1、電氣自動化控制系統(tǒng)的簡述

1.1概述電氣自動化控制系統(tǒng)

為更好地研究電氣自動化控制系統(tǒng)及其設(shè)計，相關(guān)人員首先需要深入了解電氣自動化控制系統(tǒng)，電氣自動化控制系統(tǒng)是一種基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的監(jiān)管電力設(shè)備的系統(tǒng)。電氣自動化控制系統(tǒng)是通過檢測管道電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電力設(shè)備的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)相關(guān)的電力設(shè)備發(fā)生異常，電氣自動化控制系統(tǒng)就會即刻啟動相應(yīng)的控制裝置，從而最大程度地降低電力設(shè)備受到危害的幾率。

1.2電氣自動化控制系統(tǒng)的相關(guān)功能

電氣自動化控制系統(tǒng)的首要功能就是自動控制功能，這項功能最大的應(yīng)用就是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，能夠及時用開關(guān)切斷電源，防止安全事故的發(fā)生。其次就是電氣自動化控制系統(tǒng)的保護功能，因為在運行電氣設(shè)備的過程中，難以避免出現(xiàn)故障，所以電氣自動化控制系統(tǒng)必須具備能夠及時檢測到故障信號，并對其加以保護。最后就是電氣自動化控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能，在系統(tǒng)運行過程中，有些自變量可能無法用肉眼識別，此時就需要通過傳感器對各類視聽信號進行監(jiān)視，從而達到實時監(jiān)控系統(tǒng)運行情況的目的。

2、電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

2.1遠程控制系統(tǒng)的層次架構(gòu)設(shè)計

遠程控制系統(tǒng)可以分為遠程信息管理層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層。遠程信息管理層主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)集成方面，是支持電氣設(shè)備管控一體化的基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備的生產(chǎn)與管理自動化的有機集合。采用管控一體化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備的調(diào)度，同時，發(fā)出相關(guān)的安全生產(chǎn)的操作指令，有效地應(yīng)對設(shè)備故障相關(guān)的突發(fā)事件。網(wǎng)絡(luò)層中采用的是光纖工業(yè)以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)同時接入不同協(xié)議數(shù)據(jù)，也就是各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的傳輸平臺使用的是以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線傳輸?shù)逆溌?，從而保證了數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。與設(shè)備層相連接的是被控電氣設(shè)備，其功能主要是保證對本地單元設(shè)備運行的控制，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的基本保護，實時檢測控制狀態(tài)。除此之外，通過遠程信息管理層的中央調(diào)度室和局域網(wǎng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，從而實現(xiàn)遠程集控與本地控制的有機結(jié)合。

2.2嵌入式控制集控系統(tǒng)的概要設(shè)計

在設(shè)計軟件平臺時，使用嵌入式的實時操作系統(tǒng)μClinux能夠?qū)崿F(xiàn)有序調(diào)度、科學(xué)管理系統(tǒng)中的多個任務(wù)。多任務(wù)操作系統(tǒng)的主要目的是通過任務(wù)調(diào)度的函數(shù)來合理地對每項任務(wù)進行排序，并且對其進行及時地處理。多任務(wù)的操作系統(tǒng)需要本機數(shù)據(jù)采集程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序兩大程序來支撐。本地數(shù)據(jù)采集程序是用來采集系統(tǒng)的外部信號，同時將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理的模塊，再通過數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)數(shù)字濾波，接著通過數(shù)據(jù)處理模塊將存在公共緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)保存到flash內(nèi)。而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序主要分為嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序和CGI程序。其中，嵌人式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序是嵌入式控制集控系統(tǒng)后臺的守護進程，主要用于監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)客戶的請求。只要用戶通過瀏覽器請求本地系統(tǒng)，CGI程序就會跟著啟動，同時轉(zhuǎn)化該請求，使服務(wù)器能夠及時地對請求進行識別和處理。請求處理完后，CGI程序就會將轉(zhuǎn)化其結(jié)果，使網(wǎng)頁瀏覽器能夠識別，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸至客戶端，從而實現(xiàn)交互操作。

3、電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，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)備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，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經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

3.2遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線(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)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.3現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(wǎng)(Ethernet)、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，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)奠定了良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設(shè)計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/O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工作量，從而降低成本。

另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向.

4、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)的相關(guān)事項

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)時，需要注意科學(xué)設(shè)計與遴選相關(guān)元件，對影響設(shè)備運行的工作環(huán)境加以詳盡的考慮。系統(tǒng)研發(fā)必須同企業(yè)的實際生產(chǎn)訴求相吻合，與此同時要科學(xué)處理系統(tǒng)散熱問題。

4.1科學(xué)設(shè)計與遴選相關(guān)元件

為確保系統(tǒng)在正確安裝后能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的功率輸出，在系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計階段，系統(tǒng)研發(fā)人員應(yīng)當(dāng)遵循對系統(tǒng)工作功率以及工作原理的把握。在此基礎(chǔ)之上科學(xué)地設(shè)計與遴選用于系統(tǒng)安裝與架構(gòu)的相關(guān)元件，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行性能的保障。

4.2對于影響設(shè)備運行的工作環(huán)境加以考慮

工作環(huán)境將對設(shè)備的實際運行產(chǎn)生一定的影響，而惡劣的環(huán)境會導(dǎo)致設(shè)備受到很大的破壞。在對其進行設(shè)計的過程中，要格外的注重外部環(huán)境的影響與損害，如此便將導(dǎo)致電力企業(yè)運營成本增加。

4.3科學(xué)處理系統(tǒng)散熱問題

系統(tǒng)研發(fā)人員應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)計過程中，給予系統(tǒng)散熱問題以充分的考慮。從而使這種電力自動化控制系統(tǒng)能夠保證電力企業(yè)的利益，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的利潤。

結(jié)語

電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計過程是一個比較復(fù)雜的過程，需要權(quán)衡該系統(tǒng)的靈活性、成本、可用工具等多方面的因素，從而保證電氣自動化控制系統(tǒng)的實際運行效果。本文對以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的電氣控制自動化系統(tǒng)設(shè)計的例子進行了分析，該系統(tǒng)的運行具有較高的可靠性，同時，實時性比較強，并且實現(xiàn)了本地操作與遠程監(jiān)控的有效結(jié)合。因此，電氣自動化控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域具有十分廣闊的發(fā)展前景。

(郝寶印 身份證號碼:220882198403100512  黑龍江建龍鋼鐵有限公司  黑龍江  155100) 

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