淺析我國電氣自動化的現狀與未來發展方向

梁君

摘要：電氣自動化可用于工業控制系統，所謂電氣自動化，就是利用繼電器、感應器等電氣元件實現順序控制、時間控制的過程。其他如一些儀表或伺服電機，它能根據外界環境的變化反饋到內部，從而改變輸出量，達到穩定的目的。就電氣自動化的現狀，討論了目前電氣自動化控制系統的發展方向。

關鍵詞：電氣自動化 現狀 設計思想 發展趨勢

1.概述

“十二五”期間，中國提出以節能減排為核心，重點解決提高能源利用率、發展可再生能源、提高環境質量，大幅度降低能源消耗強度和二氧化碳排放強度的約束性指標。在戰略性新型產業中，以節能環保為首，重點開發推廣高效節能技術裝備及產品，實現重點領域關鍵技術突破，帶動能效整體水平的提高。

1.1 平臺開放式發展

OPC（OLE for Process Control）技術的出現，IEC61131 的頒布，以及Microsoft 的Windows 平臺的廣泛應用， 使得未來的電氣技術的結合，計算機日益發揮著不可替代的作用。

1.1.1 IEC61131 標準使得編程接口標準化。目前，世界上有200多家PLC 廠商，近400 種PLC 產品，不同產品的編程語言和表達方式各不相同，IEC61131 使得各控制系統廠商的產品的編程接口標準化。IEC61131 同時定義了它們的語法和語義。這就意味著不會有其他的非標準的方言。IEC61131 已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統廠商廣泛采納。結構化的編程方式使得程序更易管理，也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

1.1.2 Windows 正成為事實上的工控標準平臺。微軟的技術如Windows NT、Windows CE 和Internet Explore 已經正在成為工業控制的標準平臺、語言和規范。PC 和網絡技術已經在商業和企業管理中得到普及。在電氣自動化領域，基于PC 的人機界面已經成為主流，基于PC 的控制系統以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。在控制層采用Windows 作為操作系統平臺的好處就是其易于使用和維護以及與辦公平臺簡單的集成。

1.2 現場總線和分布式控制系統的應用現場總線（Profibus、FF、Interbus 等）

是一種串行的連接智能設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸的分支結構的通訊總線。它通過一根串行電纜將位于中央控制室內的工業計算機、監視/ 控制軟件和PLC 的CPU 與位于現場的遠程I/O 站、變頻器、智能儀表、馬達啟動器、低壓斷路器等連接起來，并將這些現場設備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著PLC、I/O 模塊和現場設備通過總線連接起來， 將輸入/ 輸出模塊轉換成現場檢測器和執行器。

2.電氣自動化控制系統的思想

2.1 集中監控方式

這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控， 伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時， 隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，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雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、，節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線（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監控， 而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。

2.3 現場總線監控方式

目前，對于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展， 這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0 卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節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，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

2.4 同步開斷技術

同步開斷（Synchronized Switching）是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。在理論上應用同步開斷技術可完全避免電力系統的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。目前，高壓開關都是屬于機械開關，開斷的時間長、分散性大，難以實現準確的定相開斷。目前的同步開斷設備是應用一套復雜的電子控制裝置，實時測量各種影響開斷時間分散性的參量變化，對開斷時刻的提前量進行修正。即便采取了這種代價昂貴的措施，由于機械開關特性決定，還不能做到準確的定相開斷，設計人員還不敢貿然降低電氣設備的絕緣水平，以防同步開斷失敗造成設備損毀。因此，同步開斷的優勢沒有發揮出來。實現同步開斷的根本出路在于用電子開關取代機械開關。

3.電氣自動化的發展趨勢

電氣自動化的發展趨勢應該是分布式、開放化和信息化。分布式的結構是一種能確保網絡中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網絡，達到系統危險分散的概念；開放化則是系統結構具有與外界的借口，實現系統與外界網絡的連接；信息化則是使系統信息能夠進行綜合處理能力，與網絡技術結合實現網絡自動化和管控一體化。在開創“電氣自動化”新局面的時候，要牢牢地把握從“中國制造”向“中國創造”的轉變。在保持產品價格競爭力的同時，中國企業需要尋找一條更為健康的發展道路“電氣自動化”企業要不斷吸收高新技術的營養，才能為開創“電氣自動化”的新局面增添動力。要全面把握“科學發展觀”的基本內涵和精神實質，結合本地區、本部門、本行業的客觀實際，按照“以人為本、全面協調可持續發展的要求”，認真尋找差距，總結經驗教訓，轉變發展觀念，調整發展思路，切實把思想和行動統一到“科學發展觀”的要求上來，把“科學發展觀”貫徹到改革開放和我國“電氣自動化”進一步實現現代化、國際化和全球化的過程上來。