自动化控制设计汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇自动化控制设计范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

中图分类号：R文献标识码： A

Abstract: With the development of new technics and the application of new equipment, pharmaceutical companies in China have gained an impressive success in product qualities and quantities. Nevertheless we have to accept the fact that we still have a long way to go to catch up with our foreign competitors. It has been proved that automation system could be helpful to ensure the stability of products and make the management system more effective. In this article, we elaborated the specific parts which require the use of automation system in pharmaceutical companies and introduced the design principles of the system. What is more, we also pointed out some details need to pay attention to during operation. What we discussed here is how to design the automation system in an appropriate way in pharmaceutical projects, which could be meaningful to pharmaceutical companies.

Key words: automatic control, pharmaceutical industry, design scheme, application effect

引言

药品安全事关人民群众的身体健康和生命安全，关系到经济健康发展和社会稳定，有些医药生产企业由于缺乏严格有效的自动化控制和管理手段与机制，而发生重大的药品生产质量事件，在社会上反响强烈。这就要求医药生产企业采取更加有效的措施，提升药品质量监控力度，在这个过程中，提高自动化水平发挥着不可忽视的关键作用，自动化系统能提高企业的生产和管理水平，有效的控制和约束人的行为，在规范化管理的同时可以大幅降低企业生产成本，提升企业核心竞争力，同时自动化系统的应用对于企业逐渐向国外领先企业靠拢，提升整个行业的竞争能力具有重要意义，是行业发展的关键因素之一。

自动化系统在药品生产中的作用

自动化系统在医药企业的产品生产过程中具有重要的价值：

（1）建立自动化系统可以按GMP规范要求对企业整体进行数据采样、分析、记录、存档、列表、实时控制、运行状态动态模拟、运行成本核算等多专业单元集中管理、统一调度，提高企业的整体素质，使之与国际先进水平靠拢。通过信息的网状化和立体化管理，实现企业信息的全面共享，同时使文档的电子化和结构化存储，便于企业实现集中式和规范化的管理，为科学决策提供信息保证。

（2）建立全天候自动化实时监控系统，可以有效的遏制由于操作不当和人为的渎职或系统设备本身而造成事故的发生，使管理更加规范。

（3）新型控制技术的应用，缩短生产周期从而提高设备的使用率，减少维修和染菌风险，为企业提供了稳定的生产控制手段和优化工艺的平台。

（4）在能源计量管理项目中，为企业的生产成本核算和工作的绩效考核提供了有效的数据。

（5）自动化系统的声光报警信号能及时通报专业人员进行维修，预防事故的扩大，有效的保护生命、环境、设备、财产的安全。

自动化系统方案设计

随着城市规模的快速扩展，处于城市中心区域的大量五六十年代建设的工业企业面临着外迁，在开发区新建制药园区的新制剂建设中我们在生产线的自动化控制方案上做了几方面的提升：

3.1 空调系统

在整个制剂生产线通过自动化技术对设备自身及空气的纯净度、湿度、温度、流速等进行参数监控和控制以满足制药工艺的要求，具体内容有：风机的启停控制、风机变频调节、运行状态、故障报警、手自动状态、初效中效过滤网阻塞报警、回风温湿度、送风温湿度、加湿器启停，温湿度调节、新风风阀控制、部分洁净房间的温度 湿度及微压差参数监测控制等。

网络方式采用智能分布式, 实现各控制节点之间，以及它们与专用控制、接口设备之间的数据通信。

3.2 规范管理与智能设备

制剂生产中，虽然制剂设备本身的自动化内容比较丰富，但他们的自动化问题大多数是由设备制造商来完成的，是自我封闭的，形成了一个个孤岛，还有一些中间过程如原辅料 中间品 半成品等缺乏合适的监控手段，整个生产过程存在着大量的人工操作和质量不可控的环节。

根据上述状况在项目设计中一方面根据生产和管理的实际需求，进行模块化和层次化的考虑，详细梳理并合理设计生产全过程的批生产和批管理流程方案，确定药品生产全过程中的关键质量控制点，把包括最底层的操作工人在内的所有生产和管理人员的所有工作，全部统一在同一个信息化的网络操作平台上，由计算机系统有效地规范、约束或取代人的操作行为，从而降低生产环节中由于人为因素导致的质量偏差和事故；另一方面对智能设备的定购提出尽可能统一的通讯接口，通过485接口接入串口服务器，然后转为以太网直接接入工序的控制网络。

3.3 能源成本核算

制剂生产中除了原材料成本外能源的消耗也占有较大比例。 生产中常用的能源一般有一次水、循环水、冷冻水、热水、蒸汽、压缩空气（高压 低压）、用电量等，因此能源自动计量系统就是对这些能源的使用情况进行采集、瞬时计量，自动记录各种能源的使用量，并对能源异常消耗进行报警，利用能源计量数据的采集、诊断、分析进行成本核算及生成各种报表，由此达到有效管理节能降耗的目的。

3.4 系统集成

在管理层，网络将自身的管理设备和建筑物中其他相关系统和独立的智能化系统连接起来，实现各系统之间的数据通信、信息共享以及其他厂商设备和系统的通讯，网络采用以太网，以标准TCP/IP协议互相通信，中央操作站及分站，数据管理服务器，网络控制引擎等设备分布其上，通过浏览器，即可以通过用户名和密码轻松访问权限范围内的被控设备，同时通过内联网把数据上传至总部管理层作为决策依据。

