论电气自动化设各管理系统的设计

吴宸阳

【摘要】本文以电气自动化设备的分析及维护的意义为基础，着重分析了电气自动化设备常见故障，以实际为出发点对电气自动化设备的维护技术进行了探讨。

【关键词】仪表自动化，设备故障，维护技术

一、前言

随着科技水平的不断提高，社会经济的快速发展，人们对电气自动化设备的要求也越来越高。现如今，电气自动化设备中还存在很多问题，急需解决，因此，我们要加强先进理论与先进技术的学习与应用，不断进行电气自动化设备管理系统设计的探讨，使电气自动化设备更加适用与可靠。

二、电气自动化设备管理系统的概念

1、信息系统

电气自动化设备管理系统能对信息进行有效的收集、整理以及分析，从而将数据信息传送给管理者，使管理者可以进行科学的决策。信息系统在设备管理属于信息集成性较高的系统，所涵盖的方面比较多，而且在各个环节中的联系也很强。

2、电气自动化技术

在电气信息的发展中，电气自动化技术起步较晚，是近几年兴起的一种技术。由于电气自动化技术能适应人们生活中的需要，使其得以快速的发展。到今天，该技术已经成熟，已经被各领域广泛应用。推动我国的社会生产力与社会经济的发展。

3、电气自动化设备

随着电气自动化技术的不断发展，自动化设备已经被各领域广泛应用。无论是飞机的研究还是开关的设计，都会应用电气自动化技术。

三、目前电气自动化设备管理系统在设计中存在的问题

1、系统在设计上不能做到管理的“与时俱进”

随着电气自动化技术的发展，并且为了满足应用上功能更强的需求，电气自动化设备的设计越来越向复杂化、大规模的方向发展，这就对系统的管理维护工作提出了挑战，如何实现系统对复杂的电气自动化设备的有效管理，这就要求系统在设计时一定要做到“未雨绸缪”，要能很好的融合大规模电气自动化设备的管理工作。然而，事实上很多设备管理系统的开发采用的原形技术，说的通俗一点就是一次性的系统开发，很难兼顾后续的需求，这就导致一旦有新的电气自动化设备的加入，系统在设计上很难做到管理的“与时俱进”。

2、系统在实施管理时往往会“捉襟见肘”

受系统在设计方面的限制，以及系统开发技术本身的限制，随着电气自动化设备的不断更新，系统数据库中的数据需要更新，而且新的数据如新增加的设备版本和设备生产厂商要导入系统的数据库，否则，系统很难对新增加的电气自动化设备实施有效的管理。

四、电气自动化设备管理系统的设计

1、设备控制与管理

本文的工艺设备主要分为三类，一类是只需要起停控制的设备，包括除尘器、皮带运输机、搅拌电机等。控制目的是保证正常顺序开停车，以及故障或非正常状况下的连锁停车。另一类是需要调速的设备，包括泵类、风机类、给料机等设备。控制目的是参与到液位、流量、压力等的闭环控制中，以保持运行工况的稳定性。第三类是自成系统的设备，比如破碎机、球磨机、陶瓷过滤机等。这类设备相对较为独立，其信息主要是用于监测，或加入少量的控制。对于前两类设备，与之相连的直接控制设备是变频器、软起动器、马达保护器等控制器。这些控制器接收PLC通过DP总线发出的指令，同时又将设备运行或故障信息反馈给PLC，并在上位机监控画面显示这些状态。上位机画面包含有丰富的信息，包括设备起停操作界面、运行状态信息、趋势曲线等，通过对数据库信息进行统计分析、处理，还可以在上位机中得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率计算，电量水量统计等，实现工厂过程数据可视化及设备管理。不难看出，设备控制顺序是上位機—PLC—控制器—现场设备。

2、控制器与现场设备

无扰切换电路设计，在没有采用FCS之前，主要通过远程就地切换继电器与主回路接触器通断的时间差，来保证远程就地切换瞬间设备启动回路或运行回路不断电。即切换过程要保证主回路接触器线圈失电、触点断开的时间，要大于切换继电器线圈得电、触点闭合的时间。FCS系统，从电路及程序上，充分考虑切换的顺畅。以变频回路为例。总线/就地切换开关不影响就地启动继电器的动作，通过变频器运行输出继电器，以及总线/就地停止继电器，来保持给变频器的启动信号维持切换之前的状态。为了保持变频器切换前后频率不变，配合以智能操作器，此操作器可显示变频器的频率给定值SV和频率反馈值MV。无论总线还是就地，MV都对应于变频器的实际频率反馈值。SV则不同。就地时，SV显示操作器给变频器的频率设定值；总线时，SV显示的是MV通过操作器自身变送输出的值，与此时PLC通过总线设置给变频器的频率给定值基本一致。在就地切换到总线的瞬间，PLC通过总线将频率实时数据传输给变频器作为频率给定信号；在总线切换到就地的瞬间，则是利用操作器自身的无扰切换功能，操作器接收转换信号后，瞬间将显示的SV的值输出给变频器作为给定频率，从而实现双方向的可靠的无扰切换。

3、PLC与控制器

为对不同控制方式的电机进行统一管理，PLC中设置统一的电机控制变量，包括电机控制类型、控制字、状态字、频率设定、频率反馈、电机电流、电机功率、故障代码。其中电机控制类型中显示变频器控制、软起动器控制、电机保护器控制、普通电机控制等信息。控制字中包括起停电机、故障复位。状态字包括运行/停止、总线/就地、故障、急停、合闸/分闸等信息。频率设定和频率反馈对应于变频器，电机电流、功率、故障代码对应于所有总线控制设备。故障代码是FCS较DCS优势之处，PLC通过总线读取故障代码后，可以对现场装置进行远方诊断，快速判断故障原因，排查故障。

4、上位机与PLC

上位机与PLC的通讯，采用DAServer作为接口，DAServer根据设定时间比如1000ms来读写需要与PLC交互的数据。上位机则是以事件形式读取接口中的数据。这些数据信息的读写，需要上位机进行解码及编码，以对应到特定位，实现PLC中控制字及状态字在上位机画面的显示。对于自成系统的如球磨机等设备，由于自身存在很完备的监控系统，通过通讯读取需要特别关注的参数以显示在画面中。如球磨机的润滑油站、离合器、慢驱电机、主电机等的状态、报警等信息，轴瓦及定子温度、油压油流、振动等信息，陶瓷过滤机的循环泵、加酸泵、真空泵等相关信息。

5、上位机与服务器

上位机与PLC之间的通讯使得画面可以获得设备运行的实时数据。如若需要生产的历史数据或关键的性能指标，则需要从服务器中获得数据。各PLC设备将总线传输的与生产密切相关的设备数据存储到服务器，上位机利用ActiveFactory分析报表工具读取服务器的历史数据，以跟踪生产信息，并对信息进行分析、计算、处理，得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率、耗电量、用水量等。工厂过程数据可视化后，管理人员能够在详细的数据趋势及信息基础上，采取行动优化生产过程。生成数据报表及设备管理报表，提高生产绩效。

五、结束语

通过对新时期下，电气自动化设备的分析，进一步明确了电气自动化设备的发展方向，为电气自动化设备管理系统设计的优化完善奠定了坚实基础，有助于电气自动化设备发展水平的提高。

参考文献

[1]尹恒阳.论电气自动化设备管理系统的设计[J].山西财经大学学报，2013，S1：169.

[2]解晓纯.论电气自动化设备管理系统的设计[J].中国科技财富，2011.09（25）：120-122.