時(shí)間：2023-03-14 15:16:01
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[關(guān)鍵詞]電氣自動(dòng)化 ECS 實(shí)現(xiàn)方式 問(wèn)題
中圖分類(lèi)號(hào)：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）01-0059-01
1 引言
電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)（ECS）是指使用保護(hù)、測(cè)控、通信接口、監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)所有電廠電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)和信息管理。是實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠電氣自動(dòng)化的全面解決方案。
國(guó)內(nèi)大部分發(fā)電廠都采用集散控制系統(tǒng)（DCS）來(lái)實(shí)現(xiàn)熱工系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，而傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)一般采用“一對(duì)一”的硬連接控制以及儀表監(jiān)視，自動(dòng)化水平相對(duì)落后。為了提升電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，應(yīng)考慮建設(shè)相對(duì)獨(dú)立的電氣控制系統(tǒng)，ECS系統(tǒng)包括電廠所有電氣子系統(tǒng)即升壓站子系統(tǒng)、機(jī)組子系統(tǒng)和廠用電子系統(tǒng)。
2 電氣控制對(duì)象的特點(diǎn)
以火力發(fā)電廠為例，電氣控制系統(tǒng)相對(duì)于熱機(jī)等設(shè)備而言，其需要控制的信息采集量和對(duì)象并不是很多，其操作頻率也相對(duì)較低，但須要強(qiáng)調(diào)快速性與準(zhǔn)確性。而對(duì)于電氣設(shè)備的保護(hù)自動(dòng)裝置的可靠性也要求較高，并且動(dòng)作速度要快，抗干擾性較好。
熱力系統(tǒng)控制需要處理的信息量很大，系統(tǒng)也很復(fù)雜，多以過(guò)程控制為主；電氣控制系統(tǒng)（ECS）主要以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和順序控制為主，連鎖保護(hù)較多。
3 電氣控制系統(tǒng)ECS概述
電氣控制系統(tǒng)ECS（Electrical Control System）一般稱(chēng)為電氣設(shè)備二次控制回路，不同的設(shè)備有不同的控制回路，而且高壓電氣設(shè)備與低壓電氣設(shè)備的控制方式也不相同。其任務(wù)是保證一次設(shè)備運(yùn)行的可靠與安全，因此需要有許多輔助電氣設(shè)備為之服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)某項(xiàng)控制功能的若干個(gè)電器組件的組合，稱(chēng)為控制回路或二次回路。
一般ECS設(shè)備主要功能包括：測(cè)量功能、監(jiān)視功能、自動(dòng)控制功能和保護(hù)功能。即實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)的電氣設(shè)備監(jiān)控、聯(lián)鎖及各電氣參數(shù)的測(cè)量，并可在操作員站CRT畫(huà)面上顯示各系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)、工況，并全部實(shí)現(xiàn)軟操作等功能；實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)變組及各配電設(shè)備事故、預(yù)告、保護(hù)動(dòng)作后的報(bào)警，光字牌顯示、歷史站記錄、追憶打印等功能；實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)順控自動(dòng)升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)；實(shí)現(xiàn)高備廠變及各低備廠變的自動(dòng)切換操作等功能。
常用的控制線(xiàn)路的基本回路包括：電源供電回路、保護(hù)回路、信號(hào)回路、自動(dòng)與手動(dòng)回路、制動(dòng)停車(chē)回路、自鎖及閉鎖回路。在設(shè)備操作與監(jiān)視當(dāng)中，傳統(tǒng)的操作組件、控制電器、儀表和信號(hào)等設(shè)備大多可被電腦控制系統(tǒng)及電子組件所取代，但在小型設(shè)備和就地局部控制的電路中傳統(tǒng)元部件仍有一定的應(yīng)用范圍。這也都是電路實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。
4 ECS在DCS中的實(shí)現(xiàn)方式
4.1 部分DCS方式
僅由DCS軟件實(shí)現(xiàn)電氣邏輯，通過(guò)DCS的I/O通道或網(wǎng)絡(luò)通信將控制指令發(fā)送到電氣控制裝置上。DCS可實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的投退，開(kāi)關(guān)的分合閘，電動(dòng)機(jī)的啟停，操作指令合法性的邏輯檢查和揭示邏輯實(shí)現(xiàn)條件等。對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR（自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器）、發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期裝置ASS、發(fā)電機(jī)-變壓器組繼電保護(hù)裝置、故障錄波裝置等，其功能靠自身裝置實(shí)現(xiàn)，僅通過(guò)DCS實(shí)現(xiàn)裝置的投、退。
優(yōu)點(diǎn)：電氣裝置獨(dú)立，完全由其自身實(shí)現(xiàn)安全性連鎖邏輯，脫離DCS系統(tǒng)，依靠自身仍然能夠維持安全運(yùn)行；缺點(diǎn)：可靠性取決與裝置。
4.2 完全由DCS硬件和軟件實(shí)現(xiàn)電氣邏輯
包括發(fā)電機(jī)同期邏輯、廠用電自動(dòng)切換邏輯、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器甚至簡(jiǎn)單的繼電器保護(hù)邏輯等。有些DCS已有相應(yīng)的專(zhuān)用硬件模件，與其軟件組態(tài)完成相應(yīng)電氣裝置的功能。
優(yōu)點(diǎn)：軟硬均在DCS，靈活方便功能強(qiáng)；缺點(diǎn)：對(duì)DCS要求高，負(fù)擔(dān)重，可能影響其它控制系統(tǒng)，并且某些功能上難實(shí)現(xiàn)（發(fā)電機(jī)-變壓器組繼電保護(hù)裝置、故障錄波裝置等）。
5 存在的問(wèn)題及建議
ECS的監(jiān)控系統(tǒng)與各個(gè)保護(hù)的通訊接口沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)約，因其保護(hù)型號(hào)不同，相應(yīng)的規(guī)約也有較大差異。例如，威盛電能表規(guī)約DL/T 645-1997，而許繼的保護(hù)規(guī)約為IEC-870-5-103。這就需要網(wǎng)絡(luò)通訊管理機(jī)對(duì)這些規(guī)約進(jìn)行解釋?zhuān)瑢?duì)系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)了很多困難。而實(shí)際工程項(xiàng)目中，通常留給調(diào)試的時(shí)間也十分緊張，因此會(huì)出現(xiàn)隨著投產(chǎn)的進(jìn)行，消缺也緊隨其后的情況。
從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以看出，各間隔分散的數(shù)據(jù)，容易發(fā)生由于傳送數(shù)據(jù)量大，受通信速率、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)容量等的限制使通道阻塞，造成信息傳輸?shù)钠款i。
在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中，還需要特別強(qiáng)調(diào)信息總量的問(wèn)題，因?yàn)樾畔⒉杉瘍?nèi)容越全，對(duì)電廠監(jiān)視和事故處理越有利，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，就會(huì)發(fā)現(xiàn)還存在一個(gè)信息優(yōu)化的問(wèn)題。特別是對(duì)于保護(hù)裝置通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)上傳的報(bào)文，例如當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，裝置就會(huì)上傳大量的報(bào)文，從而影響了運(yùn)行人員對(duì)重要信息的捕捉。所以，我們必須對(duì)系統(tǒng)所采集的信息進(jìn)行一定的優(yōu)化與篩選。
監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)也是需要著重考慮的重要因素之一。但是，系統(tǒng)的很多技術(shù)指標(biāo)既沒(méi)有確切的定義，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中也不便于測(cè)試，如網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率和CPU等。間隔設(shè)備并沒(méi)有像微機(jī)保護(hù)那樣明確的校驗(yàn)規(guī)程。隨著監(jiān)控系統(tǒng)在電廠運(yùn)行中所處的重要地位，這些問(wèn)題不容忽視，必須立即制定相關(guān)的調(diào)試、校驗(yàn)規(guī)程，以保證監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行。
6 結(jié)束語(yǔ)
ECS系統(tǒng)將各自獨(dú)立運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、自動(dòng)裝置等通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或以太網(wǎng)連接起來(lái)構(gòu)成系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制、故障分析和運(yùn)行管理，提高了整個(gè)發(fā)電廠的自動(dòng)控制水平和運(yùn)行管理水平，同時(shí)，減小了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和設(shè)備的維護(hù)量，對(duì)提高電廠安全、穩(wěn)定、可靠、管理的運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益等都具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳烽.發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究[D]華北電力大學(xué)，2005.