安装注意事项

在项目建设施工过程中要注意以下几个方面：

（1）现场的电缆、管线、桥架施工安装须遵守有关规范，测量管线及气动信号管线的敷设应本着避开高温、机械损伤、工艺介质排放口、易泄漏、腐蚀、振动、妨碍检修等场所，不影响交通及整齐美观的原则进行施工。

（2）仪表设备及控制执行机构，如调节阀等设备的安装位置都要便于维护和维修，高空处要制作相应的安装维修工作台。

（3）仪表线路与工艺设备、管道绝缘层表面之间的距离应符合规范要求；仪表信号电缆与电力电缆平行铺设时，应保证规定的最小间距，与电力电缆交叉铺设时，宜成直角。

（4）从电缆桥架至设备的电缆须穿钢管敷设，注意洁净区的管线敷设须满足卫生要求，现场桥架、电缆护管、仪表及箱体应按规定可靠接地，电缆桥架中信号电缆与电力电缆之间需加装隔离板。

（5） 一次仪表的安装位置以相关专业的设备、管道位置为准；流量测量信号点的安装位置保证有足够的前、后直管段。

（6）土建施工时，凡是自动化专业管线需穿墙，穿楼板或电缆桥架安装需要预埋钢板时，请及时与土建专业配合。

（7）组网时要注意RS-485 的接地问题，对整个网络，必须有一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压被短路。这条信号地可以是额外的一条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。

自控系统的实际应用效果分析

（1）方案的实施合理可靠地解决了生产线中各智能设备自动化检测与控制的孤岛问题，数据更加统一，管理集中便利，使得整个生产线的生产与设备调度自动化过程连贯起来，为成功实现生产全过程的控制和管理提供了技术上的保证。

（2）采用自动化和信息化相结合的手段，能在最大范围内控制和约束人的行为，排除一切人为的失误和环境条件的干扰，使药品在整个生产周期都能够自动和极其严格地按照既定的最优化工艺条件和GMP质量管理规范进行生产，使得药品质量的可控、可追溯、可验证变为可能。

（3）项目的实施提升了对药品生产过程的控制力度，同时自动形成的生产和质量检验、控制和验证所需要的生产文档、质量文档和验证文档，为项目顺利通过国家GMP、美国FDA及欧盟的相关认证提供了大量电子文档认证。

（4）能源自动计量系统的监控使得企业随时掌握能源消耗情况，通过能源定量化管理，做到能耗有数据，制定生产工序和产品能耗定额有依据，考核用能状况有标准，为制订节能的操作制度创造条件，同时为合理开展节能技术改造提供可靠依据。

结论

自动化系统的建立和完善是提升我国医药行业相关企业整体水平的重要途径之一，有助于企业建立先进规范化的生产管理体系。在药品生产过程中，可以在多个方面运用自动化系统，将自动化系统与已有的其它相关系统联系在一起，共同实现对生产流程的监控管理和统一调度，从而实现缩短生产周期，提高运营效率，控制生产成本，进行绩效考核以及及时对设备等进行维修以确保生产安全等目的。

参考文献：

【1】黄超群 唐军  孙航. 工业生产过程中的SCADA应用分析. 自动化与仪器仪表. 2012，（5）

篇（2）

1 前言

日常工业生产中，多数生产设备都设有数字模拟控制系统，如，电动机、电磁阀、温度开关、产品计量、流量控制等，都是通过PLC自动化控制系统技术实现。可见，PLC自动化控制系统在工业领域中有着广泛的应用。

2 PLC自动化控制系统的设备选型

PLC主要是对工业设备的外部系统实现自动化控制，系统控制设备规模依具体情况而定，可能是单个设备、多个设备组合或者对工业设备的生产过程实现有效控制。市场上PLC自动化控制系统产品型号众多，不同类型PLC自动化控制系统适用不同范围。选购时，应结合生产实际情况，分析、统计出被控设备的数字量、模拟量并估算出内存，确保余量适度，同时，应综合考虑生产厂家的品牌形象、售后服务、技术保障、网络通信等因素，最终，选择性价比较高的PLC自动化控制系统机型。当前，国外知名的品牌有：德国西门子、日本的三菱、松下、欧姆龙，美国的通用，韩国的LG。国内自主品牌有：研华、研祥、合力时等。选购PLC自动化控制系统时，主要从以下几个方面考虑：.

2.1 结合实际，确定控制系统规模

选购前，应结合被控制设备的生产工艺流程、控制程度来确定所采购的PLC系统规模。通常PLC自动化控制系统按规模分为大、中、小三种。初等PLC控制系统主要适用于小规模生产，控制过程开关量为主，I/O点数不大于128 点的单个设备；中等规模PLC控制系统主要适用于生产过程较复杂，闭环控制且I/O点数在128—512 点范围之间的被控制设备；大规模PLC控制系统主要适用于生产过程规模大、自动化网络控制，I/O点数在512点以上被控制设备。

2.2 结合生产工艺要求，确定I/O 点类型

PLC系统的I/O点数和类型选择应根据被控制设备的生产工艺、复杂程度要求来决定。对PLC系统的适度估计，可节省成本。因PLC自动化控制系统的电流输出端所承载负载不同，设备电流输出选用材料也不同，恰当的电流输出对系统稳定运用有至关重要的作用。

2.3 选择适当的系统编程工具

PLC自动化控制系统编程工具主要分为三种：普通手持编程器，只对普通语句进行编程， “成本低、体积小、易调试”；图形编程器，采用梯形图编程方式， “易操作、成本高、图像直观”，适用于中小型PLC自动化控制系统；计算机编程，此种编程采用计算机同系统软件包相结合的编程方式，“成本高、不易调试”，但此方式效率最高，多用于中等和高等PLC自动化控制系统系统。

