电气自动化控制系统的设计要点及应用

摘要：本文首先对控制系统基本组成、设计思路进行了深入的分析探讨，然后对电气自动化控制系统的设计关键点进行分析总结，为今后电气自动化控制系统的设计提高经验借鉴。

关键词：电气自动化；控制系统；应用

1 电气自动化控制系统的组成

1.1 电源供电回路

就是为供电回路提供工作电源。

1.2 保护回路

通常由熔断器、失压线圈、稳压组件、热继电器和整流组件等保护组件组成对线路和电气设备进行失压、短路和过载等各种保护。

1.3 信号回路

信号回路是将电信号转换成能及时通过直观形式，反映或显示设备（ 或线路） 是否正常工作状态信息的回路。

1.4 自动与手动回路

虽然控制工程中，大多使用的是自动控制环节，但是在安装、调试以及紧急故障的处理过程中，手动环节还是不可或缺，一般情况下，通过转换开关和组合开关等方式实现自动与手动的转换。

1.5 制动停车回路

对于一个完善的系统，有启动过程，也必有制动过程，如能耗制动、倒拉反转制动、再生发电制动和电源反接制动，均是采取了某些特定措施使电动机停车的控制。

1.6 自锁及闭锁同路

启动按钮松开后，线路保持通电，电气设备能继续工作的电气环节叫自锁环节，如接触器的动合触点串联在线圈电路中。两台或两台以上的电气装置和组件，为了保证设备运行的安全与可靠，只能一台通电启动，另一台不能通电启动的保护环节，叫闭锁环节。如两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中。

2 电气自动化控制系统的设计思路分析

2.1 现场总线监控方式

现场总线控制方式具有适用性强的特点，能够针对不同的间隔实现不同的控制系统的设计和功能的特点。现场总线控制方式具有远程监控的优点的同时，也可以减少设备的使用数量，根据需要可以就地安装智能设备，并且实现与监控系统的直接连接，能够极大的减少电缆的使用数量。另外，总线控制方式下的各个设备是相互独立的，通过网络将各个装置进行连接，具有灵活的组态，这种连接方式有利于维护系统的可靠性，其中任何一个装置发生故障都不会对整个系统的运行产生重大影响，仍然能够保证系统的正常运转。现场总线控制方式也可以说是未来电气自动化控制系统的主要发展方向。

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临控，而不适应平均于全厂的电气自动化系统的构建。

2.3 集中监控方式

采用集中监控方式设计电气自动化控制系统，这种方式把系统的各个功能集中在一个处理器上进行处理，方便员工对其运行和维护，降低了对控制站的防护要求，在用这种方式进行设计时，操作较为简单。但是采用集中式设计电气自动化系统也有诸多弊端：首先系统各功能集中在同一处理器，使处理器负担过重，降低了处理速度；其次，这种方式需要电力企业加大投入，增加电缆，从而确保系统对全部设备的监控，使电力生产成本大为增加；最后，远距离的电缆往往带来不利的影响因素，使系统可靠性大为降低，甚至使隔离刀偏离，影响设备的正常运转。

3 电气自动化控制系统的设计要点

3.1 智能化设计

电气自动化控制系统的智能化设计是借助软件模块的设计来实现的。如发电厂电气自动化控制系统的数据采集系统是由多线程在线可编程并行数据参数设计实现，以及PLC控制器作为控制系统的单机控制系统，集中控制系统和分布式控制系统等。无论是哪一种的PLC控制系统，都要根据实际需要，在编辑器内进行自动化参数设置，然后通过操作系统和应用软件对智能化的PLC模块进行激活，因此在电气自动化控制系统的设计上，较为重要的一点是软件的设计。

3.2 规范化统一设计

由于电气自动化控制系统应用于各行各业，它的规范化，标准化是促进设计科学合理的有效手段，为了更好地将控制模块应用于各行各业，在自动化模块设计上要充分实现规范化设计。总结典型的设计思路，从而使典型设计起到部分标准和规范性的作用。PLC控制系统应用在企业自动化控制中时，同一企业或系统应尽量使用同一机型或同一生产厂家的PLC，因为这样的PLC的接口，标准以及对软件的兼容性要强于不同厂家的PLC备件，同时PLC外部设备和工具软件还可以共享，降低成本。

3.3 加强设备散热防护工作

设备的散热防护做得不好将会影响其可靠性，甚至会造成设备的损坏，导致控制系统的瘫痪。因此，在设备防护中，要注重设备的散热防护，使设备在使用过程中所产生的热量及时排解出去，特别是对于功率较大的设备应在设备上加上散热器，同时在功率大的设备周围应避免了敏感的半导体分离器的使用，从而消除隐患，提高系统使用性能。

3.4 分布式控制应用目标的实现

电气自动化经由串行的电缆把工业计算机、CPU、智能化仪表、变频器、低压断路器和远程I/O等诸多关键设备相连接，并利用中央控制器把设备信息加以收集。分布式控制经串行数字式分支框架，实现智能机械设备的通讯总线和自动化系统的连接，当然也把对应的I/O设备和现场设备相互连接，力促发挥输入-输出模块的现场审验和执行的效能。

4 电气自动化控制系统的应用

（1）工业生产中的应用。根据我国工业生产的现状来看，电气自动化控制系统已经取代了传統的机械设备，在工业生产过程中，不仅节省了劳动力，还提高了工作的效率，从而为企业获取了更多的经济效益，为企业的稳定发展奠定了良好的基础。

（2）农业生产中的应用。在农业生产过程中，电气自动化控制系统得以广泛应用，加快了农业机械化的进程，在粮食的收播方面和灌溉方面，都具有一定的积极作用，不断提高粮食产量，也避免出现浪费粮食的现象。

（3）服务业中的应用。近些年，由于人们物质生活水平逐渐提高，对服务行业也提出了更高、更多的要求，只有重视电气自动化控制系统的技术，才可以为人们提供良好的服务。在人们的日常生活中，电子产品也受到了更多的关注和应用，电气自动化控制系统在其中也尤为凸显，也方便了人们的生活。

（4）电网系统中的应用。当前，电气自动化控制系统在电网系统中得以广泛应用，主要是通过计算机的系统网络、服务器，从而实现电网调度进行自动化控制。再通过电网调动自动化技术，可以对数据进行有效收集、整理以及详细地分析，一定程度上可以提高技术水平，提供可靠的网络支持。

5 结语

电气自动化控制系统的发展使得我们在生活上更加方便、快捷、准确地操作各种电气控制设备，促进着生活不断地向着自动化智能化方向迈进。与此同时，在通讯、航天航空以及医学等各大领域，电气自动化控制系统也正发挥着其必不可少的重要作用。

参考文献：

[1]电气自动化及其控制系统的发展分析[J]. 赵建宁. 中国战略新兴产业. 2018（40）

[2]电气自动化控制系统的应用与分析[J]. 郑佃全. 时代农机. 2018（05）

[3]电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J]. 刘仕鹏，孙瑞娟. 现代国企研究. 2017（22）

作者简介：汤建（1987.12），男，汉族，电气工程师，毕业于哈尔滨职业技术学院，电气自动化技术专业，主要从事污水处理工程电气设计工作。