淺談電氣自動化系統的設計

關鑫宇

摘 要：電氣系統的發展是科技社會進步的標識，而隨著社會的進步，信息技術的發展，工業領域開始逐步地引進電氣自動化系統，隨著工業技術以及電氣自動化技術的發展，各領域中都開始廣泛使用電氣自動化。電氣自動化系統的發展也成為了經濟快速進步的基礎動力，成為了工業自動化的重要保障。文章主要針對當前電氣自動化設計的發展進行了分析，并針對系統設計中所涉及的原則等內容展開了討論。

關鍵詞：電氣自動化；發展；設計

在工程建設中，靈魂工作便是工程設計，設計工作是整個工程的主導，對整個工程的發展進行指導。在整個工程建設的施工中，對工期、質量以及施工安全、運行等內容進行決定。隨著電氣自動化技術的發展，現場總線技術以及嵌入式控制系統也得到了擴展應用，因而電氣自動化工作崗位的要求也越來越高。從事電氣自動化工作的人員不但要熟練操作電氣自動化系統，同時還要掌握自動化網絡技術，嫻熟應用計算機軟件。現代社會是互聯網社會，隨著信息時代的發展，通過互聯網供應商、設計人員以及企業電氣設備終端都可以相互聯接，即遠程調試以及技術支持。

1 思想基礎分析

分立式機械部件是現代電氣設備的主要設計組成，通過物理方式將控制、計量以及運行等環節聯系起來，完成復雜的運行動作，以滿足用戶配電設置需求。通過計算機，電氣自動化系統完成對系統中軟硬件的管控。不同的供應商提供不同的設備，不同的電氣自動化設備的界限也相對明顯。而設計人員針對不同的設備要依照統一管控要求結合現場需要進行協調、劃分。電氣自動化系統中，配電系統變電需要依照高中低變電的實際標準以及電氣設備分布、用電負荷等狀況進行針對性的設計。并對電氣自動化系統依照電氣設備的設計特性以及需要結合供電條件等進行控制、設計。另外對就地控制設計需要以電氣自動化控制需求為標準，完成控制設備的設計。

2 發展趨勢

現代工業電氣自動化系統中，通訊系統的發展以嵌入式控制裝置應用為基礎，由于該控制裝置的全面推廣，施工通訊協議也向著統一化方向發展，其通訊協議完全符合現場總線通訊協議的標準要求，具備了網絡通訊的能力。分布式數據庫屬于全節點數據庫。生產管理系統中，智能化設備控制系統、分布式設備控制系統以及扁平化系統均為重要組成，其中扁平化的管理系統在數據共享上功能性較強，且信息的傳遞高效、快速，具有較高的可靠性，且運行成本相對較低。而隨著信息化技術的發展，未來的電氣自動化系統要求設計人員必須在編程嵌入式控制裝置的同時，構架現場總線通訊協議。通過這種方式才能夠在項目設計時快速調配人員配置，高效、扁平化地完成工作流程的制定。通過現場總線通訊以及嵌入式控制技術，在互聯網上，企業、供應商、電氣自動化設計人員能夠更便捷地進行技術交流以及技術調整。

3 設計要點

3.1 可靠性設計

電氣自動化控制技術無論是PLC控制技術、現場總線技術，還是變頻技術以及DCS技術、微電子技術，在控制系統設計上都要考慮可靠性。盡管這些新的電氣自動化控制技術具有較高的可靠性和安全性，但一旦出現問題，往往會給用戶帶來極大的損失。因此，在設計上要加強可靠性措施，提高控制系統的可靠性。以PLC控制技術為例，設計時，PLC輸入端最有效的保護方法是外加一級光電耦合器，一旦有高電壓等侵入回路時，使其擊穿保護級光耦，然后像更換熔斷器一樣方便地更換損壞的光耦，及時排除故障。增加的保護級光耦可選用4N25型，對于開關頻率高的場合，可選用4N25型的導通延遲時間為2.8μs，關斷延遲時間為4.5μs，而PLC輸入電路的一次電路與二次電路用光耦隔離時，內部約有10ms的響應滯后，這對于PLC反應速度的影響完全可能忽略不計。

3.2 節能化設計

節能是電氣自動化控制系統的設計要求，環境保護已經逐步成為我國政策活動最為關注的內容。由于我國政策對低碳節能生產提出了具體要求，所以在設計中要將節能、環保等思想融入到設計中。隨著能源緊問題的出現，人們也逐步地意識到環境保護工作對于人類社會發展的影響，如何才能保證電氣自動化系統在運行中減小浪費，更加節能環保成為了當前電氣自動化設計的重點內容。當節能成為所有行為的發生基礎時，我們就不得不在能源使用上另辟蹊徑。節能技術顯然成為了經濟發展與環境保護之間的協調者。設計PLC控制系統，這個系統分為手動和自動，分別由控制器完成。在自動控制中，將不同變壓器設置在不同的控制檔，采用多個接點連接到PLC外接繼電器上。當自動選擇時，這些變壓器就會在PLC程序控制下，自動完成單臺供電或多臺供電的按時段切換控制，實現節能設計。

3.3 智能化設計

以軟件模塊為基礎，設計人員能夠實現電氣自動化系統的智能控制。例如電廠自動化控制系統的運行中，通過多線程在線編輯技術可以對并行數據以及相關參數進行設計，以此完成數據的采集工作。另外通過PLC控制系統可以實現電氣自動化系統中的控制系統進行單機、集中以及分布式控制。但是PLC控制系統的實現必須以實際需求為基礎，并在編輯器中對參數進行設置。而PLC模塊的激活則需要使用應用軟件以及操作系統完成。所以自動化控制系統設計中，軟件設計是重點內容。例如PLC控制類型的選擇可以通過軟件完成，如此便可以靈活配合市場需求，若生產中工作量較小，則直接切換到單機控制中，而工作量大則反之，將控制系統切換至分布控制系統或集中控制系統。

4 工電氣自動化的技術融合

電氣系統的自動化發展是在不斷的工作實踐中不斷發展，是電氣技術同自動化技術相互融合的表現。在設計中依照工藝控制標準以及實際的設備要求，需要對電氣進行第一次設置，即針對用電設備標準配以及變配電系統的設計。另外還需要對計量、控制以及保護系統進行框架設計，針對工程電氣設備要求以及實際供電需要、條件等進行專門設計。同時在設計中還要注意自動控制要求以及工藝要求是對配電就地控制裝置進行設計的基礎要求。通過組態軟件管理控制平臺，針對電氣自動化系統控制框架圖實現對電氣自動化系統控制功能。統一軟件標準協議，實現在線、離線或遠程組態編程。進行網絡系統、電氣設備、電纜敷設的設計安裝，以及電氣設備、網絡系統、系統軟件的安裝調試。實現二者相互融匯貫通，充分體現電氣的自動化、智能化和網絡的開放化。

5 結束語

科技社會是新時代人類社會的發展標識，其中電力技術的發展使得電氣自動化技術推廣不斷深入，為了保證控制模塊能夠在各行業中發揮應有的作用，設計必須在實踐中不斷總結經驗，規范設計思路以及規范標準，以此推進電氣自動化設計工作的發展。

參考文獻

[1]鐘浩銘.淺談電氣自動化控制系統的設計[J]科技創新與應用，2013，20.

[2]劉久平.如何創新電氣自動化控制系統[J].硅谷，2012，3.