電氣自動化控制系統的設計與應用

趙玉紅

（山鋼集團萊蕪分公司能源動力廠（熱能車間），山東 萊蕪 271104 ）

電氣自動化控制系統的設計與應用

趙玉紅

（山鋼集團萊蕪分公司能源動力廠（熱能車間），山東 萊蕪 271104 ）

電氣工程是實現現代化的核心工程之一，其面臨的挑戰和機遇也非常大，如何設計出一套科學智能的電氣自動化控制系統是目前多數電氣從業人員共同探討的問題之一。本文從電氣自動化控制系統的功能出發，分析其主要功能的實現方式，并列舉了一些自動化電氣控制系統的應用實例。

電氣工程；自動化控制；功能分析；設計應用；

目前電氣自動化控制系統的應用比較廣泛，對我國電氣事業的發展具有較好的推進作用，對社會生產生活發揮著巨大的影響。但是隨著電氣自動化控制系統應用領域的擴大，其出現的問題和面臨的挑戰也在不斷的增加，如何合理的設計電氣自動化控制系統成為目前電氣從業人員在共同探討的問題，因此對于電氣自動化控制系統設計與應用的分析具有重要的意義，能夠推動控制系統向智能化和創新化的方向發展。

1 電氣自動化控制系統功能分析

電氣自動化控制系統的主要功能是控制，但是實現控制功能的前提是有可以分析的數據為控制提供支持，即監控功能，監控功能包括信息的采集和傳輸過程。

1.1 信息采集功能

電力系統中要具備相關的數據終端采集設備和軟件，信息采集功能是控制系統實現控制功能的基本保障。通過終端設備和軟件來采集電力系統中的環境情況、設備運行情況等，具體的包括設備數量、運行時間、故障情況、環境溫度、信號情況、報警系統的工作情況等。通過這些軟件和設備采集的數據來分析電力系統中的實時信息，向工作人員提供相關的運行信息，保證工作人員能夠對突發情況進行有效的處理。

1.2 信息傳輸功能

信息的傳輸是雙向的，即將終端設備和軟件采集的信息傳輸至處理中心，處理中心將控制處理指令傳輸到執行終端。因此信息的傳輸過程是非常重要的，信息傳輸是控制系統實現監督和控制的必要條件。電力系統的傳輸設備要包括信號電纜、視頻電纜、光纜、同軸電纜、雙絞線等，根據傳輸的距離和信號的類型來選擇相應的傳輸方式，從而保證信號傳輸的速度和質量，避免出現傳輸不及時、信息丟失、信息混亂、編碼錯亂等情況。控制器需要包括電源模塊、控制模塊、編輯模塊、通信模塊等，保證系統工作的協調性。

1.3 信息分析功能

信息分析是控制系統實現監測和控制的必須過程。控制系統需要對終端設備和軟件采集的信息進行簡單的處理分析，然后將采集的信息傳送到數據庫當中，并將其反映到相應的控制軟件或系統，對于系統無法自主處理的需要工作人員通過系統的協助來開展相應的工作。同時系統需要對采集到的數據進行存儲，包括設備情況、環境情況等實時的數據，并支持形成各類報表、曲線圖，能夠打印瀏覽，方便工作人員對數據做出進一步的分析。

1.4 診斷控制功能

診斷控制為電氣自動化控制系統的核心功能，在信息采集和分析過程完成以后，控制系統需要自主進行診斷，該診斷是基于系統分析結果和工作人員分析的結果來進行的，包括對可控制器、計算機、現場終端設備的診斷等，保證系統能夠穩定的運行。同時根據分析結果和診斷結果來進行相應的控制，包括電力系統中的設備運行、故障檢測等，從而保證電力系統運行的穩定性。

2 監控功能的實現方式

2.1 集中監控方式

集中監控的運行和維護比較方便，而且控制站不需要太高的防護要求，能夠很容易的實現系統的設計。但是集中監控方式最大的缺點就是處理器的負荷非常大，因為其特殊的監控方式使得系統各功能都集中到一個處理器上進行處理，導致處理器任務十分繁重，極大的影響了處理速度。同時電氣設備都需要接入監控系統，因此會導致系統主機冗余下降，增加電纜的數量，使得成本投入比較大，并且較長的電纜還會影響傳輸信息的準確性。而且系統中需要使用硬接線來實現隔離刀閘的閉鎖和斷路器的聯鎖操作，受隔離刀閘輔助接點位置的影響，使得這種操作無法到位，造成設備操作困難，無法徹底進行。另外該監控方式的二次接線十分復雜，增加了查線工作的難度，容易在查線過程中出現誤操作現象。

