電氣自動化控制系統的設計

翟齊生 周娣

摘 要：在電氣自動化的控制系統領域中，以計算機作為基礎，便于集成和靈活控制，因此被廣泛的應用到電氣自動化的控制系統中。本文簡單介紹了電氣自動化控制系統的功能及設計要點，對電氣自動化控制系統的應用進行分析，對其發展趨勢進行了詳細的闡述。

關鍵詞：電氣自動化；控制系統；設計特點

近年來，科學技術不斷進步，計算機技術在各個領域得到了廣泛的應用，而電氣自動化控制系統的設計也離不開計算機網絡技術的合理運用。隨著社會的發展，自動化控制系統得到了人們的普遍關注，自動化控制系統不僅能夠提高工作效率，減少工作錯誤，也能夠節約人力成本，因此，電氣自動化控制系統的設計對于變電站的發展有著重要的意義。

近幾十年來，OPC技術的出現以及Windows、Microsoft平臺的使用使得在電氣自動化控制系統在計算機發展中的地位越來越顯赫。電氣系統自動化的市場需求推動了電氣自動化和IT平臺的不斷融合，電子商務的迅速發展同時也加速了這一進程。創新力量不僅使生產成本降低，同時也使生產效率大幅度提高；減少了消耗同時又提高質量。電氣自動化控制系統的發展正朝著分散、開放、信息化方向發展。

1 電氣自動化控制系統的特點和設計思路

1.1 特點

與傳統的熱機機械設備相比照，電氣自動化系統無疑信息量小、操作的頻率較低、所控對象較少，同時還具有工作效率高、精確化運行的優勢。正因為電氣設備需要自動裝置的牢靠特性、高抗干擾和反應敏銳的能力，電氣自動化的控制系統具備批量連鎖防護的功能特點，可滿足有效管理的需求。

1.2 設計思路

電氣自動化的控制系統有遠程監控、現場總線的監控以及集中監控三大類設計方法。遠程監控方式的主要特點就是可以大量節約電纜、節約材料、可靠性高、節省安裝費用、組態靈活等。由于Lonworks總線，CAN總線等各種現場總線的通訊速度并不是很高，而有的情況下要求的電氣部分通訊量又相對比較大，例如電廠。這個限制就使這種遠程監控方式只能適合于小系統監控的場合，而對于全廠的電氣自動化系統的構建是不適應的。而現場總線監控方式不僅具備遠程監控方式的所有優點，還減少了大量的隔離設備、I/O卡件、端子柜、模擬量變送器等輔助設備和器件，并且這種智能設備大多都就地安裝，并通過通信線與監控系統連接，大量節省了控制電纜，減少了投資和安裝維護工作量，使成本大幅度的降低。此外，各裝置的設置和功能都相對獨立，在各個裝置之間只通過網絡連接，這樣就使系統的可靠性提高，系統中任一裝置的故障只會影響到相應的元件，并不會導致整個系統的癱瘓。所以，現場總線監控方式在未來各個電氣自動化控制領域有較大的發展空間，也是發電廠計算機監控系統的發展方向。集中監控方式的主要優點就是運行維護比較方便，由于控制站的防護要求并不高，系統設計相對容易。但集中監控的一個就需要達到集中的要求，這就要求將系統的各大功能集中到同一個處理器處理，這樣就會造成處理器的任務繁重，相應的處理速度就會受到影響。

2 電氣自動化控制系統設計的現實狀況

1）電氣自動化控制系統的標準語言規范是WindowsNT和IE在電氣自動化的發展領域，人機界面操作已經成為了一種主流的發展方向，它具有微機系統控制的靈活性以及容易集成化等優點。另一方面，電氣自動化工程控制系統所使用的標準語言使其維護更加的容易。