3 PLC自动化控制系统的设计

PLC自动化控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计。

3.1 硬件设计

PLC自动化控制系统硬件设计主要包括电路的输入和输出两个部分。首先，输入电路设计。PLC输入电源通常在AC85—240V，适用面广泛，但为抵御外界干扰，通常都配装电源净化装置。此外，系统中的隔离变压器也可采用双隔离技术，以减小干扰。PLC自动化控制系统的输入电路电源所带负载应严格注意容量大小，同时作好短路保护准备，这对PLC的系统安全意义重大。其次，输出电路设计应结合生产实际需求，各种指示灯、变频装置采用晶体管输出，此种材质较适用于高频工作，如果PLC系统的输出频率为每分钟6次左右，则选用继电器方式输出，它具有“抗干扰、带负载能力强”的特点。如，PLC输出电路的电磁线圈为感性负载，如果断电时就会对系统电路产生电流冲击，所以，针对直流感性负载时并接结续二极管，能够有效吸收交流负载，保护PLC系统。三是抗干扰设计。近年来，晶闸管可控整流和变频调速装置的广泛应用为交流电网的带来了污染，同时也给PLC控制系统带来了一定的干扰，通常情况下，主要是采用隔离和屏蔽两种抗干扰措施。

3.2 软件设计

在PLC自动化控制系统软件设计中，好的设计思想是最为主要的。软件设计的主要根据系统控制要求将工艺流程图转换为梯形图，具体表现形式为程序编写。

一是系统的程序设计思想。通常情况下，软件程序设计结构形式分为基本程序和模块化程序。基本程序即可单独进行简单的生产程序控制又可以同其它和程序组合成模块进行复杂控制。基本程序主要有顺序结构、条件分支结构和循环结构等三种方式。模块化程序设计是将一个总体控制目标程序划分成多个进行不同任务的程序模块，然后逐一编写、调试，最终将不同程序模块组成完整的程序来执行总体任务。在PLC自动化控制系统中，多数设备都采用此种程序设计思想，因为系统中每个模块都是独立单元，单元之间又相互具有连接关系，容易修改，适用复杂控制要求的生产过程，极大地缩短了扫描时间。

二是系统的程序设计要点。系统控制的I/O点数分配应依据生产流水线从前至后的原则，将系统内的I/O信号数据汇总、集中编写地址，以便集中维护。系统的定时器、计数器不能够重复使用一个编号。此外，程序中大量使用的内部继电器或者中间标志位（不是I/O位），也须集中编址、分配，同时，列出I/O分配表、内部继电器的中间标志位分配表。

4 做好系统程序的调试工作

4.1 I/O端子测试

一是用手工方式对PLC系统输入端子逐一进行验证，端子指示灯点亮，表示正常；否则，应检查接线和I/O点。二是编写程序，系统输出电源正常的情况下，运用程序来检查系统中所有输出端子指示灯是否正常，端子指示灯点亮，表示正常，否则，应检查接线和I/O点。

4.2 系统调试

系统调试主要指按控制要求将系统的电源、外部电路与输入、输出端子连接好，并将PLC自动化控制系统同现场的外部设备连接好，然后在PLC系统中加载程序，并运行和调试。通常情况下，应将PLC控制单元的工作方式设置为正常运行，并保持充足的时间来发现问题、解决问题。在正式调试前，工作人员应将PLC系统控制系统的各项设备全面、彻底地检查，经确认无误后，方可加载外部电源。

5 小结

综上所述，在PLC自动化控制系统设计中，硬件设计最为主要，它直接影响着系统的安全和稳定，此外，对软件进行有效管理能够更好发挥硬件的功能，可见，PLC自动化控制系统是一项系统工程，只有反复设计和实践，才能够应用自如，在实际工作应用中起到良好效果。

参考文献：

[1]李琦，于永涛.浅谈PLC自动化控制系统抗干扰的措施[J].黑龙江冶金，2011（31）.

篇（3）

随着时代的发展和科学技术的不断进步，传统的工业生产模式已经不能很好的适应当下社会发展的需要，现代化的自动运转模式逐渐成为当下工业生产发展的重点和难点，特别是最近几年，大量现代化的数字模拟系统在工业生产中被广泛的应用，除了对其整体的生产效率起到重要的推动作用之外，对于整个工业生产运营模式的发展也起到了十分关键的促进作用。

1 PLC自动化控制系统硬件设计分析

作为整个PLC自动化控制系统中至关重要的组成部分，其硬件设备质量的好坏将会对整个系统的运行效率和质量产生非常重要的影响，根据本文对现阶段PLC自动化控制系统运行的具体情况的调查研究发现，其硬件设计大致可以划分为输出电路和输入电路两大部分。首先，对于输出电路来说，其主要是将系统运行过程中所产生的各种信息通过变频器或指示灯等向外进行传输，同时在这一过程中整个系统处于高频率的运行状态之中，对于整个系统的运行负载能力也将产生非常重要的影响，将会产生非常强大的抗负载能力；对于输入电路来说，现阶段在我国工业生产运行中应用比较广泛的电源类型是DC 24V，这种状态下的输入电路能够最大程度上的保证电路运行的安全性，极大的降低了电路系统发生短路现象的概率，同时由于其现代化的运行模式，其所产生出的输入电路的功率也达到了传统功率的两倍以上，在现阶段PLC自动化控制系统中得到了十分广泛的推广和应用。