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關(guān)鍵詞：電氣；自動(dòng)化；控制設(shè)備
電氣自動(dòng)化就是使產(chǎn)品的操作、控制和監(jiān)視，能夠在無(wú)人（或少人）直接參與的情況下，按預(yù)定的計(jì)劃或程序自動(dòng)地進(jìn)行。隨著機(jī)械電子技術(shù)、微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，大大方便了人們的生活。電氣自動(dòng)化程度是一個(gè)國(guó)家電子行業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)又是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少的技術(shù)手段。電氣自動(dòng)化具有提高工作的可靠性、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、保證電能質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件等作用。
隨著電氣自動(dòng)化的提高，控制設(shè)備的可靠性問(wèn)題就變得日益非常突出。控制設(shè)備的可靠性是可靠性學(xué)科的一個(gè)重要組成部分。在20世紀(jì)70年代，我國(guó)就建立了電子產(chǎn)品的可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所，開(kāi)始了可靠性增長(zhǎng)的研究工作。1984年組建了全國(guó)統(tǒng)一的電子產(chǎn)品可靠性信息交換網(wǎng)，并頒布了GJB299-87《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》，有力地推動(dòng)了我國(guó)電子產(chǎn)品可靠性工作。
1 加強(qiáng)控制設(shè)備可靠性研究的重要意義
1．1 可靠性提高產(chǎn)品質(zhì)量
產(chǎn)品質(zhì)量就是使產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)其價(jià)值、滿(mǎn)足明示要求的特征和特質(zhì)。概括其特性，主要包括：性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。由此可見(jiàn)，可靠性在產(chǎn)品質(zhì)量中占有主導(dǎo)地位。只有可靠性高，發(fā)生故障的次數(shù)才會(huì)少，那么維修費(fèi)用就少，相應(yīng)的安全性也隨之提高。因此，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的核心，是生產(chǎn)廠家追求的目標(biāo)。
1．2可靠性可以增加市場(chǎng)份額
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用戶(hù)不僅要求產(chǎn)品性能好，更重要的是要求產(chǎn)品的可靠性水平高研究發(fā)現(xiàn)，只有那些具有高可靠性指標(biāo)的產(chǎn)品，才能在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中得以取勝。隨著電氣自動(dòng)化控制設(shè)備自動(dòng)化程度、復(fù)雜度越來(lái)越高，可靠性技術(shù)已成為企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中獲取市場(chǎng)份額的有力工具。
2 制設(shè)備的可靠性現(xiàn)狀
2．1工作環(huán)境、使用及維護(hù)不當(dāng)是控制設(shè)備可靠性指標(biāo)低的重要原因
電氣設(shè)備所處的工作環(huán)境多種多樣。氣候條件、機(jī)械作用力和電磁干擾是影響控制設(shè)備可靠性的主要因素。
(1）氣候條件主要包括溫度、濕度、氣壓、鹽霧、大氣污染等因素，對(duì)控制設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在使電氣性能下降、溫升過(guò)高、運(yùn)動(dòng)不靈活、結(jié)構(gòu)損壞，甚至不能正常工作。
(2）機(jī)械條件是指電氣設(shè)備在不同的運(yùn)載工具中使用時(shí)所受到的振動(dòng)、沖擊、離心加速度等機(jī)械作用，使得控制設(shè)備元器件損壞失效或電參數(shù)改變，結(jié)構(gòu)件斷裂或變形過(guò)大以及金屬件的疲勞破壞等。
(3）控制設(shè)備工作的周?chē)臻g充滿(mǎn)了由于各種原因所產(chǎn)生的電磁波，造成外部及內(nèi)部干擾。由于電磁干擾的存在，使設(shè)備輸出噪聲增大，工作不穩(wěn)定，甚至不能安全工作。
同時(shí)，操作人員在沒(méi)有完全掌握控制設(shè)備原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作，導(dǎo)致對(duì)控制設(shè)備不能熟練而正確的操作，并且不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)，都會(huì)導(dǎo)致控制設(shè)備可靠性指標(biāo)低。
2．2元器件質(zhì)量低下是控制設(shè)備可靠性指標(biāo)偏低的一大原因
目前元器件生產(chǎn)廠家眾多，參差不齊。如果控制設(shè)備的使用企業(yè)規(guī)模較小，質(zhì)量管理體系不健全，導(dǎo)致零部件進(jìn)廠檢查出現(xiàn)漏洞；同時(shí)，元器件廠家間的惡性競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格低廉，迫使企業(yè)不顧及元件質(zhì)量進(jìn)行采購(gòu)，這些都會(huì)導(dǎo)致控制設(shè)備可靠性指標(biāo)偏低，并且降低了使用壽命。
3提高控制設(shè)備的可靠性對(duì)策
要提高電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性，必須根據(jù)控制設(shè)備的特點(diǎn)，采用相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)方法，從元器件的正確選擇與使用、散熱防護(hù)•氣候防護(hù)等入手，使系統(tǒng)可靠性指標(biāo)大大提高。
（1）在控制設(shè)備設(shè)計(jì)階段，研究產(chǎn)品與零部件技術(shù)條件，分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)，研討和保證產(chǎn)品性能和使用條件，正確制定設(shè)計(jì)方案；其次，根據(jù)產(chǎn)量設(shè)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品類(lèi)型。因?yàn)楫a(chǎn)量的大小決定著生產(chǎn)批量的規(guī)模，生產(chǎn)批量不同，其生產(chǎn)方式類(lèi)型也不同，因而其生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性也不同；同時(shí)，運(yùn)用價(jià)值工程觀念，在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法設(shè)計(jì)零部件；在滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)要求的條件下，選用最經(jīng)濟(jì)合理的原材料和元器件，以求降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；全面構(gòu)思，周密設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低設(shè)備的維修費(fèi)用和使用費(fèi)用。
（2）從生產(chǎn)角度來(lái)說(shuō)，設(shè)備中的零部件、元器件，其品種和規(guī)格應(yīng)盡可能少，盡量使用由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)的通用零部件或產(chǎn)品立足于使用國(guó)產(chǎn)材料和來(lái)源多、價(jià)格低的材料；設(shè)備（含零部偉的加工精度要與技術(shù)條件要求相適應(yīng)，不允許無(wú)根據(jù)地追求高精度在滿(mǎn)足產(chǎn)品性能指標(biāo)的前提下，其精度等級(jí)應(yīng)盡可能低，裝配也應(yīng)簡(jiǎn)易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，便于自動(dòng)流水生產(chǎn)。
（3）電子元器件的選用準(zhǔn)則。根據(jù)電路性能的要求和工作環(huán)境的條件選用核算的元器件，元器件的技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等級(jí)均應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)備工作和環(huán)境的要求，留有有足夠的余量；優(yōu)先選用經(jīng)實(shí)踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件，不選用淘汰和禁用的元器件；應(yīng)最大限度地壓縮元器件的品種規(guī)格，減少生產(chǎn)廠家，提高它們的復(fù)用率；除特殊情況外，所有電子元器件應(yīng)按不同的要求經(jīng)過(guò)必要的可靠性篩選后，才能用到產(chǎn)品中；優(yōu)先選用有良好的技術(shù)服務(wù)、供貨及時(shí)、價(jià)格合理的生產(chǎn)廠家的元器件。對(duì)關(guān)鍵元器件要進(jìn)行用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)方的質(zhì)量認(rèn)定；仔細(xì)分析比較同類(lèi)元器件在品種、規(guī)格、型號(hào)和制造廠商之間的差異，擇優(yōu)選擇要注意統(tǒng)計(jì)在使用過(guò)程中元器件所表現(xiàn)出來(lái)的性能與可靠性方面的數(shù)據(jù)，作為以后選用的依據(jù)。
（4）控制設(shè)備的散熱防護(hù)。溫度是影響電子設(shè)備可靠性最廣泛的一個(gè)因素。電子設(shè)備工作時(shí)，其功率損失一般都以熱能形式散發(fā)出來(lái)，尤其是一些耗散功率較大的元器件，如電子管、變壓管、大功率晶體管、大功率電阻等。另外，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的熱能難以散發(fā)出去，將使設(shè)備溫度升高。
例如，半導(dǎo)體器件對(duì)溫度反應(yīng)很敏感，過(guò)高的溫度會(huì)使器件的工作點(diǎn)發(fā)生漂移、增益不穩(wěn)定、噪聲增大和信號(hào)失真，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起熱擊穿。因此，通常半導(dǎo)體器件的溫度不能過(guò)高，如鍺管不超過(guò)70～100℃；硅管不超過(guò)150～200℃表l列出了常用元器件的允許溫度。
因此對(duì)于半導(dǎo)體分立器件散熱需要考慮：
對(duì)于功率小于100mw的晶體管，一般不用散熱器；大功率半導(dǎo)體分立器件應(yīng)裝在散熱器上；散熱器應(yīng)使肋片沿其長(zhǎng)度方向垂直安裝，以便于自然對(duì)流。散熱器上有多個(gè)肋片時(shí)，應(yīng)選用肋片間距大的散熱器；半導(dǎo)體分立器件外殼與散熱器間的接觸熱阻應(yīng)盡可能小，應(yīng)盡量增大接觸面積，接觸面保持光潔，必要時(shí)在接觸面上涂上導(dǎo)熱膏或加熱絕緣硅橡膠片，借助于合適的緊固措施保證緊密接觸；散熱器要進(jìn)行表面處理，使其粗糙度適當(dāng)并使表面呈黑色，以增強(qiáng)輻射換熱；對(duì)于熱敏感的半導(dǎo)體分立器件，安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離耗散功率大的元器件。