2）分布式控制應用目標的實現。電氣自動化經由串行的電纜把工業計算機、CPU、智能化儀表、變頻器、低壓斷路器和遠程I/O等諸多關鍵設備相連接，并利用中央控制器把設備信息加以收集。分布式控制經串行數字式分支框架，實現智能機械設備的通訊總線和自動化系統的連接，當然也把對應的I/O設備和現場設備相互連接，力促發揮輸入―輸出模塊的現場審驗和執行的效能。

3）集中監控方式下的自動控制系統。集中監控方式下的自動控制系統有一個比較的缺點就是處理的速度相對比較緩慢，而且其控制方式主要是把所有的功能都集中在一個處理器中，這就導致了整個集中控制下的自動控制系統有一個缺點，這也導致了整機運行速度的緩慢。另一個方面，把系統的所有設備都放入監控之中，就會導致監控數量過于龐大，主機空間的不斷下降，從而大大的增加了電纜的數量，造成了費用的增加，同樣因為過長的傳輸距離降低了控制系統的可靠性能。因為集中進行監控的聯鎖與隔離器件中的閉鎖使用的都是硬接線，因此導致設備很難進行功能擴容操作。另外，因為系統接線的反復，增加了故障查找工作的困難度，也會增加由此而產生的錯誤指令，使得整個電氣自動化工程控制系統可靠性降低。

4）信息集成化的電氣自動化控制系統。毋庸置疑，隨著第三次科技革命的大力推進，信息技術和跨越式發展，促使IT逐步滲透于電氣自動化中，對電氣自動化的影響是至關重要的。信息技術會在電氣自動化設施、系統和機器中進行橫向的擴展比較。而且隨著微電子技術的不斷投入應用，對于原來明確規定的設備也慢慢的變得模糊了，而結構軟件、通訊的能力和統一，運用在組態環境之下逐漸的顯得越來越重要。

3 電氣自動化控制系統的發展趨勢

在我國電氣自動化發展戰略的指導之下，伴隨著市場化的環境，使電氣自動化工程控制系統的創新能力得到不斷的提升，對于已經引入的創新性技術及時的進行消化、吸收以及再創造。電氣自動化工業企業應該不斷的提升自身的技術創新能力，對于具有自主知識產權的電氣自動化工程控制系統加大科研的投入，為電氣自動化的研究提供更加廣闊的空間。而政府同樣應該意識到電氣自動化工程控制系統在經濟發展當中的主導力量，加強政策上的扶持，建立和完善機制

體系。

當前，經建設部科技發展促進中心評估，通過了一批在工程中已實際采用、具有國內領先水平的電氣智能化技術的科技成果，他們主要采用了電氣系統集成技術。在智能電氣系統內的每個子系統，一般來說均由各自的網絡連接起來，在各自的操作站下完成預期的工作，但尚未達到信息資源共享。為了達到管理的方便快捷，各子系統之間的信息資源共享，應進行系統集成。在系統集成過程中，集成所選擇的系統平臺不同，網絡結構不同，所集成的子系統范圍不同，有不同的集成模式。隨著計算機技術、網絡技術、控制技術、顯示技術的發展，使電氣設備控制系統通過計算機網絡與其它子系統相連，由此產生以電氣設備控制系統為主的系統集成方式。它們利用開放的協議以達到各相關子系統之間的聯動控制和信息共享，提高了管理效率，也提高了處理突發事件的能力，并達到了節能和節省人力的目的，這就是電氣設備管理系統（BMS）。系統進行集成并不是目的，而是在此基礎上提升電氣的使用功能和提高管理效率的技術性手段，集成的內容也并不是多多益善，根據管理的使用需要，在技術成熟、系統可靠、投資合理管理高效等按需進行集成控制。

4 結語

近幾年電氣專用設備朝智能化、小型化、多功能、信息量大的方向發展。電氣專用設備制造廠家紛紛推出了雙CPU、智能型、帶現場總線接口的高可靠性能的產品。加之這些廠家也推出了自主知識產權的電氣綜合自動化系統，使ECS功能擴展，實現電氣綜合自動化，同時保證電氣系統的相對獨立性的條件已經成熟。

參考文獻

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