電氣自動化控制系統的設計要點及應用

摘要：本文首先對控制系統基本組成、設計思路進行了深入的分析探討，然后對電氣自動化控制系統的設計關鍵點進行分析總結，為今后電氣自動化控制系統的設計提高經驗借鑒。

關鍵詞：電氣自動化；控制系統；應用

1 電氣自動化控制系統的組成

1.1 電源供電回路

就是為供電回路提供工作電源。

1.2 保護回路

通常由熔斷器、失壓線圈、穩壓組件、熱繼電器和整流組件等保護組件組成對線路和電氣設備進行失壓、短路和過載等各種保護。

1.3 信號回路

信號回路是將電信號轉換成能及時通過直觀形式，反映或顯示設備（ 或線路） 是否正常工作狀態信息的回路。

1.4 自動與手動回路

雖然控制工程中，大多使用的是自動控制環節，但是在安裝、調試以及緊急故障的處理過程中，手動環節還是不可或缺，一般情況下，通過轉換開關和組合開關等方式實現自動與手動的轉換。

1.5 制動停車回路

對于一個完善的系統，有啟動過程，也必有制動過程，如能耗制動、倒拉反轉制動、再生發電制動和電源反接制動，均是采取了某些特定措施使電動機停車的控制。

1.6 自鎖及閉鎖同路

啟動按鈕松開后，線路保持通電，電氣設備能繼續工作的電氣環節叫自鎖環節，如接觸器的動合觸點串聯在線圈電路中。兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件，為了保證設備運行的安全與可靠，只能一臺通電啟動，另一臺不能通電啟動的保護環節，叫閉鎖環節。如兩個接觸器的動斷觸點分別串聯在對方線圈電路中。

2 電氣自動化控制系統的設計思路分析

2.1 現場總線監控方式

現場總線控制方式具有適用性強的特點，能夠針對不同的間隔實現不同的控制系統的設計和功能的特點。現場總線控制方式具有遠程監控的優點的同時，也可以減少設備的使用數量，根據需要可以就地安裝智能設備，并且實現與監控系統的直接連接，能夠極大的減少電纜的使用數量。另外，總線控制方式下的各個設備是相互獨立的，通過網絡將各個裝置進行連接，具有靈活的組態，這種連接方式有利于維護系統的可靠性，其中任何一個裝置發生故障都不會對整個系統的運行產生重大影響，仍然能夠保證系統的正常運轉。現場總線控制方式也可以說是未來電氣自動化控制系統的主要發展方向。

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臨控，而不適應平均于全廠的電氣自動化系統的構建。

2.3 集中監控方式

采用集中監控方式設計電氣自動化控制系統，這種方式把系統的各個功能集中在一個處理器上進行處理，方便員工對其運行和維護，降低了對控制站的防護要求，在用這種方式進行設計時，操作較為簡單。但是采用集中式設計電氣自動化系統也有諸多弊端：首先系統各功能集中在同一處理器，使處理器負擔過重，降低了處理速度；其次，這種方式需要電力企業加大投入，增加電纜，從而確保系統對全部設備的監控，使電力生產成本大為增加；最后，遠距離的電纜往往帶來不利的影響因素，使系統可靠性大為降低，甚至使隔離刀偏離，影響設備的正常運轉。

3 電氣自動化控制系統的設計要點

3.1 智能化設計

電氣自動化控制系統的智能化設計是借助軟件模塊的設計來實現的。如發電廠電氣自動化控制系統的數據采集系統是由多線程在線可編程并行數據參數設計實現，以及PLC控制器作為控制系統的單機控制系統，集中控制系統和分布式控制系統等。無論是哪一種的PLC控制系統，都要根據實際需要，在編輯器內進行自動化參數設置，然后通過操作系統和應用軟件對智能化的PLC模塊進行激活，因此在電氣自動化控制系統的設計上，較為重要的一點是軟件的設計。

3.2 規范化統一設計

由于電氣自動化控制系統應用于各行各業，它的規范化，標準化是促進設計科學合理的有效手段，為了更好地將控制模塊應用于各行各業，在自動化模塊設計上要充分實現規范化設計。總結典型的設計思路，從而使典型設計起到部分標準和規范性的作用。PLC控制系統應用在企業自動化控制中時，同一企業或系統應盡量使用同一機型或同一生產廠家的PLC，因為這樣的PLC的接口，標準以及對軟件的兼容性要強于不同廠家的PLC備件，同時PLC外部設備和工具軟件還可以共享，降低成本。

3.3 加強設備散熱防護工作

設備的散熱防護做得不好將會影響其可靠性，甚至會造成設備的損壞，導致控制系統的癱瘓。因此，在設備防護中，要注重設備的散熱防護，使設備在使用過程中所產生的熱量及時排解出去，特別是對于功率較大的設備應在設備上加上散熱器，同時在功率大的設備周圍應避免了敏感的半導體分離器的使用，從而消除隱患，提高系統使用性能。

3.4 分布式控制應用目標的實現

電氣自動化經由串行的電纜把工業計算機、CPU、智能化儀表、變頻器、低壓斷路器和遠程I/O等諸多關鍵設備相連接，并利用中央控制器把設備信息加以收集。分布式控制經串行數字式分支框架，實現智能機械設備的通訊總線和自動化系統的連接，當然也把對應的I/O設備和現場設備相互連接，力促發揮輸入-輸出模塊的現場審驗和執行的效能。

4 電氣自動化控制系統的應用

（1）工業生產中的應用。根據我國工業生產的現狀來看，電氣自動化控制系統已經取代了傳統的機械設備，在工業生產過程中，不僅節省了勞動力，還提高了工作的效率，從而為企業獲取了更多的經濟效益，為企業的穩定發展奠定了良好的基礎。

（2）農業生產中的應用。在農業生產過程中，電氣自動化控制系統得以廣泛應用，加快了農業機械化的進程，在糧食的收播方面和灌溉方面，都具有一定的積極作用，不斷提高糧食產量，也避免出現浪費糧食的現象。

（3）服務業中的應用。近些年，由于人們物質生活水平逐漸提高，對服務行業也提出了更高、更多的要求，只有重視電氣自動化控制系統的技術，才可以為人們提供良好的服務。在人們的日常生活中，電子產品也受到了更多的關注和應用，電氣自動化控制系統在其中也尤為凸顯，也方便了人們的生活。

（4）電網系統中的應用。當前，電氣自動化控制系統在電網系統中得以廣泛應用，主要是通過計算機的系統網絡、服務器，從而實現電網調度進行自動化控制。再通過電網調動自動化技術，可以對數據進行有效收集、整理以及詳細地分析，一定程度上可以提高技術水平，提供可靠的網絡支持。

5 結語

電氣自動化控制系統的發展使得我們在生活上更加方便、快捷、準確地操作各種電氣控制設備，促進著生活不斷地向著自動化智能化方向邁進。與此同時，在通訊、航天航空以及醫學等各大領域，電氣自動化控制系統也正發揮著其必不可少的重要作用。

參考文獻：

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[2]電氣自動化控制系統的應用與分析[J]. 鄭佃全. 時代農機. 2018（05）

[3]電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢[J]. 劉仕鵬，孫瑞娟. 現代國企研究. 2017（22）

作者簡介：湯建（1987.12），男，漢族，電氣工程師，畢業于哈爾濱職業技術學院，電氣自動化技術專業，主要從事污水處理工程電氣設計工作。