對電氣設計自動化技術的研究

楊傳浩

（廣西 南寧市 530000）

對電氣設計自動化技術的研究

楊傳浩

（廣西 南寧市 530000）

電氣自動化是世界現代科學的核心技術之一，是工業現代化的重要標志。電氣設計自動化技術與電氣自動化密切相關，它關系到自動化控制系統的分析和常用生產控制系統的設計方法，對提高產品生產的工作效率、減少體力勞動力數量以及改善生產環境等有著重大意義。本文針對電氣設計自動化技術的現狀和特點做出了相關的探討。

電氣；設計；自動化

引言

隨著信息時代的到來，電氣設計和自動化設計相互滲透交融，實現了設備設計的電氣自動一體化、機電一體化和控制系統的自動化等。但電氣設計自動化與電氣工程及其自動化不同，其核心是要掌握電氣控制設備和供配電系統的運行、管理和維護工作。

1 電氣設計自動化技術的發展現狀

電氣設計自動化技術的發展與現代信息技術、現代物理科學密切相關。其中現代信息技術是指計算機和網絡通訊技術的綜合，對電氣設計自動化技術的發展起決定性作用。現如今的高低壓變配電系統裝置一般采用嵌入式控制設備，用電設備就地控制中常用的有綜合微機保護或者繼電器保護等。微機本身強大的計算能力和存儲能力使得某些算法在微機上可以很容易的實現，而且微機保護裝置集成化的軟硬件模式，使得微機保護裝置的可靠性大大提高。[1]因此在進行電氣設計時，要按照用電設備的相關要求和工藝控制標準進行高低壓變配電系統設計與安裝，用電設備和就地控制設備的電氣設計根據IEC113-3標準的組態工具軟件進行控制，最后對電氣設計及安裝、電纜互聯記憶敷設設計等等。這樣的設計流程與傳統的設計方式中電氣設計、自動化設計過程是平行進行的，并在過程中互提測控條件的方式有很大的不同，它簡化了設計流程，將電氣和自動化設計人員合二為一、提高設計時效。另外，自動化設計中組態工作無需像以往等待系統硬件定牌后才可進行，標準的組態工具軟件和網絡通信協議使不同的設備如同同一系列供應商的產品一樣便捷的整合成系統。

2 電氣設計自動化技術的設計思想

從傳統的電氣設計自動化設計方式來看，電氣設備的相關控制系統、設備運行和計量主要通過物理方式由分立的機械部件完成，輔之以復雜的運行，基本達到用戶使用的配電設置要求。電氣自動化控制系統與電氣設計自動化不同，電氣自動化控制系統主要是通過計算機，利用軟硬件組態對相關電氣設備實施控制或管理的一個過程，且都需要由項目工程的設計人員根據現場情況的要求，統一控制管理并劃定互聯的顯著界面，通過相互協調以保證項目的實施[2]。電壓變化和配電系統的具體設置，需要依據所選用的電氣設備的負荷標準和分布情況來設計，保證針對性和實用性。最后根據供電方的實際條件和相關需求，結合現有電氣設備的特性，進行配電和變電系統的進一步計量與控制的設計。

3 電氣設計自動化技術的發展趨勢

現代電氣自動化設計較多地運用了嵌入式控制設備，嵌入式控制裝置在電氣設計自動化的未來發展中占有重要地位。在總線通信協議統一化的基礎上，嵌入式控制設備將節點數據庫分化為分布式數據庫，其特性完全符合規范的現場總線通信協議以及網絡通信功能。在項目工程的生產過程中，作為生產管理系統的重要組成部分，嵌入式控制設備智能化、扁平化、分布式的特點表現尤為突出，扁平化的管理系統在數據共享上具有速度快、效率高、可靠性強、成本低等優點。這種覆蓋面廣且功能強大的電氣自動化設計方案對設計人員的專業技能要求較高，除基本技術要求之外，在設計后期的電氣系統實踐過程中，設計人員針還需要對嵌入式控制裝置進行編程組態，并根據要求完成現場總線通信協議的構架組態工作。嵌入式控制裝置在電氣自動化設計的未來發展中占據著重要位置，其全面覆蓋的特點和統一化的現場總線通信協議，使互聯網產品供應商、企業管理工作者以及電氣自動化設計人員，能夠在離線或在線的狀態下，對產品的生產流程進行技術支持和生產調整，進一步保障項目工程的進展。此外，隨著電氣自動化技術及電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。在實際生產工作中，機械手能夠模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡及其它要求，實現抓取、搬運工件或操縱工具等等，更大程度地提高生產效率。

