電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙玉紅

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司能源動(dòng)力廠（熱能車間），山東 萊蕪 271104 ）

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙玉紅

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司能源動(dòng)力廠（熱能車間），山東 萊蕪 271104 ）

電氣工程是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的核心工程之一，其面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇也非常大，如何設(shè)計(jì)出一套科學(xué)智能的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是目前多數(shù)電氣從業(yè)人員共同探討的問題之一。本文從電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能出發(fā)，分析其主要功能的實(shí)現(xiàn)方式，并列舉了一些自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。

電氣工程；自動(dòng)化控制；功能分析；設(shè)計(jì)應(yīng)用；

目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用比較廣泛，對(duì)我國電氣事業(yè)的發(fā)展具有較好的推進(jìn)作用，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活發(fā)揮著巨大的影響。但是隨著電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，其出現(xiàn)的問題和面臨的挑戰(zhàn)也在不斷的增加，如何合理的設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)成為目前電氣從業(yè)人員在共同探討的問題，因此對(duì)于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的分析具有重要的意義，能夠推動(dòng)控制系統(tǒng)向智能化和創(chuàng)新化的方向發(fā)展。

1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能分析

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要功能是控制，但是實(shí)現(xiàn)控制功能的前提是有可以分析的數(shù)據(jù)為控制提供支持，即監(jiān)控功能，監(jiān)控功能包括信息的采集和傳輸過程。

1.1 信息采集功能

電力系統(tǒng)中要具備相關(guān)的數(shù)據(jù)終端采集設(shè)備和軟件，信息采集功能是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制功能的基本保障。通過終端設(shè)備和軟件來采集電力系統(tǒng)中的環(huán)境情況、設(shè)備運(yùn)行情況等，具體的包括設(shè)備數(shù)量、運(yùn)行時(shí)間、故障情況、環(huán)境溫度、信號(hào)情況、報(bào)警系統(tǒng)的工作情況等。通過這些軟件和設(shè)備采集的數(shù)據(jù)來分析電力系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)信息，向工作人員提供相關(guān)的運(yùn)行信息，保證工作人員能夠?qū)ν话l(fā)情況進(jìn)行有效的處理。

1.2 信息傳輸功能

信息的傳輸是雙向的，即將終端設(shè)備和軟件采集的信息傳輸至處理中心，處理中心將控制處理指令傳輸?shù)綀?zhí)行終端。因此信息的傳輸過程是非常重要的，信息傳輸是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)督和控制的必要條件。電力系統(tǒng)的傳輸設(shè)備要包括信號(hào)電纜、視頻電纜、光纜、同軸電纜、雙絞線等，根據(jù)傳輸?shù)木嚯x和信號(hào)的類型來選擇相應(yīng)的傳輸方式，從而保證信號(hào)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量，避免出現(xiàn)傳輸不及時(shí)、信息丟失、信息混亂、編碼錯(cuò)亂等情況?？刂破餍枰娫茨K、控制模塊、編輯模塊、通信模塊等，保證系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)性。

1.3 信息分析功能

信息分析是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和控制的必須過程?？刂葡到y(tǒng)需要對(duì)終端設(shè)備和軟件采集的信息進(jìn)行簡單的處理分析，然后將采集的信息傳送到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，并將其反映到相應(yīng)的控制軟件或系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)無法自主處理的需要工作人員通過系統(tǒng)的協(xié)助來開展相應(yīng)的工作。同時(shí)系統(tǒng)需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，包括設(shè)備情況、環(huán)境情況等實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，并支持形成各類報(bào)表、曲線圖，能夠打印瀏覽，方便工作人員對(duì)數(shù)據(jù)做出進(jìn)一步的分析。

1.4 診斷控制功能

診斷控制為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心功能，在信息采集和分析過程完成以后，控制系統(tǒng)需要自主進(jìn)行診斷，該診斷是基于系統(tǒng)分析結(jié)果和工作人員分析的結(jié)果來進(jìn)行的，包括對(duì)可控制器、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場終端設(shè)備的診斷等，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。同時(shí)根據(jù)分析結(jié)果和診斷結(jié)果來進(jìn)行相應(yīng)的控制，包括電力系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行、故障檢測等，從而保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)方式

2.1 集中監(jiān)控方式

集中監(jiān)控的運(yùn)行和維護(hù)比較方便，而且控制站不需要太高的防護(hù)要求，能夠很容易的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。但是集中監(jiān)控方式最大的缺點(diǎn)就是處理器的負(fù)荷非常大，因?yàn)槠涮厥獾谋O(jiān)控方式使得系統(tǒng)各功能都集中到一個(gè)處理器上進(jìn)行處理，導(dǎo)致處理器任務(wù)十分繁重，極大的影響了處理速度。同時(shí)電氣設(shè)備都需要接入監(jiān)控系統(tǒng)，因此會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)主機(jī)冗余下降，增加電纜的數(shù)量，使得成本投入比較大，并且較長的電纜還會(huì)影響傳輸信息的準(zhǔn)確性。而且系統(tǒng)中需要使用硬接線來實(shí)現(xiàn)隔離刀閘的閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖操作，受隔離刀閘輔助接點(diǎn)位置的影響，使得這種操作無法到位，造成設(shè)備操作困難，無法徹底進(jìn)行。另外該監(jiān)控方式的二次接線十分復(fù)雜，增加了查線工作的難度，容易在查線過程中出現(xiàn)誤操作現(xiàn)象。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)比較多，通常情況下遠(yuǎn)程監(jiān)控能夠節(jié)約大量的電纜，因此使得材料費(fèi)用和安裝費(fèi)用都降低，并且該監(jiān)控費(fèi)方式具有較高的可靠性，能夠靈活組態(tài)。但是受現(xiàn)場線路通訊速度的影響，使得其應(yīng)用范圍比較小，一般只適用于小型系統(tǒng)的監(jiān)督和控制，無法應(yīng)用到一些大型的例如全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。

