電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想

焦平

摘 要：本文就電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)構(gòu)想，指出了電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀；闡明了電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)；論述了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)引領(lǐng)著現(xiàn)代化工業(yè)的前進(jìn)方向，建立在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)上的電氣自動(dòng)化工程對(duì)于社會(huì)的全面發(fā)展都起到了不可估量的作用。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠幫助各領(lǐng)域最大程度地減少勞動(dòng)力成本和強(qiáng)度，提高檢測(cè)的精確度，增強(qiáng)傳輸信息的有效性和實(shí)時(shí)性，確保了各項(xiàng)工作及活動(dòng)的順利展開。另一方面，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)大大地減少了安全事故的發(fā)生。保障生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行。

1 電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

不少行業(yè)實(shí)行的自動(dòng)化技術(shù)都離不開電氣化自動(dòng)化的配套。在經(jīng)歷幾十年的發(fā)展過程，我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得了很大的成就。但同國(guó)際水平相比我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)仍然存在著一定距離。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，電氣自動(dòng)化市場(chǎng)中存在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。這不僅是一種挑戰(zhàn)，也是一個(gè)機(jī)遇。

1、Windows 正成為事實(shí)上的工控標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。微軟的技術(shù)如Windows NT、Windows CE和Internet Explore已經(jīng)正在成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、語言和規(guī)范。PC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，基于PC的人機(jī)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(diǎn)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(tái)的好處就是其易于使用和維護(hù)以及與辦公平臺(tái)簡(jiǎn)單的集成。

2.電氣自動(dòng)化工程分布式控制系統(tǒng)。DCS 是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上變化而來的。基于對(duì)此系統(tǒng)的應(yīng)用，其缺點(diǎn)也慢慢表現(xiàn)出來。由于它屬于模擬數(shù)字的混合體系，它采用的是模擬的傳統(tǒng)型儀表，可靠性很低，維修也很困難，價(jià)格也昂貴。所以，有必要革新電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)技術(shù)。

3、集中監(jiān)控的方式進(jìn)行的控制系統(tǒng)。集中控制方式的系統(tǒng)是把所有功能歸入一個(gè)處理器中，因此其處理速度不快，要想把所有設(shè)備掌握在監(jiān)控的范圍中，監(jiān)控對(duì)象的數(shù)量就太多，占用主機(jī)空間很大，同時(shí)要求電纜數(shù)量也增大，這就增大了投資費(fèi)用。又集中監(jiān)控的隔離刀閘中的閉鎖與聯(lián)鎖使用的都是硬接線，反復(fù)接線很麻煩，這樣就給維護(hù)工作帶來了困難。使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行不順暢。

4、IT技術(shù)與電氣工業(yè)自動(dòng)化。PC 、客戶機(jī) / 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和 Internet 技術(shù)引發(fā)了電氣自動(dòng)化的一次又一次革命。正是市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化和IT 平臺(tái)的融合，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。信息技術(shù)對(duì)工業(yè)世界的滲透來自于兩個(gè)獨(dú)立的方向：一是從管理層縱向的滲透。企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的存?。涣硪环矫?，信息技術(shù)橫向擴(kuò)展到自動(dòng)化的設(shè)備、機(jī)器和系統(tǒng)中信息技術(shù)已滲透到產(chǎn)品所有的層面，不僅包括傳感器和執(zhí)行器，而且包括控制器和儀表。

2 電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

1、 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化 。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化對(duì)于自動(dòng)化產(chǎn)品的周期性設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試、維護(hù)與運(yùn)行等功能的實(shí)現(xiàn)有無比重要的作用，減小了從沒計(jì)到投入運(yùn)用之間的時(shí)間和成本。實(shí)行電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)統(tǒng)一化的主要目標(biāo)就是為了把開發(fā)系統(tǒng)從運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中分離出來。同時(shí)也為了能夠方便達(dá)到客戶的要求。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)就足能夠把電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通用化，電氣自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)該保障現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)施、計(jì)算機(jī)的監(jiān)管體系、企業(yè)工程的管理體系之間數(shù)據(jù)交流的暢通。需要考慮的是，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，全部需要保證控制元件到辦公室環(huán)境之間的自動(dòng)化的整體通訊。