2 PLC自动化控制系统输入电路设计分析

作为近些年来在我国工业生产中占据重要地位的技术内容，PLC自动化控制系统对整个工业生产和发展都起到了非常重要的推动作用，在其整个系统中输入电路占据着非常重要的作用。根据本文对现阶段我国工业生产的总体发展情况进行调查研究发现，应用最为普遍的是AC85-240V的电压，这种模式下的电压相对比较稳定，因此其在大部分工业生产中得到了广泛的应用，同时由于电压的特殊性和稳定性，其所受到来自外界的干扰也相对较少。在进行该种电压安装的过程中，相关技术人员首先要根据工业生产的实际情况以及对电压的需要对其电源进行相应的净化，在这一过程中最为重要的设备即隔离变压器和电压滤波器，二者通过相互配合，共同作用c整个电压系统的安装，同时在整个安装的过程中为了保证工业生产的顺利进行，还需要进行双层隔离技术的引进，尽量避免由于高低频脉冲对于整个系统运行的干扰。除此之外，值得注意的是，在系统的安装过程中还需要根据实际的安装情况对输入电路进行及时的测试，如果在这一过程中发现电压超过负荷的情况需要及时对其进行调整，防止出现短路现象给整个工业生产的正常运行造成严重的损害。

3 PLC自动化控制系统输出电路设计分析

对于PLC自动化控制系统输出电路来说：

（1）相关技术人员需要根据实际的电路需要和工业生产的具体情况制定相应的设计方案，在设计过程中需要根据电路的运行情况对整个系统的指示灯和晶体管部分进行格外的关注，确保其在高频率的电压和电流输出的过程中能够满足PLC自动化系统的运行需要，防止其出现荷载量过高的情况；

（2）现阶段在我国工业生产的过程中经常会出现带有电磁线圈的输出电路，对于这部分电路进行设计的时候，为了防止其在后期的运行过程中出现由于电路问题而导致的一系列的浪涌冲击现象，相关部门需要在其外圈部分进行续流二极管的接入，其不仅能够有效保证整个电路的顺利运行，同时对于设备的安全性也起到了非常重要的加强，因此在现阶段PLC自动化系统中的到了十分广泛的应用。

4 PLC自动化控制系统抗干扰电路设计分析

PLC自动化系统在其运行的过程中经常会受到来自外界的各种电磁波等其他因素对其产生的干扰，对于整个工业生产系统的有序运行也将产生非常不利的影响，随着现阶段科学技术的不断进步，相关技术人员经过多年的反复研究和论证发现，可以通过相应的技术和手段去对系统的抗干扰性进行不断的加强，使其能够更好的运行。现阶段在我国PLC自动化系统运行中应用的最为广泛的抗干扰的措施主要有以下三种：

（1）隔离作为抗干扰设计中应用最为广泛的一种，其通过将系统运行周边出现的电容耦合进行隔离的方式去对整个系统的高频干扰进行隔离；

（2）屏蔽，屏蔽技术也是现阶段我国PLC自动化系统重应用较为广泛的一种，其通过将干扰源利用现代化的技术将其屏蔽到金属柜之中以此来确保整个设备和系统处于一种正常运行的状态之下，该种方式应用起来较为简单，同时其抗干扰性能相对较好，因此在现阶段我国大部分PLC自动化系统重都得到了十分广泛的应用；

（3）布线，所谓的布线主要指的是将干扰源进行分散的一种形式，在现阶段的PLC自动化系统重应用也较为广泛。

5 结语

本文通过对现阶段在我国社会主义现代化建设和发展中占据重要地位的PLC自动化控制系统优化设计方面的内容进行一系列的分析和讨论，并具体提出设计思路，希望能在未来我国工业生产和建设发展中起到一定的促进作用，更好的推动我国的发展和进步。

参考文献

[1]袁传信.PLC自动化控制系统优化设计探究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015（01）.

[2]黄建华.基于PLC在自动化立体仓库控制系统中的优化设计[J].工业控制计算机，2013（11）.

篇（4）

中图分类号：TM762 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2016）03-0082-02

1电气自动化控制系统的概述

1.1电气自动化控制系统介绍

快速发展的科学技术带动着电气行业的不断进步，为更好地监管电力设备，电气自动化控制系统应运而生。电气自动化控制系统建立在计算机的基础之上，计算机根据管道温度，电流与电压的大小进行监控，在发生危险时及时启动控制装置，防止电气设备故障造成更大危害。简单来说，电气自动化控制系统就是依托计算机运行程序而形成的一种自动控制与监管的系统。

2电气自动化控制系统的设计

2.1电气自动化控制系统设计的理念

电气自动化控制系统意图监控电力设备的运行状况，防止电气设备出现故障而引发巨大问题。在进行电气自动化系统设计时，首先要考虑是否采用集中控制的形式，一旦电气自动化控制采用集中控制时，所有的电力设备都被一个系统监管，对电气设备进行维护与保养的成本降低，更为快捷。但采用集中控制的设计方法，全部电力设备的监管汇总于一处，单次维护量无形中变大，造成监管的难度增大。同时，由于多个电气设备的管道与标线汇集一处，一旦控制系统出现问题，就将引起整个设备的瘫痪[1]。因此，为了更好了解电气自动化控制系统，就必须认真研究控制系统的设计方式与组成。其次，电气自动化控制系统设计过程中可以考虑采用远程监控的方式，利用远程监控可以节省大量安装设备的电缆费用，减少安装成本，同时还能够保证信息快速传输。但远程监控的方式适合于小系统范围的管理，大型电气化管理系统的监管难度大，不能简单的采用远程监控方法[2-3]。最后，电气自动控制系统设计过程中应将现场总线监控考虑在内，现场总线监控可以有针对性地对不同电气设备进行监管，通过通信线进行沟通，缩减控制电缆的数量，降低监管成本，从而确保控制的高效性。