2.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

得益于以太網(wǎng)的發(fā)展，使得現(xiàn)場總線監(jiān)控方式能夠應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，目前該種方式已經(jīng)比較成熟，同時(shí)也積累了大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使得電氣自動(dòng)化控制朝著智能化的方向發(fā)展。該監(jiān)控方式能夠有效的提高系統(tǒng)的針對(duì)性，針對(duì)不同的間隔實(shí)現(xiàn)不同的功能。該監(jiān)控方式具備遠(yuǎn)程監(jiān)控的所有優(yōu)點(diǎn)，另外還能減少大量的系統(tǒng)設(shè)備，例如端子柜、隔離設(shè)備、模擬量變送器、I/0卡件等，同時(shí)該方式的智能設(shè)備可以就地安裝，通過通信線與監(jiān)控系統(tǒng)連接，節(jié)約了大量的控制電纜，進(jìn)而降低了安裝和維護(hù)工作量，降低成本。另外比較明顯的優(yōu)勢就是獨(dú)立性，該方式中各個(gè)裝置的功能都是相對(duì)獨(dú)立的，極大的提高了系統(tǒng)的可靠性，避免因?yàn)閱我谎b置故障所導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓事故。

3 控制系統(tǒng)的控制方式

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要具有智能化、規(guī)范化、信息化的特點(diǎn)，并可通過相應(yīng)軟件模塊設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，使電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在性能、功能、反應(yīng)等方面得到進(jìn)一步完善與提高，對(duì)外界干擾和相關(guān)指令做出判斷和回應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)控制的簡單化和快速化，同時(shí)減少人力和物力消耗，降低生產(chǎn)成本。例如在發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以由多線程在線可編程數(shù)據(jù)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，并以 PLC控制器作為單機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中控制系統(tǒng)或者是分布式控制系統(tǒng)。

4 智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用

4.1 電氣工程機(jī)械設(shè)備的檢測

首先電氣工程中需要大量的機(jī)械設(shè)備作為支撐，并且這些機(jī)械設(shè)備具有多樣性的特點(diǎn)，其次電氣運(yùn)行具有連續(xù)性的特點(diǎn) ，這些機(jī)械設(shè)備工作時(shí)間較長，很容易出現(xiàn)損壞的情況，一旦出現(xiàn)問題，電力系統(tǒng)的運(yùn)行將會(huì)出現(xiàn)很大的故障，對(duì)生產(chǎn)生活產(chǎn)生嚴(yán)重影響。智能化技術(shù)的應(yīng)用能夠快速而全面的對(duì)這些機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測，一方面能夠利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備各方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和分析，從而對(duì)于其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，另一方面可以對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)的傳遞信息，為工作人員的調(diào)整和處理提供了一定的保障。

4.2 電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的控制

控制系統(tǒng)最主要的目的就是對(duì)電氣工程的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的了解，在出現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)解決，智能化技術(shù)有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠及時(shí)全面的檢測和反饋信息。例如 2014年某市將智能化技術(shù)運(yùn)用到電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，通過對(duì)電氣工程各環(huán)節(jié)設(shè)置合理的參數(shù)，智能化技術(shù)能夠通過這些參數(shù)對(duì)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，對(duì)于提高故障處理的效率以及降低經(jīng)濟(jì)損失具有至關(guān)重要的作用；并且這一技術(shù)的應(yīng)用能夠自行處理信息，縮短了故障的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

4.3 PLC系統(tǒng)的應(yīng)用

所謂的 PLC就是可編程邏輯控制器，能夠通過數(shù)據(jù)的模擬對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察，在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用具有極強(qiáng)的邏輯性，是對(duì)傳統(tǒng)控制器的一種突破，利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制以及定時(shí)、計(jì)數(shù)等多方面的情況，對(duì)于電氣工程來說能夠?qū)ψ詣?dòng)化控制系統(tǒng)中的各環(huán)節(jié)自動(dòng)的切換和操作，在降低控制難度的同時(shí)保證了電氣工程的正常運(yùn)行，使電氣工程更好的適應(yīng)社會(huì)需求。

5 結(jié)語

文章以電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)其主要功能的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)列舉了一些自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用。相關(guān)從業(yè)人員在參考本意見的時(shí)候要結(jié)合電氣工程的實(shí)際要求，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，并摸索新的辦法，推動(dòng)電氣工程的進(jìn)步和發(fā)展。

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