電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與發(fā)展趨勢(shì)

1、<p>　　電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　摘要：本文介紹電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，討論了目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想（以發(fā)電廠為例子），展望了將來(lái)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)各智能化水平的提高使得對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況的精確掌握成為可能，通訊技術(shù)的發(fā)展則為大容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了平臺(tái)。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點(diǎn)正在被更多的采納。 </p&

2、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化； 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ；發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　中圖分類號(hào)：F407.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　1.電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能 </p><p>　　根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點(diǎn)，應(yīng)將發(fā)電機(jī)一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為： </p>&

3、lt;p>　?。?） 發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的控制及操作。 </p><p>　?。?） 發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵(lì)磁變壓器保護(hù)控制。 </p><p>　　（3） 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。包括啟勵(lì)、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）的投退。 </p><p>　?。?） 220kV/500kV開(kāi)關(guān)自動(dòng)同期并網(wǎng)及

4、手動(dòng)同期并網(wǎng)。 </p><p>　?。?） 6kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動(dòng)啟動(dòng)等。 </p><p>　?。?） 380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。 </p><p>　　（7） 高壓?jiǎn)?備變壓器控制和操作（2臺(tái)機(jī)共用）。 </p><p>　?。?） 柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源控制和操作

5、。 </p><p>　?。?） 直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。 </p><p>　　因?yàn)椋O(shè)備可以看做較為完善，并且，如果都要在DCS里完成工作還不大可能，并且花費(fèi)較大，所以能夠保留，不過(guò)，它們和DCS連接，使用硬接線作為控制裝置，使用通訊裝置來(lái)傳導(dǎo)自動(dòng)裝置，并能夠利用DCS實(shí)現(xiàn)事故重現(xiàn)。 </p><p>　　2.電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀 </p>

6、;<p>　　2.1電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言規(guī)范是 Windows NT和IE。在電氣自動(dòng)化工程的發(fā)展領(lǐng)域，人機(jī)界面已經(jīng)成為了一種發(fā)展方向，因?yàn)樗軌蜢`活地控制并且容易集成，這些特性使其被越來(lái)越多的用戶接受。同時(shí)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)語(yǔ)言使其維護(hù)更加容易進(jìn)行。控制回路是為了保證主回路線路運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，能夠?qū)崿F(xiàn)某項(xiàng)控制功能的若干個(gè)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： </p&g

7、t;<p>　?。?）自動(dòng)控制功能。對(duì)于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備出了故障時(shí)，需要開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷電路以保障安全，使得具有自動(dòng)控制功能的電氣操作設(shè)備成為必要設(shè)備。 </p><p>　?。?）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。 </p>&l

8、t;p>　?。?）監(jiān)視功能。對(duì)于控制系統(tǒng)中最重要的自變量電是肉眼看不見(jiàn)的，一臺(tái)機(jī)器設(shè)備是否帶電或斷電，從外表看無(wú)法分辨，這就需要借助傳感器的各項(xiàng)功能，設(shè)置各種視聽(tīng)信號(hào)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)變化做出監(jiān)控。 </p><p>　?。?）測(cè)量功能。視聽(tīng)信號(hào)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(cè)量出線路的各種參數(shù)（如電壓、電流、功率和頻率的大小等）。 </p><p&

9、gt;　　2.2電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的信息集成化。電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)中運(yùn)用的信息技術(shù)主要體現(xiàn)在如下方面：一是管理層面上縱深方向的延伸，企業(yè)中的管理部門在對(duì)企業(yè)中的財(cái)務(wù)核算、人力資源等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)存取時(shí)需要用特定的瀏覽器，同時(shí)也能夠有效的監(jiān)督控制生產(chǎn)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)畫面。并且能夠及時(shí)獲取關(guān)于企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的第一手資料。另一方面是信息技術(shù)會(huì)在電氣自動(dòng)化設(shè)施、機(jī)器與系統(tǒng)中進(jìn)行橫向比較。 </p><p>　　2.3

10、電氣自動(dòng)化工程分布式控制系統(tǒng)。DCS 是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。隨著對(duì)此系統(tǒng)的應(yīng)用，其缺點(diǎn)也漸漸顯現(xiàn)出來(lái)。因其屬于模擬數(shù)字的混合體系，它采用的是模擬的傳統(tǒng)型儀表，不僅可靠性低，而且維修很困難，并且價(jià)格昂貴。所以，必須進(jìn)行電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新。 </p><p>　　2.4集中監(jiān)控的方式進(jìn)行的控制系統(tǒng)。集中控制方式的系統(tǒng)是把所有功能放入一個(gè)處理器中，因此其處理速度比較慢，而要把所有設(shè)備掌握在監(jiān)控

