電氣自動化控制系統(tǒng)的設計要點及應用

摘要：本文首先對控制系統(tǒng)基本組成、設計思路進行了深入的分析探討，然后對電氣自動化控制系統(tǒng)的設計關鍵點進行分析總結，為今后電氣自動化控制系統(tǒng)的設計提高經(jīng)驗借鑒。

關鍵詞：電氣自動化；控制系統(tǒng)；應用

1 電氣自動化控制系統(tǒng)的組成

1.1 電源供電回路

就是為供電回路提供工作電源。

1.2 保護回路

通常由熔斷器、失壓線圈、穩(wěn)壓組件、熱繼電器和整流組件等保護組件組成對線路和電氣設備進行失壓、短路和過載等各種保護。

1.3 信號回路

信號回路是將電信號轉換成能及時通過直觀形式，反映或顯示設備（ 或線路） 是否正常工作狀態(tài)信息的回路。

1.4 自動與手動回路

雖然控制工程中，大多使用的是自動控制環(huán)節(jié)，但是在安裝、調試以及緊急故障的處理過程中，手動環(huán)節(jié)還是不可或缺，一般情況下，通過轉換開關和組合開關等方式實現(xiàn)自動與手動的轉換。

1.5 制動停車回路

對于一個完善的系統(tǒng)，有啟動過程，也必有制動過程，如能耗制動、倒拉反轉制動、再生發(fā)電制動和電源反接制動，均是采取了某些特定措施使電動機停車的控制。

1.6 自鎖及閉鎖同路

啟動按鈕松開后，線路保持通電，電氣設備能繼續(xù)工作的電氣環(huán)節(jié)叫自鎖環(huán)節(jié)，如接觸器的動合觸點串聯(lián)在線圈電路中。兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件，為了保證設備運行的安全與可靠，只能一臺通電啟動，另一臺不能通電啟動的保護環(huán)節(jié)，叫閉鎖環(huán)節(jié)。如兩個接觸器的動斷觸點分別串聯(lián)在對方線圈電路中。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思路分析

2.1 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

現(xiàn)場總線控制方式具有適用性強的特點，能夠針對不同的間隔實現(xiàn)不同的控制系統(tǒng)的設計和功能的特點?，F(xiàn)場總線控制方式具有遠程監(jiān)控的優(yōu)點的同時，也可以減少設備的使用數(shù)量，根據(jù)需要可以就地安裝智能設備，并且實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的直接連接，能夠極大的減少電纜的使用數(shù)量。另外，總線控制方式下的各個設備是相互獨立的，通過網(wǎng)絡將各個裝置進行連接，具有靈活的組態(tài)，這種連接方式有利于維護系統(tǒng)的可靠性，其中任何一個裝置發(fā)生故障都不會對整個系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重大影響，仍然能夠保證系統(tǒng)的正常運轉?，F(xiàn)場總線控制方式也可以說是未來電氣自動化控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

2.2 遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜，節(jié)省安裝費用，節(jié)約材料，可靠性高，組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)臨控，而不適應平均于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構建。

2.3 集中監(jiān)控方式

采用集中監(jiān)控方式設計電氣自動化控制系統(tǒng)，這種方式把系統(tǒng)的各個功能集中在一個處理器上進行處理，方便員工對其運行和維護，降低了對控制站的防護要求，在用這種方式進行設計時，操作較為簡單。但是采用集中式設計電氣自動化系統(tǒng)也有諸多弊端：首先系統(tǒng)各功能集中在同一處理器，使處理器負擔過重，降低了處理速度；其次，這種方式需要電力企業(yè)加大投入，增加電纜，從而確保系統(tǒng)對全部設備的監(jiān)控，使電力生產(chǎn)成本大為增加；最后，遠距離的電纜往往帶來不利的影響因素，使系統(tǒng)可靠性大為降低，甚至使隔離刀偏離，影響設備的正常運轉。

3 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計要點

3.1 智能化設計

電氣自動化控制系統(tǒng)的智能化設計是借助軟件模塊的設計來實現(xiàn)的。如發(fā)電廠電氣自動化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由多線程在線可編程并行數(shù)據(jù)參數(shù)設計實現(xiàn)，以及PLC控制器作為控制系統(tǒng)的單機控制系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)等。無論是哪一種的PLC控制系統(tǒng)，都要根據(jù)實際需要，在編輯器內(nèi)進行自動化參數(shù)設置，然后通過操作系統(tǒng)和應用軟件對智能化的PLC模塊進行激活，因此在電氣自動化控制系統(tǒng)的設計上，較為重要的一點是軟件的設計。

