姜錦中

【摘要】隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)達(dá)到廣泛運(yùn)用，文章從電網(wǎng)調(diào)度和變電站自動(dòng)化、PLC技術(shù)的應(yīng)用、工廠控制自動(dòng)化、單片機(jī)和集成電路及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及變換器電路的應(yīng)用幾個(gè)方面進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；應(yīng)用；自動(dòng)化；電氣工程

引言：首先，隨著現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在供電系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用，自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)運(yùn)用有幾十年的歷史了，已經(jīng)歷了幾次重大的專(zhuān)業(yè)調(diào)整，但由于其使用面寬，一直到現(xiàn)在仍然煥發(fā)勃勃生機(jī)。它可應(yīng)用于建筑。智能化建筑的發(fā)展必然離不開(kāi)電氣自動(dòng)化，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及數(shù)字電子化科技發(fā)展，高檔智能化建筑無(wú)疑已經(jīng)成為當(dāng)今建筑界的主要發(fā)展方向。自然達(dá)到合理利用設(shè)備，在資源方面，人力的節(jié)省就有了建筑設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。智能化建筑內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)。這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)一般都屬耐壓等級(jí)低，防干擾要求高，是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)該設(shè)計(jì)為一級(jí)防雷建筑物，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。

1. 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

1.1 設(shè)計(jì)原則

最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制的要求。

1.2 設(shè)計(jì)思想集中監(jiān)控方式。

1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式。

2. 電網(wǎng)調(diào)度和變電站自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度和變電站自動(dòng)化。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主要組成部分，由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等，其主要是通過(guò)電力系統(tǒng)專(zhuān)用廣域網(wǎng)連結(jié)的，下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備等構(gòu)成。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的主要功能是：電力生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度并適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的需求等。變電站自動(dòng)化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對(duì)變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。

變電站自動(dòng)化的內(nèi)容就是對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備；二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜；操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化；運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。變電站自動(dòng)化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)（DCS）。過(guò)程控制單元（PCU）由主控模件（MCU）和智能I/0 模件組成。PCU直接面向生產(chǎn)過(guò)程，接受現(xiàn)場(chǎng)變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開(kāi)

關(guān)量、脈沖量等信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和打印以及輸出信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。

3.PLC 技術(shù)的應(yīng)用

PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，其存儲(chǔ)器采用了可編程序以實(shí)現(xiàn)在其內(nèi)部存儲(chǔ)進(jìn)行控制、運(yùn)算、記錄等操作指令。該技術(shù)是為了在工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的一種可編程邏輯控制器系統(tǒng)。該技術(shù)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)可靠性低、接線復(fù)雜、靈活性較差以及耗能高等缺點(diǎn)。

3.1 PLC 技術(shù)的數(shù)據(jù)處理

PLC可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理，具有排序、查表、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送以及位操作等功能。這些數(shù)據(jù)可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，可以完成一定的控制操作，與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，也或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，也可以處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)。

3.2 PLC 技術(shù)的開(kāi)關(guān)量控制

火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開(kāi)關(guān)量控制兩種。用許多行業(yè)也應(yīng)用到PLC進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制，如機(jī)床電氣控制、電機(jī)控制以及電梯運(yùn)控制、汽車(chē)裝配線和啤酒灌裝生產(chǎn)線等。PLC技術(shù)的輸出和輸入信號(hào)都是通/斷的開(kāi)關(guān)信號(hào)。工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制是開(kāi)關(guān)量的邏輯控制?？刂频妮敵?、輸入點(diǎn)數(shù)均可通過(guò)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，從十幾個(gè)到成千上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，不受限制。

3.3 PLC 技術(shù)的順序控制

隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排要求的逐步提高以及改革的深入，近年來(lái)大型火電企業(yè)的輔助系統(tǒng)均已由原來(lái)的繼電控制器升級(jí)成PLC控制系統(tǒng)，該行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中降低資源損耗和提高效益，已成為各企業(yè)的管理最終目標(biāo)。因此隨著科技的進(jìn)步，各電廠對(duì)類(lèi)似企業(yè)輔助車(chē)間的自動(dòng)控制水平也提出了更高的要求，而采用PLC控制系統(tǒng)不僅可以通過(guò)信息模塊單獨(dú)控制某個(gè)工藝流程，并且可以與通信總線連接來(lái)協(xié)調(diào)全廠生產(chǎn)工作。

4. 工廠控制自動(dòng)化

工廠用電設(shè)備分別安裝在各配電室和電動(dòng)機(jī)控制中心，所要執(zhí)行的信息處理任務(wù)龐大，而維修工作也相對(duì)復(fù)雜。它與熱工系統(tǒng)相比，電氣設(shè)備操作的頻率低，一些系統(tǒng)設(shè)備在維持正常運(yùn)行時(shí)，可以經(jīng)過(guò)好幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間再操作一次；電氣設(shè)備所需要的保護(hù)裝置要求高，動(dòng)作速度快，一個(gè)保護(hù)動(dòng)作通常要在40MS以內(nèi)完成。電氣設(shè)備的構(gòu)造機(jī)構(gòu)本身具有聯(lián)鎖邏輯較簡(jiǎn)單、操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，而控制方式也主要是廠用電系統(tǒng)，其主要設(shè)備監(jiān)控需要接入DCS系統(tǒng)，如果兩臺(tái)系統(tǒng)一起運(yùn)行，一臺(tái)系統(tǒng)的檢修不得影響另一臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，需要考慮兩臺(tái)機(jī)組DCS 電氣

控制的模式，保證控制的穩(wěn)定性。根據(jù)電氣設(shè)備的主要特點(diǎn)我們知道，在構(gòu)建ECS時(shí)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、與DCS的聯(lián)網(wǎng)方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關(guān)鍵。除了要保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還要確保運(yùn)行時(shí)各種數(shù)據(jù)處理和信息收集的準(zhǔn)確性，同時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)急措施，確保電氣系統(tǒng)可以在最好的狀態(tài)下運(yùn)行。

5. 單片機(jī)、集成電路及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及變換器電路的運(yùn)用

以MCS—51 代表的8 位機(jī)雖然仍占主導(dǎo)地位但功能簡(jiǎn)單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產(chǎn)的PIC 系列單片機(jī)及GM$97C（二系列單片機(jī)等正在推廣，而且單片機(jī)的應(yīng)用范圍已開(kāi)始擴(kuò)展至智能儀器儀表或不太復(fù)雜的工業(yè)控制場(chǎng)合以充分發(fā)揮單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)另外，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)手段也更加豐富，除用匯編語(yǔ)言外，更多地是采用模塊化的C 語(yǔ)言、PL/M語(yǔ)言。隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時(shí)，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻動(dòng)則是交一直一交變頻器。當(dāng)電力電子器件人第二代后，更多早采用PWM變換器了、采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題。隨著工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用也越來(lái)越來(lái)廣，涉及很多行業(yè)，在社會(huì)最具開(kāi)發(fā)前景的眾多技術(shù)的合成。

6. 結(jié)束語(yǔ)

OPC（OIJEfor Process 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，這種趨勢(shì)正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

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