电气自动化工程控制系统的现状及发展

赵永刚

（天津水泥工业设计研究院有限公司，天津 300110）

1 现状

1.1 电气自动化工程控制系统

由于经济迅猛发展，电气自动化也不断发展，以太网技术、PLC技术，变配电监控系统、DCS等技术在电气自动化的各个领域已经普遍应用，尤其是在工业领域。

1.2 电气自动化工程控制系统的集成化监控

集成化控制方式是指在系统控制中实现集中管理，单个处理器在实际的应用以及维护中对全部功能进行处理。在我国各行业被广泛应用。集成控制方式在实际操作中十分简单和方便，要求也不是很高，在控制站中，仍然存在一些不足的地方。比如，监控数量太多导致处理器出现运转超负荷的情况，因此对处理速度产生影响。此外，电缆数量增多，主机的自由空间减少，在一定程度上投资成本增大，对隔离器中的硬接线在一定程度上大大阻碍了设备功能的扩容。与此同时，使查找难度大大增加，尤其是出现设备故障，再加上线路复杂，使操作失误的概率也增加不少，所以，在保养系统和维修系统方面就会增加人力和物力的需要。

1.3 电气自动化工程控制系统中的DCS系统应用

DCS又称作分布式控制系统，普遍应用在电气自动化工程中，在计算机控制系统中特别受欢迎。主要应用在监控软件、CPU以及计算机，还有PLC等装置，用电缆直接连接，断路器连接降低，直接利用中央系统来操作，让控制器的输入转化为执行器，输出转化为检验器。由于DCS具有很高的使用价值，而且性能也可靠，因此在实际生产中被大量应用，大大发挥了其作用。

2 具体应用

2.1 工程概况

某项目建设规模为5000t/d水泥生产线，年产水泥熟料160万吨，年产PPC水泥成品260万吨。该项目为EP项目，电气设计采用IEC标准及拉法基设计标准（电气DTS1-18）。

2.2 电气设计的特点及要求

第一，遵守拉法基的设计标准（电气DTS 1～18），此标准为英文版，有几百页，设计前要仔细研读并在设计中遵照执行；设备标准中也有随机带的电气部分标准，电气设计同样要遵守。

第二，业主要求的计算书很多，有防雷计算、接地计算、电缆最小截面计算及短路计算书、照度计算、电容补偿计算及全厂负荷计算等，要耐心配合业主做好相关的工作。

第三，文件及图纸编号、设备代码、元器件代码、常用符号、电气子项编号采用拉法基编码系统。

第四，本工程132/6．6kV总降压变电站，单电源、单回路进线，设计容量为45MVA的变压器1台。总降设上计业主规范多、要求严、确认手续繁琐。

第五，全厂6平方以上动力电缆采用铝芯电力电缆，比采用铜缆节省不小的投资。

第六，工程前期根据合同编写设备电气统一要求，如防护等级、端子、各种电压、元器件选择、电缆、柜子进线密封圈等。这样设备厂家很清楚设计要求，提供的资料基本按要求提供，设备到现场后很少出错。

第七，在满足拉法基标准的情况下，利用铸铁板作为接地极，利用扁钢作为接地连接线，比以铜板为接地极及铜线作为接地连接线来说节省费用。

2.3 电气自动化系统设计

（1）中压变频设备的应用，提高经济效益。本工程有5台高压主电机、高温风机、窑尾尾排、窑头风机、煤磨主电机采用的是中压变频控制设备，采用变频调速可以合理地调整电机的转速，大大提高电动机的效率，减少了运行成本和降低设备运转中的故障率，降低电耗，而且能十分显著地提高业主的经济效益。

（2）合理设置无功补偿，减少电能的损耗。除变频外，几乎所有的高压电机都采用了就地电容器无功补偿方式，低压每个车间变压器出线的低压母线上设无功补偿，由于采用了分散补偿方式，即总降不设无功补偿，减少了系统及线路的损耗。总降6．6kV母线上的功率因数达到约 0．95。

（3）全厂总线技术的应用，节约成本，降低施工难度。全厂低压柜、高压柜、窑头及窑尾车间的仪表制，及变频软起等设备采用PROFIBUS总线，节省了相当一部份电缆及计算机模块，使电缆敷设得以减少，进而降低了施工难度，节约了成本。

（4）先进的自动化控制水平，提高劳动生产率。工程采用了先进的DCS全能综合型计算机控制系统，实现了生产过程的全自动化控制和管理。该系统由过程控制级、控制管理级以及网络系统所组成。过程控制级由现场控制站和远程I/O控制站通过网络电缆连接组成，主要完成工艺生产过程各种参数的检测、处理、过程回路控制、马达顺序逻辑控制、设备监控和系统的测试与诊断以及实施安全性方面的功能。控制管理级由置于中央控制室的2台工程师工作站和5台操作员站组成；全系统集中在中央控制室的操作员站和各车间的操作员站上，完成对其所控制范围的生产流程进行操作与监控。整个控制系统对生产的全过程进行在线监视、控制和参数调整。

3 未来发展

工厂智能化是电气自动化工程控制系统的发展方向和潮流。通过建立具备高度自动化、数字化、可视化、流程化、模型化为特征的自动化集成系统，建立基于智能数字化工厂的信息化管理、基于生产数据进行生产优化的分析与实施，集成当今最先进的自动控制技术和装备，提高生产效率，降低能耗，实现人员的减员和有效分配，实现工厂智能化。目前个别新建水泥厂已经开始实施工厂智能化，个别工厂的实施效果显示，可大幅提高生产效率，减少工厂生产人员。

工程智能化建设中，需要重点从以下几方面入手。首先，建立智能化生产系统，生产线全流程实现自动操作。其次，搭建全厂信息化系统平台，实现全厂无线网络覆盖，通过全厂信息化硬件平台搭建，实现包括设备资产管理、排班管理、能源管理、质量管理、智能物流、生产管理等。实现全厂无纸化办公，做到设备、厂区、集团层面的现代化管理。数据远程可追溯，所有的KPI对标、操作记录、停机记录、库存、质量管理做到随时、随地可查询，可追踪。然后，搭建全厂专家控制系统，实现生产线的无人值守和稳定生产运行。此外，提供技术全球领先的装备智能集成方案，实现全厂定员增效。工厂实现智能化生产后，可以减少人为操作，提高产品的质量和生产效率，有助于推动我国各行业的进一步发展。

4 结语

目前，我国电气自动化系统已经得到了非常广泛的应用。本文以水泥生产线建设为例，分析了电气自动化技术的应用，并且着眼于未来，分析了电气自动化控制系统的未来发展趋势。希望本文的提出有助于未来电气工程的进一步发展。

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[2]夏明灿．电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J]．科技创新与应用,2016,(28):171．

[3]刘志良．电气自动化工程控制系统现状及其发展趋势[J]．中国高新技术企业,2016,(13):68-69．

[4]吴大鹏．电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J]．中国水能及电气化,2016,(02):38-40．

[5]韩芬．电气自动化工程控制系统的现状及其发展方向[J]．山东工业技术,2016,(01):85．