2.2电气自动化控制系统的功能

目前电气自动化控制系统通过ESC监控电气设备的运行状况，形成了一个输送信息的平台，此种电气自动化控制系统具有保护发变组和控制励磁变压器两大功能。控制系统有以下5方面的基本功能。1）发电机的励磁系统是控制系统的重要组成部分，灭磁和启励作为自动化控制的基本功能之一，监控着电气设备的平稳运行。2）电气自动化控制系统通过改变控制模式，从而产生增磁与减磁的不同功能，甚至能进行PSS的投退活动，确保电气设备的稳定。3）电气自动化控制系统通过对380V的电源进行监控，防止因电压突变产生的电流过大，烧毁设备的问题。4）在两台设备同时受电气自动化控制系统管理的情况下，控制系统对启变压器进行管控，保证两台设备的稳定运行。5）电气自动化控制系统能同时监控柴油发电机和保安电源，从而确保系统运行的稳定。

2.3电气自动化控制系统的组成

目前的电气自动化控制系统主要由电源供电回路、保护回路、信号回路、制动停车回路、自锁及闭锁回路等组成。为更好地理解控制系统的组成，以电源供电回路和制动停车回路进行具体说明，电源供电回路采用AC380V和220V等多种供电电源作为工作电源，受此电压的供电电源的驱动，控制系统得以顺利运行。制动停车回路指启动制动环节，让异常运行的电气设备停止运转，通常表现为倒拉反转制动、能耗制动灯。电气自动化控制系统的组成虽有不同，但制动系统的宗旨都是为监管设备的正常运行服务，快速发展的科技将推动控制系统的升级与更新。

2.4电气自动化控制系统的未来发展

现有的控制系统一般由电源供电回路等组成，主要使用380V的电压进行工作，但随着OPC技术的更新，Microsoft在Windows平台的广泛使用，推动着电气行业的一次次革命。电气行业的革命代表着电气设备的升级与更新，为更好地监管新型设备，控制系统必然要随之改变。传统单一功能的控制系统正逐步多样化、简便化、快捷化，越发符合当前发展水平，未来的控制系统将不局限于监管电气设备，将拓宽其对生产过程、人事资源的管理范畴，促进其工作的顺利开展。

3结束语

综上所述，电气自动化控制系统通过监管电气设备的运行情况，防止电气设备因损坏而产生更大的损失。当前的电气设备主要在380V下工作，需要考量集中控制与网络控制的问题，但经济与科技的快速发展，必带动电气行业的更新与升级，电气自动控制系统正不断完善，更好地进行设备监管工作。

参考文献：

[1]达，伟.浅电动系统[J].电源技应，2013，（5）:146-148.

篇（5）

中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0030-01

水源井全自动化控制系统的设计主要是在水厂控制室和水源井群之间建立无线遥测和无线遥控系统，从而能够自动采集和控制水源井群水泵机组的各项运行参数，并对其进行显示、存储、处理和传输。

1.水源井群自动化控制系统的主要功能

1.1显示界面功能

水源井群的自动化控制系统具有显示界面功能，包括系统维护、报表浏览、报警查询、水源井群检测、主控平台等等。整个水源井群的设备信息都可以在显示界面中显示出来，并且在显示界面中可以对每个设备的详细信息进行查看。系统连接的网络图可以在水源井群的检测界面进行显示，通过报表浏览界面和报警查询界面可以对历史数据和实时数据的流量曲线图以及报警情况进行查询[1]。

1.2报警处理功能和故障诊断功能

任何系统都可能会出现故障，这就需要系统具备设备的故障检测和处理功能。否则就会影响系统的正常运行，甚至导致经济损失和安全事故。使用WINCC 6.0 开发的应用程序能够实现报警处理和故障诊断的功能，并在上位机监控系统中进行集成。操作人员会收到相关提示，并进行操作，从而对设备状态进行了解，对故障原因进行判断。系统还会向操作人员提供相应的维修建议。

1.3报表和查询功能

报表和查询功能包括年报、季报、月报、日报功能，还可以按照时间进行自由报表。WINCC 6.0本身自带历史数据的查询控件，可以在上位计算机上进行使用，从而实现系统的报表和查询功能。

1.4开放

当前使用的水源井群自动化控制系统已经实现了集团自动化和系统自动化，是一种开放式、标准化的结构。将以太网技术引入上位机监控系统，通过以太接口来集成相应的产品，使上位机监控系统具有开放性的特点。当前业界已经便接受了工业以太网这个通讯标准。

1.5可扩展

在当前的水源井全自动化控制系统中，其硬件设备使用的是统一标准的通讯协议。这是为控制系统今后的扩展留出相应的空间，从而实现控制系统的可扩展功能。

1.6可靠性和安全

使用高质量软件和大规模集成电路来组成系统的硬件电子设备，通过提高硬件电子设备的质量，能够延长硬件部分的平均故障间隔时间，从而提高整个水源井自动化控制系统的可靠性。通过冗余化后备能够使系统的安全性得到保障[2]。

