对电气设计自动化技术的研究

杨传浩

（广西 南宁市 530000）

对电气设计自动化技术的研究

杨传浩

（广西 南宁市 530000）

电气自动化是世界现代科学的核心技术之一，是工业现代化的重要标志。电气设计自动化技术与电气自动化密切相关，它关系到自动化控制系统的分析和常用生产控制系统的设计方法，对提高产品生产的工作效率、减少体力劳动力数量以及改善生产环境等有着重大意义。本文针对电气设计自动化技术的现状和特点做出了相关的探讨。

电气；设计；自动化

引言

随着信息时代的到来，电气设计和自动化设计相互渗透交融，实现了设备设计的电气自动一体化、机电一体化和控制系统的自动化等。但电气设计自动化与电气工程及其自动化不同，其核心是要掌握电气控制设备和供配电系统的运行、管理和维护工作。

1 电气设计自动化技术的发展现状

电气设计自动化技术的发展与现代信息技术、现代物理科学密切相关。其中现代信息技术是指计算机和网络通讯技术的综合，对电气设计自动化技术的发展起决定性作用。现如今的高低压变配电系统装置一般采用嵌入式控制设备，用电设备就地控制中常用的有综合微机保护或者继电器保护等。微机本身强大的计算能力和存储能力使得某些算法在微机上可以很容易的实现，而且微机保护装置集成化的软硬件模式，使得微机保护装置的可靠性大大提高。[1]因此在进行电气设计时，要按照用电设备的相关要求和工艺控制标准进行高低压变配电系统设计与安装，用电设备和就地控制设备的电气设计根据IEC113-3标准的组态工具软件进行控制，最后对电气设计及安装、电缆互联记忆敷设设计等等。这样的设计流程与传统的设计方式中电气设计、自动化设计过程是平行进行的，并在过程中互提测控条件的方式有很大的不同，它简化了设计流程，将电气和自动化设计人员合二为一、提高设计时效。另外，自动化设计中组态工作无需像以往等待系统硬件定牌后才可进行，标准的组态工具软件和网络通信协议使不同的设备如同同一系列供应商的产品一样便捷的整合成系统。

2 电气设计自动化技术的设计思想

从传统的电气设计自动化设计方式来看，电气设备的相关控制系统、设备运行和计量主要通过物理方式由分立的机械部件完成，辅之以复杂的运行，基本达到用户使用的配电设置要求。电气自动化控制系统与电气设计自动化不同，电气自动化控制系统主要是通过计算机，利用软硬件组态对相关电气设备实施控制或管理的一个过程，且都需要由项目工程的设计人员根据现场情况的要求，统一控制管理并划定互联的显著界面，通过相互协调以保证项目的实施[2]。电压变化和配电系统的具体设置，需要依据所选用的电气设备的负荷标准和分布情况来设计，保证针对性和实用性。最后根据供电方的实际条件和相关需求，结合现有电气设备的特性，进行配电和变电系统的进一步计量与控制的设计。

3 电气设计自动化技术的发展趋势

现代电气自动化设计较多地运用了嵌入式控制设备，嵌入式控制装置在电气设计自动化的未来发展中占有重要地位。在总线通信协议统一化的基础上，嵌入式控制设备将节点数据库分化为分布式数据库，其特性完全符合规范的现场总线通信协议以及网络通信功能。在项目工程的生产过程中，作为生产管理系统的重要组成部分，嵌入式控制设备智能化、扁平化、分布式的特点表现尤为突出，扁平化的管理系统在数据共享上具有速度快、效率高、可靠性强、成本低等优点。这种覆盖面广且功能强大的电气自动化设计方案对设计人员的专业技能要求较高，除基本技术要求之外，在设计后期的电气系统实践过程中，设计人员针还需要对嵌入式控制装置进行编程组态，并根据要求完成现场总线通信协议的构架组态工作。嵌入式控制装置在电气自动化设计的未来发展中占据着重要位置，其全面覆盖的特点和统一化的现场总线通信协议，使互联网产品供应商、企业管理工作者以及电气自动化设计人员，能够在离线或在线的状态下，对产品的生产流程进行技术支持和生产调整，进一步保障项目工程的进展。此外，随着电气自动化技术及电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。在实际生产工作中，机械手能够模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具等等，更大程度地提高生产效率。

