電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念及發(fā)展趨勢(shì)分析

田坤 戚峰

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)電氣系統(tǒng)也提出了更高的要求，因此，如何更好地保證電氣系統(tǒng)的安全以及穩(wěn)定成為了很急迫的事情，本文主要闡述了電氣自動(dòng)化技術(shù)，以及電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀，從而探討了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)理念，最后提出了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化;功能;設(shè)計(jì)理念

前言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了電氣系統(tǒng)的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中也得到了更為廣泛的應(yīng)用。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到電氣工程中，可以更好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)督與控制，從而實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的快速發(fā)展，保證電氣工程的順利實(shí)現(xiàn)。

1.電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與不斷的進(jìn)步，電網(wǎng)技術(shù)也有了很大的發(fā)展，配電網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化程度也在不斷地提高，因此，電氣自動(dòng)化技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。

電氣自動(dòng)化技術(shù)是將現(xiàn)代的電子技術(shù)、信息的處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融為一體的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來(lái)的綜合技術(shù)，是在電氣工程的電氣系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及監(jiān)視管理的有效地途徑。電氣自動(dòng)化技術(shù)，為電氣系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供了良好的條件，并且隨著發(fā)展，電氣系統(tǒng)也得到了更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)

電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的要求主要有：1）保證電氣系統(tǒng)各部分的技術(shù)要求，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全以及經(jīng)濟(jì)，并以設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行為主要的依據(jù)，保證操作人員實(shí)際的控制和協(xié)調(diào);2）盡量的利用電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行安全性能的改善，從而可以減少事故，并能夠節(jié)省人力，避免緊急事故的發(fā)生和發(fā)展;3）還要對(duì)電氣系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)以及參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn) 收集并對(duì)之進(jìn)行處理，保證各系統(tǒng)的正常運(yùn)行;4）保證電氣系統(tǒng)各部分的安全以及經(jīng)濟(jì)。

2.電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

首先，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)信息化。信息技術(shù)在縱向和橫向上向電氣自動(dòng)化進(jìn)行滲透，縱向上，信息技術(shù)從管理層面對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行滲透，利用信息技術(shù)可以有效存取財(cái)務(wù)等管理數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)信息并確保信息的全面、完整和準(zhǔn)確;橫向上，信息技術(shù)對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)等進(jìn)行滲透，微電子等技術(shù)的應(yīng)用使控制系統(tǒng)、PLC 等設(shè)備界線從定義明確逐漸變得模糊，而軟件結(jié)構(gòu)、組態(tài)環(huán)境、通訊能力等的作用日益凸顯，網(wǎng)絡(luò)、多媒體等技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

其次，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)使用、維護(hù)與檢修簡(jiǎn)易化。WindowsNT等已經(jīng)成為實(shí)施電氣自動(dòng)化控制平臺(tái)、規(guī)范以及語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)，基于Windows的人機(jī)界面成為了電氣自動(dòng)化的主流，并且基于Windows的控制系統(tǒng)有著靈活、易于集成等優(yōu)勢(shì)，也得到了廣泛的應(yīng)用。采用Windows操作平臺(tái)使得電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的使用、維護(hù)和檢修更加簡(jiǎn)單、方便。

最后，實(shí)現(xiàn)分布式控制應(yīng)用。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)串行電纜連接中央控制室、PLC、現(xiàn)場(chǎng)，將工業(yè)計(jì)算機(jī)PLC的CPU、遠(yuǎn)程I/O站、智能儀表、低壓斷路器、變頻器、馬達(dá)啟動(dòng)器等連接，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息收集到中央控制器。分布式控制應(yīng)用通過(guò)數(shù)字式分支結(jié)構(gòu)的串行連接自動(dòng)化系統(tǒng)與相關(guān)智能設(shè)備的雙向傳輸通訊總線，將PLC、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與相應(yīng)的I/O設(shè)備連接起來(lái)，使輸入輸出模塊發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)檢查和執(zhí)行的作用。

3.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能

3.1特點(diǎn)

與熱機(jī)設(shè)備相比，電氣控制系統(tǒng)的控制對(duì)象少、信息量小、操作頻率低，但具有快速、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。由于電氣設(shè)備要求較高的保護(hù)自動(dòng)裝置可靠性和快速反應(yīng)能力以及較高的抗干擾能力，電氣控制系統(tǒng)具有較多連鎖保護(hù)，能夠滿足有效控制的要求。

