电气自动化控制系统的设计与应用

2017-01-20赵玉红

中国设备工程 2017年14期

关键词：电气工程电气智能化

赵玉红

（山钢集团莱芜分公司能源动力厂（热能车间），山东莱芜 271104 ）

电气自动化控制系统的设计与应用

赵玉红

（山钢集团莱芜分公司能源动力厂（热能车间），山东莱芜 271104 ）

电气工程是实现现代化的核心工程之一，其面临的挑战和机遇也非常大，如何设计出一套科学智能的电气自动化控制系统是目前多数电气从业人员共同探讨的问题之一。本文从电气自动化控制系统的功能出发，分析其主要功能的实现方式，并列举了一些自动化电气控制系统的应用实例。

电气工程；自动化控制；功能分析；设计应用；

目前电气自动化控制系统的应用比较广泛，对我国电气事业的发展具有较好的推进作用，对社会生产生活发挥着巨大的影响。但是随着电气自动化控制系统应用领域的扩大，其出现的问题和面临的挑战也在不断的增加，如何合理的设计电气自动化控制系统成为目前电气从业人员在共同探讨的问题，因此对于电气自动化控制系统设计与应用的分析具有重要的意义，能够推动控制系统向智能化和创新化的方向发展。

1 电气自动化控制系统功能分析

电气自动化控制系统的主要功能是控制，但是实现控制功能的前提是有可以分析的数据为控制提供支持，即监控功能，监控功能包括信息的采集和传输过程。

1.1 信息采集功能

电力系统中要具备相关的数据终端采集设备和软件，信息采集功能是控制系统实现控制功能的基本保障。通过终端设备和软件来采集电力系统中的环境情况、设备运行情况等，具体的包括设备数量、运行时间、故障情况、环境温度、信号情况、报警系统的工作情况等。通过这些软件和设备采集的数据来分析电力系统中的实时信息，向工作人员提供相关的运行信息，保证工作人员能够对突发情况进行有效的处理。

1.2 信息传输功能

信息的传输是双向的，即将终端设备和软件采集的信息传输至处理中心，处理中心将控制处理指令传输到执行终端。因此信息的传输过程是非常重要的，信息传输是控制系统实现监督和控制的必要条件。电力系统的传输设备要包括信号电缆、视频电缆、光缆、同轴电缆、双绞线等，根据传输的距离和信号的类型来选择相应的传输方式，从而保证信号传输的速度和质量，避免出现传输不及时、信息丢失、信息混乱、编码错乱等情况。控制器需要包括电源模块、控制模块、编辑模块、通信模块等，保证系统工作的协调性。

1.3 信息分析功能

信息分析是控制系统实现监测和控制的必须过程。控制系统需要对终端设备和软件采集的信息进行简单的处理分析，然后将采集的信息传送到数据库当中，并将其反映到相应的控制软件或系统，对于系统无法自主处理的需要工作人员通过系统的协助来开展相应的工作。同时系统需要对采集到的数据进行存储，包括设备情况、环境情况等实时的数据，并支持形成各类报表、曲线图，能够打印浏览，方便工作人员对数据做出进一步的分析。

1.4 诊断控制功能

诊断控制为电气自动化控制系统的核心功能，在信息采集和分析过程完成以后，控制系统需要自主进行诊断，该诊断是基于系统分析结果和工作人员分析的结果来进行的，包括对可控制器、计算机、现场终端设备的诊断等，保证系统能够稳定的运行。同时根据分析结果和诊断结果来进行相应的控制，包括电力系统中的设备运行、故障检测等，从而保证电力系统运行的稳定性。

2 监控功能的实现方式

2.1 集中监控方式

集中监控的运行和维护比较方便，而且控制站不需要太高的防护要求，能够很容易的实现系统的设计。但是集中监控方式最大的缺点就是处理器的负荷非常大，因为其特殊的监控方式使得系统各功能都集中到一个处理器上进行处理，导致处理器任务十分繁重，极大的影响了处理速度。同时电气设备都需要接入监控系统，因此会导致系统主机冗余下降，增加电缆的数量，使得成本投入比较大，并且较长的电缆还会影响传输信息的准确性。而且系统中需要使用硬接线来实现隔离刀闸的闭锁和断路器的联锁操作，受隔离刀闸辅助接点位置的影响，使得这种操作无法到位，造成设备操作困难，无法彻底进行。另外该监控方式的二次接线十分复杂，增加了查线工作的难度，容易在查线过程中出现误操作现象。