2.2 遠程監控方式

遠程監控方式的優點比較多，通常情況下遠程監控能夠節約大量的電纜，因此使得材料費用和安裝費用都降低，并且該監控費方式具有較高的可靠性，能夠靈活組態。但是受現場線路通訊速度的影響，使得其應用范圍比較小，一般只適用于小型系統的監督和控制，無法應用到一些大型的例如全廠的電氣自動化系統的建設。

2.3 現場總線監控方式

得益于以太網的發展，使得現場總線監控方式能夠應用于電氣自動化控制系統中，目前該種方式已經比較成熟，同時也積累了大量的運行經驗，使得電氣自動化控制朝著智能化的方向發展。該監控方式能夠有效的提高系統的針對性，針對不同的間隔實現不同的功能。該監控方式具備遠程監控的所有優點，另外還能減少大量的系統設備，例如端子柜、隔離設備、模擬量變送器、I/0卡件等，同時該方式的智能設備可以就地安裝，通過通信線與監控系統連接，節約了大量的控制電纜，進而降低了安裝和維護工作量，降低成本。另外比較明顯的優勢就是獨立性，該方式中各個裝置的功能都是相對獨立的，極大的提高了系統的可靠性，避免因為單一裝置故障所導致的系統癱瘓事故。

3 控制系統的控制方式

電氣自動化控制系統需要具有智能化、規范化、信息化的特點，并可通過相應軟件模塊設計來實現，使電氣自動化控制系統在性能、功能、反應等方面得到進一步完善與提高，對外界干擾和相關指令做出判斷和回應，實現電氣系統控制的簡單化和快速化，同時減少人力和物力消耗，降低生產成本。例如在發電廠的電氣自動化控制系統中，其數據采集系統可以由多線程在線可編程數據參數來實現，并以 PLC控制器作為單機控制系統，實現集中控制系統或者是分布式控制系統。

4 智能化技術在電氣工程自動化中的應用

4.1 電氣工程機械設備的檢測

首先電氣工程中需要大量的機械設備作為支撐，并且這些機械設備具有多樣性的特點，其次電氣運行具有連續性的特點 ，這些機械設備工作時間較長，很容易出現損壞的情況，一旦出現問題，電力系統的運行將會出現很大的故障，對生產生活產生嚴重影響。智能化技術的應用能夠快速而全面的對這些機械設備進行檢測，一方面能夠利用計算機技術對機械設備各方面的數據進行檢測和分析，從而對于其運行狀態進行準確的判斷，另一方面可以對機械設備的運行情況進行嚴密的監視，在發現問題時能夠及時的傳遞信息，為工作人員的調整和處理提供了一定的保障。

4.2 電氣工程自動化系統的控制

控制系統最主要的目的就是對電氣工程的運行狀態進行全面的了解，在出現問題時能夠及時解決，智能化技術有先進的計算機網絡技術能夠及時全面的檢測和反饋信息。例如 2014年某市將智能化技術運用到電氣工程自動化控制系統中，通過對電氣工程各環節設置合理的參數，智能化技術能夠通過這些參數對電氣系統出現故障的情況進行準確的定位，對于提高故障處理的效率以及降低經濟損失具有至關重要的作用；并且這一技術的應用能夠自行處理信息，縮短了故障的時間，實現了經濟效益的最大化。

4.3 PLC系統的應用

所謂的 PLC就是可編程邏輯控制器，能夠通過數據的模擬對系統的運行狀態進行觀察，在電氣工程自動化系統中的應用具有極強的邏輯性，是對傳統控制器的一種突破，利用現代化的科學技術進行邏輯運算、順序控制以及定時、計數等多方面的情況，對于電氣工程來說能夠對自動化控制系統中的各環節自動的切換和操作，在降低控制難度的同時保證了電氣工程的正常運行，使電氣工程更好的適應社會需求。

5 結語

文章以電氣自動化控制系統的功能為出發點，對其主要功能的實現方式進行了總結，同時列舉了一些自動化電氣控制系統的應用。相關從業人員在參考本意見的時候要結合電氣工程的實際要求，對其進行優化，并摸索新的辦法，推動電氣工程的進步和發展。

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