1.7远程监控功能

要实现水源井群自动化控制系统的远程监控功能，主要是通过工业以太网技术和无线GPRS。在水厂控制室，水厂工作人员可以通过远程监控水源井群的工作情况进行监测。通过远程控制系统，还能够对水源井群设备的工作参数和运行数据进行监测，并控制水源井群水泵的起停。而水厂操作人员和水源井群的工作情况也会通过远程监控在供水公司的调度室反映出来，企业的主管领导也可以对其进行监控。

1.8维护便利

模块和系统的维护可以使用标准的通讯协议来实现，通过定时的维护和升级，能够使系统部件得到更新，延长系统的使用寿命。

2.水源井群自动化控制系统的组成部分

以水源井群的平面分布图和工艺为基础，在水源井群自动化控制系统的设计中使用了远程测控终端供水调度控制系统，该系统包括通讯网络、水源井现场控制站、中央监控系统等几个主要部分。

2.1通讯网络

该系统主要使用GPRS作为通讯网络。GPRS是一种分组数据承载业务，其基础是GSM系统。在偶尔的大数据量传输，以及少量和频繁的数据传输或者突发性和间断的数据传输中都可以使用GPRS。其具有以下几个方面的主要优势。

①传输速度快。40Kbps左右的传输速率都可以使用GPRS，从理论上其传输速度能够达到171.2 kbps。

②登录速度快。使用GPRS省略了长时间拨号的连接过程，可以使用全新的分组服务。

③费用节约。只有在产生通信量时，GPRS才会计费。

④永久在线。有无线专线网络相似的是，将GPRS激活之后，就可以永久在线。

2.2水源井现场控制站

在各水源井的控制柜内设置水源井现场控制站，主控制器为RTU远程测控终端控制器。其可以对潜水泵的压力、出口流量、水井液位、工况等参数进行检测，并向中央系统上传，接收相应的指令，遥测和遥控水源井。其具有以下几个方面的功能。

①安全保护功能。如果出现了机组缺相、电压过高、机组电流量过大的问题，现场控制站能够进行报警处理和预处理。

②过程控制。水源井有两种工作方式：远程控制、就地控制。就地控制柜中的自动和手动转换开关能够完成方式转换。如果水源井群自动化控制系统处于就地控制，则由现场控制站来对设备的运行工况进行实时监测。如果水源井群自动化控制系统处于远程控制，则现场控制站可以对其进行自动控制。对单台设备的控制也可以通过工作站的计算机来实现[3]。

③设备控制。能够对水泵机组的停止和启动过程进行控制，并对设备的故障状态、运行状态和手自动状态进行控制。

④参数检测。对电气和压力设备的运行参数、水井的出口流量和液位进行监控。

2.3中央监控系统

中央程控系统包括闭路监视系统、UPS 电源、CTRLINK100 M交换机一台、Epson 彩色打印机两台、SIMATIC工作站两台。通过可视化监控软件能够实现远程操作和控制所有的系统设备，并对设备的工作状态、实时动态参数、工艺布置图、历史报警信号、实时报警信号、设备运行时间等参数进行显示。并且能够同时修改设定参数、在线和离线编程，将生产管理报表编制和打印出来。将DELL 商用机设置在水厂厂长的办公室，就可以使厂长对水源井群运行情况进行实时监测，在制定生产计划时，也可以参照相应的历史数据。使用WINCC 6.0作为监控软件能够实现直观检测，并提供动画链接。

3.结语

本文简要介绍了水源井群自动化控制系统的，要功能和组成部分。水源井群自动化控制系统能够实现水源井群的无人值守，保障了供水的安全性、低耗性和优质性，实现了水源井群的工艺自动化，起到了优化管理、节能降耗、提高供水质量的作用。

参考文献

篇（6）

中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0039-01

近年来,电气自动化控制系统在工业中的应用广泛,方便生活的同时也使得智能化水平不断扩大,能够应用于精准的控制仪器设备,并且大容量信息数据传输的实现,也应用依托在不断发展的家用电器的设备上。可见,电气自动化控制系统在生活中发挥着举足轻重的作用。在机械制造、航天领域、医术领域以及交通等领域电气自动化控制系统将得到普遍应用,而随着新技术的不断开发,电气自动化不断地融合进新的内容,诸如智能化系统和大容量的信息输送系统。进一步提高电气自动化在工业领域的应用。

一、电气自动化控制系统的功能

电气系统的控制,根据电池单元和电气控制的优点,包括在ECS监测。它的基本功能是:

1.出口220kV/500k变压器组断路器和保护开关的控制和操作。工厂监控系统的变压器保护。

2.220kV/500kV较上年同期并网的网络和手动自动开关。自动控制功能。的高电压和高电流的开关设备的体积,一般是操作系统用于控制分合闸,尤其是当设备发生故障,需要切换自动切断电路,有它自己的调整控制系统,用于电自动控制设备

3.6KV高压厂用电源监控,辅助电压快速切割设备状态监测工作,投票,手动启动。

4.380V LV辅助电源测量,操作,控制低电压器件,考虑。测量功能。灯和声音信号只能定性显示的设备的工作状态,如果你想知道的电气设备数量的工作,但还需要有各种仪器设备,测量线路的各种参数,如电压,电流, ,频率和功率的大小。在操作和监控设备,传统的组件的操作,控制了大部分的电器,仪器仪表及信号设备的计算机控制系统和电子元件可以更换,但仍然有一个小装置和地方的控制电路的应用,这也是微电脑全自动控制电路基础。

