自動化控制中弱電控制強電的方法分析

摘 要：電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行，在國民經(jīng)濟的發(fā)展以及人們?nèi)粘９ぷ髋c生活中均發(fā)揮著極大的保障作用。而隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用大大提高了電力系統(tǒng)的運行效率，其中，使用弱電對強電加以自動化控制，具有十分顯著的優(yōu)越性，對于強電系統(tǒng)的安全性具有極大的改善。本文就自動化控制中弱電對強電的控制流程環(huán)節(jié)進行了分析，具體分析了應(yīng)用弱電對強電加以控制的方法及其工作原理。

關(guān)鍵詞：自動化控制；弱電；強電；控制方法

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0037-02

在當前的電力系統(tǒng)中，弱電控制在強電系統(tǒng)和強電網(wǎng)絡(luò)中具有十分廣泛的應(yīng)用，主要原因是因為弱電具有極高的應(yīng)用性和安全性，能夠滿足家庭用電過程中的大部分需求。與弱電相對，在強電的領(lǐng)域范圍中，通過弱電控制強電能夠進一步增強強電電力控制系統(tǒng)具有更高的可靠安全性。

1 自動化控制中的弱電和強電

弱電和強電是彼此相對的兩個概念。強電在自動化控制里是指高于220V和360V以及1000V的電壓，電力傳輸過程中強電具有極高的動力傳輸性。弱電主要是指低于36V的電壓，具有較高的安全性。弱電的應(yīng)用范圍比強電更加廣泛，例如在電子領(lǐng)域中，弱電的應(yīng)用是保證電子元件正常運行的重要基礎(chǔ)；在通信領(lǐng)域中，計算機和手機通信中均有弱電的應(yīng)用；而在計算機領(lǐng)域中弱電的應(yīng)用能夠增強計算機在運行過程中的安全性；在醫(yī)療事業(yè)領(lǐng)域中，弱電也能有很好的應(yīng)用，這主要是因為弱電的應(yīng)用功能以及自動化控制的實現(xiàn)是需要借助電子電路進行的。值得注意的一點在于，弱電范圍內(nèi)還包括有380V高壓的電視電路，由此可見弱電與強電的分類具有一定程度上的特殊性。而隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的強電自動化控制手段已經(jīng)無法滿足當代企業(yè)的日常生產(chǎn)和長期發(fā)展需求，為解決這一問題，通過技術(shù)研發(fā)，我國已經(jīng)實現(xiàn)了應(yīng)用弱電進行自動化控制，大大推動了自動化控制相關(guān)行業(yè)的長期發(fā)展。

2 自動化控制中弱電控制強電的關(guān)鍵流程

2.1 選擇平臺

對電力系統(tǒng)進行自動化控制，首先需要選擇一個適當?shù)膽?yīng)用平臺，才能有效發(fā)揮出弱電控制的顯著優(yōu)越性，目前應(yīng)用比較廣泛的一個平臺是OPC平臺。除此之外，為了進一步提高自動化控制中弱電控制的優(yōu)良效果，需要再加入部分其他技術(shù)。

2.2 標準化接口

PLC接口的應(yīng)用標準在頒布IEC61131之前，具有很多各不相同的種類，不同代碼與產(chǎn)品之間也存在著極大的差異，這些差異性大大增加了不同產(chǎn)品之間的結(jié)合難度。在IEC61131中，就編程有關(guān)的內(nèi)容進行了規(guī)范的解釋與規(guī)定，這一文件的頒布對于接口的標準化具有極大的推動作用。目前，大部分生產(chǎn)廠家依據(jù)IECC61131文件中的要求和依據(jù)進行標準性的接口的生產(chǎn)。不斷促進了PLC標準化的發(fā)展，提高了生產(chǎn)速度，對PLC性能也有很大的改善。

2.3 Windows系統(tǒng)平臺

現(xiàn)代科學信息技術(shù)的進步，使得社會各個領(lǐng)域的發(fā)展都離不開計算機技術(shù)的大力支持，計算機擁有的處理信息的超高能力大大推動了各行各業(yè)的進步發(fā)展。在自動化領(lǐng)域，微軟微電器尾氣提供了需要的標準以及技術(shù)支持。Windows系統(tǒng)本身具有比較高的集成性，在辦公領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，而且其在界面操作方面具有比較高的便捷性，故而受到人們的普遍歡迎。在自動化控制中弱電控制強電應(yīng)用的也是Windows系統(tǒng)平臺。

2.4 設(shè)計現(xiàn)場總線和控制系統(tǒng)