(5）電子設(shè)備的氣候防護(hù)潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體對(duì)電子設(shè)備影響很大，其中潮濕的影響是最主要的特別是在低溫高濕條件下，空氣濕度達(dá)到飽和時(shí)會(huì)使機(jī)內(nèi)元器件、印制電路板上產(chǎn)色和凝露現(xiàn)象，使電性能下降，故障上升。
當(dāng)電子設(shè)備受到潮濕空氣的侵蝕，會(huì)在元器件或材料表面凝聚一層水膜，并滲透到材料內(nèi)部，從而造成絕緣材料表面電導(dǎo)率增加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增加，零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護(hù)作用。通常采用浸漬、灌封、密封等措施。
4結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化控制；制約技術(shù)；功能
近年來(lái)，在我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中，從而保證電氣自動(dòng)化技術(shù)順利的實(shí)施，為人們創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。下面我們就簡(jiǎn)單的介紹一下，自動(dòng)化控制中電氣自動(dòng)化制約技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。
1、當(dāng)前電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的狀況與發(fā)展
早在上個(gè)世紀(jì)50年代，人們就是對(duì)電氣自動(dòng)化進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和管理理念應(yīng)用的電氣自動(dòng)化當(dāng)中，從而電氣自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和完善。目前，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)被人們廣泛的應(yīng)用到了各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，并且取得了不錯(cuò)的效果。
1.1電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)際狀況
近年來(lái)，人們也將現(xiàn)代化的信息技術(shù)應(yīng)用的到了電子自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中，這不僅有利于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)的管理，還可以對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的實(shí)際動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化、規(guī)范化的管理。并且將信息技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化當(dāng)中，也可以充分的發(fā)揮出電氣自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用效果，這也有利于人們對(duì)電氣自動(dòng)化的控制系統(tǒng)的日常維護(hù)工作和檢修工作的開(kāi)展。此外，在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的過(guò)程中，人們也可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而將人員工作和計(jì)算機(jī)運(yùn)作緊密的結(jié)合在一起，使得人們?cè)趯?duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和檢修的過(guò)程中更加便利。
1.2電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展
目前在我國(guó)沿海地區(qū)，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到了人員的廣泛應(yīng)用，這不僅有效的促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有利于我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)的改革，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供一個(gè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展環(huán)境，從而進(jìn)一步的強(qiáng)化了企業(yè)或者事業(yè)單位在當(dāng)前社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制中的競(jìng)爭(zhēng)力，使其工作效率得到全面的增長(zhǎng)。
2、電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的重要功能
在我國(guó)工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，人們?yōu)榱私档推浣?jīng)濟(jì)成本，提品的生產(chǎn)效率，就將電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到其中，這不僅實(shí)現(xiàn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，為現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)提供了前提條件，還有效的提高企業(yè)在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為此，當(dāng)前大多數(shù)工業(yè)企業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中為了使其電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果可以全方位的發(fā)揮出來(lái)，我們就要采用相關(guān)的技術(shù)受到來(lái)對(duì)其控制之間的功能進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善，以確保我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。其中電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的功能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（1）保護(hù)功能。電氣線(xiàn)路與設(shè)備實(shí)行自動(dòng)化控制時(shí)，在不同條件下會(huì)產(chǎn)生各種不同的故障，如果電路電流高于設(shè)備電路規(guī)定的實(shí)際使用限度與范圍，那么系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)終止運(yùn)行，而實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障與檢測(cè)體系，依照不同情況自動(dòng)更換與調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備的相應(yīng)電流與線(xiàn)路，將保護(hù)設(shè)備的效用充分發(fā)揮出來(lái)。
（2）測(cè)景功能。電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，一定要做好相應(yīng)的觀察與測(cè)定工作，其主要是為了能夠在日常運(yùn)行活動(dòng)中找出所存在的不足之處，并加以完善和改進(jìn)，以達(dá)到提高電氣設(shè)備生產(chǎn)效率與使用效率的目的。若想要全面了解與掌握工廠中電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，就要合理選用測(cè)量線(xiàn)路的相應(yīng)參數(shù)設(shè)備和儀表測(cè)試器，通過(guò)有效性措施做好觀察與控制工作，最后利用已掌握和控制好的有關(guān)信息來(lái)完善與創(chuàng)新電氣設(shè)備的運(yùn)行及操作。
（3）自動(dòng)控制功能。該功能主要為了控制具有龐大體積的大電流開(kāi)關(guān)設(shè)備與高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行工作中，通常會(huì)采用分散型操作方式來(lái)管理與控制整個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)操作系統(tǒng)對(duì)分與閘進(jìn)行全面控制，特別是電氣設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)性故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)切斷電路，而為了實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程就要合理科學(xué)的建立出一個(gè)能夠自動(dòng)管理與控制供電設(shè)備與電氣操作設(shè)備的系統(tǒng)，只有這樣才能及時(shí)有效地控制與管理整個(gè)供電設(shè)備，使電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的自動(dòng)控制功能得以實(shí)現(xiàn)，最終達(dá)到保證電氣自動(dòng)化控制技術(shù)正常運(yùn)行的目的。
（4）監(jiān)控功能。人們無(wú)法用肉眼分辨電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是否存在電流，也無(wú)法分辨電氣設(shè)備是否帶電。針對(duì)這一情況，應(yīng)有效的制定出與之相應(yīng)的信號(hào)指示與信號(hào)標(biāo)示，并加以完善。比如采取故障聲音與信號(hào)燈等各種提醒措施來(lái)嚴(yán)格控制與管理電氣自動(dòng)化控制設(shè)備，只有這樣才能及時(shí)分析與掌握電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況和具體生產(chǎn)情況，這不僅大大提升了電氣設(shè)備的日常維護(hù)效率，還有效縮短了人工處理故障時(shí)間。
3、電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的前景與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