5.柴油发电机组的安全监控和运行。

6.直流系统的LPS系统的控制工作。

二、电气自动化控制系统组成及安装

电源供电回路。供电回路的供电电源有ac380v和220v等多种-保护回路-信号回路。能及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息的回路,如不同颜色的信号灯,不同声响的音响设备。自动与手动问路-制动停车回路-自锁及闭锁同路。编写程序的人员可以选择他们喜欢的编程语言进行编程。这样就使得培训时间大大缩短,节约系统利用的时间。当然该平台除了可以使用DK方式,还应该支持可视化开发,并能集成逻辑调试、测试和发送。这样经过测试后的程序可以适时地发送给主体,让它按照新的方式工作。另外如果选择在该平台做开发工作,那么所选的程序语言就不再是按部就班,可以按照不同的系统的需要系统来执行语言操作。

三、电气自动化控制系统的设计思想

总体的设计思想是集中监控方式、远程监控方式、现场总线监控方式相结合。集中控制方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易;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、组装灵活等优点;现场总线监控方式。目前,对于以太网、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站整体的自动化系统中,且已经掌握了丰富的运行经验,智能化电气设备也有了稳步的发展,这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了丰富的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的技术语言,这样可以按照控制的不同需要进行安装。

四、电气自动化控制系统的未来发展方向

PC控制系统是未来的发展趋势。该工厂是否接受新的系统,该系统在很大程度上取决于它的操作是否适合基本操作。如果控制系统的设计不考虑人的因素和个别的移动设备的设计操作。系统安装过程中,感觉最终让未来的维护和操作设备的工作人员了解安装过程中,这将使他们的情绪控制系统。 PC模块的设计,充分扩大产能,以满足发展的需要。通常情况下,一般只需要更换或更新控制系统,可以。但在安装控制系统的过程中,往往需要安装类似设备。电脑应用程序总是要考虑未来的福利,系统的扩展,以及目前的需求。很强的可操作性控制系统会为未来准备的备用设备,使成本和加速经济增长。随着的,OPC(OIJEforProcess Control)技术,IEC61131颁布,以及广泛的Microsoft Windows平台上的应用程序,使得相结合,电工技术,计算机被越来越多地发挥着不可替代的作用。 IEC61131已经成为国际标准,是主要的控制系统制造商广泛采用

参考文献:

篇（7）

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

一电气自动化控制系统的模块组成

1PLC控制模块

选择电器元件是非常严格的，在每一个生产环节中都要遵循生产章程，各模块都具备屏蔽的特性，也就避免了辐射作用对元件造成的影响。在实际的运行中，提升了元件的使用性能，所以PLC 控制技术显得更加稳定。由于PLC自身具备体积小、容易安装，质地轻等特点，所以在实际的连接中会非常容易，而且操作起来也很便捷，在电气设备的运行中起到了提高性能的作用。PLC 程序设计中采用STEP7 软件编制，可以进行梯形逻辑图、功能块图以及语句的编辑。同时PLC 对于不同的工作环境会有不同的I/O模块以及相应的设备，在这种系统中安装了人-机对话的接口模块，可以提高操作性能，使操作更为的简单便捷。在PLC 的控制系统建立上所消耗的时间并不是很长，在PLC 的操作界面上是非常的人性化，可以直观的看到所指示的内容，给使用者的操作上带来很大的便捷。

2信号采集和信号调理的模块

为了保证自动控制系统的安全、稳定的运行，实现短路保护、过压欠压保护等功能，系统要对实际运行的工作电流和相电流进行实时监测，主要是实现CPU的处理和保护的作用。在系统的线路上相电流的是通过电流互感器引出，然后在整流器上转换为直流的电信号，最后在滑动变阻器的作用下转化为电压信号，就能够进入到I/O口。对于电压的监测主要是通过线电压在变压器和整流器的作用下转换为低压的直流信号，再通过滤波器输入到I/O口中。

3传感器模块

电气自动化控制系统能够实现对设备运行状态的即时监控，主要的传输通道有两种方式：一种是根据时间节点进行传输，时序的不同传输的信号也不同；另一种是频分制，信号的发送根据自身的频率而定，不会出现混淆的情况，由于这种电路的构成比较简单，出现的故障次数少，所以在实际应用中要大力推广。传感器系统是整个电气自动化控制系统支撑装置，负责数据的采集和信号的传输，将设备的运行状况以及运行参数等信息转化成电讯号，最终传入计算机系统，然后在系统的调控下实现设备安全、稳定的运行。使用传感器要对设备的整体进行监控，然后与设定的参数进行对比，如果对比的差值很大们就要进行及时的调整。因此，传感器在电气自动化控制系统的中的作用是很重要的，某个传感器出现问题都会影响设备的整体的运行情况。在传感器系统中起到重要作用是检测元件，能够对设备的运行实现精准的测量。

4中央控制系统

在微型的计算机的控制下实现了中央控制系统的功能，由于微型计算机具备多种功能和特点，同时接口还很多，所以能够完成系统所分配的不同任务。微型计算机对电气自动化系统进行控制时，具有精度高、速度快等特点，提高了系统的运行效率。中央控制系统的主要任务就是将传感器所采集的数据信息进行处理，并制定出相应的解决方案，同时，中央控制系统还能够实现报警的功能，监控设备在运行中出现异常，能够及时的报警并启动相应的处理程序。

