探究電氣自動化控制系統的設計

屠芃

【摘要】隨著經濟社會與科技水平的不斷進步，各行業的自動化、智能化水平越來越高，現代通訊技術的發展為數據的批量傳輸提供了平臺，利用高科技及時掌握現場設備的工作情況成為可能。在電氣自動化領域，由計算機控制的，更加靈活和易于集成的控制系統得到了廣泛的使用。筆者結合自身工作經驗，就電氣自動化控制系統的組成、設計和發展趨勢進行了分析，希望能對廣大同行有所幫助。

【關鍵詞】電氣自動化；系統功能；設計思想；發展趨勢

近年來，電氣自動化控制系統在各行業中的應用越來越多，企業的人力成本，受到了越來越多的關注。電氣自動化控制系統的設計，需要把握各個環節的優勢并有效利用，還要力求符合實際生產需求，充分發揮創新精神，努力創造屬于我們自己的電氣自動化控制系統，為國家先進控制系統的建設添磚加瓦。

一、電氣自動化系統的組成及功能

（一）電氣自動化控制系統的組成

當前常見的控制系統基本回路主要由以下幾個部分構成：

電源供電回路，其職能即向工作回路提供工作電源。

保護回路，其職能為對電氣設備、線路進行短路、失壓、過載保護，通常由失壓線圈、熔斷器、穩壓組件、整流組件和熱繼電器組成。

信號回路，其職能在于將電信號轉換為能直接反應設備工作狀態的形式。

手動與自動回路，雖然自動控制環節在控制工程中使用最為廣泛，但在安裝、調試和處理緊急故障時通常會采用手動控制環節，二者間的轉換通常可通過組合開關和轉換開關來實現。

制動停車回路，對于一個較為完善的系統來說，啟動過程和制動過程是缺一不可的。倒拉反轉制動、能耗制動、電源反接制動、再生發電制動是較為常見的電動機停車制動方式。

自鎖和閉鎖回路。啟動按鈕松開后，設備維持運轉的環節即自鎖環節。在有兩臺或多臺以上設備的組件與裝置中，只有一臺能通電啟動，而另一臺不能通電啟動的保護環節，即自閉環節。

（二）電氣自動化控制系統的功能

控制回路是能夠實現主回路線路的穩定和安全的若干電子組件的集合。其功能主要包括以下幾個方面：

自動控制功能，當一臺設備出現故障時，開關要自動切斷電路，保證設備和整個回路的安全，因此，具備自動控制功能的電氣設備是電氣自動化控制系統的必要設備。

保護功能，電氣設備運行時，有可能會發生難以預料的故障，如電壓、電流、功率強出超出設備和線路所允許的強度與范圍，因此，需要一個能及時檢測這些故障，并自動處理的保護系統。

測量功能，視聽信號能有限的表明設備的工作狀態，但設備具體運行參數（如電流、電壓、頻率、功率）仍需要依靠專業設備進行測量。

監視功能，僅憑外表難以判斷一臺設備是否是帶電，因此，須借助傳感器設置各種視聽信號來監控系統的實時變化。

二、電氣自動化控制系統的設計思路

（一）集中監控方式

集中監控方式的優點在于運行維護方便，對控制站的防護要求低，設計容易。但是，由于集中監控方式是將系統的所有功能都集中到一個處理器上，處理器承擔著繁重的任務，處理速度較慢，同時，由于所有設備都納入了監控，大量的監控對象也使得主機冗余下降，電纜數量逐漸增加，長距離電纜的引入也會影響系統可靠性。由于隔離刀閘閉鎖和斷路器聯鎖采用硬接線，有可能會因隔離刀閘輔助接點不到位而引起設備不能操作。二次接線的復雜性也會使得維護查線工作量增大。

（二）遠程監控方式

實際應用表明，遠程監控方式具有安裝維護成本低，數據傳輸實時性好，可擴展性強，靈活性強的優點。但在另一方面，各種現場總線（如CAN、Lonworks等）的通訊速度較慢，現代企業的通訊量又相對較大，因而將其使用顯示在了較小的系統內，不能應用于全廠電氣自動化控制系統的設計。

（三）現場總線監控方式

現場總線監控是實現現場設備串行連接，實現自動化系統雙向傳輸的網絡。其具有以下方面的特點：可用性、開放性、互可操作性強，對現場環境的適應能力強；系統結構呈現高度的分散性，現場設備智能化程度高。近年來，隨著網絡技術的快速發展，現場總線技術、以太網等已經在眾多電氣自動化控制系統中得到了大量的應用，CPU、PLC等控制器，啟動器，變頻器等設備間的聯系越來越密切。中央控制器是采集信息，保證系統可靠性的主要環節，即使部分設備出現故障，也只會影響相應元件，而不至于癱瘓整個系統。此外，現場總線控制系統通過控制數據庫組態與算法組態生成的算法和參數不僅能在遠程I/O和智能設備上運行，還能根據總線標準定義功能在智能儀表中進行運算，實現分布式控制。

三、電氣自動化控制系統的發展趨勢

OPC技術（即OIJE fnr Process Contr01）的出現，IEC61131標準的頒布使得電氣技術的發展必將會與計算機網絡密切聯系。當前，IEC61131已被各大控制系統商接受，成為國際化標準。而隨著PC機和服務器體系結構的更新與信息網絡技術的不斷發展，自動化控制必然會與rr平臺相互融合。視頻處理技術、通訊技術、軟件技術的發展也必然會使人機界面、設備維護發生重要的轉變。

結語：

總而言之，隨著現代科技的不斷發展，電氣自動化控制系統的設計已與計算機技術緊密結合。電氣自動化控制系統的設計，要把握各個環節的優勢并有效利用，在不斷的探索中用高新技術武裝自己，發揮創新精神，創造和諧發展的局面。