淺談電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

關(guān)鑫宇

摘 要：電氣系統(tǒng)的發(fā)展是科技社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)識(shí)，而隨著社會(huì)的進(jìn)步，信息技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域開始逐步地引進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，隨著工業(yè)技術(shù)以及電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，各領(lǐng)域中都開始廣泛使用電氣自動(dòng)化。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展也成為了經(jīng)濟(jì)快速進(jìn)步的基礎(chǔ)動(dòng)力，成為了工業(yè)自動(dòng)化的重要保障。文章主要針對當(dāng)前電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的發(fā)展進(jìn)行了分析，并針對系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所涉及的原則等內(nèi)容展開了討論。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；發(fā)展；設(shè)計(jì)

在工程建設(shè)中，靈魂工作便是工程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作是整個(gè)工程的主導(dǎo)，對整個(gè)工程的發(fā)展進(jìn)行指導(dǎo)。在整個(gè)工程建設(shè)的施工中，對工期、質(zhì)量以及施工安全、運(yùn)行等內(nèi)容進(jìn)行決定。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)以及嵌入式控制系統(tǒng)也得到了擴(kuò)展應(yīng)用，因而電氣自動(dòng)化工作崗位的要求也越來越高。從事電氣自動(dòng)化工作的人員不但要熟練操作電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，同時(shí)還要掌握自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，嫻熟應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件。現(xiàn)代社會(huì)是互聯(lián)網(wǎng)社會(huì)，隨著信息時(shí)代的發(fā)展，通過互聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商、設(shè)計(jì)人員以及企業(yè)電氣設(shè)備終端都可以相互聯(lián)接，即遠(yuǎn)程調(diào)試以及技術(shù)支持。

1 思想基礎(chǔ)分析

分立式機(jī)械部件是現(xiàn)代電氣設(shè)備的主要設(shè)計(jì)組成，通過物理方式將控制、計(jì)量以及運(yùn)行等環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，完成復(fù)雜的運(yùn)行動(dòng)作，以滿足用戶配電設(shè)置需求。通過計(jì)算機(jī)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)完成對系統(tǒng)中軟硬件的管控。不同的供應(yīng)商提供不同的設(shè)備，不同的電氣自動(dòng)化設(shè)備的界限也相對明顯。而設(shè)計(jì)人員針對不同的設(shè)備要依照統(tǒng)一管控要求結(jié)合現(xiàn)場需要進(jìn)行協(xié)調(diào)、劃分。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，配電系統(tǒng)變電需要依照高中低變電的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)以及電氣設(shè)備分布、用電負(fù)荷等狀況進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)。并對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)依照電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)特性以及需要結(jié)合供電條件等進(jìn)行控制、設(shè)計(jì)。另外對就地控制設(shè)計(jì)需要以電氣自動(dòng)化控制需求為標(biāo)準(zhǔn)，完成控制設(shè)備的設(shè)計(jì)。

2 發(fā)展趨勢

現(xiàn)代工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，通訊系統(tǒng)的發(fā)展以嵌入式控制裝置應(yīng)用為基礎(chǔ)，由于該控制裝置的全面推廣，施工通訊協(xié)議也向著統(tǒng)一化方向發(fā)展，其通訊協(xié)議完全符合現(xiàn)場總線通訊協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)要求，具備了網(wǎng)絡(luò)通訊的能力。分布式數(shù)據(jù)庫屬于全節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，智能化設(shè)備控制系統(tǒng)、分布式設(shè)備控制系統(tǒng)以及扁平化系統(tǒng)均為重要組成，其中扁平化的管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)共享上功能性較強(qiáng)，且信息的傳遞高效、快速，具有較高的可靠性，且運(yùn)行成本相對較低。而隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，未來的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)人員必須在編程嵌入式控制裝置的同時(shí)，構(gòu)架現(xiàn)場總線通訊協(xié)議。通過這種方式才能夠在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)快速調(diào)配人員配置，高效、扁平化地完成工作流程的制定。通過現(xiàn)場總線通訊以及嵌入式控制技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)上，企業(yè)、供應(yīng)商、電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員能夠更便捷地進(jìn)行技術(shù)交流以及技術(shù)調(diào)整。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 可靠性設(shè)計(jì)

