电气自动化控制系统设计及发展研究

电气自动化控制系统设计及发展研究

蒋浩

广东芬尼克兹节能设备有限公司广东广州510000

摘要：近年来，科学技术不断进步，计算机技术在各个领域得到了广泛的应用，而电气自动化控制系统的设计也离不开计算机网络技术的合理运用。随着社会的发展，自动化控制系统得到了人们的普遍关注，自动化控制系统不仅能够提高工作效率，较少工作错误，也能够节约人力成本，因此，电气自动化控制系统的设计对于变电站的发展有着重要的意义。

关键词：电气自动化；控制系统；设计

一、电气自动化控制系统的功能

电气自动化控制系统的主要功能是通过对回路线路运行的稳定性与安全性进行控制，从而实现对整个系统若干电子组件的运行进行全面控制，保证设备的稳定运行。电气自动化控制系统的功能主要有：第一，自动控制功能。当电气自动化控制系统中的某个设备出现故障，则能够通过自动开关的作用切断线路，以此保证线路的安全，因此自动控制功能也成为了电气自动化控制系统的基本功能。第二，保护功能。在电气设备的运行过程中会出现各种不可预知的事故或者故障，这是电压或者电流就回瞬间加大超过设备允许的范围，这就需要设备具有对故障信号的检测和对线路自动处理的功能。第三，监视功能。自动化控制系统中的变量电是无法用肉眼来衡量的，所以需要借助传感器的监视功能，通过对视听信号的检测实现对整个系统变化情况的实时监控。第四，测量功能。通过对视听信号的监测能够判断系统的工作状态，同时也需要专业的设备对各种信号和参数进行必要的测量，才能做出科学的调整决策。

二、当前电气自动化系统的发展现状

首先，电气自动化系统信息化。信息技术在纵向和横向上向电气自动化进行渗透，纵向上，信息技术从管理层面对业务数据处理进行渗透，利用信息技术可以有效存取财务等管理数据，对生产过程动态监控，实时掌握生产信息并确保信息的全面、完整和准确；横向上，信息技术对设备、系统等进行渗透，微电子等技术的应用使控制系统、PLC等设备界线从定义明确逐渐变得模糊，而软件结构、组态环境、通讯能力等的作用日益凸显，网络、多媒体等技术得到了广泛应用。

其次，电气自动化系统使用、维护与检修简易化。WindowsNT等已经成为实施电气自动化控制平台、规范以及语言的标准，基于Windows的人机界面成为了电气自动化的主流，并且基于Windows的控制系统有着灵活、易于集成等优势，也得到了广泛的应用。采用Windows操作平台使得电气自动化系统的使用、维护和检修更加简单、方便。

最后，实现分布式控制应用。电气自动化系统通过串行电缆连接中央控制室、PLC、现场，将工业计算机PLC的CPU、远程I/O站、智能仪表、低压断路器、变频器、马达启动器等连接，将现场设备的信息收集到中央控制器。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统与相关智能设备的双向传输通讯总线，将PLC、现场设备与相应的I/O设备连接起来，使输入输出模块发挥现场检查和执行的作用。

三、电气自动化控制系统的设计

1、远程监控

所谓的远程监控实际上为一种技术监控，该方式具有节省安装费用可靠性较高以及节约能源等特点。因为现阶段电力系统的现场总线的通讯较慢，同时电厂电气部分的通讯录又相对而言较大，因此此类方式在某种程度上说更加适合于小系统的监控，对于实现大系统的监控还有一定的难度，尤其不能适应电气自动系统的建立。

2、同步开断

所谓的同步开断就是在电流或者电压特定的相同的位置完成电路的闭合或者断开。就技术而言同步开断手段能够有效避免电力系统中操作过电压。如此一来由操作过电压来实现电力仪器的绝缘水平可以大大的降低。现阶段由于高压开关均为机械开关，此种开关的开断时间相对较长，同时分散性也非常大，所以很难真正实现精确的定相开断。目前电力企业也使用同步开断的技术也少之又少。

3、集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

4、现场总线监控方式

目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任意装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

四、电气自动化工程控制系统的发展趋势

1、电气自动化控制系统的统一化

电气自动化控制系统的统一化对于自动化产品的周期性设计、安装与调试、维护与运行等功能的实现有无比重要的作用，减小了从没计到投入运用之间的时间和成本。实行电气自动化控制系统统一化的主要目标就是为了把开发系统从运行系统当中分离出来。同时也为了能够方便达到客户的要求。电气自动化控制系统的主要发展趋势就足能够把电气自动化系统通用化，电气自动化网络结构应该保障现场的设施、计算机的监管体系、企业工程的管理体系之间数据交流的畅通。需要考虑的是，实行网络计划，全部需要保证控制元件到办公室环境之间的自动化的整体通讯。

2、电气自动化工程的生产将更加的安全

安全防范技术的集成化是电气自动化工程控制系统的一个发展方向，重点就是保证系统的安全。在非安全状态下，用户要如何选择才能实现安全。在分析我国市场的发展特性后，我们应该从最高安全级别开始，逐渐延伸到安全级别低的领域，硬件设备与软件设备，公共设施层与网络层，实现对此系统的安全设计的全面研究。

3、电气自动化工程控制系统的市场化

作为一种工业产品，要实现长久的发展，必须深化制造部门内部的体制改革，运用现代科学技术保障发展的成果。而且还需要密切的关注产业市场化所带来的后果，保证产品适应市场发展的需要。另一方面，制造企业不仅需要对开发技术和集成系统进行研发投入，同时还需要运用分工外包和社会化之间的合作，使零部件的配套生产逐渐的市场生产化、专业化，从而能够保证对高端装备技术开发研究资源综合利用，提升自主装备制造的比例.产业市场化是产业发展的必然趋势，对于资源配置工作效率的提升有着显著的促进作用。

4、创新电气自动化工程控制系统技术

在我国电气自动化发展形势下，随着市场化的条件越来越成熟，创新能力在电气自动化工程控制系统中得到增强。并且企业不断吸收创新技术来提升自身的创新能力，再加上科研的投入，为创新电气自动化提供了更加远大的前景，加强政策上的宽松，健全、完善机制非常有利创新。近阶段我国企业主要生产一些中低档次的产品，产品主要服务于中小型的项目，企业应该打开自主创新的新局面，转换经济增长模式，逐渐提升创新能力。

五、结语

综上所述，电气工程自动化的发展是国家经济运行的有效技术手段，也是衡量国家各行业技术发展水平的一个标准。因此，电气自动化企业只有深刻了解电气自动化控制系统设计的综合功能、具体设计原则和要求，并采取最有效的最合理的控制方式，加强其控制系统的设计，确保电气自动化控制系统的科学性和安全性，才能提高其生产效率，确保企业生产的整体质量，最大程度减少由于认为失误带来的损失，最终提高其自身的经济效益。

参考文献：

[1]刘学东.电气自动化控制系统分析[J].中国科技博览，2018（19）：82-83.

[2]吴西芹，余琦，陈辉.浅谈电气自动化控制系统的设计[J].城市建设理论研究（电子版），2017（18）：103.