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摘要:电气自动控制系统是一种以计算机为基础,便于集成和灵活控制的系统。大连作为港口城市,在建港扩港的过程中,电气自动控制系统的应用越来越广泛。电气自动化控制系统的设计和应用也被越来越为人所重视。港口电气自动化控制系统科学设计及应用是本文研究的重点。
关键词:电气自动化;控制系统;设计;应用
近几十年来,OPC技术的出现以及Windows、Microsoft平台的使用使得在电气自动化控制系统在计算机发展中的地位越来越显赫。电气系统自动化的市场需求推动了电气自动化和IT平台的不断融合,电子商务的迅速发展同时也加速了这一进程。创新力量不仅使生产成本降低,同时也使生产效率大幅度提高;减少了消耗同时又提高质量。港口电气自动化控制系统的发展正朝着分散、开放、信息化方向发展。
1.港口电气自动化控制设计思想
港口电气自动化控制系统的设计思想主要集中在港口集中监控方式、港口远程监控方式、港口现场总线监控方式。
1.1 港口集中监控方式
主要优点是运行维护比较方便,由于控制站的防护要求并不高,系统设计相对容易。但集中监控的一个就需要达到集中的要求,这就要求将系统的各大功能集中到同一个处理器处理,这样就会造成处理器的任务繁重,相应的处理速度就会受到影响。电气设备等监控对象的大量增加所伴随的问题就是电缆数量增加、主机冗余的下降、投资加大,更严重的是长距离电缆引入的干扰会对系统的可靠性造成威胁。同时,隔离刀闸的操作以及断路器的联锁都采用硬接线,若隔离刀闸的辅助接点接触不到位,就会造成设备操作失常。这种接线的二次接线通常较复杂,这就故障出现时造成查线不方便,并增大了维护量,当然还存在查线或传动过程中因为接线复杂而造成误操作的可能性。
1.2 港口远程监控方式
指管理人员在异地通过双方都接入Internet或计算机网络异地拨号等手段,联通需被控制的计算机。这可以将被控计算机的桌面环境显示到自己当前的计算机上,可以通过对本地计算机的操作来达到对远方计算机的操作要求。远程监控方式的主要特点就是可以大量节约电缆、节约材料、可靠性高、节省安装费用、组态灵活等。由于Lonworks 总线,CAN总线等各种现场总线的通讯速度并不是很高,而有的情况下要求的电气部分通讯量又相对比较大。这个限制就使这种远程监控方式只能适合于小系统监控的场合,而对于全厂的电气自动化系统的构建是不适应的。
1.3 港口现场总线监控方式
当前,以太网以及现场总线的相关计算机网络技术的普遍给变电站的综合自动化系统奠定了良好的基础,并且使其发展越来越迅速,同时多年的运行也积累了丰富的控制经验。最近几十年出现和发展的智能化电气设备使网络控制系统在港口电气系统的应用也越来越广泛。这种现场总线监控方式不仅使系统的设计具有针对性,而且可以对于不同的间隔具备不同的功能,所以在设计中就需要根据间隔的情况进行设计。这种监控方式不仅具备远程监控方式的所有优点,还减少了大量的隔离设备、I/O卡件、端子柜、模拟量变送器等辅助设备和器件,并且这种智能设备大多都就地安装,并通过通信线与监控系统连接,大量节省了控制电缆,减少了投资和安装维护工作量,使成本大幅度的降低。此外,各装置的设置和功能都相对独立,在各个装置之间只通过网络连接,这样就使系统的可靠性提高,系统中任一装置的故障只会影响到相应的元件,并不会导致整个系统的瘫痪。所以,现场总线监控方式在未来各个电气自动化控制领域有较大的发展空间,也是港口计算机监控系统的发展方向。
2.港口电气自动化控制系统的设计要点
2.1智能化设计
借助软件模块的设计来实现。数据采集系统是由多线程在线可编程并行数据参数设计来实现,以及以 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,较为重要的一点就是软件的设计。通过软件可以智能化选择 PLC 的控制类型,使工业生产根据市场需求量灵活选择控制系统,工作量小可以智能切换到单机控制系统,工作量大可以智能切换到集中控制或分布式控制系统。
2.2节能化设计
由于目前我国加强对环境的保护政策,提倡低碳节能,因此在设计要点上同样要体现节能化。PLC 控制系统作为电力控制系统时,为了达到节能目的,必须用 PLC 控制器来控制分时段控电策略。避免变压器的低负荷或空载运行。设计 PLC 控制系统。这个系统分为手动和自动,分别有控制器完成。在自动控制中,将不同变压器设置在不同的控制档,采用多个接点连接到 PLC外接继电器上。当自动选择时。这些变压器就会在 PLC 程序控制下,自动完成单台代电或多台供电的按时段切换控制,实现节能设计。
2.3可靠性设计
