論電氣自動化設備管理系統的設計

孟祥明　孟凡利

摘 要 隨著管理技術和信息技術以及網絡技術的融合與發展，電氣自動化設備的信息管理系統已經達到一定的水平，并將會以它獨有的優勢而被大家所選擇。本文主要對電氣自動化設備管理系統在設計過程中的措施進行探討，以此提高管理效率。

【關鍵詞】電氣自動化 設備管理 系統設計

1 設備控制與管理

工藝設備主要分類為：一是只需要起停控制的設備，包括皮帶運輸機、除塵器和攪拌電機等。保證正常順序開停車以及故障，或非正常狀況下的連鎖停是其車控制目的。二是需要調速的設備，包括風機類、泵類和給料機等設備。參與到流量、液位和壓力等的閉環控制中來保持運行工況的穩定性是其控制目的。三是自成系統的設備，比如球磨機、破碎機和陶瓷過濾機等。這類設備信息主要是用于監測或加入少量的控制且相對較為獨立。對于前兩類設備來說與之相連的直接控制設備，是軟起動器、變頻器和馬達保護器等控制器。這些控制器通過DP總線發出的指令，接收PLC同時又將設備運行或故障信息反饋給PLC，并顯示這些狀態在上位機監控畫面。上位機畫面包括設備起停操作界面、趨勢曲線、運行狀態信息等豐富的信息，進行統計分析和處理要通過對數據庫信息，還可以得到生產設備的臺時、歷史曲線、整機效率計算和電量水量統計等在上位機中，實現工廠設備管理及過程數據可視化。總之設備控制順序是：上位機—PLC—控制器一現場設備。

2 控制器與現場設備

對現場設備的電氣控制分為兩種方式，即：就地和總線。當就地控制時現場設備起停，主要依賴于動力站的軟起動器、變頻器和馬達保護器等控制器，在發出的信號：遠程控制時，通過接收安裝在設備近旁的就地操作箱上的起停按鈕或頻率給定裝置。控制器通過DP總線接收的上位機畫面發給PLC的指令是設備起停的保障。這兩種無論哪種控制方式，控制器中存放的設備運行或故障狀態PLC都可以通過DP總線讀到。要使設備平穩的保持原有狀態，就地和總線切換過程中這種保持除了像軟起和馬達保護器，對于正在以某個頻率運行的變頻設備這些工頻運行的設備不能因轉換而停車或啟動外，還要維持運行頻率在切換時不變，即無擾切換。在外部電路及參數設置方面，由于總線控制的加入對切換電路予以充分考慮，使得更加可靠，尤其是就地和總線無擾切換比用DCS方式。在沒有采用FCS之前的無擾切換電路設計，遠程就地切換瞬間設備啟動回路或運行回路，其不斷電主要通過遠程就地切換繼電器與主回路接觸器通斷的時間差來保證的。換言之要保證切換過程中，主回路接觸器線圈失電和觸點斷開的時間要比切換繼電器線圈得電和觸點閉合的時間大。FCS系統中充分考慮切換的順暢，是從電路及程序上。以變頻回路為例，總線/就地切換開關對就地啟動繼電器的動作不影響，通過總線/就地停止繼電器，以及變頻器運行輸出繼電器來保持給變頻器的啟動信號維持切換之前的狀態。配合以智能操作器可以保持變頻器切換前后頻率不變，此操作器可顯示變頻器的頻率反饋值MV和頻率給定值SV。無論總線還是就地則MV都對應于變頻器的實際頻率反饋值。就地時SV則不同，操作器給變頻器的頻率設定值由SV顯示；總線時，SV與此時PLC通過總線設置給變頻器的頻率給定值基本一致并且顯示的是MV通過操作器自身變送輸出的值。PLC在就地切換到總線的瞬間，將頻率實時數據傳輸給變頻器作為頻率給定信號是通過總線；利用操作器自身的無擾切換功能在總線切換到就地的瞬間操作，操作器接收轉換信號后。將顯示的SV的值輸出給變頻器，瞬間作為給定頻率，雙方向的可靠的無擾切換得以實現。

3 PLC與控制器

控制器主要包括軟起動器、變頻器和馬達保護器等。設置控制器參數是為實現總線控制。除了基本的額定頻率、電壓和電流以及功率因數和總線地址等，這些設置外，還需要設置變頻器的起停模式、控制信號源、加減速時間和頻率源等；需要設置軟起動器起停模式、限流倍數、保護類別、升降壓時間和輸入輸出功能等；需要設置馬達保護器操作模式、保護設置和控制設置等。通過控制器本身的鍵盤完成初始設置。進行設置和修改也可以由PLC通過DP總線對控制器參數，并進行連續監測與控制針對控制器的特性。PLC中設置統一的電機控制變量就是對不同控制方式的電機進行統一管理，其包括電機控制類型、控制字、狀態字、頻率設定、頻率反饋、電機電流、故障代碼和電機功率。在電機控制類型中，顯示變頻器控制、電機保護器控制、軟起動器控制和普通電機控制等信息。控制字中包括：起停電機和故障復位。狀態字包括：運行/停止、故障和急停、總線/就地、合閘/分閘等信息。變頻器對應頻率設定和頻率反饋，所有總線控制設備對應電機電流、功率和故障代碼。故障代碼可以對現場裝置進行遠方診斷是FCS較DCS優勢之處，PLC通過總線讀取故障代碼后快速判斷故障原因并進行故障排查。

4 上位機與PLC

采用DAServer作為接口進行上位機與PLC的通訊。DAServer根據設定時間來讀寫需要與PLC交互的數據，比如1000ms。這些數據信息的讀寫以事件形式讀取接口中的數據是上位機。對應到特定位需要上位機進行解碼及編碼。在上位機畫而的顯示實現PLC中控制字及狀態字。對于如球磨機等設備的自成系統。通過通訊讀取需要特別關注的參數由于自身存在很完備的監控系統以顯示在畫面中。

5 上位機與服務器

畫面可以獲得設備運行的實時數據通過上位機與PLC之間的通訊。從服務器中獲得數據可以達成生產的歷史數據或關鍵的性能指標。與生產密切相關的設備數據存儲到服務器是各PLC設備將總線傳輸的，跟蹤生產信息并對信息進行分析計算和處理需要上位機，利用ActiveFactory分析報表工具讀取服務器的歷史數據以得到生產設備的歷史曲線、臺時、整機效率、耗電量、用水量等。管理人員在工廠過程數據可視化后可以在詳細的數據趨勢及信息基礎上，生成數據報表及設備管理報表采取行動優化生產過程以此提高生產績效。

6 結語

隨著電氣自動化的深化，要想使設備的使用率得以有效提高就要加大設備的管理力度。由于系統管理和系統設計和管理水平不協調、或者系統管理的智能化水平低下，在電氣自動化設備的管理系統設計過程中對電氣自動化設備的運行效率造成了負面影響。而C/S體系結構的出現實現了設備管理的智能化信息化和網絡化，提高了設備管理的效率。

參考文獻

[1]尹恒陽.論電氣自動化設備管理系統的設計[J].山西財經大學學報，2013.

作者單位

1.天津太鋼天管不銹鋼有限公司 天津市 300000

2.天津元通管材制品有限公司 天津市 300461