4 电气设计自动化技术的设计要点

4.1 设计的节能性

在资源节约型社会大背景下，电气设计自动化技术的设计需要体现节能这一特点。根据我国目前关于加强环境保护，提倡低碳节能产品的政策，电气设计自动化技术在设计要点要体现出节能、绿色、环保等特点。在如今全球性的能源紧张的世界格局下，节能理所放然地成为所有设计的突破口和增值点，在电气设计自动化技术的设计上，从能源使用和节能环保上另辟蹊径能够使其更加符合社会的现实要求。节能技术已经成为环境保护与经济发展之间的关键点[3]。例如电气自动化系统控制中，当使用PLC控制系统作为主要的电力控制系统之时，为达到节能的目的，一般采用PLC控制器分时段控电的策略以节约能源，还能够避免变压器产生低负荷或是空载运行的损坏设备的状况。值得注意的是PLC控制系统分为手动和自动两个方面，分别用不同的控制器来完成操作。在该系统的自动控制过程中，一般将不同的变压器设置在不同的控制档，并利用多个连接点将之与PLC外接继电器相连接。这些变压器在自动选择时，在PLC控制系统的控制下实现单台或多台供电的时段切换，从而达到节能的目的。其中，PLC的硬件结构如图1所示。

图1 PLC硬件结构图

4.2 设计的智能性

电气设计自动化的智能化设计主要借助软件模块实现，电气自动化控制系统的智能化具有重大意义。在促进电气设计智能化这一点上，软件模块的设计占据着主要位置。例如，在发电厂的自动控制发电过程中，所需要的电气自动化控制系统数据的是由多线程的在线可编程并行数据参数设计而来的，并以PLC控制器作为单机控制、集中控制与分布式控制的主要系统，并根据控制系统的实际需要在编辑器内进行自动化参数的具体设置。之后再通过适当的应用软件对智能化的PLC控制模块进行激活。由此可见，在电气设计自动化技术方面，软件的设计是较为重要的一环。通过软件的设计可以使工业生产与市场需求量结合起来，更加智能化地选择PLC控制的类型，将工作量小的智能切换到单机控制操作系统上，工作量大的智能切换到分布式或集中式的控制系统上，实现设备的最优化使用。

4.3 设计的可靠性

实际上无论是PLC系统控制技术、变频技术、现场总线技术还是与计算机密切相关的DCS技术和微电子技术，在控制系统的设计上都要充分考虑到系统设计的可靠性。这是因为电气自动化控制技术的可靠性和安全性一旦出现问题，不仅会给使用方带来极大的经济损失，还会给供给方造成各种各样的麻烦。因而电气设计自动化加强技术设计上的可靠性，提高控制系统的安全性是完全必要的。同样以PLC控制技术为例，在电气设计时，对于PLC输入端最有效的保护方式就是在外部加一级光电耦合器，以便在外部有高电压等异物侵入回路时，使其击穿的是保护级的光耦合器，在更换损坏的光耦时像更换熔断器一样方便快捷，达到及时排除故障保护设备的目的[4]。在此过程中，一般使用情况可选用4N25型保护级光耦。

5 电气设计自动化技术在工程中的应用

在具体的工程项目实践过程中，电气设计自动化技术与电气控制系统及其自动化相互融合主要体现在以下几个方面：①电气设计根据具体使用情境下的电气设备要求和相关工艺控制需要对配电系统和用电设备进行第一次针对性的设计；②注意根据自动系统控制和工艺要求，进行配电系统末端就地控制装置的框架设计；③根据供电方的实际条件、具体需求以及工程项目对于电气设备的具体要求进行第二次的框架设计；④针对专门的电气设备、网络系统和电缆敷设进行设计与安装；⑤利用相关的组态软件管理控制平台，统一标准协议，实现在线、离线甚至远程的组态编程工作；⑥对电气设备、系统软件和相应网络系统的安装与调试，实现融汇贯通，在实践上充分体现电气自动化、设计智能化与网络应用的开放化和高速化[5]。

6 结束语

综上所述，在日益发展的现代化社会，电气自动化技术在今后的使用会越来越广泛，电气设计自动化技术的创新与进步对于电气自动化具有重大意义，对我国电力技术行业的发展有着重要作用。为更好地将电气自动化控制模块应用于各行各业，在电气设计自动化技术要在不断发展的现况中充分实现规范化设计，根据节能性。智能化和可靠性的特点总结实际可用的设计思路，将电气设计自动化技术标准化与规范化，使之更好的运用于生产实践。

[1]吕 欣.电气设计自动化技术浅析[J].中国科技投资，2013，2（1）：86.

[2]王春娜，赵芸侠.探析电气工程中自动化技术的应用[J].城市建设理论研究，2013，7（9）：54～55.

[3]杨晓谦.试述传统电气与自动化技术的设计思想与融合[J].科技创业家，2012，11（6）：165.

[4]王冬梅.电气自动化控制技术研究[J].机电信息，2012，8（3）：113.

[5]姚 立.电气工程中自动化技术的研究[J].大科技，2011，11（2）：168.

TM92

A

1004-7344（2016）02-0321-02

2015-12-29

杨传浩（1986-），男，初级，专科，主要从事电气设计方面的工作。