自動化工廠電氣控制系統(tǒng)探討

【文章摘要】

文中主要介紹了電氣控制的定義和它在整個運行系統(tǒng)中發(fā)揮的作用，然后對電氣控制的方式進行了分類并闡述了在設計電器控制系統(tǒng)時應該遵循的原則，最后分析了在自動化工廠中電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】

自動化工廠；電氣控制系統(tǒng)；保護；故障

隨著信息技術的不斷發(fā)展，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)也邁上了智能化、網(wǎng)絡化的道路。電氣控制系統(tǒng)也從科學技術的進步中受益，擁有了反應迅速、安全、節(jié)能、可靠性高等諸多優(yōu)點，在自動化工廠中得到了廣泛應用。

1 電氣控制的定義與作用

1.1 電氣控制的定義

電氣控制也被稱為電氣設備二次控制回路。為了保證電氣系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行，需要借助電氣設備的輔助作用來進行控制。這類起輔助作用的相關電器組件組合起來的系統(tǒng)就叫做二次回路[1]。

1.2 電氣控制系統(tǒng)所發(fā)揮的作用

在現(xiàn)代化工廠的生產(chǎn)過程中，電氣設備是所有工藝成功運行的支撐，確保電氣設備運行的穩(wěn)定性，就可以對整個運行系統(tǒng)進行控制。因而，在自動化工程中，電氣控制系統(tǒng)有著非常重要的作用。

1.2.1 自動控制

與高壓設備以及大功率設備所匹配開關的體積一般都比較大，因而給操作帶來了一定難度。當設備出現(xiàn)故障的時候，我們需要及時切斷電路的開關，而此時如果通過人工來切斷電源，往往會比較費力，也比較耽誤時間，所以就需要一套可以自動切斷電路開關的設備來執(zhí)行分、合閘操作，由此可見，電氣控制系統(tǒng)需要具備自動控制功能。

1.2.2保護功能

電路與設備在運行過程中隨時有發(fā)生故障的可能，導致電流或是電壓瞬間增加，超過設備的最大電流與電壓值。這種情況會對電氣設備造成很大的損害，甚至因此損壞。因此，電氣控制系統(tǒng)需要具備檢測故障信號并自行調(diào)整來保護電氣設備的功能。

1.2.3測量功能

系統(tǒng)中設備的運行只能表明設備的工作狀態(tài)，但是我們無法由此了解各設備此時的參數(shù)，比如電流、電壓、功率、頻率等值。因此，電氣控制系統(tǒng)需要具備一定的測量功能。

2 電氣控制系統(tǒng)控制方式的分類

2.1 集中控制方式

集中控制方式指的是按照功能的不同將電氣控制系統(tǒng)中的各個設備劃分成不同的部分，然后在集中控制室里對這些劃分出來的部分進行集中控制。這種控制方式下的系統(tǒng)維護工作比較簡便，系統(tǒng)的設計難度也不高。但是這種方式由于需要將系統(tǒng)中的所有信息都放到一個處理器中，因此處理器的任務非常繁重，而且信息的集中會降低處理器的速度，使得電氣控制系統(tǒng)反應的靈敏性受到影響[2]。

2.2 分布式控制方式

分布式控制方式即DCS控制，是一個多級計算機系統(tǒng)，由過程監(jiān)控級和過程控制級共同組成。這種控制方式以通信網(wǎng)絡為紐帶，并且對通信、控制、顯示等4C技術進行了綜合。

2.3 現(xiàn)場總線控制方式

現(xiàn)場總線控制需要依靠集通訊、保護、控制、檢測等多方面能力于一體的處理來實現(xiàn)在現(xiàn)場進行分布式控制，它屬于智能設備互連通訊網(wǎng)絡。現(xiàn)場總線控制將DCS系統(tǒng)的現(xiàn)場控制功能分散到各個網(wǎng)點中，將控制系統(tǒng)進行了簡化，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性[3]。

3 設計電氣控制系統(tǒng)需要遵守的原則

一個電氣控制系統(tǒng)設計得是否科學、合理對于其運行是否穩(wěn)定、生產(chǎn)效率的高低等都會產(chǎn)生很大影響，因此在進行電氣控制系統(tǒng)的的設計時，需要遵守一定的原則。