為了確?，F(xiàn)場總線能夠順利使得CPU、PLC和其他種類眾多的智能儀表之間能夠?qū)崿F(xiàn)遠程的連接，在對其進行設(shè)計的過程中，要對自動化系統(tǒng)和電解設(shè)備加以串行設(shè)計。只有在CPU、PLC同各種智能儀表能夠?qū)崿F(xiàn)遠程連接，才能使系統(tǒng)終端的信息能夠成功傳輸至控制器之中，進而保障對整體系統(tǒng)的有力控制。

3 常用弱電控制強電的方法

3.1 固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器在弱電控制強電自動化系統(tǒng)中是一種比較合適的元器件，對其的應(yīng)用也越來越廣泛。在動車組中固態(tài)繼電器的應(yīng)用十分普遍，且表現(xiàn)出了十分明顯的優(yōu)勢。如圖1所示，是某型號動車組的在50%占空比時尾燈閃爍的控制電路。在此控制系統(tǒng)中，TCMS（即列車的控制系統(tǒng)）會每經(jīng)過0.5s就對SSR發(fā)出一個0.5s時長的系統(tǒng)控制信號，在通過光電轉(zhuǎn)換之后，存在于SSR模塊的晶體管就會導通，此時24VDC電路中控制某兩個尾燈的電路就會導通，這兩個尾燈的編號分別是W1.E5和W1.E4，在控制電路示意圖中顯示為1點和2點發(fā)生導通，此時W1.E5和W1.E4號尾燈就會持續(xù)點亮0.5s。之后，控制信號TCMS會斷開，此時SSR就會失電，24VDC供電電路中對W1.E5和W1.E4號尾燈進行控制的部分就會端來，尾燈就會產(chǎn)生5s的熄滅時間。上述過程就是動車尾燈進行閃爍的一個循環(huán)周期，按照上述邏輯命令不斷循環(huán)往復，就會呈現(xiàn)出尾燈閃爍的預期效果。在該應(yīng)用電路中，充分發(fā)揮了SSR所具有的瞬時響應(yīng)特性、高頻率和高壽命的優(yōu)良特性。通過對實際運行過程的監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)，固態(tài)繼電器的應(yīng)用，使得控制系統(tǒng)具有了更高得響應(yīng)性和可靠性，同時有效減少了需要對其進行維護檢修的頻率和次數(shù)，對控制系統(tǒng)運行效率的提高具有十分重大的作用。

固態(tài)繼電器，英文縮寫SSR，是一種具有明顯優(yōu)勢的無觸點開關(guān)，其組成部分主要包括電力電子的功率元件、分立電子元件以及微電子電路。與其他普通繼電器相比，固態(tài)繼電器的操作被大大簡化，諸多應(yīng)用過程中的限制都成功被消除。在固態(tài)繼電器中，通過隔離器件的應(yīng)用能夠?qū)ω撦d端和控制端進行有效的隔離。固態(tài)繼電器可以通過將微小控制信號在輸入端輸入，就可以對大電流的負載進行直接驅(qū)動。固態(tài)繼電器的在開關(guān)速度、功耗、靈敏度、抗干擾等方面均具有良好的表現(xiàn)，在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的噪音也很少。由于對輸出和輸入必須使用光電進行隔離，絕緣電壓也要高于2500V，如此才能確保高壓電路應(yīng)用過程中的安全性。

3.2 單片機

利用單片機作為系統(tǒng)主導的弱電自控制強電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用是最為普遍的。單片機主導控制系統(tǒng)的工作原理是，由傳感器測量電流、電壓、濕度、轉(zhuǎn)速以及溫度等諸多參數(shù)的數(shù)值，再把信號傳送到單片機中，并由單片機完成對信號的判斷和處理，單片機需要完成的主要處理內(nèi)容是對設(shè)定值和測量值作比較，得出分析結(jié)果之后，體由執(zhí)行機構(gòu)對相關(guān)的設(shè)備進行控制，以此最終實現(xiàn)系統(tǒng)控制的目的。在應(yīng)用單片機控制系統(tǒng)的過程中，由于溫度、液體等參數(shù)數(shù)值的慣性比較大，因此，適當?shù)目刂品椒ǖ倪x擇就顯得尤為重要。單片機之所以能夠擁有如此普遍的應(yīng)用，主要原因在于單片機具有比較高的綜合性價比，其具有超強的抗干擾能力，而且重量輕，體積小巧，十分適合弱電控制強電自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

4 結(jié) 語

自動化控制已經(jīng)成為當前電力行業(yè)中的主要發(fā)展趨勢，如何在自動化控制中更好地利用弱電控制強電，對整個電力系統(tǒng)地穩(wěn)定高效運行具有十分深遠地現(xiàn)實意義。

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收稿日期：2018-3-24