电气自动化控制技术无论是 PLC 控制技术、现场总线技术,还是变频技术以及 DCS 技术、微电子技术,在控制系统设计上都要考虑可靠性。尽管这些新的电气自动化控制技术具有较高的可靠性和安全性,但一旦出现问题,往往会给用户带来极大的损失。因此,在设计上要加强可靠性措施,提高控制系统的可靠性。以 PLC 控制技术为例,设计時,PLC 输入端最有效的保护方法是外加一级光电耦合器,一旦有高电压等侵入回路时,使其击穿保护级光耦,然后像更换熔断器一样方便地更换损坏的光耦,及时排除故障。增加的保护级光耦可选用4N25 型,对于开关频率高的场合,可选用 4N25 型的导通延迟时间为 2.8μS,关断延迟时间为 4.5μs,而 PLC 输入电路的一次叫路与二次电路用光耦隔离时,内部约有 lOms 的响应滞后,这对于 PLC 反应速度的影响完全可能忽略不计。
3.工程实践的体会
工程实践中,电气和自动化的相互融合的过程中,主要体现为以下几个方面:
3.1根据电气设备的要求和工艺控制的需要,针对高低压变配电系统和用电设备的配置进行第一次电气设计。
3.2针对供电方的实际供电条件、需求和工程项目中电气设备的要求与特点,进行第二次计量、保护、控制的框架设计。
3.3配电系统末端的就地控制装置的框架设计要依据自动控制要求和工艺进行设计。
3.4通过组态软件管理控制平台,针对电气自动化系统控制框架图实现对电气自动化系统控制功能。统一软件标准协议,实现在线、离线或远程组态编程。
3.5进行网络系统、电气设备、电缆敷设的设计安装。
3.6电气设备、网络系统、系统软件的安装调试。实现二者相互融汇贯通,充分体现电气的自动化、智能化和网络的开放化。
4.结语
随着社会的进步和电力技术的发展,电气自动化技术在今后的使用会越来越广泛,为了更好了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。
参考文献:
[1]李修伟,陈广文.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].民营科技.2011(01)
[2] 杨万荣,朱博智.智能配电网及其技术需求分析[J].华北电力大学学报(社会科学版).2013(06)
[3]王术贺,李广东. 浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].黑龙江科技信息.2011(20)
[4]郭红生.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].科技创业月刊.2011(12)
关键词:电气自动化;控制系统;设计;应用
近几十年来,OPC技术的出现以及Windows、Microsoft平台的使用使得在电气自动化控制系统在计算机发展中的地位越来越显赫。电气系统自动化的市场需求推动了电气自动化和IT平台的不断融合,电子商务的迅速发展同时也加速了这一进程。创新力量不仅使生产成本降低,同时也使生产效率大幅度提高;减少了消耗同时又提高质量。港口电气自动化控制系统的发展正朝着分散、开放、信息化方向发展。
1.港口电气自动化控制设计思想
港口电气自动化控制系统的设计思想主要集中在港口集中监控方式、港口远程监控方式、港口现场总线监控方式。
1.1 港口集中监控方式
主要优点是运行维护比较方便,由于控制站的防护要求并不高,系统设计相对容易。但集中监控的一个就需要达到集中的要求,这就要求将系统的各大功能集中到同一个处理器处理,这样就会造成处理器的任务繁重,相应的处理速度就会受到影响。电气设备等监控对象的大量增加所伴随的问题就是电缆数量增加、主机冗余的下降、投资加大,更严重的是长距离电缆引入的干扰会对系统的可靠性造成威胁。同时,隔离刀闸的操作以及断路器的联锁都采用硬接线,若隔离刀闸的辅助接点接触不到位,就会造成设备操作失常。这种接线的二次接线通常较复杂,这就故障出现时造成查线不方便,并增大了维护量,当然还存在查线或传动过程中因为接线复杂而造成误操作的可能性。
1.2 港口远程监控方式
指管理人员在异地通过双方都接入Internet或计算机网络异地拨号等手段,联通需被控制的计算机。这可以将被控计算机的桌面环境显示到自己当前的计算机上,可以通过对本地计算机的操作来达到对远方计算机的操作要求。远程监控方式的主要特点就是可以大量节约电缆、节约材料、可靠性高、节省安装费用、组态灵活等。由于Lonworks 总线,CAN总线等各种现场总线的通讯速度并不是很高,而有的情况下要求的电气部分通讯量又相对比较大。这个限制就使这种远程监控方式只能适合于小系统监控的场合,而对于全厂的电气自动化系统的构建是不适应的。
1.3 港口现场总线监控方式
