電氣自動化控制系統設計及優化

王勇 鞠華僑

摘 要：自第二次工業革命完成后，電力成為人們日常生產生活中必不可少的二次能源，隨著計算機技術以及電力技術的發展，如何使得電力的供給更加智能化成為了人們關注的熱點，電氣自動化技術也由此而生。相較于傳統技術，電氣自動化控制系統具有效率高、誤差小、準確率高等突出優點;同時在電網中，由于發電站負擔著發電、調峰調頻、事故備用的重要作用，而發電站的位置一般遠離城市，工作環境和工作條件都比較差，單靠人力無法保障其安全穩定的運行，因此電氣自動化控制系統在發電站中應用十分廣泛。

關鍵詞：電氣自動化;控制系統;設計;優化

1電氣自動化系統總體設計思路

1.1電氣自動化系統設計原則及規范

電氣自動化系統一般是基于對各種數據處理之上的，因此在進行其系統設計時首先應對發電站內的設備輸入、輸出量進行細致分析，設計好數據庫，然后才能通過相應的功能模塊和網絡結構進行硬件及軟件的選型。電氣自動化系統設計應遵循的標準有：DL/T578-95《電廠計算機監控系統基本技術要求》、DL/T5065-1996《發電廠計算機系統設計規定》、DL5002《地區電網調度自動化設計技術規程》等。

1.2電氣自動化主要技術（PLC）

PLC可編程控制技術在發電站中的應用為發電站提供了十分強大的支持，PLC技術可以實現設定程序、邏輯運算、定時、順序控制等一系列功能，能夠通過計算機編程直接實現發電水輪機、水泵等機組的調速設置，使得相關設備根據電網實時負荷要求及發電站運行情況處于最佳狀態進行發電工作。

1.3電氣自動化實現功能

結合硬件與軟件設計，針對于發電站電氣自動化系統進行綜合布線，在此布線情況下，該系統主要可以實現的功能主要有：（1）數據采集和檢測：模擬量處理：參數顯示;狀態量處理：參數顯示，狀態顯示;狀態發生變化時的處理：區分是人為或是事故引起的變化;狀態量實時管理：報表，打印，實時數據查詢，報警;開關量手動操作功能。（2）設備控制：輔助設備運動控制：機組的開機，并網順序控制;機組正常停機控制;機組事故停機控制及手動緊急停機控制：備用電源自動控制;自動發電控制：自動電壓控制。

2電氣自動化系統硬件設計

2.1水泵的選擇與參數

本文所采用的水泵為ISG/IRG80-160-7.5KW管道泵，參數如表1所示。

2.2PLC選型及參數

PLC選擇永宏FBs-20MA型可編程控制器，其參數如表2所示。

詳細介紹功能特點介紹：24vdc輸入點12點（2點高速100khz，4點中速20khz，6點中速通訊速度控制總和5khz）;8點高頻電源插入繼電器或8點高頻晶體管電源插入控制輸出（2點高速100khz，6點中速20khz）;一個兩個點的rs232通訊速度控制輸入端口。本文需要用到8個輸入點，6個輸出點，以及通訊端。

2.3變頻器的選型及參數

選擇安弗森Z2400-7R5P型變頻器，其規格如表3所示。

由采用微處理器進行控制的高壓變頻器和plc系列，以及各種功率進入輸出控制裝置等均使用符合現代先進控制技術的新型絕緣柵雙極性電晶體管。所以，它必須具有可靠的交互操作性和多樣的應用功能性。當家用變頻器在家中使用時。根據逆變電機的使用參數、系統使用功能性的要求和實際操作者的特點，系統自動設置各種有關的高壓變頻器驅動參數。變頻器參數設置如表4所示。

2.4變頻器拖動多臺水泵方案

對于變頻器控制多臺的電動機，其第一個特點就是一臺小型的變頻器可以連接任意一個臺數的電動機，實現對多臺電動機的拖動，用一臺plc電機去拖動控制多臺的變頻器。如今隨著對于變頻器控制技術的進一步深入和研究，變頻器的類型和功能已經十分豐富，市場上的每一臺變頻器大多數的類型都可以帶動兩個或者更多的電動機，這樣就里一臺變頻器完成控制多臺變頻電機的主要任務。此種電動機控制的方法僅僅簡單地使用了一臺小型的變頻器，花費低，另外的電動機和硬件設備使用的就少了，從而對電動機設計的復雜性和投入大大減少，設備的性能和利用率同時也得到了大幅度的提升，潛在的控制功能被多臺電機充分利用。然而，這種控制方式只廣泛適用于一臺電機相對較少，電機硬件配置相對較集中的電動機控制系統中。

3電氣自動化系統軟件設計

3.1PLC的基本構成

通常在一個PLC中，CPU模塊是它的核心，電源模塊提供它的供能，I/O模塊是它處理的手段，其結構如圖1所示。

3.2PLC的工作過程

給PLC通電，系統以固定的方式對輸入的程序進行查錯，一遍又一遍的對任務掃描，從而將結果輸出。這就是依次掃描的過程。（1）恢復初值，給PLC通電，將內部的所有元件復位。（2）CPU檢測。（3）通訊檢測，保證通訊正常。（4）接收外部設備信息。

（5）執行程序。（6）刷新，最后將命令發給機械設備。PLC停機后，結束意思過程。

3.3PLC程序編寫

在每個水箱中分別安裝一個浮漂水位報警開關，并且同時串聯一個水位指示燈，對變頻器水位下降情況進行了監控，在變頻器水位的下降情況達到一定的程度時使變頻器的水泵自動停機，防止了水泵的空轉，并且串聯一個指示燈亮，進行了報警;每臺變頻器的水泵急停開關啟動與復位用于停止兩個水泵各分別對應一個水泵急停按鈕，按鈕分別為一個常開一個常閉，常開一個用于水泵啟動，常閉用于水泵停機，串聯一個水位指示燈，對于水泵的正常運行狀態情況進行了監視;另外還有一個水泵急停按鈕，用于分別在緊急情況時使水泵停機，不論那臺變頻器的水泵是否正常運行，都同樣能夠有效地使其他水泵停止;另外還有兩個水泵急停按鈕，可以分別在變頻器接收到報警后對其他水泵進行啟動和復位。

4結語

本文針對電氣自動化技術在發電站中的應用分析進行了研究，通過對電氣自動化技術在發電站中的重要性、主要內容和具體包含技術進行了闡述，深入研究了電氣自動化技術在發電站中的應用分析，并以PLC技術為例進行了包含設備選型和系統設計在內的詳細應用分析，對電氣自動化技術在發電站中的應用提供了相關參考。

參考文獻：

[1]徐小燕.電氣設備的自動控制設計[J].科技資訊，2018，16（33）：57-58.

[2]蘇永生.煤礦電氣自動化控制系統設計及優化[J].電子技術與軟件工程，2018（21）：107.

[3]李維偉.電氣自動化控制系統及其設計研究[J].居舍，2018（29）：171.

[4]衛昱含.電氣控制系統自動化的設計研究[J].通訊世界，2017（24）：188-189.

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