論電氣自動化在工業應用中的現狀及發展趨勢

張磊

（國內貿易工程設計研究院　北京市　100069）

論電氣自動化在工業應用中的現狀及發展趨勢

張磊

（國內貿易工程設計研究院北京市100069）

工業建筑逐步進入信息化時代，電氣工業電氣領域實現了自動化控制，實現對電氣系統的自動化控制，工業電氣自動化控制技術是通過系統集成，來完成對電力系統的維護。本文旨在較為詳細的介紹電氣自動化當前的現狀，并討論了當前電氣自動化控制系統的設計思想，以此展望未來電子自動化控制系統的發展趨勢。

電氣自動化；現狀；設計思想；發展趨勢

在經濟不斷發展的過程中，信息技術也必然會更加完善，因此，工業自動化程度也會越來越高，工業電氣自動化，又叫做電氣工程及其自動化，其未來的發展趨勢，就是信息化以及開放化，通常來講，工業自動化與計算機信息技術和軟件應用有著密不可分的聯系。

1　電氣自動化在工業應用中的發展現狀

（1）OPC（OLE for Process Control）技術的出現，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得計算機在未來的電氣技術的結合中，日益發揮著不可替代的作用。

一方面，IEC61131標準使得編程接口標準化。目前，世界上有200多家PLC廠商，近400種PLC產品，不同產品的編程語言和表達方式各不相同，IEC61131使得各控制系統廠商的產品的編程接口標準化。IEC61131同時定義了它們的語法和語義。這就意味著不會有其他的非標準的方言。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統廠商廣泛采納。結構化的編程方式使得程序更易管理，也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

除此之外，Windows正成為事實上的工控標準平臺。微軟的技術如Windows NT、Windows CE和Internet Explore已經正在成為工業控制的標準平臺、語言和規范。PC和網絡技術已經在商業和企業管理中得到普及。在電氣自動化領域，基于PC的人機界面已經成為主流，基于PC的控制系統以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。在控制層采用Windows作為操作系統平臺的好處就是其易于使用和維護以及與辦公平臺簡單的集成。

（2）現場總線和分布式控制系統的應用現場總線（Profibus、FF、Interbus等）是一種串行的連接智能設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸的分支結構的通訊總線。它通過一根串行電纜將位于中央控制室內的工業計算機、監視控制軟件和PLC的CPU與位于現場的遠程IO站、變頻器、智能儀表、馬達啟動器、低壓斷路器等連接起來，并將這些現場設備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著PLC、IO模塊和現場設備通過總線連接起來，將輸入輸出模塊轉換成現場檢測器和執行器。

（3）IT技術與電氣工業自動化PC、客戶機服務器體系結構、以太網和Internet技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融合，電子商務的普及將加速著這一過程。信息技術對工業世界的滲透來自于兩個獨立的方向：一是從管理層縱向的滲透。企業的業務數據處理系統要對當前生產過程的數據進行實時的存取；另一方面，信息技術橫向擴展到自動化的設備、機器和系統中。信息技術已滲透到產品所有的層面，不僅包括傳感器和執行器，而且包括控制器和儀表。InternetIntranet技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業的財務、人事等管理數據，也可以對當前生產過程的動態畫面進行監控，在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統的設計產生直接的影響。

2　工業電氣自動化控制系統的設計思想

2.1集中監控方式

這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2.2遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線（如Lonworks總線，CAN總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。

2.3現場總線監控方式

目前，對于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I0卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

3　電氣自動化在工業應用中的發展趨勢

目前，我國電氣自動化的發展已經更加深入，在眾多領域，電氣自動化技術都得到了廣泛的應用，在電力系統中，電力自動化技術的作用，更加明顯，不僅僅有效降低了企業運營成本，同時也提高了企業收益，與電力系統運行的可靠性與穩定性。

在我國工業發展中，電氣自動化的發展趨勢應該是呈現分布式、開放化和信息化。分布式的結構是一種能確保網絡中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網絡，達到系統危險分散的概念；開放化則是系統結構具有與外界的借口，實現系統與外界網絡的連接；信息化則是使系統信息能夠進行綜合處理能力，與網絡技術結合實現網絡自動化和管控一體化。在開創“電氣自動化”新局面的時候，要牢牢地把握從“中國制造”向“中國創造”的轉變。在保持產品價格競爭力的同時，中國企業需要尋找一條更為健康的發展道路“電氣自動化”企業要不斷吸收高新技術的營養，才能為開創“電氣自動化”的新局面增添動力。要全面把握“科學發展觀”的基本內涵和精神實質，結合本地區、本部門、本行業的客觀實際，按照“以人為本、全面協調可持續發展的要求”，認真尋找差距，總結經驗教訓，轉變發展觀念，調整發展思路，切實把思想和行動統一到“科學發展觀”的要求上來，把“科學發展觀”貫徹到改革開放和我國電氣自動化進一步實現現代化、國際化和全球化的過程上來。

4　結束語

在我國工業電氣自動化數字技術實際應用中，不可避免的還存在一些問題和弊病。因此，工作人員應該全面分析之后，掌握和了解這些這些技術的實際問題，并有針對性的采取措施，這樣才能夠有效提高我國工業電氣自動化程度，最大限度的提高電氣系統地工作效率和質量，推動我國工業電氣自動化進程，從而加速我國經濟的發展。

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2015-9-28