关于当前电气自动化设备的应用研究

摘 要：电气自动化集成了电子与计算机应用、信息处理、电力电子技术、电力系统运行、自动化控制等诸多领域的专业知识，因此，电气自动化设备是当前一种典型的科技水平和技术复杂程度均较高的专业设备。尤其是最近几年，微电子技术和人工智能技术的迅猛发展，直接促成了电气自动化设备的自动化和智能化的交汇。在本文中，笔者就目前电气自动化设备的应用情况进行了分析探讨。

关键词：电气自动化设备；具体应用；分析和探讨

一、电气自动化设备在工业领域当中的应用

（一）应用概述

在工业领域当中，电气自动化设备的现场控制通常分为两种方式，即就地控制和总线控制。采用就地控制方式时，工作人员主要通过位于现场附近就地操作箱上面的启/停按钮来实现现场设备的启停操作，其工作原理是，就地操作箱发出启停信号，控制器（例如马达保护器、软启动器以及变频控制器等）在接受到启停信号时执行相应的启停动作。采用远程控制方式时，上位机（通常是PC机）会通过DP总线将PLC指令发送给现场的控制器，控制会根据具体的指令执行相关动作。不管是就地控制方式还是远程控制方式，现场设备的控制器当中存储的故障信息、运行信息等数据均可以利用DP纵向让PLC获得，监测设备的运行状态。就地控制方式和总线控制方式的相互切换必须要实现无扰切换。所谓的“无扰切换”主要是指在两种控制模式的切换过程中必须要保持现场设备能够有效地维持原有的工作状态，具体而言，就是马达保护器、软启动器以及变频控制器等控制器不会因为控制方式的切换而出现启动、停止、工作频率波动等问题。在总线控制技术融入其中之后，由于在进行设备参数设置、外部电路设计等方面充分考虑了切换电路的影响，因而让就地控制方式和总线控制方式的相互切换获得更高的可靠性。

电气自动化设备的初始设置通常均是利用设备自身的键盘完成，或者是通过DP总线利用PLC来各种参数的设置与调整，并且PLC还可以实现对控制器的全时监控。设置的内容除了总线地址、功率因数、额定电流、额定电压、工作频率等基本信息之外，还可以需要对一下内容进行设置和调整：（1）马达保护器方面，需要进行控制设置、保护设置以及操作模式等等；（2）软启动控制器方面，需要进行输入输出功能设置、保护类型设置、限流倍数设置、升降压时间设置、启/停模式（力矩、电压等）设置等等；（3）变频控制器方面，需要进行频率源设置、控制信号源设置、加减速时间设置以及启停模式（斜坡、惯性等）设置等。为了实现对电机的统一化管理，PLC能够统一设置电机的控制变量，例如故障代码、工作功率、工作电流、频率反馈、频率设定、状态字、控制字以及电机的控制模式等等。

上位机与PLC的通讯采用DAServer作为接口，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显示器的显示。对于自成系统的设备，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显示器中。

上位机显示器能够显示设备运行的各种实时参数，如果想要在上位机显示器上显示各种关键性能指标或者是各种生产历史数据，则需要在服务器当中获取相关数据。总线传输给PLC设备的各种生产性数据都需要存储到服务器当中，方便上位机进行相关的处理和分析。上位机则利用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、台肘、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。

（二）工程实例

杭州七格污水处理厂三期工程的自动化控制系统采用基于现代先进控制思想的集中计算机监控管理、分布式PLC智能控制的综合自动化解决方案。

根据本厂工艺流程和总平面布置，结合MCC的位置和供配电范围，按照控制对象的区域、设备量，以就近采集和单元控制为划分区域的原则，共设三座由可编程序控制器及自动化仪表组成检测控制系统——现场PLC分控制站（LCS）和一座由监控计算机、服务器、DLP背投系统等组成的中央控制室。现场PLC分控制站具有独立的区域控制能力，能接受中央控制的调控，但不依赖中央控制的存在，对污水处理厂各工艺过程进行分散控制；再由中央控制室（CCR）实现对全厂的集中监控管理。

整个自控系统分为三级管理，包括中控室的集中监控管理、现场PLC分控制站及就地设备控制箱控制级。现场各种数据通过现场PLC分控制站采集，并通过主干网络传送到中控室计算机操作站集中监控和管理。同样，中控室监控主机的控制命令也可通过主干监控网络传送到现场PLC分控制站的测控终端，实施各单元的分散控制。控制级别由高到低依次为：设备就地控制箱控制PLC手/自动控制中央控制室遥控。现场PLC分控制站与中央控制室通过1000M高速通信网络连接，高速通信网络采用环网结构，从而确保监控系统的安全性和可靠性。

二、电气自动化设备在智能化楼宇中的应用

智能化楼宇代表了当前建筑发展的趋势，它的主要功能主要包括办公自动化、建筑设备自动化以及建筑内通讯自动化等。电气自动化设备在智能化楼宇当中发挥着非常重要的作用，它是实现建筑自动化运行和智能化控制的核心设备之一。利用电气自动化设备，智能化楼宇可以建筑内水、电、空气等基本生存环境的自动化维持以及各种电气设备的自动化控制，在确保设备安全运行的基础上，大幅度地节省了管理和控制过程中人力和财力的消耗。

由于接地系统设计直接关系到了建筑供电系统的安全性与可靠性，是智能化楼宇供配电合计的重点环节。TN-S系统采用三相四线加PE线的方式，建筑物的内部在没有配备独立的变配电所的时候通常会采用TN-S系统。该系统的优点在于，保护接地线PE和中性线N只是在变压器中性点共同接地的时候存在电气连接，除此之外，保护接地线PE和中性线N不存在其他的电气连接。因为保护接地线PE不带电而中性线N带电，所以TN-S系统具有十分可靠而且安全的基准电位。TN-S系统作为智能化楼宇的接地系统能够确保建筑安全接地，并且使其具备防雷保护接地。智能化楼宇当中布置着数量庞大的布线系统和电子设备，例如，闭路电视系统、办公自动化系统、保安监控系统、消防联动控制系统、通信自动化系统、楼宇自动化系统等诸多系统以及与之相适应的布线系统等。这些布线系统和电子设备具有很高的抗干扰要求，并且耐压等级不高，出现雷击时容易导致布线系统和电子设备的损毁。因此，智能化楼宇要以下防雷接地系统为基础来设计所有的功能接地，同时积极构建起体系完整、功能完整、防护严密的防雷体系。

新设备、新技术的开发与使用，为我国的电气自动化行业注入了新的生机和活力。展望未来，在科学技术迅速发展的形势下，我们只有持之以恒地坚持科技创新，才能使我国的电气自动化行业在竞争中占据有利的位置。

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