当前,以太网以及现场总线的相关计算机网络技术的普遍给变电站的综合自动化系统奠定了良好的基础,并且使其发展越来越迅速,同时多年的运行也积累了丰富的控制经验。最近几十年出现和发展的智能化电气设备使网络控制系统在港口电气系统的应用也越来越广泛。这种现场总线监控方式不仅使系统的设计具有针对性,而且可以对于不同的间隔具备不同的功能,所以在设计中就需要根据间隔的情况进行设计。这种监控方式不仅具备远程监控方式的所有优点,还减少了大量的隔离设备、I/O卡件、端子柜、模拟量变送器等辅助设备和器件,并且这种智能设备大多都就地安装,并通过通信线与监控系统连接,大量节省了控制电缆,减少了投资和安装维护工作量,使成本大幅度的降低。此外,各装置的设置和功能都相对独立,在各个装置之间只通过网络连接,这样就使系统的可靠性提高,系统中任一装置的故障只会影响到相应的元件,并不会导致整个系统的瘫痪。所以,现场总线监控方式在未来各个电气自动化控制领域有较大的发展空间,也是港口计算机监控系统的发展方向。
2.港口电气自动化控制系统的设计要点
2.1智能化设计
借助软件模块的设计来实现。数据采集系统是由多线程在线可编程并行数据参数设计来实现,以及以 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,较为重要的一点就是软件的设计。通过软件可以智能化选择 PLC 的控制类型,使工业生产根据市场需求量灵活选择控制系统,工作量小可以智能切换到单机控制系统,工作量大可以智能切换到集中控制或分布式控制系统。
2.2节能化设计
由于目前我国加强对环境的保护政策,提倡低碳节能,因此在设计要点上同样要体现节能化。PLC 控制系统作为电力控制系统时,为了达到节能目的,必须用 PLC 控制器来控制分时段控电策略。避免变压器的低负荷或空载运行。设计 PLC 控制系统。这个系统分为手动和自动,分别有控制器完成。在自动控制中,将不同变压器设置在不同的控制档,采用多个接点连接到 PLC外接继电器上。当自动选择时。这些变压器就会在 PLC 程序控制下,自动完成单台代电或多台供电的按时段切换控制,实现节能设计。
2.3可靠性设计
电气自动化控制技术无论是 PLC 控制技术、现场总线技术,还是变频技术以及 DCS 技术、微电子技术,在控制系统设计上都要考虑可靠性。尽管这些新的电气自动化控制技术具有较高的可靠性和安全性,但一旦出现问题,往往会给用户带来极大的损失。因此,在设计上要加强可靠性措施,提高控制系统的可靠性。以 PLC 控制技术为例,设计時,PLC 输入端最有效的保护方法是外加一级光电耦合器,一旦有高电压等侵入回路时,使其击穿保护级光耦,然后像更换熔断器一样方便地更换损坏的光耦,及时排除故障。增加的保护级光耦可选用4N25 型,对于开关频率高的场合,可选用 4N25 型的导通延迟时间为 2.8μS,关断延迟时间为 4.5μs,而 PLC 输入电路的一次叫路与二次电路用光耦隔离时,内部约有 lOms 的响应滞后,这对于 PLC 反应速度的影响完全可能忽略不计。
3.工程实践的体会
工程实践中,电气和自动化的相互融合的过程中,主要体现为以下几个方面:
3.1根据电气设备的要求和工艺控制的需要,针对高低压变配电系统和用电设备的配置进行第一次电气设计。
3.2针对供电方的实际供电条件、需求和工程项目中电气设备的要求与特点,进行第二次计量、保护、控制的框架设计。
3.3配电系统末端的就地控制装置的框架设计要依据自动控制要求和工艺进行设计。
3.4通过组态软件管理控制平台,针对电气自动化系统控制框架图实现对电气自动化系统控制功能。统一软件标准协议,实现在线、离线或远程组态编程。
3.5进行网络系统、电气设备、电缆敷设的设计安装。
3.6电气设备、网络系统、系统软件的安装调试。实现二者相互融汇贯通,充分体现电气的自动化、智能化和网络的开放化。
4.结语
随着社会的进步和电力技术的发展,电气自动化技术在今后的使用会越来越广泛,为了更好了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。
参考文献:
[1]李修伟,陈广文.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].民营科技.2011(01)
[2] 杨万荣,朱博智.智能配电网及其技术需求分析[J].华北电力大学学报(社会科学版).2013(06)
[3]王术贺,李广东. 浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].黑龙江科技信息.2011(20)
[4]郭红生.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].科技创业月刊.2011(12)