3.2功能

基于電氣控制的特點(diǎn)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)―變壓器組等電氣系統(tǒng)的有效控制，必須具備以下的基本功能：1）發(fā)電機(jī)―變壓器組出口隔離開(kāi)關(guān)及斷路器的有效控制和操作;2）發(fā)電機(jī)―變壓器組、勵(lì)磁變壓器、高變保護(hù)控制;3）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)操作、滅磁操作、增減磁操作、穩(wěn)定器投退、控制方式切換;4）開(kāi)關(guān)自動(dòng)、手動(dòng)同期并網(wǎng);5）高壓電源監(jiān)視和操作及切換裝置的監(jiān)視、啟動(dòng)、投退等;6）低壓電源監(jiān)視和操作及自投裝置控制;7）高壓變壓器控制及操作;8）發(fā)電機(jī)組控制及操作;9）LPS、直流系統(tǒng)監(jiān)視等等。

4.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要有集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控3種設(shè)計(jì)方式。集中監(jiān)控方式的特點(diǎn)是由一個(gè)處理器集中系統(tǒng)功能進(jìn)行處理，優(yōu)勢(shì)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、防護(hù)要求較低、運(yùn)行維護(hù)方便。由于處理器工作量過(guò)于繁重，導(dǎo)致處理速度較低，對(duì)全部電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控將導(dǎo)致主機(jī)冗余降低、電纜數(shù)量增多，導(dǎo)致投資加大，而且長(zhǎng)距離電纜干擾也會(huì)影響系統(tǒng)，隔離刀閘、斷路器采用硬連接也容易產(chǎn)生輔助接點(diǎn)不到位、查線不方便等問(wèn)題，增大了誤操作的幾率。遠(yuǎn)程監(jiān)控方式有著組態(tài)靈活和節(jié)省電纜、安裝費(fèi)用、材料以及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，由于電氣設(shè)備通訊量比較大，而 Lonworks、CAN等各種現(xiàn)場(chǎng)總線通訊速度不高，該方式僅僅適用于小型系統(tǒng)的監(jiān)控，無(wú)法滿足大型電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。由于現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)等技術(shù)的普遍應(yīng)用和相應(yīng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，智能化電氣設(shè)備得到了較快的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到電氣系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式能夠針對(duì)電氣系統(tǒng)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅具備遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還節(jié)省模擬量變送器、隔離設(shè)備 I/O卡件等。另外，智能設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，可以節(jié)省控制電纜和相應(yīng)的投資及安裝工作量和維護(hù)工作量，成本更低。由于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連的各裝置功能獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，提高了系統(tǒng)可靠性，裝置故障不會(huì)影響其他裝置，更不會(huì)使系統(tǒng)癱瘓，是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)未來(lái)主要的發(fā)展方向。

5.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著OPC技術(shù)的出現(xiàn)和IEC61131的頒布以及Microsoft的Windows平臺(tái)的廣泛應(yīng)用，未來(lái)的電氣技術(shù)的結(jié)合，計(jì)算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131 已成為電氣自動(dòng)化控制技術(shù)一個(gè)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。

PC客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet 技術(shù)引發(fā)了電氣自動(dòng)化的一次又一次革命，市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化和IT 平臺(tái)的融和，而電子商務(wù)的普及將加速這一過(guò)程。Internet/Intranet 技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財(cái)務(wù)等各方面的管理數(shù)據(jù)，也可以對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控，在第一時(shí)間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)未來(lái)的自動(dòng)化產(chǎn)品，如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接的影響，相對(duì)應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了，軟件的重要性在不斷提高，這種趨勢(shì)正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

6.結(jié)束語(yǔ)

總之，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。電氣自動(dòng)化技術(shù)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等的現(xiàn)代技術(shù)于一體，在電氣建設(shè)以及電網(wǎng)配備等的電氣工程中發(fā)揮著很重要的作用，是電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。我們?cè)陔姎饧夹g(shù)方面起步較晚，這就需要我們不斷地進(jìn)行探索，積極地采用新技術(shù)，從而為電氣工程做出更多的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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