確保網(wǎng)絡中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網(wǎng)絡，達到系統(tǒng)危險分散的概念；開放化則是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與外界的借口，實現(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡的連接；信息化則是使系統(tǒng)信息能夠進行綜合處理能力，與網(wǎng)絡技術結(jié)合實現(xiàn)網(wǎng)絡自動化和管控一體化。在開創(chuàng)“電氣自動化”新局面的時候，要牢牢地把握從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。在保持產(chǎn)品價格競爭力的同時，中國企業(yè)需要尋找一條更為健康的發(fā)展道路“電氣自動化”企業(yè)要不斷吸收高新技術的營養(yǎng)，才能為開創(chuàng)“電氣自動化”的新局面增添動力。要全面把握“科學發(fā)展觀”的基本內(nèi)涵和精神實質(zhì)，結(jié)合本地區(qū)、本部門、本行業(yè)的客觀實際，按照“以人為本、全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的要求”，認真尋找差距，總結(jié)經(jīng)驗教訓，轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，調(diào)整發(fā)展思路，切實把思想和行動統(tǒng)一到“科學發(fā)展觀”的要求上來，把“科學發(fā)展觀”貫徹到改革開放和我國“電氣自動化”進一步實現(xiàn)現(xiàn)代化、國際化和全球化的過程上來。