目前，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，工業(yè)企業(yè)的各種電氣設(shè)備生產(chǎn)工藝也得到了相應(yīng)改進(jìn)、完善與創(chuàng)新，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用方面更為突出，從傳統(tǒng)型發(fā)展轉(zhuǎn)變成智能化發(fā)展是必然趨勢(shì)，也只有這樣才能促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)不斷向前發(fā)展。例如現(xiàn)階段的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)雖然已達(dá)到了自動(dòng)化控制的目的，但在電氣設(shè)備的自動(dòng)控制上仍存在著一些守舊觀念，還需對(duì)其采取有效性改進(jìn)措施，以順利轉(zhuǎn)變成高效、便利和環(huán)保的控制方式。盡管當(dāng)前的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)仍是把微計(jì)算機(jī)作為主要核心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制體系，但在不同程度上均已表明電氣控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相同，所以在此前提與計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的條件下，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的前景與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一定會(huì)十分光明，最終邁向科學(xué)化與智能化的發(fā)展道路。
4、結(jié)束語(yǔ)
由此可見(jiàn)，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中電氣自動(dòng)化技術(shù)有著十分重要作用，它不僅有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還為我國(guó)工業(yè)企業(yè)的創(chuàng)造了較多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而且還大幅度的提高了工廠在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，為我國(guó)的工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造了一個(gè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)展環(huán)境。不過(guò)，從當(dāng)前我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，其電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，還存在著許多問(wèn)題，因此我們還要在不斷的實(shí)踐過(guò)程中，來(lái)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和完善，從而推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；控制技術(shù)；水力發(fā)電；電力能源；電力生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
中圖分類(lèi)號(hào)：TM763 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.071
伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活水平的提升，社會(huì)電力消耗量逐年上升，企業(yè)與人民對(duì)電力能源的需求也逐漸提高。在此社會(huì)需求背景下，電廠就需不斷改革自身發(fā)電技藝與設(shè)施，提升電力生產(chǎn)效率與水平，以此滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)電力資源的需求缺口。而電氣自動(dòng)化控制技術(shù)就是發(fā)電技術(shù)改革進(jìn)程中的重要產(chǎn)物，其技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐，將對(duì)電廠發(fā)電成效的優(yōu)化改進(jìn)起著關(guān)鍵影響。因此本文以水電廠電氣自動(dòng)化控制技術(shù)為研究出發(fā)點(diǎn)，對(duì)其技術(shù)的概念、特點(diǎn)與內(nèi)容做逐一分析研究，并探究自動(dòng)化控制技術(shù)在水力發(fā)電廠的具體應(yīng)用措施。
1 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)概述
電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是指將網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)與電子技術(shù)相互結(jié)合，由此形成的一類(lèi)新型綜合化控制技術(shù)，其技術(shù)的研究應(yīng)用目的在于提升電氣技術(shù)工藝的自動(dòng)化生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化目標(biāo)。因此電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的關(guān)鍵在于電子技術(shù)，其技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)提升效率質(zhì)量的重要措施，被應(yīng)用于各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。
電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的特點(diǎn)主要有兩個(gè)方面：
1.1 技術(shù)覆蓋面廣
即控制技術(shù)本身為融合了多類(lèi)學(xué)科領(lǐng)域的綜合性技術(shù)，所用科學(xué)知識(shí)與技術(shù)極為廣泛。因此在技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用上的要求相對(duì)較高，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的研究需要多種技術(shù)的配合發(fā)展，任一軟硬件技術(shù)的缺失都會(huì)影響電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的水平與使用。
1.2 控制技術(shù)的電子化程度較高
電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的關(guān)鍵在于電子技術(shù)，其技術(shù)的主要實(shí)踐、應(yīng)用方式即是經(jīng)由電子信號(hào)的傳輸、處理來(lái)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)做自動(dòng)化管理與控制，因此控制技術(shù)具有較強(qiáng)的電子性，其電子技術(shù)的水平將直接影響整個(gè)自動(dòng)化控制技術(shù)的成效與質(zhì)量，對(duì)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的研究應(yīng)用，關(guān)鍵在于及時(shí)發(fā)展其電子技術(shù)，優(yōu)化控制技術(shù)的電子水平。
2 電廠主要電氣自動(dòng)化控制技術(shù)分析
2.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)
電廠電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的一大應(yīng)用項(xiàng)目，就是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輔助，對(duì)電廠電網(wǎng)中各個(gè)部分、構(gòu)件的運(yùn)行情況做實(shí)時(shí)收集與了解，進(jìn)而掌握到電網(wǎng)整體的運(yùn)行情況，并為調(diào)度人員的決策提供電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)與信息支持。作為電力系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)能夠有效調(diào)控電廠發(fā)電系統(tǒng)，保證其正常運(yùn)行與發(fā)電質(zhì)量，并能顯著優(yōu)化電網(wǎng)的工作調(diào)配效率，以處理電廠發(fā)電系統(tǒng)因發(fā)電工作調(diào)度不佳出現(xiàn)的發(fā)電故障問(wèn)題，進(jìn)而保障電廠發(fā)電的持續(xù)穩(wěn)定。
2.2 ECS系統(tǒng)
ECS系統(tǒng)伴隨電廠電氣工藝技術(shù)改革發(fā)展，研制出的新型電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，該技術(shù)主要使用計(jì)算機(jī)與電子信號(hào)處理等手段，對(duì)電廠的各個(gè)器械設(shè)施做監(jiān)控、維護(hù)與管理工作。ECS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使用分層分布式架構(gòu)，該架構(gòu)共分為三層（站控層、通信管理層與間隔層），此三層結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與功用各有不同，這其中站控層主要由硬件構(gòu)成，負(fù)責(zé)各類(lèi)應(yīng)用軟件與控制系統(tǒng)間的通信傳輸。通信管理層主要由通信網(wǎng)與通信管理設(shè)備構(gòu)成，發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)做聯(lián)系銜接的作用。間隔層由各類(lèi)專(zhuān)業(yè)化功能設(shè)備構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠發(fā)電系統(tǒng)電壓保護(hù)、電流切換、自動(dòng)控制等功能。具體ECS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
電廠傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要為集散控制系統(tǒng)（DCS），此系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)、通信等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)發(fā)電廠的各個(gè)主要工作設(shè)施進(jìn)行分散控制與分級(jí)管理。但該系統(tǒng)線(xiàn)路較為單一，極大地影響了輸電效率，無(wú)法滿(mǎn)足人們的用電需求，并且DCS系統(tǒng)可控的信號(hào)種類(lèi)不足，若要增加可控信號(hào)種類(lèi)，就需增設(shè)電纜、變送器等設(shè)備，抬升電廠的自動(dòng)化控制成本。目前ECS系統(tǒng)在DCS中的主要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用方法主要有以下兩種：
2.2.1 部分DCS法。該方法是僅使用DCS系統(tǒng)軟件來(lái)進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制，系統(tǒng)控制指令信號(hào)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)通信，或是DCS系統(tǒng)的I/O通道直接傳輸?shù)诫姎饪刂圃O(shè)備上，由此達(dá)到對(duì)各個(gè)電氣控制設(shè)備開(kāi)啟停止、分合閘門(mén)等使用目的。而繼電保護(hù)等裝置設(shè)備的控制則僅由DCS系統(tǒng)進(jìn)行操控，此類(lèi)裝置設(shè)備的功能發(fā)揮并不依賴(lài)DCS系統(tǒng)，即使系統(tǒng)停止作用仍然能夠發(fā)揮裝置作用。
2.2.2 完全DCS法。該方法是完全由DCS系統(tǒng)軟硬件做電氣自動(dòng)化控制的方式，將系統(tǒng)硬件與軟件結(jié)合來(lái)發(fā)揮部分電氣控制設(shè)備的作用，兩類(lèi)方法的優(yōu)劣對(duì)比如表1所示：
