电气自动化控制系统及设计

1、电气自动化控制系统的简述

1.1概述电气自动化控制系统

为更好地研究电气自动化控制系统及其设计，相关人员首先需要深入了解电气自动化控制系统，电气自动化控制系统是一种基于计算机网络技术的监管电力设备的系统。电气自动化控制系统是通过检测管道电流、电压、温度等数据实现对电力设备的监控，一旦发现相关的电力设备发生异常，电气自动化控制系统就会即刻启动相应的控制装置，从而最大程度地降低电力设备受到危害的几率。

1.2电气自动化控制系统的相关功能

电气自动化控制系统的首要功能就是自动控制功能，这项功能最大的应用就是当设备出现故障时，能够及时用开关切断电源，防止安全事故的发生。其次就是电气自动化控制系统的保护功能，因为在运行电气设备的过程中，难以避免出现故障，所以电气自动化控制系统必须具备能够及时检测到故障信号，并对其加以保护。最后就是电气自动化控制系统的监控功能，在系统运行过程中，有些自变量可能无法用肉眼识别，此时就需要通过传感器对各类视听信号进行监视，从而达到实时监控系统运行情况的目的。

2、电气自动化控制系统的设计方案

2.1远程控制系统的层次架构设计

远程控制系统可以分为远程信息管理层、网络层和设备层。远程信息管理层主要应用在数据集成方面，是支持电气设备管控一体化的基础，能够实现电气设备的生产与管理自动化的有机集合。采用管控一体化系统能够实现对电气设备的调度，同时，发出相关的安全生产的操作指令，有效地应对设备故障相关的突发事件。网络层中采用的是光纤工业以太网的结构，这种结构能够实现同时接入不同协议数据，也就是各个子系统的数据。数据的传输平台使用的是以太网与现场总线传输的链路，从而保证了数据的网络化传输。与设备层相连接的是被控电气设备，其功能主要是保证对本地单元设备运行的控制，实现对电气设备的基本保护，实时检测控制状态。除此之外，通过远程信息管理层的中央调度室和局域网来实现数据的双向传输，从而实现远程集控与本地控制的有机结合。

2.2嵌入式控制集控系统的概要设计

在设计软件平台时，使用嵌入式的实时操作系统μClinux能够实现有序调度、科学管理系统中的多个任务。多任务操作系统的主要目的是通过任务调度的函数来合理地对每项任务进行排序，并且对其进行及时地处理。多任务的操作系统需要本机数据采集程序和网络服务程序两大程序来支撑。本地数据采集程序是用来采集系统的外部信号，同时将所获得的数据传输到数据处理的模块，再通过数据处理模块实现数字滤波，接着通过数据处理模块将存在公共缓冲区中的数据保存到flash内。而网络服务程序主要分为嵌入式网络服务程序和CGI程序。其中，嵌人式网络服务程序是嵌入式控制集控系统后台的守护进程，主要用于监听网络客户的请求。只要用户通过浏览器请求本地系统，CGI程序就会跟着启动，同时转化该请求，使服务器能够及时地对请求进行识别和处理。请求处理完后，CGI程序就会将转化其结果，使网页浏览器能够识别，并将相应的数据传输至客户端，从而实现交互操作。

3、电气自动化控制系统的设计

3.1集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

3.2远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks总线，CAN总线等)的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

3.3现场总线监控方式

目前，对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。

另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向.

4、电气控制系统设计与研发的相关事项

电气控制系统设计与研发时，需要注意科学设计与遴选相关元件，对影响设备运行的工作环境加以详尽的考虑。系统研发必须同企业的实际生产诉求相吻合，与此同时要科学处理系统散热问题。

4.1科学设计与遴选相关元件

为确保系统在正确安装后能够实现稳定的功率输出，在系统的研发设计阶段，系统研发人员应当遵循对系统工作功率以及工作原理的把握。在此基础之上科学地设计与遴选用于系统安装与架构的相关元件，实现对系统运行性能的保障。

4.2对于影响设备运行的工作环境加以考虑

工作环境将对设备的实际运行产生一定的影响，而恶劣的环境会导致设备受到很大的破坏。在对其进行设计的过程中，要格外的注重外部环境的影响与损害，如此便将导致电力企业运营成本增加。

4.3科学处理系统散热问题

系统研发人员应当在系统设计过程中，给予系统散热问题以充分的考虑。从而使这种电力自动化控制系统能够保证电力企业的利益，节约生产成本，提高企业的利润。

结语

电气自动化控制系统的设计过程是一个比较复杂的过程，需要权衡该系统的灵活性、成本、可用工具等多方面的因素，从而保证电气自动化控制系统的实际运行效果。本文对以工业以太网为基础的电气控制自动化系统设计的例子进行了分析，该系统的运行具有较高的可靠性，同时，实时性比较强，并且实现了本地操作与远程监控的有效结合。因此，电气自动化控制系统在工业控制领域具有十分广阔的发展前景。

(郝宝印 身份证号码:220882198403100512  黑龙江建龙钢铁有限公司  黑龙江  155100) 

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