3.1 對配電系統(tǒng)進行優(yōu)化

生產(chǎn)活動的順利開展是建立在電氣設備正常運行的基礎上的，而電氣設備的正常運行又需要供電系統(tǒng)為其提供運行動力，因此合理的供配電對于整個電氣控制系統(tǒng)來說是非常重要的，是電器設備穩(wěn)定運行的保證。因此在設計電氣控制系統(tǒng)時，需要對配電系統(tǒng)進行優(yōu)化。

3.2 設計出電氣控制系統(tǒng)的設備運行效率要高

在電氣控制系統(tǒng)的設計過程中，保證設備擁有較高的運行效率是必須要老驢的問題。只有設計出合理的控制技術，才能保證電氣設備在最佳狀態(tài)下運行。因此在進行電氣控制系統(tǒng)的設計時，可以通過監(jiān)控設備對各設備的運行狀進行監(jiān)控，確保較高的設備運行效率。此外，還可以適當運用一些節(jié)能技術來減少能源消耗，提高生產(chǎn)效率的同時還能降低生產(chǎn)成本。

3.3 確保監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性

自動化工廠的生產(chǎn)過程涉及到各種大小設備，因此比較復雜。只要某個設備在運行時出現(xiàn)問題，就會影響到整個系統(tǒng)的運行。在這樣的情況下，電氣控制系統(tǒng)很容易發(fā)生故障。而一旦出現(xiàn)故障，就會導致電氣控制系統(tǒng)運行被終止甚至危及生命安全等問題，后果無法估計。因此必須確保電氣控制系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。在電器控制系統(tǒng)的運行中對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，并在運行設備出現(xiàn)過載時自動斷開，保證系統(tǒng)的安全。

4 電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展和改進

4.1 實現(xiàn)系統(tǒng)保護、測量和控制功能的一體化

我國目前使用的電氣控制系統(tǒng)，在進行事故的分析與處理時，數(shù)據(jù)的采集與保護是兩個相互獨立的過程。但從技術更合理、簡化運行成本、減少運行裝置的需求來看，實現(xiàn)系統(tǒng)保護、測量和控制功能的一體化會是大勢所趨。

4.2 系統(tǒng)開發(fā)平臺實現(xiàn)統(tǒng)一

OPC技術出現(xiàn)和WindowsNT平臺普及以后，操作系統(tǒng)使用起來更加靈活，維護工作也比較簡便。開發(fā)平臺實現(xiàn)統(tǒng)一不僅減少開發(fā)所需的時間和資金投入，也利于運行平臺獨立于終端平臺，這樣客戶就可以自行下載運行程序來實現(xiàn)對運行系統(tǒng)的控制。

4.3 程序接口的標準化

IEC61131標準為電氣控制系統(tǒng)供應商實現(xiàn)程序接口的標準化提供了平臺。此外，IEC61131程序對相應語法所做的定義也已經(jīng)被大部分供應商所接受，逐漸向國際化標準邁進。此外，IEC61131標準的編程方式非常結構化，因而有著代碼使用率高、管理容易、開發(fā)周期短的優(yōu)點。

5 結束語

在自動化工廠中，電氣控制系統(tǒng)是非常重要的一個部分，對于工廠整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性都有著非常重要的意義。因此在設計電氣控制系統(tǒng)時，應該遵循對配電系統(tǒng)進行優(yōu)化、設計出電氣控制系統(tǒng)的設備運行效率要高、確保監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性等原則，此外，還需要密切關注電氣控制系統(tǒng)的研究進展，努力實現(xiàn)系統(tǒng)保護、測量和控制功能的一體化、系統(tǒng)開發(fā)平臺的統(tǒng)一以及程序接口的標準化，推動我國自動化工廠的技術進步并提高經(jīng)濟效益[4]。

【參考文獻】

[1]袁淑萍.簡述電氣控制系統(tǒng)以及設計的自動化[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（20）[2]張欽軍.淺談液壓拉深墊電氣控制系統(tǒng)[J].價值工程，2012（11）

[3]王曉紅.大型火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的實現(xiàn)模式[J].黑龍江科技信息，2013（23）

[4]王峻峰.火電廠電氣控制系統(tǒng)ECS研究[J].中國新技術新產(chǎn)品，2011（10）