論電氣自動化控制系統的設計思想

摘要：本文首先對電氣自動化控制系統的自動控制、保護、監視、測量等四大功能和組成的簡要介紹，然后對目前各領域電氣自動化控制系統的設計思想分別從集中監控方式、遠程監控方式以及現場總線監控方式做出分析，最后明確了電氣自動化控制系統的主要特點，就是強弱電結合、電工電子技術相結合、軟件與硬件相結合，具有交叉學科的性質，電力、電子、控制、計算機多學科綜合，同時指出電氣自動化控制系統軟件日益突出的主導作用和由單一的設備向集成的系統這一發展趨勢。

關鍵詞：電氣自動化控制系統設計思想

伴隨著我國加入WTO及科學技術的日漸蓬勃，電氣自動化控制系統在實際生活中的應用日益突出。了解這一系統的功能及組成，并在此基礎上聯系實際情況，和發展方向對電氣自動化控制系統的設計做出分析研究，發揮創新精神，努力使其符合實際生產及生活要求，推進我國這一行業的繁榮昌盛是具有重大意義的。

1 電氣自動化控制系統的主要功能及組成

1.1 電氣自動化控制體統的主要功能

控制回路是為了保證主回路線路運行的穩定與安全，能夠實現某項控制功能的若干個電子組件的組合的電氣設備之一。這種設備要有以下功能：①自動控制功能。對于電氣自動化控制系統，當設備出了故障時，需要開關自動切斷電路以保障安全，使得具有自動控制功能的電氣操作設備成為必要設備。②保護功能。電氣設備在運行過程中會時常發生不可預知的故障，電壓或電流以及功率等會超過設備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套能夠檢測這些故障信號并對設備和線路進行自動處理的保護設備。③監視功能。對于控制系統中最重要的自變量電是肉眼看不見的，一臺機器設備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要借助傳感器的各項功能，設置各種視聽信號，對整個系統的實時變化做出監控。④測量功能。視聽信號只能定性地表明各設備的工作狀態，具體的電氣設備的工作情況還需專業設備測量出線路的各種參數（如電壓、電流、功率和頻率的大小等）。

1.2電氣自動化控制系統的組成

目前常見的控制系統的基本回路通常由以下幾部分組成：①電源供電回路。就是為供電回路提供工作電源。②保護回路。通常由熔斷器、失壓線圈、穩壓組件、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。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)是否正常工作狀態信息的回路。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節，但是在安裝、調試以及緊急故障的處理過程中，手動環節還是不可或缺，一般情況下，通過轉換開關和組合開關等方式實現自動與手動的轉換。⑤制動停車回路。對于一個完善的系統，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。⑥自鎖及閉鎖同路。自鎖環節是指啟動按鈕松開后，電氣設備維持工作的環節叫做自鎖環節，自閉環節則是指未來保證設備運行的安全與可靠，兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件中，簡而言之，就是只能一臺通電啟動，另一臺不能啟動的保護環節。

2 電氣自動化控制系統的設計思想

2.1 集中監控方式

集中監控系統以其系統設計簡單，運行維護方便，控制站的防護要求較低等優點被人所熟知，由于電氣設備都進入監控，監控對象大量增加，導致主機處理量增大。與此同時，電纜距離增大，在一定程度上，也勢必影響了系統的穩定性，由于刀閘隔離的輔助接點部分經常連接不到位，致使設備無法正常工作。像這樣的接線方式不但復雜而且維護工作量大，更嚴重的還存在由于查線或傳動過程中因接線復雜而造成失誤操作。

2.2 遠程監控方式

遠程監控方式系統經過實際應用，具有安裝和維護成本低、可擴展性強，數據傳輸實時性好，組態靈活等優點。但是由于Lon works總線和CAN總線等現場總線的通訊速度較低，與電氣部分通訊量無法匹敵，所以這種監控方式僅適用于小型系統的監控，無法滿足大型設備的電氣自動化系統的構建。

2.3 現場總線監控方式

現場總線是智能現場設備的串行連接和自動化系統雙向傳輸的通信網絡。現場總線系統具有的技術特點有：①互可操作性與可用性；②對現場環境的適應；③現場設備智能化；④系統的開放性；⑤系統結構的高度分散性。隨著近幾年網絡技術的迅猛發展，以太網(Ethernet)、現場總線等技術已經普遍應用于各種電氣自動化控制系統中，且智能化電氣設備也有了較快的發展。現場總線監控方式中的PLC、CPU等控制器是開放式系統中連接上遠程變頻器、啟動器和儀表等設備，各裝置的功能緊密聯系同時也相對獨立，各裝置之間由中央控制器采集大量信息，使得整個系統的可靠性達到滿意效果，即使出現裝置故障，也僅影響相應的元件，不會導致整個系統癱瘓，這也正是現場總線監控方式區別于其他監控方式的主要特點。現場總線控制系統控制算法組態和數據庫組態等組態技術，生成的參數及算法不僅可以在遠程I/O或智能設備上運行，還可以按照現場總線標準定義的功能塊可以在智能儀表及執行機構中進行運算，以實現真正的分布式控制。

3 電氣自動化控制系統的發展趨勢

自IEC61131的頒布后，逐漸發展成為了一個國際化的標準，得到各大控制系統廠商廣泛青睞和采納，OPC(OIJEforProcess Control)技術的出現，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術的結合，計算機網絡日漸發揮了非常重要并且不可替代的作用。

與此同時，IT平臺和自動化的融合既是市場的需求下的必然結果，也是電子商務普及帶來的產物。無論是多媒體技術還是Internet技術，在自動化領域都有廣泛的應用前景。隨著現實各種趨勢的發展，電氣自動化必然將得到不斷的提高和完善，在更多的領域發揮作用。同時，勇于創新的力量也不容忽視。在提高科學生產效率的同時兼顧減低生產成本，增強產品的市場適應性，滿足各方面要求。

總而言之，電氣自動化控制系統的設計思想要把握住各項環節的優勢并使之得到有效的利用，同時也要力求符合實際的生產要求，保證我國這一行業的穩定健康發展，在不斷探索的過程中認識不足并不斷的通過高新技術的學校來武裝自己，充分發揮創新精神，創造出屬于我們自己的控制系統，為我國先進的控制系統添磚加瓦，開創出和諧的發展局面。

參考文獻：

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