电气自动化控制系统的设计
唐建国
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唐建国,. 电气自动化控制系统的设计[J]. 传感器研究,2021.12. DOI:10.12721/ccn.2021.157130.
摘要:
电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路,针对直接用于生产、输送和分配电能的一次设备(包括发电机、变压器,断路器等)进行控制。电气自动化控制系统,在电气控制系统基础上,利用智能技术,实现控制的自主运行与监测,在现代电器领域应用广泛。随着智能技术的不断提升,现代文明会在不久的将来步入自动化时代。本文在阐述电气自动化控制系统设计原则前提下,详细介绍系统架构及其功能设计情况。
关键词: 智能技术电气自动化控制系统功能设计
DOI:10.12721/ccn.2021.157130
基金资助:

1 系统设计遵循原则

电气自动化系统属于模块化结构,连接此种模块化结构,以此能够集中控制保护功能及保护柜,从而控制报警信号及信息。此外,还能够实现信号转换,利用光纤方式使信号到电控室计算机中进行传输。在管理过程中,调度利用数据实现所辖电网电厂的管理,以此对电网稳定性及安全性进行保证。

分布式及模块化结构都是电气自动化系统中的主要结构,能促使不同功能相互平衡,均匀分布功能,使控制单元及开关保护柜相互结合。而利用报警信号及测量实现数据信号的转化,并且单独运行不同的单元,使不同单元之间不影响,有效降低产生的不良干扰。

扩展性原则:在对电子自动化系统设计过程中,充分考虑系统规模扩张,使其能够有效满足用户需求;稳定性原则:分布式接线要通过开关室及主控室实现,但是集中式接线要在主控室保护柜中实现,此开关设计和接线较为简单,接线能够在控制保护柜内部实现;兼容性原则:硬件及软件设备都是构成系统主要构件,能够配置串行通讯结构、输入、输出端口,使配置更加的灵活,提高用户选择的机会。

2 电气自动化控制系统实现方式

2.1 集中监控方式

电气自动化控制系统可以采用集中监控的方式进行设计,优点是设计简便、操作容易,而且对控制站的要求不高,因此,设计比较容易。与此同时,集中监控设计是将系统的各个功能集中到一个处理器中,大大加重了处理器的负荷,而且由于各个不同的功能集中在一起,因此,要求对所有的电气设备都进行监控,不同的电气设备有不同的电缆线,如果全部连接到主机上,就增加了主机的负担,而且电缆线较长,单单是电缆线的引入就需要高昂的成本。

在集中监控方式下,电气自动化控制系统采用的是硬接线,容易造成电缆线的接触不良,影响电气自动化控制系统的操作。虽有一定的优点,但是设计成本较高,而且容易接触不良,电缆线过多,不利于查线的开展。

2.2 远程监控方式

远程监控是指通过远程信息调控对电气自动化系统进行远程控制的一种方式。电气自动化控制系统可以和远程监控相结合进行设计,在设计的过程中,可以引入信道编译技术。在实际的远程监控中,由于信号容易受到外界的干扰,会使得远程监控到的数据出现偏差,因此,电气自动化控制系统在引入远程监控时,可以添加进信道编译技术,能够将接到的信号编排成特殊的编码,以传输、接收外界数据,保证了电气自动化控制系统的准确性。在电气自动化控制系统中引入远程监控,可以让外界的诸多信息被电气自动化控制系统接收,并成为一些远程的指令,通过电气自动化控制系统来施加给控制对象,进而实现电气自动化控制系统的控制过程。

2.3 现场总线监控方式

电气自动化控制系统可以采用现场总线监控方式进行设计,是现阶段市场中最常用的一种设计方式,灵活性强,稳定性高,更重要的是节省了电缆的使用量,且系统本身就具有监控功能,所以,仅需要直接安装相关的智能设备,就能实现监控系统和设备的连接,仅通过各种智能设备就能够实现自身的远程监控,大大提高了电气自动化控制系统的工作效率,而节省下来的电缆线,也间接地节约了大量的成本。

电气自动化控制系统可以采用现场总线监控的方式,将智能设备和监控系统进行连接,实现了自身信息的传输,能够直接对控制对象施加指令,并且监控控制对象的工作行为,为其工作提供一定的规范。

