浅析我国电气自动化的现状与未来发展方向

梁君

摘要：电气自动化可用于工业控制系统，所谓电气自动化，就是利用继电器、感应器等电气元件实现顺序控制、时间控制的过程。其他如一些仪表或伺服电机，它能根据外界环境的变化反馈到内部，从而改变输出量，达到稳定的目的。就电气自动化的现状，讨论了目前电气自动化控制系统的发展方向。

关键词：电气自动化 现状 设计思想 发展趋势

1.概述

“十二五”期间，中国提出以节能减排为核心，重点解决提高能源利用率、发展可再生能源、提高环境质量，大幅度降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度的约束性指标。在战略性新型产业中，以节能环保为首，重点开发推广高效节能技术装备及产品，实现重点领域关键技术突破，带动能效整体水平的提高。

1.1 平台开放式发展

OPC（OLE for Process Control）技术的出现，IEC61131 的颁布，以及Microsoft 的Windows 平台的广泛应用， 使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。

1.1.1 IEC61131 标准使得编程接口标准化。目前，世界上有200多家PLC 厂商，近400 种PLC 产品，不同产品的编程语言和表达方式各不相同，IEC61131 使得各控制系统厂商的产品的编程接口标准化。IEC61131 同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会有其他的非标准的方言。IEC61131 已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳。结构化的编程方式使得程序更易管理，也提高了代码的使用效率，缩短了程序编程的周期。

1.1.2 Windows 正成为事实上的工控标准平台。微软的技术如Windows NT、Windows CE 和Internet Explore 已经正在成为工业控制的标准平台、语言和规范。PC 和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在电气自动化领域，基于PC 的人机界面已经成为主流，基于PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用Windows 作为操作系统平台的好处就是其易于使用和维护以及与办公平台简单的集成。

1.2 现场总线和分布式控制系统的应用现场总线（Profibus、FF、Interbus 等）

是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。它通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/ 控制软件和PLC 的CPU 与位于现场的远程I/O 站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来，并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。分布式控制意味着PLC、I/O 模块和现场设备通过总线连接起来， 将输入/ 输出模块转换成现场检测器和执行器。

2.电气自动化控制系统的思想

2.1 集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控， 伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时， 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量， 还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

2.2 远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线（如Lonworks 总线，CAN总线等）的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控， 而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

2.3 现场总线监控方式

目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展， 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0 卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

2.4 同步开断技术

同步开断（Synchronized Switching）是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。在理论上应用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压。这样，由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低，由于操作引起设备（包括断路器本身）的损坏也可大大减少。目前，高压开关都是属于机械开关，开断的时间长、分散性大，难以实现准确的定相开断。目前的同步开断设备是应用一套复杂的电子控制装置，实时测量各种影响开断时间分散性的参量变化，对开断时刻的提前量进行修正。即便采取了这种代价昂贵的措施，由于机械开关特性决定，还不能做到准确的定相开断，设计人员还不敢贸然降低电气设备的绝缘水平，以防同步开断失败造成设备损毁。因此，同步开断的优势没有发挥出来。实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。

3.电气自动化的发展趋势

电气自动化的发展趋势应该是分布式、开放化和信息化。分布式的結构是一种能确保网络中每个智能的模块能够独立的工作的网络，达到系统危险分散的概念；开放化则是系统结构具有与外界的借口，实现系统与外界网络的连接；信息化则是使系统信息能够进行综合处理能力，与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。在开创“电气自动化”新局面的时候，要牢牢地把握从“中国制造”向“中国创造”的转变。在保持产品价格竞争力的同时，中国企业需要寻找一条更为健康的发展道路“电气自动化”企业要不断吸收高新技术的营养，才能为开创“电气自动化”的新局面增添动力。要全面把握“科学发展观”的基本内涵和精神实质，结合本地区、本部门、本行业的客观实际，按照“以人为本、全面协调可持续发展的要求”，认真寻找差距，总结经验教训，转变发展观念，调整发展思路，切实把思想和行动统一到“科学发展观”的要求上来，把“科学发展观”贯彻到改革开放和我国“电气自动化”进一步实现现代化、国际化和全球化的过程上来。