淺談電氣自動化技術的應用

姜錦中

【摘要】隨著現代工業的發展，自動化技術達到廣泛運用，文章從電網調度和變電站自動化、PLC技術的應用、工廠控制自動化、單片機和集成電路及工業控制計算機及變換器電路的應用幾個方面進行了分析。

【關鍵詞】電氣自動化；應用；自動化；電氣工程

引言：首先，隨著現代工業的的發展，自動化技術在供電系統中廣泛運用，自動化技術在我國運用有幾十年的歷史了，已經歷了幾次重大的專業調整，但由于其使用面寬，一直到現在仍然煥發勃勃生機。它可應用于建筑。智能化建筑的發展必然離不開電氣自動化，隨著我國國民經濟的飛速發展以及數字電子化科技發展，高檔智能化建筑無疑已經成為當今建筑界的主要發展方向。自然達到合理利用設備，在資源方面，人力的節省就有了建筑設備的自動化控制系統。智能化建筑內有大量的電子設備與布線系統。這些電子設備及布線系統一般都屬耐壓等級低，防干擾要求高，是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級負荷，應該設計為一級防雷建筑物，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。

1. 電氣自動化控制系統設計的一般原則和設計思想

1.1 設計原則

最大限度滿足生產機械和工藝對電氣控制的要求。

1.2 設計思想集中監控方式。

1.3 遠程監控方式。

1.4 現場總線監控方式。

2. 電網調度和變電站自動化

電網調度和變電站自動化。電網調度自動化主要組成部分，由電網調度控制中心的計算機網絡系統、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備等，其主要是通過電力系統專用廣域網連結的，下級電網調度控制中心、調度范圍內的發電廠、變電站終端設備等構成。電網調度自動化的主要功能是：電力生產過程實時數據采集與監控電網運行安全分析、電力系統狀態估計、電力負荷預測、自動發電控制、自動經濟調度并適應電力市場運營的需求等。變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監控功能，提高變電站的安全運行水平。

變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規電磁式設備；二次設備數字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監視實現計算機屏幕化；運行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。發電廠分散測控系統（DCS）。過程控制單元（PCU）由主控模件（MCU）和智能I/0 模件組成。PCU直接面向生產過程，接受現場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開

關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數、設備狀態的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執行機構，完成生產過程的監測、控制和聯鎖保護等功能。

3.PLC 技術的應用

PLC是計算機技術與繼電接觸控制技術相互結合的產物，其存儲器采用了可編程序以實現在其內部存儲進行控制、運算、記錄等操作指令。該技術是為了在工業環境下使用而設計的一種可編程邏輯控制器系統。該技術近年來被廣泛應用于電力系統自動化中，解決了傳統控制系統內可靠性低、接線復雜、靈活性較差以及耗能高等缺點。

3.1 PLC 技術的數據處理

PLC可以完成數據的采集、分析及處理，具有排序、查表、數學運算、數據轉換、數據傳送以及位操作等功能。這些數據可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，可以完成一定的控制操作，與存儲在存儲器中的參考值比較，也或將它們打印制表。數據可用于過程控制系統，也可以處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統。

3.2 PLC 技術的開關量控制

火力發電系統內的輔助系統的工藝流程的控制多為順序控制和開關量控制兩種。用許多行業也應用到PLC進行開關量控制，如機床電氣控制、電機控制以及電梯運控制、汽車裝配線和啤酒灌裝生產線等。PLC技術的輸出和輸入信號都是通/斷的開關信號。工業控制中應用最多的控制是開關量的邏輯控制。控制的輸出、輸入點數均可通過擴展實現，從十幾個到成千上萬個點，不受限制。

3.3 PLC 技術的順序控制

隨著國家對節能減排要求的逐步提高以及改革的深入，近年來大型火電企業的輔助系統均已由原來的繼電控制器升級成PLC控制系統，該行業在生產過程中降低資源損耗和提高效益，已成為各企業的管理最終目標。因此隨著科技的進步，各電廠對類似企業輔助車間的自動控制水平也提出了更高的要求，而采用PLC控制系統不僅可以通過信息模塊單獨控制某個工藝流程，并且可以與通信總線連接來協調全廠生產工作。

4. 工廠控制自動化

工廠用電設備分別安裝在各配電室和電動機控制中心，所要執行的信息處理任務龐大，而維修工作也相對復雜。它與熱工系統相比，電氣設備操作的頻率低，一些系統設備在維持正常運行時，可以經過好幾個月甚至更長的時間再操作一次；電氣設備所需要的保護裝置要求高，動作速度快，一個保護動作通常要在40MS以內完成。電氣設備的構造機構本身具有聯鎖邏輯較簡單、操作機構復雜的特點，而控制方式也主要是廠用電系統，其主要設備監控需要接入DCS系統，如果兩臺系統一起運行，一臺系統的檢修不得影響另一臺系統的運行，因此，需要考慮兩臺機組DCS 電氣

控制的模式，保證控制的穩定性。根據電氣設備的主要特點我們知道，在構建ECS時，其系統結構、與DCS的聯網方式是確保系統高可靠性的關鍵。除了要保證系統的正常運行，還要確保運行時各種數據處理和信息收集的準確性，同時提出相應的應急措施，確保電氣系統可以在最好的狀態下運行。

5. 單片機、集成電路及工業控制計算機及變換器電路的運用

以MCS—51 代表的8 位機雖然仍占主導地位但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產的PIC 系列單片機及GM$97C（二系列單片機等正在推廣，而且單片機的應用范圍已開始擴展至智能儀器儀表或不太復雜的工業控制場合以充分發揮單片機的優勢另外，單片機的開發手段也更加豐富，除用匯編語言外，更多地是采用模塊化的C 語言、PL/M語言。隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應用普通晶閘管時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件人第二代后，更多早采用PWM變換器了、采用PWM方式后，提高了功率因數，減少了高次諧波對電網的影響，解決了電動機在低頻區的轉矩脈動問題。隨著工業的發展，自動化技術運用也越來越來廣，涉及很多行業，在社會最具開發前景的眾多技術的合成。

6. 結束語

OPC（OIJEfor 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。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，這種趨勢正從單一的設備轉向集成的系統。

參考文獻：

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