3 远程控制系统层次架构设计

3.1 远程信息管理层

该层主要应用于数据集成,从而支撑电气设备管控一体化,实现电力设备管理和生产自动化的有机集合。利用管控一体化系统实现电力设备调度,并下达相应的安全生产操作指令,有效应对故障、突发事件。远程信息管理层能够实现各类与生产有关的信息的集成,并通过管控服务器采集相应的数据,保证管控信息准确、实时。此外,在现场监控站、远程管理监控中心设置若干大屏幕,以全方面监控设备运行工况,并加以指挥。

3.2 网络层

该网络层应用的是光纤工业以太网结构,能够在同一时间接入不同协议数据,即各个子系统。数据传输平台使用的是以太网与现场总线传输链路,确保数据网络化传输。

3.3 设备层

该层连接的是被控电气设备,主要功能在于确保本地单元设备运行控制,实现基本保护,实时显示控制状态。此外,利用局域网、远程信息管理层中央调度室实现数据的双向传输,从而达到本地控制和远程集控有机结合的目的。

3.4 嵌入式控制集控系统设计

在对软件平台进行设计时,使用嵌入式实时操作系统μClinux,实现系统多任务的有序调度、科学管理。对于多任务操作系统而言,其主要是通过任务调度函数实现各项任务的合理排序与及时处理。首先,调度函数会对就绪任务的优先级进行排序,优先级最高则最先处理,依次进行。根据任务划分原则与集控系统要求,应用软件任务主要包括以下几种:

(1)测控基本功能实现任务,其具体包括以下几个方面:①测量任务;②数据预处理任务;③驱动输出任务等等。此类任务的实时性与可靠性要求较严,因此优先级高,其中测量属于是最高优先级任务。

(2)保护功能任务,此处的保护功能主要指的是报警功能,因此需要尽快完成,以便及时处理设备运行故障。

(3)人机交互功能,其具体包括以下几个方面:①键盘响应;②显示器显示。此类任务的优先级最低。任务系统的完成需要两大程序:一是本地数据采集程序;二是网络服务程序。

本地数据采集程序的应用目的在于采集外部信号,并将所得数据传输至数据处理模块,通过数据处理模块进行数字滤波,然后利用数据保存模块将公共缓冲区内数据保存至Flash内。此外,键盘模块的应用功能在于实现用户对现场设备的有效控制,对采集数据进行设定。

网络服务程序主要包括两大部分:一是嵌入式Web server程序;二是CGI程序。其中,嵌入式Web server程序属于是后台的守护进程,主要应用于网络客户请求的监听,一旦有用户通过浏览器对本地系统进行请求,则CGI程序随之启动,对请求进行转化,令服务器能够及时识别、处理,当处理工作完成后,CGI程序则将结果进行转化,令web浏览器可识别,并传输到客户端,完成交互操作。

4 控制系统网络化智能化发展

电气自动化设计需要结合现代化社会的实际情况,向着网络化和智能化方向发展。电气自动化控制系统要根据国家的相关政策,做好科学的设计研究,这样能够在提高自身利益的同时保持稳定安全性,帮助企业实现更好的发展,自动化技术能够为电力企业提供发展的动力。在现代化社会控制系统会朝着网络化和智能化方向发展。因此对电气自动化控制系统的设计者而言,需要结合系统的实际情况,结合智能化的发展方向进行有效设计,做好理论和知识的联系,帮助电子自动化控制系统更好地发挥作用。

5 结论

总结全文,随着电力事业的发展,电气自动化技术也会朝着更广泛的应用范围发展。电子自动化控制系统在工业、农业、国防领域都得到了很大发展,为我国经济的发展做出了极大的促进作用。只有真正的意识到了自动化控制系统的重要作用,熟悉电气自动化控制系统的设计,才能够帮助电气自动化技术得到更好的发展,推动我国经济建设进步。

参考文献:

[1]任金宝.PLC技术在电气自动化中的应用分析[J].化工管理,2020(26):62-63.

[2]杨霞,刘璐璐,摆小军.人工智能技术在电气自动化控制中的应用[J].集成电路应用,2020,37(09):120-121.

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