電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

貝瓊

摘 要：前的電氣化自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域嶄露頭角并發(fā)揮重要作用。本文將圍繞電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

一 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成

1信號(hào)采集和信號(hào)調(diào)理的模塊。為了保證自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)、過(guò)壓欠壓保護(hù)等功能，系統(tǒng)要對(duì)實(shí)際運(yùn)行的工作電流和相電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主要是實(shí)現(xiàn)CPU的處理和保護(hù)的作用。在系統(tǒng)的線路上相電流的是通過(guò)電流互感器引出，然后在整流器上轉(zhuǎn)換為直流的電信號(hào)，最后在滑動(dòng)變阻器的作用下轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，就能夠進(jìn)入到I/O口。對(duì)于電壓的監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)線電壓在變壓器和整流器的作用下轉(zhuǎn)換為低壓的直流信號(hào)，再通過(guò)濾波器輸入到I/O口中。

2傳感器模塊。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的即時(shí)監(jiān)控，主要的傳輸通道有兩種方式：一種是根據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，時(shí)序的不同傳輸?shù)男盘?hào)也不同;另一種是頻分制，信號(hào)的發(fā)送根據(jù)自身的頻率而定，不會(huì)出現(xiàn)混淆的情況，由于這種電路的構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，出現(xiàn)的故障次數(shù)少，所以在實(shí)際應(yīng)用中要大力推廣。傳感器系統(tǒng)是整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)支撐裝置，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和信號(hào)的傳輸，將設(shè)備的運(yùn)行狀況以及運(yùn)行參數(shù)等信息轉(zhuǎn)化成電訊號(hào)，最終傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，然后在系統(tǒng)的調(diào)控下實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。使用傳感器要對(duì)設(shè)備的整體進(jìn)行監(jiān)控，然后與設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比的差值很大們就要進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。因此，傳感器在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的中的作用是很重要的，某個(gè)傳感器出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響設(shè)備的整體的運(yùn)行情況。在傳感器系統(tǒng)中起到重要作用是檢測(cè)元件，能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的測(cè)量。

3中央控制系統(tǒng)。在微型的計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)了中央控制系統(tǒng)的功能，由于微型計(jì)算機(jī)具備多種功能和特點(diǎn)，同時(shí)接口還很多，所以能夠完成系統(tǒng)所分配的不同任務(wù)。微型計(jì)算機(jī)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，具有精度高、速度快等特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。中央控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是將傳感器所采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，并制定出相應(yīng)的解決方案，同時(shí)，中央控制系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警的功能，監(jiān)控設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)異常，能夠及時(shí)的報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)的處理程序。

二 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1集中監(jiān)控方式。這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加隨之而來(lái)的是主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長(zhǎng)距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無(wú)法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護(hù)量，還存在由于查線或傳動(dòng)過(guò)程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線f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(duì)又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式。目前，對(duì)于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場(chǎng)總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加有針對(duì)性，對(duì)于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、∞ 卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立，裝置之間僅通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

三 提高控制設(shè)備可靠性的措施

任何電氣控制設(shè)備設(shè)計(jì)的再精良也需要穩(wěn)定的可靠性作為支撐，因此要提高控制設(shè)備的可靠性，就需要從實(shí)際出發(fā)，對(duì)控制設(shè)備的特點(diǎn)，元器件的正確選擇與使用、散熱防護(hù)、氣候防護(hù)等方面進(jìn)行詳細(xì)的研究，進(jìn)而采用相應(yīng)的可提高其可靠性的設(shè)計(jì)方法。

1電子元器件的選用。元器件是設(shè)備的組成部分。其性能的穩(wěn)定性決定了設(shè)備整體的可靠性，因此在元器件的選擇上要根據(jù)電路性能的要求和工作環(huán)境的條件來(lái)選用合適的元器件。選擇時(shí)要對(duì)關(guān)鍵性的元器件進(jìn)行質(zhì)量的認(rèn)定與檢測(cè);嚴(yán)格比對(duì)同類元器件的型號(hào)、規(guī)格、品種以及生產(chǎn)廠商等之間的優(yōu)缺點(diǎn)，以選擇在技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等級(jí)等均應(yīng)滿足設(shè)備工作和環(huán)境的要求，并留有足夠余量的元器件。另外，在使用過(guò)程中要對(duì)元器件表現(xiàn)出來(lái)的相關(guān)性能與數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的統(tǒng)計(jì)與分析以作為今后選用的依據(jù)。

2電子設(shè)備的環(huán)境保護(hù)。電子設(shè)備在使用過(guò)程中潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體對(duì)電子設(shè)備影響很大，輕者降低設(shè)備的靈敏度，重者直接或間接的損壞電子設(shè)備。其中以潮濕因素的影響最大。尤其是在溫度低、濕度大的環(huán)境下，當(dāng)濕度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)就會(huì)造成設(shè)備內(nèi)的元器件以及印制電路板上產(chǎn)色和凝露現(xiàn)象，使其性能降低，導(dǎo)致故障的發(fā)生;另外當(dāng)潮濕空氣侵襲電子設(shè)備時(shí)，元器件或材料表面會(huì)凝聚一層水膜，并由此滲透到內(nèi)部.進(jìn)而增加了絕緣材料的導(dǎo)電率，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增/JI]弓l發(fā)電氣短路、漏電、擊穿等問(wèn)題，從而造成設(shè)備運(yùn)行故障。

3嚴(yán)格把控設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。此階段，需要仔細(xì)研究設(shè)備、元器件、零部件的技術(shù)條件、技術(shù)環(huán)境，以分析出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而制定出合理的設(shè)計(jì)方案;在全面掌握產(chǎn)量設(shè)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品類型的基礎(chǔ)，進(jìn)行綜合、全面的構(gòu)思，設(shè)定出產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。使產(chǎn)品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低設(shè)備的維修費(fèi)用和使用費(fèi)用。

4控制設(shè)備的散熱防護(hù)。控制設(shè)備的散熱防護(hù)是影響設(shè)備運(yùn)行速度以及穩(wěn)定性的重要因素，溫度對(duì)設(shè)備可靠性的影響不容小覷。因?yàn)殡娮釉O(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)損耗一定功率，是以熱能的形式表現(xiàn)出來(lái)的。特點(diǎn)是一些功率較大的元器件在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱能更是相當(dāng)驚人，此時(shí)如果不進(jìn)行有效的降溫就有可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞。另外當(dāng)外界環(huán)境溫度較高時(shí)，設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的熱能難以散發(fā)出去，也將使設(shè)備溫度升高。在實(shí)際丁作中對(duì)于半導(dǎo)體分立器件要進(jìn)行一定的散熱處理，而功率低于100 W的一般不需要進(jìn)行散熱;對(duì)于功率較大的半導(dǎo)體分立器件應(yīng)加裝散熱器;對(duì)熱較為敏感的半導(dǎo)體分立器件在安裝時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離耗散功率大的元器件，以免造成不必要的影響。

參考文獻(xiàn)

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