電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計理念

【摘 要】本文通過介紹電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能，討論了目前電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想，展望了將來電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，設(shè)備各智能化水平的提高使得對現(xiàn)場設(shè)備狀況的精確掌握成為可能。通訊技術(shù)的發(fā)展則為大容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了平臺。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，基于PC的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的采納。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計思想；系統(tǒng)功能；理念

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)電氣自動化日趨完善，先進(jìn)的科技被廣泛應(yīng)用于電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計中去。使得工業(yè)的發(fā)展融入時代氣息，并為工業(yè)的發(fā)展提供了可靠的保障。目前，經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步全球化，外資企業(yè)和登金劍雕翎地電氣自動化控制系統(tǒng)的要求很高，PLC控制技術(shù)，現(xiàn)場總線技術(shù)，變頻技術(shù)，計算機(jī)集勝訴老板說（DGS），微電子技術(shù)等新知識在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，因此，電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計顯得尤為重要。

1 電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能

根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點，應(yīng)將發(fā)電機(jī)一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為：

1）發(fā)變組出口220KV/500KV斷路器，隔離開關(guān)的控制及操作。

2）發(fā)變組保護(hù)，廠高變保護(hù)，勵磁變壓器保護(hù)控制。

3）發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)。包括啟勵，滅磁操作，控制方式切換，增磁，減磁操作，PSS的投退。

4）220KV/500KV開關(guān)自動同期并網(wǎng)及手動同期開網(wǎng)。

5）6KV高壓廠用電源監(jiān)視，操作，廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視，投退，手動啟動等。

6）380V低壓廠用電源監(jiān)視，操作，低壓備自投裝置控制。

7）高壓啟、備變壓器控制和操作（2臺機(jī)共用）。

8）柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源控制和操作。

9）直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。

對于發(fā)變組保護(hù)等主保護(hù)和安全自動裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費(fèi)用，故可以保留。但是它們與DCS間要求口接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進(jìn)行事故追憶。

2 設(shè)計流程序

電氣自動化控制系統(tǒng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品最重要的組成部分，相當(dāng)于人的“大腦”，用以實現(xiàn)控制及信息處理功能。因此，在電氣氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計上要遵循以下思路：根據(jù)控制要求確定控制系統(tǒng)的設(shè)計方案——確定控制算法——選擇微型計算機(jī)——控制系統(tǒng)總體設(shè)計——硬件——軟件設(shè)計。電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計流程雖顯復(fù)雜，但在設(shè)計思想上仍然要根據(jù)實際情況，將集中監(jiān)控方式，遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，現(xiàn)場總路線監(jiān)控方式進(jìn)行綜合考慮，才能設(shè)計出符合要求的電氣自動化控制系統(tǒng)。

3 電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

3.1 集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)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(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響，由于電氣設(shè)備全部進(jìn)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(jī)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(hù)量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成的誤操作可能性。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜，節(jié)省安裝費(fèi)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(yīng)平均于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計，采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)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)施，端子柜，I/0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(hù)工作量，從而降低成本，另外，各裝置的功能相對獨(dú)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)，因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4 電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計要點

4.1 智能化設(shè)計

電氣自動化控制系統(tǒng)的智能化設(shè)計是借助軟件模塊的設(shè)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(shè)計實現(xiàn)，以及PLC控制器作為控制系統(tǒng)的單機(jī)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(jìn)行自動化參數(shù)設(shè)置，然后通過操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件對智能化的PLC模塊進(jìn)行激活，因此在電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計上，較為重要的一點是軟件的設(shè)計。

4.2 節(jié)能化設(shè)計

電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計需要體現(xiàn)節(jié)能的特點，由于目前我國加強(qiáng)對環(huán)境的保護(hù)政策，提供低碳節(jié)能，因此在設(shè)計要點上同樣要體現(xiàn)節(jié)能化，在能源緊張的世界格局下，人類越發(fā)地珍惜歷史給人們留下的這部分財產(chǎn)，每用一點都要小心翼翼，生怕浪費(fèi)，當(dāng)節(jié)能成為所有這些行為的發(fā)生基礎(chǔ)時，我們就不得不在能源使用上另辟蹊很苦。

4.3 可靠性設(shè)計

電氣自動化控制技術(shù)無論是PLC控制技術(shù)，現(xiàn)場總線技術(shù)，還是變頻技術(shù)以及DCS技術(shù)，微電子技術(shù)，在控制系統(tǒng)設(shè)計上都要考慮可靠性。盡管這些新的電氣自動化控制技術(shù)具有較高的可靠性和安全性，但一旦出現(xiàn)問題，往往會給用戶帶來極大的損失，因此在設(shè)計上要加強(qiáng)可靠性措施，提高控制系統(tǒng)的可靠性。

4.4 規(guī)范化統(tǒng)一設(shè)計

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

5 結(jié)束語

目前，對于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場總線等計算機(jī)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(yùn)行經(jīng)驗，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠。

【參考文獻(xiàn)】

[1]謝常華.電氣自動化的發(fā)展[J].企業(yè)導(dǎo)報，2010（11）.

[2]周艷惠.電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，02.

[3]郭松梅，發(fā)電廠電氣自動化控制系統(tǒng)軟件模塊技術(shù)研究[J].科技傳播，2010（22）.

[4]趙勇，試論泵站電氣自動化的設(shè)計思路[J].陜西水利，2011，02.

[責(zé)任編輯：陳雙芹]