2.2 远程监控方式

远程监控方式的优点比较多，通常情况下远程监控能够节约大量的电缆，因此使得材料费用和安装费用都降低，并且该监控费方式具有较高的可靠性，能够灵活组态。但是受现场线路通讯速度的影响，使得其应用范围比较小，一般只适用于小型系统的监督和控制，无法应用到一些大型的例如全厂的电气自动化系统的建设。

2.3 现场总线监控方式

得益于以太网的发展，使得现场总线监控方式能够应用于电气自动化控制系统中，目前该种方式已经比较成熟，同时也积累了大量的运行经验，使得电气自动化控制朝着智能化的方向发展。该监控方式能够有效的提高系统的针对性，针对不同的间隔实现不同的功能。该监控方式具备远程监控的所有优点，另外还能减少大量的系统设备，例如端子柜、隔离设备、模拟量变送器、I/0卡件等，同时该方式的智能设备可以就地安装，通过通信线与监控系统连接，节约了大量的控制电缆，进而降低了安装和维护工作量，降低成本。另外比较明显的优势就是独立性，该方式中各个装置的功能都是相对独立的，极大的提高了系统的可靠性，避免因为单一装置故障所导致的系统瘫痪事故。

3 控制系统的控制方式

电气自动化控制系统需要具有智能化、规范化、信息化的特点，并可通过相应软件模块设计来实现，使电气自动化控制系统在性能、功能、反应等方面得到进一步完善与提高，对外界干扰和相关指令做出判断和回应，实现电气系统控制的简单化和快速化，同时减少人力和物力消耗，降低生产成本。例如在发电厂的电气自动化控制系统中，其数据采集系统可以由多线程在线可编程数据参数来实现，并以 PLC控制器作为单机控制系统，实现集中控制系统或者是分布式控制系统。

4 智能化技术在电气工程自动化中的应用

4.1 电气工程机械设备的检测

首先电气工程中需要大量的机械设备作为支撑，并且这些机械设备具有多样性的特点，其次电气运行具有连续性的特点，这些机械设备工作时间较长，很容易出现损坏的情况，一旦出现问题，电力系统的运行将会出现很大的故障，对生产生活产生严重影响。智能化技术的应用能够快速而全面的对这些机械设备进行检测，一方面能够利用计算机技术对机械设备各方面的数据进行检测和分析，从而对于其运行状态进行准确的判断，另一方面可以对机械设备的运行情况进行严密的监视，在发现问题时能够及时的传递信息，为工作人员的调整和处理提供了一定的保障。

4.2 电气工程自动化系统的控制

控制系统最主要的目的就是对电气工程的运行状态进行全面的了解，在出现问题时能够及时解决，智能化技术有先进的计算机网络技术能够及时全面的检测和反馈信息。例如 2014年某市将智能化技术运用到电气工程自动化控制系统中，通过对电气工程各环节设置合理的参数，智能化技术能够通过这些参数对电气系统出现故障的情况进行准确的定位，对于提高故障处理的效率以及降低经济损失具有至关重要的作用；并且这一技术的应用能够自行处理信息，缩短了故障的时间，实现了经济效益的最大化。

4.3 PLC系统的应用

所谓的 PLC就是可编程逻辑控制器，能够通过数据的模拟对系统的运行状态进行观察，在电气工程自动化系统中的应用具有极强的逻辑性，是对传统控制器的一种突破，利用现代化的科学技术进行逻辑运算、顺序控制以及定时、计数等多方面的情况，对于电气工程来说能够对自动化控制系统中的各环节自动的切换和操作，在降低控制难度的同时保证了电气工程的正常运行，使电气工程更好的适应社会需求。