电气自动化控制系统的设计

翟齐生 周娣

摘 要：在电气自动化的控制系统领域中，以计算机作为基础，便于集成和灵活控制，因此被广泛的应用到电气自动化的控制系统中。本文简单介绍了电气自动化控制系统的功能及设计要点，对电气自动化控制系统的应用进行分析，对其发展趋势进行了详细的阐述。

关键词：电气自动化；控制系统；设计特点

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，减少工作错误，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。

近几十年来，OPC技术的出现以及Windows、Microsoft平台的使用使得在电气自动化控制系统在计算机发展中的地位越来越显赫。电气系统自动化的市场需求推动了电气自动化和IT平台的不断融合，电子商务的迅速发展同时也加速了这一进程。创新力量不仅使生产成本降低，同时也使生产效率大幅度提高；减少了消耗同时又提高质量。电气自动化控制系统的发展正朝着分散、开放、信息化方向发展。

1 电气自动化控制系统的特点和设计思路

1.1 特点

与传统的热机机械设备相比照，电气自动化系统无疑信息量小、操作的频率较低、所控对象较少，同时还具有工作效率高、精确化运行的优势。正因为电气设备需要自动装置的牢靠特性、高抗干扰和反应敏锐的能力，电气自动化的控制系统具备批量连锁防护的功能特点，可满足有效管理的需求。

1.2 设计思路

电气自动化的控制系统有远程监控、现场总线的监控以及集中监控三大类设计方法。远程监控方式的主要特点就是可以大量节约电缆、节约材料、可靠性高、节省安装费用、组态灵活等。由于Lonworks总线，CAN总线等各种现场总线的通讯速度并不是很高，而有的情况下要求的电气部分通讯量又相对比较大，例如电厂。这个限制就使这种远程监控方式只能适合于小系统监控的场合，而对于全厂的电气自动化系统的构建是不适应的。而现场总线监控方式不仅具备远程监控方式的所有优点，还减少了大量的隔离设备、I/O卡件、端子柜、模拟量变送器等辅助设备和器件，并且这种智能设备大多都就地安装，并通过通信线与监控系统连接，大量节省了控制电缆，减少了投资和安装维护工作量，使成本大幅度的降低。此外，各装置的设置和功能都相对独立，在各个装置之间只通过网络连接，这样就使系统的可靠性提高，系统中任一装置的故障只会影响到相应的元件，并不会导致整个系统的瘫痪。所以，现场总线监控方式在未来各个电气自动化控制领域有较大的发展空间，也是发电厂计算机监控系统的发展方向。集中监控方式的主要优点就是运行维护比较方便，由于控制站的防护要求并不高，系统设计相对容易。但集中监控的一个就需要达到集中的要求，这就要求将系统的各大功能集中到同一个处理器处理，这样就会造成处理器的任务繁重，相应的处理速度就会受到影响。

2 電气自动化控制系统设计的现实状况

1）电气自动化控制系统的标准语言规范是WindowsNT和IE在电气自动化的发展领域，人机界面操作已经成为了一种主流的发展方向，它具有微机系统控制的灵活性以及容易集成化等优点。另一方面，电气自动化工程控制系统所使用的标准语言使其维护更加的容易。

2）分布式控制应用目标的实现。电气自动化经由串行的电缆把工业计算机、CPU、智能化仪表、变频器、低压断路器和远程I/O等诸多关键设备相连接，并利用中央控制器把设备信息加以收集。分布式控制经串行数字式分支框架，实现智能机械设备的通讯总线和自动化系统的连接，当然也把对应的I/O设备和现场设备相互连接，力促发挥输入―输出模块的现场审验和执行的效能。

3）集中监控方式下的自动控制系统。集中监控方式下的自动控制系统有一个比较的缺点就是处理的速度相对比较缓慢，而且其控制方式主要是把所有的功能都集中在一个处理器中，这就导致了整个集中控制下的自动控制系统有一个缺点，这也导致了整机运行速度的缓慢。另一个方面，把系统的所有设备都放入监控之中，就会导致监控数量过于庞大，主机空间的不断下降，从而大大的增加了电缆的数量，造成了费用的增加，同样因为过长的传输距离降低了控制系统的可靠性能。因为集中进行监控的联锁与隔离器件中的闭锁使用的都是硬接线，因此导致设备很难进行功能扩容操作。另外，因为系统接线的反复，增加了故障查找工作的困难度，也会增加由此而产生的错误指令，使得整个电气自动化工程控制系统可靠性降低。

4）信息集成化的电气自动化控制系统。毋庸置疑，随着第三次科技革命的大力推进，信息技术和跨越式发展，促使IT逐步渗透于电气自动化中，对电气自动化的影响是至关重要的。信息技术会在电气自动化设施、系统和机器中进行横向的扩展比较。而且随着微电子技术的不断投入应用，对于原来明确规定的设备也慢慢的变得模糊了，而结构软件、通讯的能力和统一，运用在组态环境之下逐渐的显得越来越重要。

3 电气自动化控制系统的发展趋势

在我国电气自动化发展战略的指导之下，伴随着市场化的环境，使电气自动化工程控制系统的创新能力得到不断的提升，对于已经引入的创新性技术及时的进行消化、吸收以及再创造。电气自动化工业企业应该不断的提升自身的技术创新能力，对于具有自主知识产权的电气自动化工程控制系统加大科研的投入，为电气自动化的研究提供更加广阔的空间。而政府同样应该意识到电气自动化工程控制系统在经济发展当中的主导力量，加强政策上的扶持，建立和完善机制

体系。

当前，经建设部科技发展促进中心评估，通过了一批在工程中已实际采用、具有国内领先水平的电气智能化技术的科技成果，他们主要采用了电气系统集成技术。在智能电气系统内的每个子系统，一般来说均由各自的网络连接起来，在各自的操作站下完成预期的工作，但尚未达到信息资源共享。为了达到管理的方便快捷，各子系统之间的信息资源共享，应进行系统集成。在系统集成过程中，集成所选择的系统平台不同，网络结构不同，所集成的子系统范围不同，有不同的集成模式。随着计算机技术、网络技术、控制技术、显示技术的发展，使电气设备控制系统通过计算机网络与其它子系统相连，由此产生以电气设备控制系统为主的系统集成方式。它们利用开放的协议以达到各相关子系统之间的联动控制和信息共享，提高了管理效率，也提高了处理突发事件的能力，并达到了节能和节省人力的目的，这就是电气设备管理系统（BMS）。系统进行集成并不是目的，而是在此基础上提升电气的使用功能和提高管理效率的技术性手段，集成的内容也并不是多多益善，根据管理的使用需要，在技术成熟、系统可靠、投资合理管理高效等按需进行集成控制。

4 结语

近几年电气专用设备朝智能化、小型化、多功能、信息量大的方向发展。电气专用设备制造厂家纷纷推出了双CPU、智能型、带现场总线接口的高可靠性能的产品。加之这些厂家也推出了自主知识产权的电气综合自动化系统，使ECS功能扩展，实现电气综合自动化，同时保证电气系统的相对独立性的条件已经成熟。

参考文献

[1]李峰端.电气自动化控制系统的设计[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（15）.

[2]王军波.电气自动化控制系统及设计[J].建筑工程技术与设计，2016，（35）.