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)無論是PLC控制技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)，還是變頻技術(shù)以及DCS技術(shù)、微電子技術(shù)，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上都要考慮可靠性。盡管這些新的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)具有較高的可靠性和安全性，但一旦出現(xiàn)問題，往往會(huì)給用戶帶來極大的損失。因此，在設(shè)計(jì)上要加強(qiáng)可靠性措施，提高控制系統(tǒng)的可靠性。以PLC控制技術(shù)為例，設(shè)計(jì)時(shí)，PLC輸入端最有效的保護(hù)方法是外加一級光電耦合器，一旦有高電壓等侵入回路時(shí)，使其擊穿保護(hù)級光耦，然后像更換熔斷器一樣方便地更換損壞的光耦，及時(shí)排除故障。增加的保護(hù)級光耦可選用4N25型，對于開關(guān)頻率高的場合，可選用4N25型的導(dǎo)通延遲時(shí)間為2.8μs，關(guān)斷延遲時(shí)間為4.5μs，而PLC輸入電路的一次電路與二次電路用光耦隔離時(shí)，內(nèi)部約有10ms的響應(yīng)滯后，這對于PLC反應(yīng)速度的影響完全可能忽略不計(jì)。

3.2 節(jié)能化設(shè)計(jì)

節(jié)能是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)逐步成為我國政策活動(dòng)最為關(guān)注的內(nèi)容。由于我國政策對低碳節(jié)能生產(chǎn)提出了具體要求，所以在設(shè)計(jì)中要將節(jié)能、環(huán)保等思想融入到設(shè)計(jì)中。隨著能源緊問題的出現(xiàn)，人們也逐步地意識(shí)到環(huán)境保護(hù)工作對于人類社會(huì)發(fā)展的影響，如何才能保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行中減小浪費(fèi)，更加節(jié)能環(huán)保成為了當(dāng)前電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。當(dāng)節(jié)能成為所有行為的發(fā)生基礎(chǔ)時(shí)，我們就不得不在能源使用上另辟蹊徑。節(jié)能技術(shù)顯然成為了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的協(xié)調(diào)者。設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)分為手動(dòng)和自動(dòng)，分別由控制器完成。在自動(dòng)控制中，將不同變壓器設(shè)置在不同的控制檔，采用多個(gè)接點(diǎn)連接到PLC外接繼電器上。當(dāng)自動(dòng)選擇時(shí)，這些變壓器就會(huì)在PLC程序控制下，自動(dòng)完成單臺(tái)供電或多臺(tái)供電的按時(shí)段切換控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)。

3.3 智能化設(shè)計(jì)

以軟件模塊為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能控制。例如電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，通過多線程在線編輯技術(shù)可以對并行數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此完成數(shù)據(jù)的采集工作。另外通過PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)進(jìn)行單機(jī)、集中以及分布式控制。但是PLC控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)必須以實(shí)際需求為基礎(chǔ)，并在編輯器中對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。而PLC模塊的激活則需要使用應(yīng)用軟件以及操作系統(tǒng)完成。所以自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)是重點(diǎn)內(nèi)容。例如PLC控制類型的選擇可以通過軟件完成，如此便可以靈活配合市場需求，若生產(chǎn)中工作量較小，則直接切換到單機(jī)控制中，而工作量大則反之，將控制系統(tǒng)切換至分布控制系統(tǒng)或集中控制系統(tǒng)。

4 工電氣自動(dòng)化的技術(shù)融合

電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展是在不斷的工作實(shí)踐中不斷發(fā)展，是電氣技術(shù)同自動(dòng)化技術(shù)相互融合的表現(xiàn)。在設(shè)計(jì)中依照工藝控制標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際的設(shè)備要求，需要對電氣進(jìn)行第一次設(shè)置，即針對用電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配以及變配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外還需要對計(jì)量、控制以及保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行框架設(shè)計(jì)，針對工程電氣設(shè)備要求以及實(shí)際供電需要、條件等進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。同時(shí)在設(shè)計(jì)中還要注意自動(dòng)控制要求以及工藝要求是對配電就地控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要求。通過組態(tài)軟件管理控制平臺(tái)，針對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制框架圖實(shí)現(xiàn)對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制功能。統(tǒng)一軟件標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)在線、離線或遠(yuǎn)程組態(tài)編程。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電氣設(shè)備、電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)安裝，以及電氣設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件的安裝調(diào)試。實(shí)現(xiàn)二者相互融匯貫通，充分體現(xiàn)電氣的自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)的開放化。

5 結(jié)束語

科技社會(huì)是新時(shí)代人類社會(huì)的發(fā)展標(biāo)識(shí)，其中電力技術(shù)的發(fā)展使得電氣自動(dòng)化技術(shù)推廣不斷深入，為了保證控制模塊能夠在各行業(yè)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，設(shè)計(jì)必須在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范設(shè)計(jì)思路以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以此推進(jìn)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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