淺談電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用

姜錦中

【摘要】隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，自動化技術(shù)達到廣泛運用，文章從電網(wǎng)調(diào)度和變電站自動化、PLC技術(shù)的應(yīng)用、工廠控制自動化、單片機和集成電路及工業(yè)控制計算機及變換器電路的應(yīng)用幾個方面進行了分析。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化；應(yīng)用；自動化；電氣工程

引言：首先，隨著現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展，自動化技術(shù)在供電系統(tǒng)中廣泛運用，自動化技術(shù)在我國運用有幾十年的歷史了，已經(jīng)歷了幾次重大的專業(yè)調(diào)整，但由于其使用面寬，一直到現(xiàn)在仍然煥發(fā)勃勃生機。它可應(yīng)用于建筑。智能化建筑的發(fā)展必然離不開電氣自動化，隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及數(shù)字電子化科技發(fā)展，高檔智能化建筑無疑已經(jīng)成為當今建筑界的主要發(fā)展方向。自然達到合理利用設(shè)備，在資源方面，人力的節(jié)省就有了建筑設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)。智能化建筑內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)。這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)一般都屬耐壓等級低，防干擾要求高，是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級負荷，應(yīng)該設(shè)計為一級防雷建筑物，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。

1. 電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和設(shè)計思想

1.1 設(shè)計原則

最大限度滿足生產(chǎn)機械和工藝對電氣控制的要求。

1.2 設(shè)計思想集中監(jiān)控方式。

1.3 遠程監(jiān)控方式。

1.4 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式。

2. 電網(wǎng)調(diào)度和變電站自動化

電網(wǎng)調(diào)度和變電站自動化。電網(wǎng)調(diào)度自動化主要組成部分，由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等，其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的，下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備等構(gòu)成。電網(wǎng)調(diào)度自動化的主要功能是：電力生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力負荷預(yù)測、自動發(fā)電控制、自動經(jīng)濟調(diào)度并適應(yīng)電力市場運營的需求等。變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運行水平。

變電站自動化的內(nèi)容就是對站內(nèi)運行的電氣設(shè)備進行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備；二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監(jiān)視實現(xiàn)計算機屏幕化；運行管理、記錄統(tǒng)計實現(xiàn)自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)（DCS）。過程控制單元（PCU）由主控模件（MCU）和智能I/0 模件組成。PCU直接面向生產(chǎn)過程，接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開

關(guān)量、脈沖量等信號，經(jīng)運算處理后進行運行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護等功能。

3.PLC 技術(shù)的應(yīng)用

PLC是計算機技術(shù)與繼電接觸控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，其存儲器采用了可編程序以實現(xiàn)在其內(nèi)部存儲進行控制、運算、記錄等操作指令。該技術(shù)是為了在工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計的一種可編程邏輯控制器系統(tǒng)。該技術(shù)近年來被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化中，解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)可靠性低、接線復(fù)雜、靈活性較差以及耗能高等缺點。

3.1 PLC 技術(shù)的數(shù)據(jù)處理

PLC可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理，具有排序、查表、數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送以及位操作等功能。這些數(shù)據(jù)可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，可以完成一定的控制操作，與存儲在存儲器中的參考值比較，也或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)可用于過程控制系統(tǒng)，也可以處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)。

3.2 PLC 技術(shù)的開關(guān)量控制

火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開關(guān)量控制兩種。用許多行業(yè)也應(yīng)用到PLC進行開關(guān)量控制，如機床電氣控制、電機控制以及電梯運控制、汽車裝配線和啤酒灌裝生產(chǎn)線等。PLC技術(shù)的輸出和輸入信號都是通/斷的開關(guān)信號。工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制是開關(guān)量的邏輯控制?？刂频妮敵?、輸入點數(shù)均可通過擴展實現(xiàn)，從十幾個到成千上萬個點，不受限制。

3.3 PLC 技術(shù)的順序控制

隨著國家對節(jié)能減排要求的逐步提高以及改革的深入，近年來大型火電企業(yè)的輔助系統(tǒng)均已由原來的繼電控制器升級成PLC控制系統(tǒng)，該行業(yè)在生產(chǎn)過程中降低資源損耗和提高效益，已成為各企業(yè)的管理最終目標。因此隨著科技的進步，各電廠對類似企業(yè)輔助車間的自動控制水平也提出了更高的要求，而采用PLC控制系統(tǒng)不僅可以通過信息模塊單獨控制某個工藝流程，并且可以與通信總線連接來協(xié)調(diào)全廠生產(chǎn)工作。

4. 工廠控制自動化

工廠用電設(shè)備分別安裝在各配電室和電動機控制中心，所要執(zhí)行的信息處理任務(wù)龐大，而維修工作也相對復(fù)雜。它與熱工系統(tǒng)相比，電氣設(shè)備操作的頻率低，一些系統(tǒng)設(shè)備在維持正常運行時，可以經(jīng)過好幾個月甚至更長的時間再操作一次；電氣設(shè)備所需要的保護裝置要求高，動作速度快，一個保護動作通常要在40MS以內(nèi)完成。電氣設(shè)備的構(gòu)造機構(gòu)本身具有聯(lián)鎖邏輯較簡單、操作機構(gòu)復(fù)雜的特點，而控制方式也主要是廠用電系統(tǒng)，其主要設(shè)備監(jiān)控需要接入DCS系統(tǒng)，如果兩臺系統(tǒng)一起運行，一臺系統(tǒng)的檢修不得影響另一臺系統(tǒng)的運行，因此，需要考慮兩臺機組DCS 電氣

控制的模式，保證控制的穩(wěn)定性。根據(jù)電氣設(shè)備的主要特點我們知道，在構(gòu)建ECS時，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、與DCS的聯(lián)網(wǎng)方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關(guān)鍵。除了要保證系統(tǒng)的正常運行，還要確保運行時各種數(shù)據(jù)處理和信息收集的準確性，同時提出相應(yīng)的應(yīng)急措施，確保電氣系統(tǒng)可以在最好的狀態(tài)下運行。

5. 單片機、集成電路及工業(yè)控制計算機及變換器電路的運用

以MCS—51 代表的8 位機雖然仍占主導(dǎo)地位但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產(chǎn)的PIC 系列單片機及GM$97C（二系列單片機等正在推廣，而且單片機的應(yīng)用范圍已開始擴展至智能儀器儀表或不太復(fù)雜的工業(yè)控制場合以充分發(fā)揮單片機的優(yōu)勢另外，單片機的開發(fā)手段也更加豐富，除用匯編語言外，更多地是采用模塊化的C 語言、PL/M語言。隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件人第二代后，更多早采用PWM變換器了、采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對電網(wǎng)的影響，解決了電動機在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題。隨著工業(yè)的發(fā)展，自動化技術(shù)運用也越來越來廣，涉及很多行業(yè)，在社會最具開發(fā)前景的眾多技術(shù)的合成。

6. 結(jié)束語

OPC（OIJEfor Process Control）技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft 的Windows 平臺的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。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，這種趨勢正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

參考文獻：

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