通過(guò)將ECS系統(tǒng)與DCS的結(jié)合改進(jìn)，能彌補(bǔ)DCS系統(tǒng)本身存在部分缺陷，并改變?cè)綝CS系統(tǒng)單一的線(xiàn)路情況，令其電路更趨多元化。ECS系統(tǒng)的建立也能令發(fā)電系統(tǒng)的用電維持在均衡狀態(tài)，同時(shí)對(duì)線(xiàn)路設(shè)置的優(yōu)化改進(jìn)，也有利于系統(tǒng)管理、維護(hù)工作的有效開(kāi)展。
3 電廠電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在水力發(fā)電廠的應(yīng)用研究
水力發(fā)電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，主要應(yīng)用目的在于對(duì)發(fā)電裝置設(shè)施做操控管理、自動(dòng)發(fā)電并管理電壓、對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行自診處理、傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息、報(bào)警等功能。當(dāng)前我國(guó)大部分的水力發(fā)電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)均為H90000V4.0系統(tǒng)，比如大唐國(guó)際長(zhǎng)河壩水電站監(jiān)控系統(tǒng)就是H90000V4.0。此系統(tǒng)將電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做整合統(tǒng)一，設(shè)計(jì)出開(kāi)放化分層分布式結(jié)構(gòu)體系。長(zhǎng)河壩水電站H90000V4.0監(jiān)控系統(tǒng)分為兩層結(jié)構(gòu)：一層為場(chǎng)站控制層；一層為現(xiàn)地控制層。這其中場(chǎng)站控制是對(duì)整個(gè)水電廠裝置設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控管理，其主要由操作站、采集服務(wù)器、通訊服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成。而現(xiàn)地控制層則主要由各個(gè)水電廠裝置設(shè)施中的現(xiàn)地控制單元組成，以對(duì)各個(gè)裝置設(shè)施做實(shí)施監(jiān)管控制。
H90000V4.0系統(tǒng)同時(shí)也可依照其部件功能的不同劃分為各個(gè)模塊部分，各模塊依照自身功能的差異位于不同的分層中，通過(guò)各模塊的作用銜接實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠整體的監(jiān)管控制。例如LCU單元位于LCU層之中，負(fù)責(zé)各個(gè)裝置設(shè)施數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)督作用。而主站監(jiān)控功能模塊與水電廠數(shù)據(jù)庫(kù)則主要位于場(chǎng)站控制層之中，以控制所用電廠裝置設(shè)施完成自身的功能作用。
要確保水力發(fā)電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性與安全性，就應(yīng)提升其系統(tǒng)的運(yùn)行安全與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)為H90000V4.0系統(tǒng)增加部分冗余手段保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。比如對(duì)系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)均加裝冗余配備，從而在主機(jī)裝置出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，冗余配備能確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，防止因主機(jī)故障影響監(jiān)控系統(tǒng)的整體功能發(fā)揮。同時(shí)也可對(duì)場(chǎng)站控制層與現(xiàn)地控制層使用雙冗余結(jié)構(gòu)予以銜接，令其互為備用網(wǎng)絡(luò)，防止在網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，缺少備用網(wǎng)絡(luò)引發(fā)信息數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。
由于H90000V4.0系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使用開(kāi)放化架構(gòu)，因此可方便進(jìn)行系統(tǒng)功能擴(kuò)充，依據(jù)各水力發(fā)電廠的實(shí)際需求來(lái)配置系統(tǒng)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)使用者所需的功能用途，進(jìn)而減少水電廠的設(shè)備采購(gòu)成本與重復(fù)投資費(fèi)用，節(jié)省發(fā)電企業(yè)的自動(dòng)化控制成本。例如長(zhǎng)河壩水電站H90000V4.0系統(tǒng)的操作系統(tǒng)即為標(biāo)準(zhǔn)漢化版的UNIX，同時(shí)使用較少節(jié)點(diǎn)設(shè)置WINDOWS系統(tǒng)，使得整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展或是維護(hù)工作都較為簡(jiǎn)便可行。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)伴隨各類(lèi)技術(shù)工藝，特別是電子技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，其自動(dòng)化控制水平與成效逐漸提高，并已成為電廠的重要應(yīng)用技術(shù)。而隨著電廠電量供應(yīng)需求的提升，電廠的發(fā)電壓力與技術(shù)要求愈發(fā)提高，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的選用與改進(jìn)也應(yīng)隨之加強(qiáng)，各水力發(fā)電廠應(yīng)結(jié)合自身的發(fā)電需求與技術(shù)特點(diǎn)，引入適合于本電廠的自動(dòng)化控制技術(shù)，以?xún)?yōu)化電廠的發(fā)電效率與質(zhì)量，滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)電力資源的需求。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)
隨著現(xiàn)代化技術(shù)的高速發(fā)展，人們平均生活平的不斷提升，快節(jié)奏、高質(zhì)量和節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的主流思想。同理，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是以這三點(diǎn)為最終目標(biāo)，創(chuàng)建高效率、高質(zhì)量、高水平的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。下面簡(jiǎn)要介紹電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
1電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述
1.1電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)以及統(tǒng)一化管理提供可靠的技術(shù)支持。該控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很大程度上提高生產(chǎn)效率和精確度，也使得應(yīng)用、檢修更加簡(jiǎn)單、便捷。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)電纜將計(jì)算機(jī)、CPU智能儀表等主要設(shè)備相連接，利用中央控制器對(duì)其統(tǒng)一控制管理，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐漸向信息化、智能化的方向發(fā)展。
1.2電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化技術(shù)，隨著近幾年飛速的發(fā)展已經(jīng)取得很大的進(jìn)步，其一般具有工作效率高、精確度高、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)、批量連鎖防護(hù)功能和反應(yīng)敏銳的優(yōu)勢(shì)，但是該控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，其信息量少、操作頻率低、控制對(duì)象局限等缺點(diǎn)，需要我們進(jìn)一步研發(fā)，不斷優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
1.3電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能主要包括自動(dòng)控制和保護(hù)功能、檢測(cè)和維修的功能、監(jiān)視功能和測(cè)量功能。自動(dòng)控制和保護(hù)功能是指電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的控制與保護(hù)，例如設(shè)備出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)安全開(kāi)關(guān)切斷設(shè)備電源，保護(hù)設(shè)備；在該系統(tǒng)控制過(guò)程中，設(shè)備可能出現(xiàn)不可預(yù)知的故障，因此也要具備自動(dòng)檢測(cè)故障以及維修的功能；監(jiān)視功能是利用傳感器等設(shè)備，檢測(cè)人眼無(wú)法察覺(jué)的變量，通過(guò)收集的各個(gè)變量來(lái)判定該設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，還可以檢測(cè)設(shè)備周?chē)h(huán)境質(zhì)量；測(cè)量功能是利用測(cè)量?jī)x器對(duì)線(xiàn)路相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，確實(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制。
2電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由間隔層、通訊層和監(jiān)控層三個(gè)層次組成。間隔層位于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的底層，該層需要針對(duì)系統(tǒng)所控制的對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)；通訊層位于系統(tǒng)的中間層，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)年P(guān)鍵，在間隔層與監(jiān)控層之間建立通訊渠道；監(jiān)控層位于系統(tǒng)的最頂層，該層是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心部位，是由現(xiàn)場(chǎng)控制層、信息管理層、中心監(jiān)控層和遠(yuǎn)程設(shè)備層等部分組成。
