探討電氣與自動化設計在工程實踐中的融合

【摘 要】隨著時代的發(fā)展，單純的電氣化工程以及自動設計工程都沒法很好的適應時代的發(fā)展。本文根據(jù)以往的經(jīng)驗以及當前的一些文獻資料以及設計，對電氣和自動化工程的融合的發(fā)展趨勢進行了一定的分析研究。

【關鍵詞】電氣；自動化設計；工程實踐；融合

引言

在傳統(tǒng)的工程設計中，電氣和自動化設計分屬兩個不用的專業(yè)，兩個不同專業(yè)的人通過協(xié)調(diào)、配合，共同完成工程的設計活動。

最近這幾年，電氣設備、自動化設備、網(wǎng)絡通訊設備及與之相關的技術逐漸趨向成熟，進而使得電氣設計與自動化設計之間的工作相互融合，相互滲透，從而使它們的思想方法和工作方法發(fā)生了很多大的變化。因此，我們對電氣化設計和自動化設計要作出相應的調(diào)整，比如，把兩個專業(yè)合并成一個專業(yè)，進行設備設計時，把電氣設計和自動化設計歸為一體，使機電呈現(xiàn)一體化；控制和儀表系統(tǒng)出現(xiàn)了徹底分散的情況，并呈現(xiàn)出扁平化的趨勢等等。

一、傳統(tǒng)的電氣設計與自動化設計呈現(xiàn)出的思想基礎和特征

根據(jù)傳統(tǒng)的設計方式所提供的電氣化設備，對它的控制、維護以及計量主要是以分立的、機械的以及物理的方式和相應的部件來完成。相互之間功能的組合情況達到了相關用戶所要求的配電產(chǎn)品，根據(jù)軟件和硬件的組合狀況來滿足客戶的系統(tǒng)控制管理功能的要求。上邊的這兩類設備，是由不同制造商提供的，界限比較明顯，這兩個設備主要是項目的設計人員根據(jù)標準的現(xiàn)場信號條件以及統(tǒng)一的管理依據(jù)界定的互聯(lián)的且較為明顯的界面，以便協(xié)調(diào)聯(lián)接。

對于電氣的設計，需要設計人員根據(jù)用電設備所具有的用電負荷量、負荷的特征以及用電設備的具體分布狀況，設置出一個可以在高、中、低壓之間變配的系統(tǒng)。與此同時，還需要根據(jù)電力企業(yè)的條件、要求以及用電設備的要求和相應的特點，在高、中、低壓之間實現(xiàn)變配系統(tǒng)的二次計算、保護以及控制的設計。根據(jù)一些工藝控制的具體以及自動化的系統(tǒng)要求，對配電系統(tǒng)尾部的用電設備進行相應的設計。最后對電氣設備進行安裝或者對電纜的敷設進行設計。

自動化設計可根據(jù)工藝控制的要求，對被控制的物體進行分布狀況、設備以及流程之間的相關性以及設備的可靠性等控制，對計算機控制系統(tǒng)的構造和內(nèi)容進行相應的設置。進而增加高、中、低壓的變配電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)的接地設備以及儀表系統(tǒng)的測控信號等協(xié)調(diào)能力。最后實行的是對控制系統(tǒng)的安裝和電纜的敷設設計。

從上面幾個內(nèi)容可以很明顯的看出，電氣的設計和自動化的設計是在同一個平面上進行的，在設計的過程中，雙方都可提出測控的條件，一方實行條件內(nèi)容的時候，要注意切實落實對方的條件內(nèi)容。

設備和技術的不斷發(fā)展，為設備的設計提供了一定的現(xiàn)實基礎。高壓電柜里的綜合保護控制器，以及綜合電量計算器、低壓配電柜內(nèi)自動空氣短路器里的計算機控制模塊、馬達控制中心內(nèi)的控制器、就地機電設備內(nèi)的小型PCL控制器、現(xiàn)場的過程儀表，閥門電動設備的裝置調(diào)節(jié)器，這些裝置都可以通過現(xiàn)場的一根總線來進行連接，并用相同的通訊儀來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。又因為把芯片鑲在了里面，機電成一體化發(fā)展，網(wǎng)絡通訊和標準化的統(tǒng)一所帶來的變化，使測量和控制能夠完全分散在現(xiàn)場設備中的設想得以實現(xiàn)。

