淺析電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

于洋?朱明

[摘 要]本文以電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述為基礎(chǔ)，著重電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，以實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)對(duì)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]電氣；自動(dòng)控制；功能

隨著科技水平的不斷提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)如今，電氣工程中還存在很多問(wèn)題急需解決，因此，我們要加強(qiáng)先進(jìn)設(shè)計(jì)理論與先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，不斷進(jìn)行電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能的研發(fā)和探討，使電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加適用、安全、可靠與經(jīng)濟(jì)。

一、電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述

工程技術(shù)通過(guò)理解并控制自然而造福于人類，控制系統(tǒng)工程師通過(guò)理解和控制我們環(huán)境的一部分，即所謂的系統(tǒng)，為社會(huì)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的產(chǎn)品。為了達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的控制目的就要理解系統(tǒng)，但是，控制工程也常常對(duì)尚未充分理解的系統(tǒng)實(shí)施控制，例如對(duì)化工過(guò)程的控制?？刂乒こ套铒@著的特點(diǎn)就是對(duì)各類機(jī)器、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過(guò)程實(shí)施控制，以造福于社會(huì)。除了在航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)、機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域中，自動(dòng)控制系統(tǒng)具有特別重要的作用之外，在現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)、化工過(guò)程、交通管制系統(tǒng)等實(shí)用工業(yè)自動(dòng)化和復(fù)雜的現(xiàn)代系統(tǒng)中都是不可缺少的組成部分。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)控制技術(shù)扮演了十分重要的角色。在飛行器制導(dǎo)、機(jī)器人控制、現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)生產(chǎn)流水線和工業(yè)過(guò)程控制方面，到處能看到自動(dòng)控制的影子。沒(méi)有自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用就沒(méi)有現(xiàn)代工業(yè)的成果。日常生活中也有許多自動(dòng)控制的應(yīng)用實(shí)例，如市場(chǎng)上常見(jiàn)的高壓鍋上的安全閥就是一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，當(dāng)鍋內(nèi)因過(guò)熱導(dǎo)致壓力過(guò)高時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)從而減壓。即使是一個(gè)生物體，我們也能看到自動(dòng)控制的實(shí)例，當(dāng)我們感到熱的時(shí)候，我們就會(huì)出汗，當(dāng)體溫下降后，汗腺又會(huì)自動(dòng)收縮，這是身體的控制器官、感知器官、執(zhí)行器官協(xié)調(diào)工作的結(jié)果。

二、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

（一）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。

（二）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（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。

（三）現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式。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、I/0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。

三、電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

（一）自動(dòng)控制功能。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需要電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)自動(dòng)切斷電路，來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。這也是自動(dòng)控制系統(tǒng)成為電氣操作設(shè)備中必要設(shè)備的重要原因。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的控制回路能夠保證線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)控制功能。

（二）保護(hù)功能。電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)時(shí)常發(fā)生不可預(yù)知的故障，電壓或電流以及功率等會(huì)超過(guò)設(shè)備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套能夠檢測(cè)這些故障信號(hào)并對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行自動(dòng)處理的保護(hù)設(shè)備。

（三）監(jiān)控功能。當(dāng)前的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)都配備了相應(yīng)的監(jiān)控功能。這是由于控制系統(tǒng)中的自變量是電，而電是不能被肉眼所看見(jiàn)的，從外表看一臺(tái)機(jī)器設(shè)備，是不能夠判斷它是否帶電。所以這就需要借助各種功能的傳感器的，設(shè)置各種視聽(tīng)信號(hào)，利用傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的變化。在自動(dòng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到異常狀況時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)工作人員進(jìn)行提醒，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)一體化。其中監(jiān)控方式又可以分為集中監(jiān)控方式、現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式和遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。首先，集中監(jiān)控方式方便運(yùn)行維護(hù)，并且對(duì)控制站的防護(hù)要求較低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)也相對(duì)簡(jiǎn)單，但集中式的處理器的任務(wù)較為繁重，處理速度也因此較慢。而且電纜數(shù)量的增加、長(zhǎng)距離的電纜也會(huì)引入的較多的干擾，也會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性。需要二次接線，但是二次接線復(fù)雜，查線不方便，很大程度上增加了系統(tǒng)維護(hù)的工作量。對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控方式說(shuō)來(lái)，它適合于小型系統(tǒng)的監(jiān)控，不適合全廠的系統(tǒng)構(gòu)建，因?yàn)樗耐ㄓ嵥俣容^低。但它也具有一定的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省材料和安裝費(fèi)用、可靠性高，并且組態(tài)靈活?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式加強(qiáng)了系統(tǒng)的針對(duì)性，它不僅具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的所有優(yōu)點(diǎn)，還可以減少大量的隔離設(shè)備。它通過(guò)通信線進(jìn)行連接，節(jié)省大量電纜，從而大大降低了建設(shè)和維護(hù)成本。

（四）測(cè)量功能。電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠測(cè)定線路的各種參數(shù)，在人類自身能夠接收到的視聽(tīng)信號(hào)只能定性地表征設(shè)備的工作狀態(tài)，要進(jìn)行對(duì)設(shè)備的電壓、電流、功率等詳細(xì)參數(shù)的測(cè)定，還是需要使用具體的電氣設(shè)備。電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)本身具有自動(dòng)測(cè)量這些數(shù)據(jù)的功能，這就給設(shè)備的控制帶來(lái)了很大的便利。

（五）智能化功能。電氣自動(dòng)控制設(shè)備智能化模式成為了企業(yè)發(fā)展的新方向。目前，對(duì)于以太網(wǎng)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，智能化的電氣設(shè)備也有了很快的發(fā)展。由于智能化技術(shù)具有良好的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，就使其能完全擺脫人工操作，只通過(guò)計(jì)算機(jī)即可達(dá)到良好的控制效果。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新時(shí)期下，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)功能的分析，進(jìn)一步明確了電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向，為電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化完善奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有助于提高電氣自動(dòng)控制技術(shù)水平的提高。

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