電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

貝瓊

摘 要：前的電氣化自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域嶄露頭角并發(fā)揮重要作用。本文將圍繞電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計進行研究。

關(guān)鍵詞：電氣自動化 控制系統(tǒng) 設(shè)計

一 電氣自動化控制系統(tǒng)組成

1信號采集和信號調(diào)理的模塊。為了保證自動控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運行，實現(xiàn)短路保護、過壓欠壓保護等功能，系統(tǒng)要對實際運行的工作電流和相電流進行實時監(jiān)測，主要是實現(xiàn)CPU的處理和保護的作用。在系統(tǒng)的線路上相電流的是通過電流互感器引出，然后在整流器上轉(zhuǎn)換為直流的電信號，最后在滑動變阻器的作用下轉(zhuǎn)化為電壓信號，就能夠進入到I/O口。對于電壓的監(jiān)測主要是通過線電壓在變壓器和整流器的作用下轉(zhuǎn)換為低壓的直流信號，再通過濾波器輸入到I/O口中。

2傳感器模塊。電氣自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的即時監(jiān)控，主要的傳輸通道有兩種方式：一種是根據(jù)時間節(jié)點進行傳輸，時序的不同傳輸?shù)男盘栆膊煌?另一種是頻分制，信號的發(fā)送根據(jù)自身的頻率而定，不會出現(xiàn)混淆的情況，由于這種電路的構(gòu)成比較簡單，出現(xiàn)的故障次數(shù)少，所以在實際應(yīng)用中要大力推廣。傳感器系統(tǒng)是整個電氣自動化控制系統(tǒng)支撐裝置，負責數(shù)據(jù)的采集和信號的傳輸，將設(shè)備的運行狀況以及運行參數(shù)等信息轉(zhuǎn)化成電訊號，最終傳入計算機系統(tǒng)，然后在系統(tǒng)的調(diào)控下實現(xiàn)設(shè)備安全、穩(wěn)定的運行。使用傳感器要對設(shè)備的整體進行監(jiān)控，然后與設(shè)定的參數(shù)進行對比，如果對比的差值很大們就要進行及時的調(diào)整。因此，傳感器在電氣自動化控制系統(tǒng)的中的作用是很重要的，某個傳感器出現(xiàn)問題都會影響設(shè)備的整體的運行情況。在傳感器系統(tǒng)中起到重要作用是檢測元件，能夠?qū)υO(shè)備的運行實現(xiàn)精準的測量。

3中央控制系統(tǒng)。在微型的計算機的控制下實現(xiàn)了中央控制系統(tǒng)的功能，由于微型計算機具備多種功能和特點，同時接口還很多，所以能夠完成系統(tǒng)所分配的不同任務(wù)。微型計算機對電氣自動化系統(tǒng)進行控制時，具有精度高、速度快等特點，提高了系統(tǒng)的運行效率。中央控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是將傳感器所采集的數(shù)據(jù)信息進行處理，并制定出相應(yīng)的解決方案，同時，中央控制系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)報警的功能，監(jiān)控設(shè)備在運行中出現(xiàn)異常，能夠及時的報警并啟動相應(yīng)的處理程序。

二 電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

1集中監(jiān)控方式。這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務(wù)相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

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f如Lonworks總線，CAN總線等）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)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3現(xiàn)場總線監(jiān)控方式。目前，對于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設(shè)計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、∞ 卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

三 提高控制設(shè)備可靠性的措施

任何電氣控制設(shè)備設(shè)計的再精良也需要穩(wěn)定的可靠性作為支撐，因此要提高控制設(shè)備的可靠性，就需要從實際出發(fā)，對控制設(shè)備的特點，元器件的正確選擇與使用、散熱防護、氣候防護等方面進行詳細的研究，進而采用相應(yīng)的可提高其可靠性的設(shè)計方法。

1電子元器件的選用。元器件是設(shè)備的組成部分。其性能的穩(wěn)定性決定了設(shè)備整體的可靠性，因此在元器件的選擇上要根據(jù)電路性能的要求和工作環(huán)境的條件來選用合適的元器件。選擇時要對關(guān)鍵性的元器件進行質(zhì)量的認定與檢測;嚴格比對同類元器件的型號、規(guī)格、品種以及生產(chǎn)廠商等之間的優(yōu)缺點，以選擇在技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等級等均應(yīng)滿足設(shè)備工作和環(huán)境的要求，并留有足夠余量的元器件。另外，在使用過程中要對元器件表現(xiàn)出來的相關(guān)性能與數(shù)據(jù)進行及時的統(tǒng)計與分析以作為今后選用的依據(jù)。

2電子設(shè)備的環(huán)境保護。電子設(shè)備在使用過程中潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體對電子設(shè)備影響很大，輕者降低設(shè)備的靈敏度，重者直接或間接的損壞電子設(shè)備。其中以潮濕因素的影響最大。尤其是在溫度低、濕度大的環(huán)境下，當濕度達到飽和狀態(tài)時就會造成設(shè)備內(nèi)的元器件以及印制電路板上產(chǎn)色和凝露現(xiàn)象，使其性能降低，導(dǎo)致故障的發(fā)生;另外當潮濕空氣侵襲電子設(shè)備時，元器件或材料表面會凝聚一層水膜，并由此滲透到內(nèi)部.進而增加了絕緣材料的導(dǎo)電率，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增/JI]弓l發(fā)電氣短路、漏電、擊穿等問題，從而造成設(shè)備運行故障。

3嚴格把控設(shè)備的設(shè)計開發(fā)。此階段，需要仔細研究設(shè)備、元器件、零部件的技術(shù)條件、技術(shù)環(huán)境，以分析出產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)，進而制定出合理的設(shè)計方案;在全面掌握產(chǎn)量設(shè)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品類型的基礎(chǔ)，進行綜合、全面的構(gòu)思，設(shè)定出產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。使產(chǎn)品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低設(shè)備的維修費用和使用費用。

4控制設(shè)備的散熱防護?？刂圃O(shè)備的散熱防護是影響設(shè)備運行速度以及穩(wěn)定性的重要因素，溫度對設(shè)備可靠性的影響不容小覷。因為電子設(shè)備在運行時會損耗一定功率，是以熱能的形式表現(xiàn)出來的。特點是一些功率較大的元器件在運行中產(chǎn)生的熱能更是相當驚人，此時如果不進行有效的降溫就有可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞。另外當外界環(huán)境溫度較高時，設(shè)備工作時產(chǎn)生的熱能難以散發(fā)出去，也將使設(shè)備溫度升高。在實際丁作中對于半導(dǎo)體分立器件要進行一定的散熱處理，而功率低于100 W的一般不需要進行散熱;對于功率較大的半導(dǎo)體分立器件應(yīng)加裝散熱器;對熱較為敏感的半導(dǎo)體分立器件在安裝時應(yīng)盡量遠離耗散功率大的元器件，以免造成不必要的影響。

參考文獻

[1] 劉風(fēng)華. 淺析電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用 .工業(yè)，2Ol8，（9）

[2] 周峰.淺談電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，科技風(fēng)，2017，（06）