淺析電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

許家晨

（齊魯理工學(xué)院）

淺析電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

許家晨

（齊魯理工學(xué)院）

隨著全球經(jīng)濟的一體化進(jìn)程的不斷加快，世界經(jīng)濟步入了新知識經(jīng)濟時代，越來越多的高新科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域，而電氣自動化控制系統(tǒng)，作為當(dāng)今時代應(yīng)用最廣泛的技術(shù)已逐漸被世人所關(guān)注。本文從多個方面對電氣自動控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計思想

在對電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想進(jìn)行探討之前，有必要首先了解電氣控制對象的特點和要求，以使研究工作更加具有針對性。在對電氣自動化控制的設(shè)計思想的探究基礎(chǔ)上，可以分析得出下一步的發(fā)展趨勢。

1 電氣控制對象的特點和要求

1.1 電氣自動化控制的特點

（1）電氣控制系統(tǒng)相對熱機設(shè)備而言控制信息采集量小、對象少，操作頻率低，但強調(diào)快速性、準(zhǔn)確性。

（2）電氣設(shè)備保護自動裝置要求可靠性高，動作速度快；同時對抗干擾要求較高。

（3）熱力系統(tǒng)控制處理信息量大，系統(tǒng)復(fù)雜，以過程控制為主電氣控制系統(tǒng)主要以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和順序控制為主，連鎖保護較多。

1.2 電氣設(shè)備總體配置設(shè)計要求

各類電動機及電器元件要照其作用，都有相應(yīng)裝配位置，在完整的電氣控制系統(tǒng)，要劃分組件，解決組件之間及電氣箱與被控制裝置之間的接線問題。一般分成以下組件：

（1）設(shè)備電器組件。拖動電動機與電磁閥、電磁鐵和電磁離合器等各種執(zhí)行元件，及各種檢測元件，如行程開關(guān)及壓力、速度和溫度繼電器等，要安裝于生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計部位，構(gòu)成設(shè)備電器組件。

（2）電器板和電源板組件。接觸器、中間繼電器和時間繼電器等各控制電器，及熔斷器、熱繼電器和過電流繼電器等保護電器，安裝在電氣箱內(nèi)，構(gòu)成一塊或多塊電器板（主板），控制變壓器及整流、濾波元件也安裝在電氣箱，構(gòu)成電源板組件。

（3）控制面板組件。各控制開關(guān)、按鈕、指示燈、指示儀表和經(jīng)常調(diào)節(jié)的電位器等，要安裝在控制臺面板上，構(gòu)成控制面板組件。各組件板和設(shè)備電器相互的接線通常采用接線端子板，便于接拆。總體配置設(shè)計是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式表達(dá)的，圖中要用示意形式反映電氣箱、電動機組、設(shè)備電器等各電氣部件的位置與接線關(guān)系，及走線方式、使用管線要求等。

2 電氣自動化控制體統(tǒng)的功能

控制回路是為了保證主回路線路運行的穩(wěn)定與安全，能夠?qū)崿F(xiàn)某項控制功能的若干個電子組件的組合的電氣設(shè)備之一。這種設(shè)備要有以下功能：

（1）自動控制功能。對于電氣自動化控制系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備出了故障時，需要開關(guān)自動切斷電路以保障安全，使得具有自動控制功能的電氣操作設(shè)備成為必要設(shè)備。

（2）保護功能。電氣設(shè)備在運行過程中會時常發(fā)生不可預(yù)知的故障，電壓或電流以及功率等會超過設(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這些故障信號并對設(shè)備和線路進(jìn)行自動處理的保護設(shè)備。

（3）監(jiān)視功能。對于控制系統(tǒng)中最重要的自變量電是肉眼看不見的，一臺機器設(shè)備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要借助傳感器的各項功能，設(shè)置各種視聽信號，對整個系統(tǒng)的實時變化做出監(jiān)控。

（4）測量功能。視聽信號只能定性地表明各設(shè)備的工作狀態(tài)，具體的電氣設(shè)備的工作情況還需專業(yè)設(shè)備測量出線路的各種參數(shù)（如電壓、電流、功率和頻率的大小等）。

3 電氣自動化控制應(yīng)用

電氣自動化控制的應(yīng)用涉及到各行各業(yè)，以電廠發(fā)電系統(tǒng)為例，對電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用加以闡明。

3.1 數(shù)據(jù)采集和計算機處理系統(tǒng)

計算機處理系統(tǒng)主要是指以計算機為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)，通常由輸入、輸出、處理三部分組成。在電廠系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括參數(shù)輸入、參數(shù)顯示、性能計算、報表打印、異常報警、事故序列記錄等，通過對數(shù)據(jù)的一系統(tǒng)操作可以達(dá)到對電廠電氣部分的控制。

3.2 汽機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在沒有出現(xiàn)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)之前，我國的汽機控制大多都采用液壓控制系統(tǒng)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，對設(shè)備、電氣元件以及電液轉(zhuǎn)換器可靠性也不斷加強。并且，高壓抗燃油伺服機構(gòu)的使用，使得電調(diào)系統(tǒng)能夠和汽機配套設(shè)備較好的協(xié)調(diào)，這就達(dá)到了對轉(zhuǎn)速、電功率、調(diào)節(jié)級后壓力等的控制。由盤車開始對汽輪發(fā)電機組進(jìn)行控制，依次經(jīng)過沖轉(zhuǎn)，暖機，升速，閥切換，并網(wǎng)，帶初負(fù)荷，加負(fù)荷，直到正常發(fā)電。汽機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要參與電網(wǎng)的一次調(diào)頻，并且可以通過電網(wǎng)的調(diào)度去改變負(fù)荷。這樣不僅保證了機組的運行安全，而且延長了機組的壽命，此外，還在機組穩(wěn)態(tài)運行的前提下，提高了機組的經(jīng)濟性。

3.3 汽機旁路系統(tǒng)

為了解決汽輪機空載流量與鍋爐最低負(fù)荷不一致的矛盾，同時為了保護再熱器回收工質(zhì)，中間再熱式機組應(yīng)設(shè)置旁路系統(tǒng)。其中，旁路控制系統(tǒng)由高/低壓旁路溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和高/低壓旁路壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，各個旁路上都有截止閥，這些個旁路閥門執(zhí)行器就是由電氣自動化控制系統(tǒng)控制，閥門的開度就是根據(jù)系統(tǒng)運行中的力矩及速度大小來確定，并以此來選擇電動還是電液執(zhí)行器。

4 探討電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

OPC（OIJE for Process Control）技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131 的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標(biāo)準(zhǔn)，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。

Pc客戶機/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融和，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當(dāng)前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機界面和設(shè)備維護系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。相對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

通過以上的分析，我們可以看出，電氣自動化系統(tǒng)給我們的生活和企業(yè)的生產(chǎn)帶來的影響，在經(jīng)濟全球化的今天，我們更要大力發(fā)展這種高新技術(shù)，才能夠占領(lǐng)更多市場份額。

[1]王紅英.電氣自動化控制系統(tǒng)的可靠性探討[J].科技視界，2014（4）.

[2]許文彬.論電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想[J].中小企業(yè)管理與科技，2012（9）.

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2016-7-21