3電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)
監(jiān)控系統(tǒng)中分別體現(xiàn)不同的功能，現(xiàn)場(chǎng)控制層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、相關(guān)控制參數(shù)的設(shè)置等內(nèi)容。我們以數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)為例簡(jiǎn)要分析其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)主要分為模擬量數(shù)據(jù)采集、數(shù)字量數(shù)據(jù)采集和電能量數(shù)據(jù)采集三個(gè)部分。在交流電路中模擬量數(shù)據(jù)采集某個(gè)周期內(nèi)交流電壓信號(hào)、電流信號(hào)的瞬時(shí)值，并將模擬值通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，后經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，得到被測(cè)電壓的有效參數(shù)；數(shù)字量數(shù)據(jù)的采集，其中主要包括斷路器運(yùn)行狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)、繼電器保護(hù)信號(hào)等數(shù)字量的采集；電能量數(shù)據(jù)的采集包括有功電能與無(wú)功電能數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊中的模擬量數(shù)據(jù)、數(shù)字量和電能量數(shù)據(jù)需要通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊處理、傳輸至采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至上層系統(tǒng)，上層系統(tǒng)接收系統(tǒng)，發(fā)出控制命令，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為其他模塊可識(shí)別的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊之間的相互通訊。
3.2數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)傳輸模塊是給基于多通道數(shù)據(jù)傳輸通道模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)傳輸模塊主要負(fù)責(zé)類(lèi)型、性質(zhì)、傳輸目的等不同參數(shù)進(jìn)行處理，同時(shí)完成接受數(shù)據(jù)的分析處理，將分析后的數(shù)據(jù)傳輸至電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)。數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)時(shí)需要注意在保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的前提下提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，盡可能降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求，即將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過(guò)通訊模塊后，將其直接傳送到數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)打包，然后將其送入該數(shù)據(jù)專(zhuān)用的傳送通道進(jìn)行傳送，該類(lèi)傳輸數(shù)據(jù)具有不同類(lèi)型傳輸具有相對(duì)的獨(dú)立想和完整性。
3.3監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式主要分為集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控三種設(shè)計(jì)方式，每種設(shè)計(jì)都具備其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，我們?cè)谶@里淺要分析：集中監(jiān)控設(shè)計(jì)具有便于維護(hù)、控制站防護(hù)要求低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。集中控制系統(tǒng)主要是將該系統(tǒng)各個(gè)功能集中在處理器上，因此處理器需要承擔(dān)很大的負(fù)擔(dān)，處理器任務(wù)過(guò)重很可能影響其處理器的運(yùn)行速度。隨著電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制對(duì)象逐漸擴(kuò)充，該處理器的任務(wù)越加沉重，從而造成主機(jī)冗余下降、電纜數(shù)量增加、增加成本、可靠性降低等一系列問(wèn)題；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以很大程度上節(jié)約成本，例如電纜費(fèi)用、安裝費(fèi)用等。該系統(tǒng)相對(duì)于集中控制系統(tǒng)更為可靠與更佳靈活，但是該系統(tǒng)的通訊量相對(duì)較低，僅適用于小型系統(tǒng)監(jiān)控，不適用于企業(yè)全體電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)施；現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控設(shè)計(jì)是對(duì)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的充分應(yīng)用，該設(shè)計(jì)方式的系統(tǒng)更具針對(duì)性，不同間隔具有不同功能，該設(shè)計(jì)方式具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的所有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可以進(jìn)一步降低成本，例如隔離設(shè)備、I/O卡件、模擬量變送器等費(fèi)用的降低，智能設(shè)備與系統(tǒng)通過(guò)通訊線(xiàn)進(jìn)行連接，一定程度上降低安裝成本等。各個(gè)裝置、功能都具有相對(duì)的獨(dú)立性和完整性，裝置之間僅僅用網(wǎng)絡(luò)連接，具有很強(qiáng)的靈活性，其中任意裝置出現(xiàn)故障，并不影響系統(tǒng)中其他設(shè)備的運(yùn)行，大大提升系統(tǒng)的可靠性，因此該設(shè)計(jì)方式廣泛受到現(xiàn)代化市場(chǎng)的歡迎，具有降低成本、提高效率、維護(hù)便捷、靈活性高、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)目前已經(jīng)走入現(xiàn)代化市場(chǎng)，受到各大企業(yè)的熱烈歡迎，為了提升企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，緊跟時(shí)代的步伐，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、創(chuàng)新性是該系統(tǒng)的關(guān)鍵之一，從而進(jìn)一步提升我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化綜合水平。
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1.當(dāng)前電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的狀況與發(fā)展
電子信息技術(shù)對(duì)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的整個(gè)發(fā)展過(guò)程來(lái)說(shuō)有著十分重要的作用，也就是說(shuō)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在一定程度上取決于電子信息技術(shù)。自上世紀(jì)50年代以來(lái)，人們已開(kāi)始越來(lái)越重視電氣自動(dòng)化技術(shù)，近年來(lái)更是廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。
1.1電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)際狀況
信息技術(shù)在電氣自動(dòng)化中得到廣泛應(yīng)用，這從管理的角度上看，電氣自動(dòng)化體系的相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理正被信息技術(shù)逐步簡(jiǎn)化，有效監(jiān)控了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際動(dòng)態(tài)情況，達(dá)到保證數(shù)據(jù)完整與全面的目的。而且信息技術(shù)在電氣自動(dòng)化裝備的革新上也充分發(fā)揮著應(yīng)有效用，例如微電子技術(shù)推動(dòng)了電氣自動(dòng)化控制體系中存在的部分裝備界限從傳統(tǒng)定義轉(zhuǎn)變成模糊化定義。在日常維護(hù)與檢修工作中采用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)能夠促使系統(tǒng)更加容易操作，也就是電氣自動(dòng)化憑借計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)結(jié)合的良好操作界面，使系統(tǒng)控制日益靈活，同時(shí)能夠快速產(chǎn)生集成效果，應(yīng)用Windows操作平臺(tái)在不同程度上均能夠讓維護(hù)與檢修工作更加便利與直觀。
1.2電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展
我國(guó)電氣自動(dòng)化應(yīng)用最為廣泛的地區(qū)是長(zhǎng)三角地區(qū)和珠三角地區(qū)，主要是因?yàn)檫@兩個(gè)地區(qū)屬于我國(guó)的前沿陣地，與此同時(shí)還是我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的重要發(fā)展地區(qū)。位于長(zhǎng)三角地區(qū)和珠三角地區(qū)的企業(yè)實(shí)施一系列電氣自動(dòng)化改革后，均獲得了健康、穩(wěn)定、持久的發(fā)展，并在激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中迅速發(fā)展起來(lái)；而部分沒(méi)有實(shí)施電氣自動(dòng)化改革的企業(yè)，因受到了次貸危機(jī)的影響開(kāi)始逐步邁向衰退期。電氣自動(dòng)化除了能夠顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益外，還能夠強(qiáng)化企業(yè)在市場(chǎng)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力，使生產(chǎn)效率得以全面發(fā)揮。在大量減少用工的基礎(chǔ)上，還能夠進(jìn)一步降低人為操作的失誤率，這不僅節(jié)約了人員成本，還大大提升了企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率。
2.工廠中電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的重要功能