11、之中，監(jiān)控對(duì)象的數(shù)量就過(guò)多，占用大量主機(jī)空間，同時(shí)要求電纜數(shù)量也增大，這就提高了投資費(fèi)用。又集中監(jiān)控的隔離刀閘中的閉鎖與聯(lián)鎖使用的都是硬接線，反復(fù)接線很繁雜，這樣就增大了維護(hù)工作的難度。使整個(gè)系統(tǒng)很難積極進(jìn)行。 </p><p>　　3.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和設(shè)計(jì)思想 </p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)原則 </b></p><p

12、>　　3.1.1最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制的要求。生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求是電氣設(shè)計(jì)的依據(jù)，這些要求常常以工作循環(huán)圖、執(zhí)行原件動(dòng)作節(jié)拍表、檢測(cè)元件狀態(tài)表等形式提供，對(duì)于有調(diào)速要求的場(chǎng)合，還應(yīng)給出調(diào)速技術(shù)指標(biāo)。其他如啟動(dòng)，轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、照明、保護(hù)等要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要充分考慮。 </p><p>　　3.1.2在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)。 </p><

13、;p>　　3.1.3妥善處理機(jī)械與電氣的關(guān)系。很多生產(chǎn)機(jī)械是采用機(jī)電結(jié)合控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求的，要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用維護(hù)方便等方面協(xié)調(diào)處理好二者的關(guān)系。 </p><p>　　3.1.4正確合理地選用電器元件。 </p><p>　　3.1.5確保使用安全、可靠。 </p><p>　　3.1.6制造美觀、使用維護(hù)方便。 </p&g

14、t;<p><b>　　3.2設(shè)計(jì)思想 </b></p><p>　　3.2.1集中監(jiān)控方式。集中監(jiān)控方式不但運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求也不高，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)也很容易。但由于這種方式是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，所以處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度也會(huì)受到一定的影響。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，致使主機(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

15、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，這也會(huì)造成設(shè)備無(wú)法操作。這種接線的二次接線比較復(fù)雜，查線也不方便，而大大增加了維護(hù)量，還存在在查線或傳動(dòng)過(guò)程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。 </p><p>　　3.2.2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、可靠性高和組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。但由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊速度不是很高，使得電

16、廠電氣部分通訊量相對(duì)又比較大，所以這種方式大都用于小系統(tǒng)監(jiān)控，而在全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建中卻不適用。 </p><p>　　3.2.3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，而且已經(jīng)擁有了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加具有針對(duì)性

17、，對(duì)于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。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、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，節(jié)省了大量控制電纜，節(jié)約了很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立，組態(tài)靈活，使整個(gè)系統(tǒng)具有可靠性而不會(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。 </p>&

18、lt;p>　　4.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　OPC(OIJEforProcess Control)技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺(tái)的廣泛應(yīng)用，使得未來(lái)的電氣技術(shù)的結(jié)合，計(jì)算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個(gè)國(guó)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(jī)／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

19、自動(dòng)化的一次又一次革命。正是市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化和IT平臺(tái)的融和，電子商務(wù)的普及將加速著這一過(guò)程。Internet／Intranet 技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動(dòng)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(cái)務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控，在第一時(shí)間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)未來(lái)的自動(dòng)化產(chǎn)品，如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接的影響。相對(duì)應(yīng)的軟件

20、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(shì)正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。 </p><p><b>　　5.結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　總之，電氣化自動(dòng)工程控制系統(tǒng)要想長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展下去就要不斷地加強(qiáng)創(chuàng)新，分析市場(chǎng)需求，以滿足越來(lái)越高的工業(yè)生產(chǎn)要求，同時(shí)也要特別注意產(chǎn)品的安全性能的保障。加強(qiáng)人才的培養(yǎng)，使研究團(tuán)隊(duì)越來(lái)越強(qiáng)，

21、使我國(guó)早日立于世界科技強(qiáng)國(guó)之列。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 張軍、李楠，淺談電氣控制系統(tǒng)(RCS)的應(yīng)用和發(fā)展, 自動(dòng)化博覽，2004, 21(6):66-69. </p><p>　　[2] 朱建梁，電氣控制系統(tǒng)(ECS)進(jìn)入 DCS 系統(tǒng)力式的探討, 湖南電力， 2004, 24(10)