试论电气自动化控制系统的设计

摘 要：电气自动化控制系统在实现电气自动化过程中发挥着举足轻重的作用，是电力企业实现自动化生产的重要环节，为推进电力企业自动化、现代化具有重要作用。电气自动化大力推动电气调度自动化的发展，通过实践，本文对设计电器自动化控制系统时，如何通过系统提高受控制设备的稳定性和可靠性进行分析。

关键词：自动化控制系统;稳定性;可靠性;设计

一、 电气自动化的设计原则

电气自动化应该满足生产设备和生产工艺对电气控制的要求;在满足控制要求的基础上，电气自动化的设计方案应该简单、经济、安全、可靠;对于生产机械与电气自动化的关系，应该从制造成本、工艺要求、结构复杂性、管理维护等方面进行妥善处理，很多生产机械都是通过机电结合控制方式实现控制要求;科学合理地选用生产中所需要的电气元件。

二、 电气自动化的设计理念

（一）现场总线监控

现场总线、以太网等计算机网络技术已经在变电站综合自动化系统中得到了广泛的应用，而且运行经验非常丰富，智能化电气设备的发展也十分迅速。另外，自動化设备的功能是独立的，组态相当灵活，不会导致系统的瘫痪，使整个系统具有可靠性。

（二）集中监控

集中监控有利于系统管理和维护，而且系统设计简单，控制站的防护要求不高。但是集中控制将整个系统的功能全部集中到一个处理器进行处理，因此处理器的任务非常繁重，会影响到处理器的处理速度。

（三）远程监控

远程监控能够节约大量电缆、节约安装费用、节约安装材料，而且远程监控的可靠性非常高、组态非常灵活。但是电厂电气部分通信量很大，而远程监控现场总线的通讯速度比较低，因此远程监控适合于小系统监控，不适合全厂的电气自动化系统。

三、 电气自动化控制系统的设计

（一）集中监控方式

集中监控方式的优点在于其运行与维护都比较方便，对于控制站的防护没有过高要求，而且系统设计相对容易。然而，集中监控方式的主要特点为把系统各个功能都集中于一个处理器实施处理，这样一来，处理器的任务十分繁重，难免会影响到处理速度。因全部电气设备都进入监控，在监控对象不断增加的同时，出现了主机冗余下降，电缆数量不断增加，从而增加了投资，此外，由长距离电缆所引入的干扰很可能会对系统的可靠性造成影响。而隔离刀闸的操作闭锁以及断路器的联锁均采取硬接线，然而，隔离刀闸的助接点往往是不到位的，使得设备不能正常操作。另外，几种监控方式接线中的二次接线十分复杂，为查线增加了不便，同时加大了维护量，也可能因接线复杂，在查线、传动过程中导致错误操作。

（二）远程监控方式

远程监控方式的优点表现如下：节省安装费用与材料、节约大量电缆、具有较高的可靠性、组态比较灵活等。远程监控方式对于小系统监控比较适用，而对于全厂电气自动化控制系统的构建却是不适应的。

（三）现场总线监控方式

当前，各种计算机网络技术在变电站的综合自动化系统中得到了广泛应用，如以太网和现场总线等，电气自动化控制系统也已经积累了丰富的关于计算机网络技术应用的运行经验，随着智能化电气设备的快速发展，促进了网络控制系统在发电厂电气系统中的应用。其中，现场总线监控方式增加了电气自动化系统设计的针对性，对不同的间隔能够发挥不同的功能，从而能够以间隔的情况为根据，实施设计。现场总线监控方式不仅具有上文中远程监控方式的所有优点，也有利于大量隔离设备的减少，节约端子柜、模拟量变送器以及I/O卡件等。同时，智能设备是就地安装的，通过通信线与监控系统连接在一起，从而大大减少了控制电缆，也节约了大量的投资以及安装维护的工作量，最终降低了成本。此外，各个装置的功能是相对独立的，通过网络将这些装置连接起来，这种网络组态具有较强的灵活性，大大提高了整个系统运行的可靠性，其中，任何一个装置出现故障，只会影响到相应的元件，也不会使整个系统造成瘫痪。

四、 提高控制设备可靠性的方法

（一）保护电子设备的环境

潮湿、霉菌、灰尘、气压、盐雾和污染气体等恶劣环境都对正在使用的电子设备有很大的影响，较轻的表现为电子设备的灵敏度降低，严重的会使电子设备报废。在这些因素中，潮湿的影响最严重，特别是在湿度高、温度低的情况下，达到湿度饱和的情况下导致设备内部的元器件和印制电路板上出现凝露和产色现象，降低设备性能，致使设备不能使用;除此之外，当店子设备遭到潮湿空气后，材料会有一层水膜凝聚在表面，并且渐渐渗透到材料的内部，增加了绝缘材料的导电能力，降低体积电阻率，增加介质消耗导致电气漏电、短路甚至击穿，引发设备故障。

（二）切合实际开发控制

设备控制设备设计的开发阶段的关键是设备的可靠性，在设计科学和切合实际的前提下才能生产出实用的产品。所以在这个阶段，要认真研究设备、零部件、元器件的技术环境、技术条件，在这个基础上分析出设备的设计参数，从而制定使用的设计方案;然后在掌握了所有的基数和要求后，进行设想，设计出产品的结构，制作出具有实用且性价比高的产品，方便使用且易于维修，降低设备的各种费用。

（三）控制设备的散热防护控制

设备的稳定性和运行速度的重要因素之一就是散热防护，温度严重影响设备的可靠性，主要原理是设备在运行时会产生热量，尤其是功率比较大的元器件在使用时产生的热更是不能忽略的，如果不能够及时把这些热量排出去就足以使设备损坏。而且，这些热量不能处理出去的话，也会升高设备本身的温度。所以，在使用时，这些热量是不能不散发出去的。对于功率小于100W的就不用考虑了;功率较大的半导体分离器是应该加上散热器;在消耗较大功率的元器件周围尽量不要安装热敏感的半导体分离器，消除这些隐患。

五、 结束语

随着电气化控制系统的不断应用，电气自动化也已经成为自动化领域的一门分支，在工业的需求下，电气自动化逐渐的自我完善和不断的更新。

参考文献：

[1]曹殿春，厚金库.我国工业电气自动化的发展现状与趋势[J].中国新技术新产品，2016（2）.

[2]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息，2016（6）.

作者简介：何旭，男，辽宁新民人，助理工程师，研究方向：电气工程。