在工業(yè)企業(yè)中實(shí)施電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展與現(xiàn)代化生產(chǎn)，其對(duì)于工業(yè)企業(yè)的持久發(fā)展來(lái)說(shuō)具有至關(guān)重要的作用和意義。因此，一定要在工業(yè)企業(yè)中全面發(fā)揮電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的效用，并不斷更新與完善其功能，只有這樣工業(yè)企業(yè)才能健康、穩(wěn)定的發(fā)展。下面本文就工廠中電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的保護(hù)功能、測(cè)景功能、自動(dòng)控制功能和監(jiān)控功能展開(kāi)討論。
（1）保護(hù)功能。電氣線(xiàn)路與設(shè)備實(shí)行自動(dòng)化控制時(shí)，在不同條件下會(huì)產(chǎn)生各種不同的故障，如果電路電流高于設(shè)備電路規(guī)定的實(shí)際使用限度與范圍，那么系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)終止運(yùn)行，而實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障與檢測(cè)體系，依照不同情況自動(dòng)更換與調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備的相應(yīng)電流與線(xiàn)路，將保護(hù)設(shè)備的效用充分發(fā)揮出來(lái)[3]。
（2）測(cè)景功能。電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，一定要做好相應(yīng)的觀察與測(cè)定工作，其主要是為了能夠在日常運(yùn)行活動(dòng)中找出所存在的不足之處，并加以完善和改進(jìn)，以達(dá)到提高電氣設(shè)備生產(chǎn)效率與使用效率的目的。若想要全面了解與掌握工廠中電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，就要合理選用測(cè)量線(xiàn)路的相應(yīng)參數(shù)設(shè)備和儀表測(cè)試器，通過(guò)有效性措施做好觀察與控制工作，最后利用已掌握和控制好的有關(guān)信息來(lái)完善與創(chuàng)新電氣設(shè)備的運(yùn)行及操作。
（3）自動(dòng)控制功能。該功能主要為了控制具有龐大體積的大電流開(kāi)關(guān)設(shè)備與高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行工作中，通常會(huì)采用分散型操作方式來(lái)管理與控制整個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)操作系統(tǒng)對(duì)分與閘進(jìn)行全面控制，特別是電氣設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)性故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)切斷電路，而為了實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程就要合理科學(xué)的建立出一個(gè)能夠自動(dòng)管理與控制供電設(shè)備與電氣操作設(shè)備的系統(tǒng)，只有這樣才能及時(shí)有效地控制與管理整個(gè)供電設(shè)備，使電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的自動(dòng)控制功能得以實(shí)現(xiàn)，最終達(dá)到保證電氣自動(dòng)化控制技術(shù)正常運(yùn)行的目的。
（4）監(jiān)控功能。人們無(wú)法用肉眼分辨電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是否存在電流，也無(wú)法分辨電氣設(shè)備是否帶電。針對(duì)這一情況，應(yīng)有效的制定出與之相應(yīng)的信號(hào)指示與信號(hào)標(biāo)示，并加以完善[4]。比如采取故障聲音與信號(hào)燈等各種提醒措施來(lái)嚴(yán)格控制與管理電氣自動(dòng)化控制設(shè)備，只有這樣才能及時(shí)分析與掌握電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況和具體生產(chǎn)情況，這不僅大大提升了電氣設(shè)備的日常維護(hù)效率，還有效縮短了人工處理故障時(shí)間。
3.工廠中電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的前景與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
目前，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，工業(yè)企業(yè)的各種電氣設(shè)備生產(chǎn)工藝也得到了相應(yīng)改進(jìn)、完善與創(chuàng)新，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用方面更為突出，從傳統(tǒng)型發(fā)展轉(zhuǎn)變成智能化發(fā)展是必然趨勢(shì)，也只有這樣才能促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)不斷向前發(fā)展。例如現(xiàn)階段的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)雖然已達(dá)到了自動(dòng)化控制的目的，但在電氣設(shè)備的自動(dòng)控制上仍存在著一些守舊觀念，還需對(duì)其采取有效性改進(jìn)措施，以順利轉(zhuǎn)變成高效、便利和環(huán)保的控制方式[5]。盡管當(dāng)前的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)仍是把微計(jì)算機(jī)作為主要核心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制體系，但在不同程度上均已表明電氣控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相同，所以在此前提與計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的條件下，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的前景與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一定會(huì)十分光明，最終邁向科學(xué)化與智能化的發(fā)展道路。
綜上所述，根據(jù)過(guò)去的實(shí)際運(yùn)行工作發(fā)現(xiàn)，工廠實(shí)施電氣自動(dòng)化控制技術(shù)不但能夠獲得顯著成效，還可以得到最大化經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上能夠增強(qiáng)工廠電氣設(shè)備在日常運(yùn)行過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性與可靠性，使操作程序更為簡(jiǎn)單快捷，大大減緩了工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及縮短了工人勞動(dòng)時(shí)間。但近年來(lái)隨著工業(yè)的快速發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模的逐步壯大，許多電氣設(shè)備的運(yùn)用也開(kāi)始出現(xiàn)各式各樣的問(wèn)題，針對(duì)這一情況必須要對(duì)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行合理調(diào)整與改進(jìn)，以便電氣自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?yàn)楣S生產(chǎn)提供更好的服務(wù)，最終使工廠獲得最大化經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
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關(guān)鍵詞：煤礦；電氣自動(dòng)化；設(shè)備選型優(yōu)化；架構(gòu)優(yōu)化
引言
伴隨煤炭產(chǎn)業(yè)近年來(lái)的飛速發(fā)展，煤礦現(xiàn)代化程度不斷增加，而這一成果的達(dá)成則同大量自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用密不可分，譬如井下瓦斯涌出量的監(jiān)測(cè)、井下通風(fēng)狀況測(cè)量、井下水泵的控制等。正是通過(guò)這些電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，井下工人工作環(huán)境得以改善的同時(shí)其工作強(qiáng)度也得以顯著降低。但隨著電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用的不斷增多，如何對(duì)其系統(tǒng)構(gòu)建開(kāi)展有效的優(yōu)化，從而降低系統(tǒng)構(gòu)建成本，并提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，成為進(jìn)一步推動(dòng)煤礦企業(yè)良性發(fā)展的必要舉措。
1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備選型優(yōu)化
現(xiàn)階段，市場(chǎng)上各類(lèi)用于電氣自動(dòng)化控制的PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)種類(lèi)繁多，不同種類(lèi)與品牌其應(yīng)用性能上也存在一定的差別，因此在進(jìn)行電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備選型上應(yīng)對(duì)下述問(wèn)題進(jìn)行充分考慮。
1.1明確礦井電氣自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模
構(gòu)建礦井電氣自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)必須立足礦井自身實(shí)際，明確自身系統(tǒng)規(guī)模后，再進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備型號(hào)選擇。以常見(jiàn)的西門(mén)子PLC系統(tǒng)為例，當(dāng)僅僅對(duì)井下瓦斯涌出量進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，適宜選擇SIEMENS-S7-200等各類(lèi)微型PLC控制系統(tǒng)；當(dāng)需要監(jiān)測(cè)礦井井下水文變化進(jìn)而調(diào)控水泵房設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由于涉及較為復(fù)雜的邏輯與閉環(huán)控制，適宜選擇SIEMENS-S7-300等中型規(guī)模PLC控制系統(tǒng)；當(dāng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)用于對(duì)整個(gè)井下安全作業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)控，并實(shí)時(shí)針對(duì)井下作業(yè)進(jìn)行安全管理時(shí)，系統(tǒng)需要涉及通訊、智能監(jiān)控和監(jiān)測(cè)等多種功能，因此適宜選擇SIEMENS-S7-400等大型PLC控制系統(tǒng)[1]。