3.2 規(guī)范化統(tǒng)一設計

由于電氣自動化控制系統(tǒng)應用于各行各業(yè)，它的規(guī)范化，標準化是促進設計科學合理的有效手段，為了更好地將控制模塊應用于各行各業(yè)，在自動化模塊設計上要充分實現(xiàn)規(guī)范化設計?？偨Y典型的設計思路，從而使典型設計起到部分標準和規(guī)范性的作用。PLC控制系統(tǒng)應用在企業(yè)自動化控制中時，同一企業(yè)或系統(tǒng)應盡量使用同一機型或同一生產(chǎn)廠家的PLC，因為這樣的PLC的接口，標準以及對軟件的兼容性要強于不同廠家的PLC備件，同時PLC外部設備和工具軟件還可以共享，降低成本。

3.3 加強設備散熱防護工作

設備的散熱防護做得不好將會影響其可靠性，甚至會造成設備的損壞，導致控制系統(tǒng)的癱瘓。因此，在設備防護中，要注重設備的散熱防護，使設備在使用過程中所產(chǎn)生的熱量及時排解出去，特別是對于功率較大的設備應在設備上加上散熱器，同時在功率大的設備周圍應避免了敏感的半導體分離器的使用，從而消除隱患，提高系統(tǒng)使用性能。

3.4 分布式控制應用目標的實現(xiàn)

電氣自動化經(jīng)由串行的電纜把工業(yè)計算機、CPU、智能化儀表、變頻器、低壓斷路器和遠程I/O等諸多關鍵設備相連接，并利用中央控制器把設備信息加以收集。分布式控制經(jīng)串行數(shù)字式分支框架，實現(xiàn)智能機械設備的通訊總線和自動化系統(tǒng)的連接，當然也把對應的I/O設備和現(xiàn)場設備相互連接，力促發(fā)揮輸入-輸出模塊的現(xiàn)場審驗和執(zhí)行的效能。

4 電氣自動化控制系統(tǒng)的應用

（1）工業(yè)生產(chǎn)中的應用。根據(jù)我國工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀來看，電氣自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的機械設備，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，不僅節(jié)省了勞動力，還提高了工作的效率，從而為企業(yè)獲取了更多的經(jīng)濟效益，為企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展奠定了良好的基礎。

（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，電氣自動化控制系統(tǒng)得以廣泛應用，加快了農(nóng)業(yè)機械化的進程，在糧食的收播方面和灌溉方面，都具有一定的積極作用，不斷提高糧食產(chǎn)量，也避免出現(xiàn)浪費糧食的現(xiàn)象。

（3）服務業(yè)中的應用。近些年，由于人們物質生活水平逐漸提高，對服務行業(yè)也提出了更高、更多的要求，只有重視電氣自動化控制系統(tǒng)的技術，才可以為人們提供良好的服務。在人們的日常生活中，電子產(chǎn)品也受到了更多的關注和應用，電氣自動化控制系統(tǒng)在其中也尤為凸顯，也方便了人們的生活。

（4）電網(wǎng)系統(tǒng)中的應用。當前，電氣自動化控制系統(tǒng)在電網(wǎng)系統(tǒng)中得以廣泛應用，主要是通過計算機的系統(tǒng)網(wǎng)絡、服務器，從而實現(xiàn)電網(wǎng)調度進行自動化控制。再通過電網(wǎng)調動自動化技術，可以對數(shù)據(jù)進行有效收集、整理以及詳細地分析，一定程度上可以提高技術水平，提供可靠的網(wǎng)絡支持。

5 結語

電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展使得我們在生活上更加方便、快捷、準確地操作各種電氣控制設備，促進著生活不斷地向著自動化智能化方向邁進。與此同時，在通訊、航天航空以及醫(yī)學等各大領域，電氣自動化控制系統(tǒng)也正發(fā)揮著其必不可少的重要作用。

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作者簡介：湯建（1987.12），男，漢族，電氣工程師，畢業(yè)于哈爾濱職業(yè)技術學院，電氣自動化技術專業(yè)，主要從事污水處理工程電氣設計工作。