浅析电气自动控制系统的设计思路

于洋?朱明

[摘 要]本文以电气自动控制系统的概述为基础，着重电气自动化控制系统的设计思想，以实际为出发点对电气自动控制系统的功能进行了探讨。

[关键词]电气；自动控制；功能

随着科技水平的不断提高，社会经济的快速发展，人们对电气自动控制系统的要求也越来越高。现如今，电气工程中还存在很多问题急需解决，因此，我们要加强先进设计理论与先进技术的学习与应用，不断进行电气自动控制系统的功能的研发和探讨，使电气自动控制系统的设计更加适用、安全、可靠与经济。

一、电气自动控制系统的概述

工程技术通过理解并控制自然而造福于人类，控制系统工程师通过理解和控制我们环境的一部分，即所谓的系统，为社会提供经济实用的产品。为了达到对系统的控制目的就要理解系统，但是，控制工程也常常对尚未充分理解的系统实施控制，例如对化工过程的控制。控制工程最显著的特点就是对各类机器、工业生产过程及经济活动过程实施控制，以造福于社会。除了在航空航天、导弹制导、机器人技术等领域中，自动控制系统具有特别重要的作用之外，在现代机器制造业、化工过程、交通管制系统等实用工业自动化和复杂的现代系统中都是不可缺少的组成部分。在科学技术发展过程中，自动控制技术扮演了十分重要的角色。在飞行器制导、机器人控制、现代机器制造业生产流水线和工业过程控制方面，到处能看到自动控制的影子。没有自动控制技术的应用就没有现代工业的成果。日常生活中也有许多自动控制的应用实例，如市场上常见的高压锅上的安全阀就是一个简单的控制系统，当锅内因过热导致压力过高时，安全阀会自动打开从而减压。即使是一个生物体，我们也能看到自动控制的实例，当我们感到热的时候，我们就会出汗，当体温下降后，汗腺又会自动收缩，这是身体的控制器官、感知器官、执行器官协调工作的结果。

二、电气自动化控制系统的设计思想

（一）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。

（二）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。

（三）现场总线监控方式。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。

三、电气自动控制系统的功能

（一）自动控制功能。当设备出现故障时，需要电气自动化控制系统自动切断电路，来保证整个系统的安全。这也是自动控制系统成为电气操作设备中必要设备的重要原因。电气自动化控制系统中的控制回路能够保证线路安全稳定的运行，实现控制功能。

（二）保护功能。电气设备在运行过程中会时常发生不可预知的故障，电压或电流以及功率等会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套能够检测这些故障信号并对设备和线路进行自动处理的保护设备。

（三）监控功能。当前的电气自动控制系统都配备了相应的监控功能。这是由于控制系统中的自变量是电，而电是不能被肉眼所看见的，从外表看一台机器设备，是不能够判断它是否带电。所以这就需要借助各种功能的传感器的，设置各种视听信号，利用传感器进行转化，从而监控整个系统的变化。在自动控制系统检测到异常状况时，会自动发出报警信号，对工作人员进行提醒，实现系统的人机一体化。其中监控方式又可以分为集中监控方式、现场总线监控方式和远程监控方式。首先，集中监控方式方便运行维护，并且对控制站的防护要求较低，系统设计也相对简单，但集中式的处理器的任务较为繁重，处理速度也因此较慢。而且电缆数量的增加、长距离的电缆也会引入的较多的干扰，也会影响系统的可靠性。需要二次接线，但是二次接线复杂，查线不方便，很大程度上增加了系统维护的工作量。对于远程监控方式说来，它适合于小型系统的监控，不适合全厂的系统构建，因为它的通讯速度较低。但它也具有一定的优点，节省材料和安装费用、可靠性高，并且组态灵活。现场总线监控方式加强了系统的针对性，它不仅具有远程监控方式的所有优点，还可以减少大量的隔离设备。它通过通信线进行连接，节省大量电缆，从而大大降低了建设和维护成本。

（四）测量功能。电气自动控制系统能够测定线路的各种参数，在人类自身能够接收到的视听信号只能定性地表征设备的工作状态，要进行对设备的电压、电流、功率等详细参数的测定，还是需要使用具体的电气设备。电气自动控制系统本身具有自动测量这些数据的功能，这就给设备的控制带来了很大的便利。

（五）智能化功能。电气自动控制设备智能化模式成为了企业发展的新方向。目前，对于以太网在自动化系统中的应用，已经积累了丰富的经验，智能化的电气设备也有了很快的发展。由于智能化技术具有良好的安全性、稳定性和可靠性，就使其能完全摆脱人工操作，只通过计算机即可达到良好的控制效果。

四、结语

通过对新时期下，电气自动控制系统功能的分析，进一步明确了电气自动控制系统的设计方向，为电气自动控制系统的优化完善奠定了坚实基础，有助于提高电气自动控制技术水平的提高。

参考文献：

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