1.2明確I/O點(diǎn)類(lèi)別
進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)實(shí)際使用需求和被控制對(duì)象通知難易程度，對(duì)I/O（輸入輸出端口）點(diǎn)的類(lèi)別及數(shù)量進(jìn)行選擇，并制作相應(yīng)的使用清單，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)控制量，提前預(yù)留一定的軟硬件余量，避免浪費(fèi)的同時(shí)對(duì)設(shè)備后期擴(kuò)容進(jìn)行一定的預(yù)估。此外，還需依據(jù)井下生產(chǎn)作業(yè)實(shí)際用電情況，對(duì)各電氣設(shè)備輸出點(diǎn)頻率進(jìn)行明確，進(jìn)而對(duì)輸出端所采用的裝置類(lèi)型進(jìn)行確定。
1.3編程工具的適當(dāng)選取
就現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用而言，其主要編程工具類(lèi)型有手持編程器、圖形編程器與計(jì)算機(jī)軟件編程器等幾種類(lèi)型。其中手持編程器僅能通過(guò)有限的預(yù)設(shè)語(yǔ)句表進(jìn)行編程操作，不僅效率低下且適用范圍相對(duì)狹窄，只能滿(mǎn)足簡(jiǎn)單操作的微型PLC編程需求；圖形編程器運(yùn)用梯形圖進(jìn)行編程操作，具備直觀簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，能被運(yùn)用于中型PLC編程；而采用計(jì)算機(jī)軟件編程則是最為高效、簡(jiǎn)潔的方法，不過(guò)受限于計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)難度大、成本高，同時(shí)難以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)試，因此僅被應(yīng)用于礦井大型PLC控制程序構(gòu)建中。有鑒于此，在編程工具的選擇上，礦井必須結(jié)合自身實(shí)際，從經(jīng)濟(jì)優(yōu)化與使用優(yōu)化的雙重角度出發(fā)，選擇適宜的工具進(jìn)行編程作業(yè)[2-3]。
2電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備架構(gòu)優(yōu)化
2.1硬件優(yōu)化
硬件架構(gòu)作為礦井電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心之一，其結(jié)構(gòu)的良好與否同整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定有著密切關(guān)系。所以，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改造，具體從下述幾點(diǎn)著手：a)輸入電路優(yōu)化。對(duì)于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)輸入電路的優(yōu)化改造，應(yīng)注意PLC供電電源多為80V~240V交流電，有著良好的寬幅適用性。不過(guò)考慮到井下作業(yè)環(huán)境的惡劣性及當(dāng)前國(guó)內(nèi)礦山供電環(huán)境的不穩(wěn)定性，為確保整個(gè)電路輸入系統(tǒng)具備良好的抗干擾性能，以維持整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的持久、穩(wěn)定，應(yīng)對(duì)輸入電路增設(shè)電源凈化裝置，譬如隔離變壓器與濾波器等。以1:1的隔離變壓器為例，其能借助雙隔離技術(shù)，將變壓器初級(jí)和次級(jí)兩級(jí)屏蔽層由電氣中性點(diǎn)接地，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖干擾的有效屏蔽；b)輸出電路優(yōu)化。針對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)輸出電路的優(yōu)化，應(yīng)結(jié)合礦井實(shí)際，使用晶體管對(duì)各類(lèi)標(biāo)示與調(diào)試設(shè)備進(jìn)行輸出，以確保其有效適應(yīng)設(shè)備的高頻動(dòng)作，并增加電路反應(yīng)效率。以井下水泵機(jī)房電氣自動(dòng)化控制為例，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)輸出頻率為6min1次時(shí)，可選用繼電裝置進(jìn)行輸出，以確保電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明的同時(shí)具備良好的抗干擾性能。不過(guò)，PLC系統(tǒng)在攜帶有感性負(fù)載進(jìn)行輸出時(shí)，當(dāng)發(fā)生斷電時(shí)極易形成浪涌電流導(dǎo)致其芯片的損毀。對(duì)此，應(yīng)在其它電路并接續(xù)流二極管，以便能對(duì)浪涌電流進(jìn)行吸收，避免其對(duì)芯片造成損害[4]；c)抗干擾優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)外界干擾的有效抵抗也應(yīng)是其日常管理的要點(diǎn)之一。由于井下作業(yè)環(huán)境相對(duì)惡劣，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)抗干擾性的提升也勢(shì)在必行。通常采取下述幾種方式：(a)借助隔離變壓裝置抵抗干擾，鑒于電網(wǎng)中的干擾多源于繞組將電容耦合導(dǎo)致，適宜選用1:1的的變壓裝置，并使中性點(diǎn)通過(guò)電容進(jìn)行接地；(b)布設(shè)金屬外殼實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電磁屏蔽，同時(shí)金屬外殼還可充當(dāng)接地端，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電、電磁脈沖和空間輻射等外界干擾對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)面影響；(c)優(yōu)化布線(xiàn)，借由將強(qiáng)弱電力線(xiàn)路的分隔布設(shè)，并采用雙絞線(xiàn)屏蔽電纜充當(dāng)信號(hào)傳輸線(xiàn)，從而起到有效的抗干擾功效。
2.2軟件優(yōu)化
軟件作為電氣自動(dòng)化運(yùn)行控制的核心所在，其優(yōu)化程度對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化后工作效率的提升有著直接性影響。通常來(lái)說(shuō)，軟件的優(yōu)化改良應(yīng)同硬件設(shè)施的優(yōu)化同步開(kāi)展，其具體內(nèi)容可分為以下幾點(diǎn)：a)軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)而言，其分為模塊設(shè)計(jì)與基本程序設(shè)計(jì)兩大類(lèi)。對(duì)于井下生產(chǎn)作業(yè)而言，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必須實(shí)時(shí)根據(jù)礦井生產(chǎn)狀況進(jìn)行調(diào)控，所以適宜選用模塊化設(shè)計(jì)，從而為后續(xù)功能拓展提供便利。首先，將整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制對(duì)象劃分為多個(gè)子任務(wù)模塊，隨后對(duì)不同模塊進(jìn)行單獨(dú)編寫(xiě)與調(diào)試，最后再將單獨(dú)的各模塊整合成為完整的一個(gè)程序。通過(guò)這種設(shè)計(jì)方式，整個(gè)礦井的自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)便能依據(jù)井下生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的快速調(diào)節(jié)，確保整個(gè)系統(tǒng)始終運(yùn)行的高效、高質(zhì)[5-6]；b)程序設(shè)計(jì)過(guò)程優(yōu)化。對(duì)于程序的優(yōu)化而言，其核心要點(diǎn)便是實(shí)現(xiàn)I/O節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)化分配，依據(jù)井下生產(chǎn)狀況對(duì)I/O節(jié)點(diǎn)井下按需分配的同時(shí)，對(duì)各個(gè)I/O節(jié)點(diǎn)的控制盡可能實(shí)現(xiàn)集中調(diào)控，以便于后期維護(hù)作業(yè)的開(kāi)展。與此同時(shí)，還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中各定時(shí)與計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，從而更好地推動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行效率及可靠性的提升。此外，為進(jìn)一步增加系統(tǒng)運(yùn)行速度，在控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)上應(yīng)秉承簡(jiǎn)潔明了的基本原則，方便指令編寫(xiě)輸入的同時(shí)盡可能降低所占內(nèi)存。而對(duì)于PLC芯片中的各類(lèi)觸點(diǎn)，則可通過(guò)合理設(shè)計(jì)進(jìn)行多次的重復(fù)使用，而無(wú)需借助復(fù)雜指令降低觸點(diǎn)使用頻率。譬如，井下瓦斯監(jiān)測(cè)裝置的開(kāi)啟/關(guān)閉通過(guò)一個(gè)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，就能通過(guò)二分頻以達(dá)成。通過(guò)這種方法，整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中I/O節(jié)點(diǎn)使用量可明顯降低，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約與系統(tǒng)運(yùn)行效率提升的雙贏。
3結(jié)語(yǔ)
伴隨現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，電子技術(shù)日益在煤礦生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用，并對(duì)礦井生產(chǎn)效率的提升起到良好推動(dòng)。不過(guò)，鑒于礦井電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的多種多樣，其不僅適用環(huán)境存在極大差異，同時(shí)運(yùn)行效率與運(yùn)行成本也各不相同。所以，煤礦在進(jìn)行自身電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建時(shí)必須立足自身實(shí)際，積極創(chuàng)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備選型與整體架構(gòu)，從而在降低運(yùn)行成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升，進(jìn)而為礦井的長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展及現(xiàn)代化建設(shè)提供助推力。
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