4 電氣設計自動化技術的設計要點

4.1 設計的節能性

在資源節約型社會大背景下，電氣設計自動化技術的設計需要體現節能這一特點。根據我國目前關于加強環境保護，提倡低碳節能產品的政策，電氣設計自動化技術在設計要點要體現出節能、綠色、環保等特點。在如今全球性的能源緊張的世界格局下，節能理所放然地成為所有設計的突破口和增值點，在電氣設計自動化技術的設計上，從能源使用和節能環保上另辟蹊徑能夠使其更加符合社會的現實要求。節能技術已經成為環境保護與經濟發展之間的關鍵點[3]。例如電氣自動化系統控制中，當使用PLC控制系統作為主要的電力控制系統之時，為達到節能的目的，一般采用PLC控制器分時段控電的策略以節約能源，還能夠避免變壓器產生低負荷或是空載運行的損壞設備的狀況。值得注意的是PLC控制系統分為手動和自動兩個方面，分別用不同的控制器來完成操作。在該系統的自動控制過程中，一般將不同的變壓器設置在不同的控制檔，并利用多個連接點將之與PLC外接繼電器相連接。這些變壓器在自動選擇時，在PLC控制系統的控制下實現單臺或多臺供電的時段切換，從而達到節能的目的。其中，PLC的硬件結構如圖1所示。

圖1 PLC硬件結構圖

4.2 設計的智能性

電氣設計自動化的智能化設計主要借助軟件模塊實現，電氣自動化控制系統的智能化具有重大意義。在促進電氣設計智能化這一點上，軟件模塊的設計占據著主要位置。例如，在發電廠的自動控制發電過程中，所需要的電氣自動化控制系統數據的是由多線程的在線可編程并行數據參數設計而來的，并以PLC控制器作為單機控制、集中控制與分布式控制的主要系統，并根據控制系統的實際需要在編輯器內進行自動化參數的具體設置。之后再通過適當的應用軟件對智能化的PLC控制模塊進行激活。由此可見，在電氣設計自動化技術方面，軟件的設計是較為重要的一環。通過軟件的設計可以使工業生產與市場需求量結合起來，更加智能化地選擇PLC控制的類型，將工作量小的智能切換到單機控制操作系統上，工作量大的智能切換到分布式或集中式的控制系統上，實現設備的最優化使用。

4.3 設計的可靠性

實際上無論是PLC系統控制技術、變頻技術、現場總線技術還是與計算機密切相關的DCS技術和微電子技術，在控制系統的設計上都要充分考慮到系統設計的可靠性。這是因為電氣自動化控制技術的可靠性和安全性一旦出現問題，不僅會給使用方帶來極大的經濟損失，還會給供給方造成各種各樣的麻煩。因而電氣設計自動化加強技術設計上的可靠性，提高控制系統的安全性是完全必要的。同樣以PLC控制技術為例，在電氣設計時，對于PLC輸入端最有效的保護方式就是在外部加一級光電耦合器，以便在外部有高電壓等異物侵入回路時，使其擊穿的是保護級的光耦合器，在更換損壞的光耦時像更換熔斷器一樣方便快捷，達到及時排除故障保護設備的目的[4]。在此過程中，一般使用情況可選用4N25型保護級光耦。

5 電氣設計自動化技術在工程中的應用

在具體的工程項目實踐過程中，電氣設計自動化技術與電氣控制系統及其自動化相互融合主要體現在以下幾個方面：①電氣設計根據具體使用情境下的電氣設備要求和相關工藝控制需要對配電系統和用電設備進行第一次針對性的設計；②注意根據自動系統控制和工藝要求，進行配電系統末端就地控制裝置的框架設計；③根據供電方的實際條件、具體需求以及工程項目對于電氣設備的具體要求進行第二次的框架設計；④針對專門的電氣設備、網絡系統和電纜敷設進行設計與安裝；⑤利用相關的組態軟件管理控制平臺，統一標準協議，實現在線、離線甚至遠程的組態編程工作；⑥對電氣設備、系統軟件和相應網絡系統的安裝與調試，實現融匯貫通，在實踐上充分體現電氣自動化、設計智能化與網絡應用的開放化和高速化[5]。

6 結束語

綜上所述，在日益發展的現代化社會，電氣自動化技術在今后的使用會越來越廣泛，電氣設計自動化技術的創新與進步對于電氣自動化具有重大意義，對我國電力技術行業的發展有著重要作用。為更好地將電氣自動化控制模塊應用于各行各業，在電氣設計自動化技術要在不斷發展的現況中充分實現規范化設計，根據節能性。智能化和可靠性的特點總結實際可用的設計思路，將電氣設計自動化技術標準化與規范化，使之更好的運用于生產實踐。

[1]呂 欣.電氣設計自動化技術淺析[J].中國科技投資，2013，2（1）：86.

[2]王春娜，趙蕓俠.探析電氣工程中自動化技術的應用[J].城市建設理論研究，2013，7（9）：54～55.

[3]楊曉謙.試述傳統電氣與自動化技術的設計思想與融合[J].科技創業家，2012，11（6）：165.

[4]王冬梅.電氣自動化控制技術研究[J].機電信息，2012，8（3）：113.

[5]姚 立.電氣工程中自動化技術的研究[J].大科技，2011，11（2）：168.

TM92

A

1004-7344（2016）02-0321-02

2015-12-29

楊傳浩（1986-），男，初級，專科，主要從事電氣設計方面的工作。