2、電氣自動(dòng)化工程的生產(chǎn)將更加的安全。安全防范技術(shù)的集成化是電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向，重點(diǎn)就是保證系統(tǒng)的安全。在非安全狀態(tài)下，用戶要如何選擇才能實(shí)現(xiàn)安全。在分析我國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展特性后，我們應(yīng)該從最高安全級(jí)別開始，逐漸延伸到安全級(jí)別低的領(lǐng)域，硬件設(shè)備與軟件設(shè)備，公共設(shè)施層與網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)的全面研究。

3、電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的市場(chǎng)化 。作為一種工業(yè)產(chǎn)品，要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久的發(fā)展，必須深化制造部門內(nèi)部的體制改革，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)保障發(fā)展的成果。而且還需要密切的關(guān)注產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化所帶來的后果，保證產(chǎn)品適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要。另一方面，制造企業(yè)不僅需要對(duì)開發(fā)技術(shù)和集成系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)投入，同時(shí)還需要運(yùn)用分工外包和社會(huì)化之間的合作，使零部件的配套生產(chǎn)逐漸的市場(chǎng)生產(chǎn)化、專業(yè)化，從而能夠保證對(duì)高端裝備技術(shù)開發(fā)研究資源綜合利用，提升自主裝備制造的比例.產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)于資源配置工作效率的提升有著顯著的促進(jìn)作用。

4、創(chuàng)新電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)技術(shù)。在我國(guó)電氣自動(dòng)化發(fā)展形勢(shì)下，隨著市場(chǎng)化的條件越來越成熟，創(chuàng)新能力在電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)中得到增強(qiáng)。并且企業(yè)不斷吸收創(chuàng)新技術(shù)來提升自身的創(chuàng)新能力，再加上科研的投入，為創(chuàng)新電氣自動(dòng)化提供了更加遠(yuǎn)大的前景，加強(qiáng)政策上的寬松，健全、完善機(jī)制非常有利創(chuàng)新。近階段我國(guó)企業(yè)主要生產(chǎn)一些中低檔次的產(chǎn)品，產(chǎn)品主要服務(wù)于中小型的項(xiàng)目，企業(yè)應(yīng)該打開自主創(chuàng)新的新局面，轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，逐漸提升創(chuàng)新能力。

3 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

1、集中監(jiān)控方式 。這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)便捷，控制站的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)不高，容易進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。可是因?yàn)榧惺降闹饕攸c(diǎn)是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，處理器的程序相當(dāng)復(fù)雜，處理速度相應(yīng)受到嚴(yán)重影響。由于所有電氣設(shè)備進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加隨之而來的是主機(jī)的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長(zhǎng)距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的規(guī)律性。同時(shí)，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(diǎn)經(jīng)常不按規(guī)律運(yùn)行，造成無法操作設(shè)備的不良局面。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，維護(hù)工作大大增加了，還存在因查線或傳動(dòng)過程中由于接線復(fù)雜而造成錯(cuò)誤操作。

2、遠(yuǎn)程監(jiān)控方式 。遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)省大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用，節(jié)約材料、可靠性很高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線（如Lonworks總線，CAN總線等）的通訊速度較緩慢，而電廠電氣部分通訊量相對(duì)又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。

3、現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式 。 目前，對(duì)于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場(chǎng)總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，且運(yùn)行的豐富經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)積累了不少，智能化電氣設(shè)備也得到了快速的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加有針對(duì)性，對(duì)于不同的間隔它就有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，再者智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，節(jié)省了很多控制電纜，節(jié)約很多投資，大大減少了安裝維護(hù)工作量，成本也得到了降低。由于各裝置的功能是處于相對(duì)獨(dú)立的狀態(tài)，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，增加整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。因此現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式是未來發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。