1、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)述

1.1概述電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)

為更好地研究電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)，相關(guān)人員首先需要深入了解電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的監(jiān)管電力設(shè)備的系統(tǒng)。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)管道電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)化控制系統(tǒng)就會(huì)即刻啟動(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)的相關(guān)功能

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的首要功能就是自動(dòng)控制功能，這項(xiàng)功能最大的應(yīng)用就是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)用開(kāi)關(guān)切斷電源，防止安全事故的發(fā)生。其次就是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的保護(hù)功能，因?yàn)樵谶\(yùn)行電氣設(shè)備的過(guò)程中，難以避免出現(xiàn)故障，所以電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須具備能夠及時(shí)檢測(cè)到故障信號(hào)，并對(duì)其加以保護(hù)。最后就是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，有些自變量可能無(wú)法用肉眼識(shí)別，此時(shí)就需要通過(guò)傳感器對(duì)各類視聽(tīng)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況的目的。

2、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

2.1遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的層次架構(gòu)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以分為遠(yuǎn)程信息管理層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層。遠(yuǎn)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(dòng)化的有機(jī)集合。采用管控一體化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的調(diào)度，同時(shí)，發(fā)出相關(guān)的安全生產(chǎn)的操作指令，有效地應(yīng)對(duì)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(shí)接入不同協(xié)議數(shù)據(jù)，也就是各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的傳輸平臺(tái)使用的是以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸?shù)逆溌罚瑥亩ＷC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(duì)本地單元設(shè)備運(yùn)行的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的基本保護(hù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)控制狀態(tài)。除此之外，通過(guò)遠(yuǎn)程信息管理層的中央調(diào)度室和局域網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控與本地控制的有機(jī)結(jié)合。

2.2嵌入式控制集控系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)時(shí)，使用嵌入式的實(shí)時(shí)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(gè)任務(wù)。多任務(wù)操作系統(tǒng)的主要目的是通過(guò)任務(wù)調(diào)度的函數(shù)來(lái)合理地對(duì)每項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行排序，并且對(duì)其進(jìn)行及時(shí)地處理。多任務(wù)的操作系統(tǒng)需要本機(jī)數(shù)據(jù)采集程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序兩大程序來(lái)支撐。本地?cái)?shù)據(jù)采集程序是用來(lái)采集系統(tǒng)的外部信號(hào)，同時(shí)將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理的模塊，再通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波，接著通過(guò)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(tái)的守護(hù)進(jìn)程，主要用于監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)客戶的請(qǐng)求。只要用戶通過(guò)瀏覽器請(qǐng)求本地系統(tǒng)，CGI程序就會(huì)跟著啟動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)化該請(qǐng)求，使服務(wù)器能夠及時(shí)地對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行識(shí)別和處理。請(qǐng)求處理完后，CGI程序就會(huì)將轉(zhuǎn)化其結(jié)果，使網(wǎng)頁(yè)瀏覽器能夠識(shí)別，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸至客戶端，從而實(shí)現(xiàn)交互操作。

3、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)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，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(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加隨之而來(lái)的是主機(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，造成設(shè)備無(wú)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(hù)量，還存在由于查線或傳動(dòng)過(guò)程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

3.2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、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.3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，且已經(jīng)積累了豐富的運(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)奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加有針對(duì)性，對(duì)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(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種監(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、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(guò)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(hù)工作量，從而降低成本。

另外，各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立，裝置之間僅通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個(gè)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(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.

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

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)時(shí)，需要注意科學(xué)設(shè)計(jì)與遴選相關(guān)元件，對(duì)影響設(shè)備運(yùn)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(shí)際生產(chǎn)訴求相吻合，與此同時(shí)要科學(xué)處理系統(tǒng)散熱問(wèn)題。

4.1科學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)階段，系統(tǒng)研發(fā)人員應(yīng)當(dāng)遵循對(duì)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(jì)與遴選用于系統(tǒng)安裝與架構(gòu)的相關(guān)元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能的保障。

4.2對(duì)于影響設(shè)備運(yùn)行的工作環(huán)境加以考慮

工作環(huán)境將對(duì)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，而惡劣的環(huán)境會(huì)導(dǎo)致設(shè)備受到很大的破壞。在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)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(yùn)營(yíng)成本增加。

4.3科學(xué)處理系統(tǒng)散熱問(wèn)題

系統(tǒng)研發(fā)人員應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，給予系統(tǒng)散熱問(wèn)題以充分的考慮。從而使這種電力自動(dòng)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(rùn)。

結(jié)語(yǔ)

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)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(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果。本文對(duì)以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的例子進(jìn)行了分析，該系統(tǒng)的運(yùn)行具有較高的可靠性，同時(shí)，實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)，并且實(shí)現(xiàn)了本地操作與遠(yuǎn)程監(jiān)控的有效結(jié)合。因此，電氣自動(dòng)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(hào)碼:220882198403100512  黑龍江建龍鋼鐵有限公司  黑龍江  155100) 

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