杜兵 邯鄲市天海人力資源有限公司(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所)

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代科技不斷發(fā)展的背景下，電氣控制系統(tǒng)逐步覆蓋工業(yè)生產(chǎn)、交通管理、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，并發(fā)揮了重要的作用。在技術(shù)持續(xù)更新、新技術(shù)不斷出現(xiàn)的情況下，電氣控制系統(tǒng)也逐步向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。在這個(gè)過(guò)程中，針對(duì)電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)尤為重要?；诳茖W(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、完善的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，對(duì)提升電氣控制系統(tǒng)整體運(yùn)行效率、穩(wěn)定性和功能實(shí)用性，都有重要的作用。

一、電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的基本原則和思路

在現(xiàn)代電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，關(guān)于系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，需要充分考慮多方面因素。首先，需要考慮好系統(tǒng)中各個(gè)控制單元的運(yùn)行環(huán)境，評(píng)估各類風(fēng)險(xiǎn)，在緊急情況下可以轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制。所以，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有跳閘、合閘的基本功能，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部位運(yùn)行狀況及數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、控制，在出現(xiàn)異常情況時(shí)還能發(fā)出預(yù)警或自動(dòng)處理。總體來(lái)講，針對(duì)電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)需要按照以下思路進(jìn)行。

（一）分布式設(shè)計(jì)。如今相關(guān)生產(chǎn)及技術(shù)應(yīng)用活動(dòng)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的功能性要求較高，涉及到的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。因此，需要遵循模塊化設(shè)計(jì)的思路，采用分布式開(kāi)放結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略，確保系統(tǒng)中各個(gè)保護(hù)功能的分布相對(duì)獨(dú)立，可以對(duì)相應(yīng)的單元進(jìn)行有效控制。具體來(lái)講，在電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，要讓每個(gè)單元模塊上都均勻分布測(cè)量、控制、報(bào)警、保護(hù)等信號(hào)，進(jìn)而支持該單元按照既定方式和操控指令發(fā)揮作用[1]。

（二）集中式設(shè)計(jì)。集中立柜結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)中占據(jù)重要地位的部分，其中包含了各個(gè)控制模塊，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的集中控制及保護(hù)，并且可以集中收集和處理各類數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析。在基于電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要使用主控總線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，收集相應(yīng)信號(hào)，由監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行集中控制。

（三）可擴(kuò)展及兼容性設(shè)計(jì)。如今社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，人們對(duì)各類電氣控制系統(tǒng)的功能性要求在不斷變化。因此，針對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮可擴(kuò)展性的基本需求。也就是說(shuō)，在系統(tǒng)基本架構(gòu)、各類模塊的設(shè)計(jì)中，要充分考慮系統(tǒng)未來(lái)應(yīng)用的容量及功能需求，預(yù)留足夠大的可擴(kuò)展空間。同時(shí)，還需要考慮不同系統(tǒng)、卷煎乃至信號(hào)格式的兼容性問(wèn)題。充分分析兼容性，有助于實(shí)現(xiàn)用戶功能及系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展優(yōu)化，通過(guò)規(guī)范的I/0接口，可以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)系統(tǒng)模塊的靈活應(yīng)用。這一切，都將進(jìn)一步提升電氣控制系統(tǒng)系統(tǒng)的實(shí)用性、穩(wěn)定性和應(yīng)用價(jià)值[2]。

二、基于電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)策略

（一）遠(yuǎn)程監(jiān)控模式設(shè)計(jì)。在電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，為了充分滿足自動(dòng)化穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求，需要針對(duì)性設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制功能。這不僅有助于節(jié)省大量的電纜、設(shè)施安裝成本，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的集中控制。目前，電氣控制系統(tǒng)用到的各種現(xiàn)場(chǎng)總線通訊速度普遍較低，可以通過(guò)里程監(jiān)控模式，來(lái)提升系統(tǒng)訪問(wèn)速度。但是，電廠電氣部分的通信量較大，所以這種設(shè)計(jì)模式比較適合中小型系統(tǒng)的監(jiān)控，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定自動(dòng)化監(jiān)控。

（二）集中監(jiān)控模式設(shè)計(jì)。針對(duì)電氣控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能設(shè)計(jì)，需要充分保證系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，控制站對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的防護(hù)要求較低，所以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)比較簡(jiǎn)單。在集中式的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之中，可以將電氣控制系統(tǒng)所涉及到的模塊通過(guò)處理器進(jìn)行集中控制，對(duì)處理器系統(tǒng)性能要求較高。在電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，需要對(duì)所有涉及到的電氣設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)控，確保各個(gè)模塊、系統(tǒng)、元件都受到合理化控制。在如今電氣控制系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大、功能越來(lái)越復(fù)雜的情況下，投資成本也會(huì)提升[3]。但是，如果電纜設(shè)計(jì)距離過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)抗干擾能力被削弱，不利于保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能性需求，進(jìn)行集中化的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（三）現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，可以充分結(jié)合以太網(wǎng)及現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提升。目前，我國(guó)各領(lǐng)域智能化電氣設(shè)備的大量出現(xiàn)，加上相關(guān)技術(shù)的研究取得的成果，給系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供了重要的條件。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以要求總線監(jiān)控系統(tǒng)具有足夠的針對(duì)性，便于在各個(gè)間隔時(shí)間中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能[4]。這種設(shè)計(jì)方式，可以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的獨(dú)立配置，讓系統(tǒng)形成配置合理、運(yùn)行穩(wěn)定的自動(dòng)化功能體系。在智能設(shè)備的設(shè)計(jì)中，要遵循就地安裝的原則，利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合通信連接，不僅能縮短控制時(shí)間，還能節(jié)省系統(tǒng)成本，降低后期運(yùn)維難度。系統(tǒng)的監(jiān)控架構(gòu)中，各個(gè)監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)配置應(yīng)當(dāng)保持獨(dú)立性，設(shè)備及系統(tǒng)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)模式下，系統(tǒng)中一個(gè)設(shè)備或元件發(fā)生故障，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備或整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響，可大幅度提升電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，在當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域?qū)﹄姎饪刂葡到y(tǒng)自動(dòng)化水平要求越來(lái)越高的情況下，關(guān)于電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)十分重要。相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要充分考慮用戶對(duì)電氣控制系統(tǒng)的基本要求，在自動(dòng)化設(shè)計(jì)中科學(xué)應(yīng)用集中式及分布設(shè)計(jì)策略，并采用發(fā)展的眼光，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、兼容性和可擴(kuò)展性。最后，再基于科學(xué)的現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控設(shè)計(jì)機(jī)制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化應(yīng)用，為社會(huì)的發(fā)展做出關(guān)鍵貢獻(xiàn)。