現(xiàn)場通訊總線上的人和機械設備的界面通過DDE方式，使用商業(yè)化了的通用的多平臺監(jiān)控軟件，為運行管理人員提供了介入手段，并且突破了時間和地點的局限。現(xiàn)在系統(tǒng)對監(jiān)控組織工具軟件的統(tǒng)一標準IEC1131-3 表示出了很大的支持。根據(jù)控制系統(tǒng)的拓撲結(jié)構來看，可以把現(xiàn)場的總線作為通訊的媒介，這個界面可有人機管理界面和現(xiàn)場的控制器界面。目前，有幾個大的現(xiàn)場總線制定出了與之對應的幾種現(xiàn)場總線通訊協(xié)議。并符合了同一類型的現(xiàn)場通訊協(xié)議控制器、儀表或者嵌入式裝置，這些可以很方便的使裝置通過現(xiàn)場的總線連接起來，以組成控制系統(tǒng)。

用于監(jiān)控的管理計算機，可以把專用或者商用的通訊網(wǎng)絡與比之更為廣泛的管理系統(tǒng)連接起來。

二、新的設計思想

現(xiàn)在的高低壓變配電設備之中有嵌入式的控制裝置，用電設備的就地控制設備內(nèi)部有很小的PCL控制器，所以在進行電氣設計的時候，不需要像傳統(tǒng)的設計那樣，而是只需要把集中的二次信號、計量、保護系統(tǒng)設備和自動化的控制設備之間的預留互聯(lián)條件作為一種重要的互聯(lián)條件。可根據(jù)用電設備的要求和工藝的控制要求來設計高低壓變配電系統(tǒng)和用電設備的就地控制裝置。與此同時，還要注意，根據(jù)工藝設計要求來設計儀表系統(tǒng)。

例如：圖1-1顯示。采用兩個擴大單元接線盒一個單元接線，100kv則采用了雙母接線。雙母接線的供電可靠性較高，可以輪流檢修一組母線而不會導致供電線路出現(xiàn)中斷的可能，在進行任意一組母線上的隔離開關檢修的時候，也不需要進行供電的中斷，并且還能夠靈活的進行調(diào)度，各個賄賂負荷以及各個點源之間能夠任意分配到某一母線上去，能夠靈活的與電力系統(tǒng)中的潮流變化的需要和各種運行方式的調(diào)度。與此同時擴建性也相對比較好，能夠向母線左右的方向進行任意擴建，并且在進行工程施工的時候也不會停止供電，只是在雙母線上多了一臺旁路斷路器，投資就會有所增加。

按照供電力企業(yè)的條件和要求以及用電設備的條件和要求，來對高低壓的變配系統(tǒng)的控制流程圖進行二次的計量、保護以及控制的設計。按照工藝的控制和自動控制要求來對配電尾端的用電設備的就地控制流程圖進行設計。在人機界面的管理計算機上，根據(jù)以上各個部分的控制流程圖的具體情況以及與IEC113-3的標準相適應的工具軟件，來設計系統(tǒng)的工具軟件組合。最后要把電氣以及相應的控制設備進行安裝，對電纜的互聯(lián)以及敷設進行設計。

這種設計的流程和傳統(tǒng)設計方式里的電氣設計以及自動化設計的過程是一起進行的，而且在此過程里的互體測控的條件具有很大的區(qū)別。這種設計更加簡單，它把電氣和自動化的設計由原來的兩個人分開進行，變?yōu)楝F(xiàn)在的統(tǒng)一實行，這一定程度上提高了設計的效率。除此之外，自動化設計里面的組態(tài)工作，不需要如之前那樣等系統(tǒng)的硬件定牌了之后才能夠進行。標準化了的工具軟件和網(wǎng)絡通訊，使各個不同類型的設備來整合系統(tǒng)，就像使用同一個系統(tǒng)來供應商品一樣方便。

一個工程項目經(jīng)過了這樣的設計之后，所得到的整個的電氣以及控制系統(tǒng)是一個傾向于平面和開放的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有一很大的優(yōu)點就是，電氣和自動化合二為一。從電氣的角度來看系統(tǒng)的智能化特征，又從控制系統(tǒng)這個角度，來看系統(tǒng)的徹底分散化，再從網(wǎng)絡這個角度來看系統(tǒng)的扁平、開放的結(jié)構給用戶帶來的更為經(jīng)濟實用、高效的共享數(shù)據(jù)。

三、新的設計思想和未來的發(fā)展趨勢融合

嵌入式的控制裝置將會涉及到現(xiàn)場的所有設備，現(xiàn)場的總線通訊協(xié)議一般都會統(tǒng)一到最少的數(shù)量。嵌入式的控制裝置擁有全部符合標準的現(xiàn)場總線通訊協(xié)議的網(wǎng)絡通訊功能，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡上的各個節(jié)點上的設備的數(shù)據(jù)庫是分布式的實時數(shù)據(jù)庫，它們的形成方式和PC以及USB接口的形成方式是一致的。標準化了智能化、分布式、以及扁平化的設備控制系統(tǒng)的構成生產(chǎn)，是整個生