二电气自动化控制系统的设计

1集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

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f如Lonworks总线，CAN总线等)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监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

3现场总线监控方式

目前，对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、∞ 卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

三提高控制设备可靠性的措施

任何电气控制设备设计的再精良也需要稳定的可靠性作为支撑，因此要提高控制设备的可靠性，就需要从实际出发，对控制设备的特点，元器件的正确选择与使用、散热防护、气候防护等方面进行详细的研究，进而采用相应的可提高其可靠性的设计方法。

1电子元器件的选用

元器件是设备的组成部分。其性能的稳定性决定了设备整体的可靠性，因此在元器件的选择上要根据电路性能的要求和工作环境的条件来选用合适的元器件。选择时要对关键性的元器件进行质量的认定与检测；严格比对同类元器件的型号、规格、品种以及生产厂商等之间的优缺点，以选择在技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求，并留有足够余量的元器件。另外，在使用过程中要对元器件表现出来的相关性能与数据进行及时的统计与分析以作为今后选用的依据。

2电子设备的环境保护

电子设备在使用过程中潮湿、盐雾、霉菌以及气压、污染气体对电子设备影响很大，轻者降低设备的灵敏度，重者直接或间接的损坏电子设备。其中以潮湿因素的影响最大。尤其是在温度低、湿度大的环境下，当湿度达到饱和状态时就会造成设备内的元器件以及印制电路板上产色和凝露现象，使其性能降低，导致故障的发生；另外当潮湿空气侵袭电子设备时，元器件或材料表面会凝聚一层水膜，并由此渗透到内部．进而增加了绝缘材料的导电率，体积电阻率降低，介质损耗增／JI]弓l发电气短路、漏电、击穿等问题，从而造成设备运行故障。

3严格把控设备的设计开发

此阶段，需要仔细研究设备、元器件、零部件的技术条件、技术环境，以分析出产品的设计参数，进而制定出合理的设计方案；在全面掌握产量设定产品结构形式和产品类型的基础，进行综合、全面的构思，设定出产品的结构。使产品具有良好的操作维修性能和使用性能，以降低设备的维修费用和使用费用。

4控制设备的散热防护

控制设备的散热防护是影响设备运行速度以及稳定性的重要因素，温度对设备可靠性的影响不容小觑。因为电子设备在运行时会损耗一定功率，是以热能的形式表现出来的。特点是一些功率较大的元器件在运行中产生的热能更是相当惊人，此时如果不进行有效的降温就有可能导致设备的损坏。另外当外界环境温度较高时，设备工作时产生的热能难以散发出去，也将使设备温度升高。在实际丁作中对于半导体分立器件要进行一定的散热处理，而功率低于100 W的一般不需要进行散热；对于功率较大的半导体分立器件应加装散热器；对热较为敏感的半导体分立器件在安装时应尽量远离耗散功率大的元器件，以免造成不必要的影响。

参考文献

① 刘风华． 浅析电气自动化控制系统设计及应用⋯ ． 科技风，2Ol1，(19)

篇（8）

首先，电气自动化系统信息化。信息技术在纵向和横向上向电气自动化进行渗透，纵向上，信息技术从管理层面对业务数据处理进行渗透，利用信息技术可以有效存取财务等管理数据，对生产过程动态监控，实时掌握生产信息并确保信息的全面、完整和准确；横向上，信息技术对设备、系统等进行渗透，微电子等技术的应用使控制系统、PLC等设备界线从定义明确逐渐变得模糊，而软件结构、组态环境、通讯能力等的作用日益凸显，网络、多媒体等技术得到了广泛应用。

其次，电气自动化系统使用、维护与检修简易化。WindowsNT等已经成为实施电气自动化控制平台、规范以及语言的标准，基于Windows的人机界面成为了电气自动化的主流， 并且基于Windows的控制系统有着灵活、易于集成等优势，也得到了广泛的应用。采用Windows操作平台使得电气自动化系统的使用、维护和检修更加简单、方便。

最后，实现分布式控制应用。电气自动化系统通过串行电缆连接中央控制室、PLC、现场，将工业计算机、PLC的CPU、远程I/O站、智能仪表、低压断路器、变频器、马达启动器等连接，将现场设备的信息收集到中央控制器。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统与相关智能设备的双向传输通讯总线，将PLC、现场设备与相应的I/O设备连接起来，使输入输出模块发挥现场检查和执行的作用。

二、电气控制对象的特点和要求

电气控制量与热工控制量相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点表现为：

电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小、对象少，操作频率低，但强调快速性、准确性；电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快；同时对抗干扰要求较高；电气控制系统(ECS)主要以数据采集系统和顺序控制为主，联锁保护较多。因此，机组的电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。

三、电气自动化控制系统的设计

1.集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

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(如Lonworks总线，CAN总线等)的通讯速度不是很高，所以这种方式适合于小系统监控，而不适应于大型电气自动化系统的构建。

3.现场总线监控方式

目前，现场总线、以太网等技术的普遍应用和相应运行经验的积累，智能化电气设备得到了较快的发展，网络控制系统逐渐应用到电气系统中,现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

综上所述，随着智能化、信息化技术的快速发展，电气自动化技术将不断向科技化、信息化、开放化的趋势发展，电气自动化涉及的领域将不断增多，技术更新将不断加快，电气自动化控制技术也将得到快速发展并不断完善。

参考文献

[1]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J]．黑龙江科技信息，2010(6).

[2]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(1).

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中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

引言

近年来,科学技术不断进步,计算机技术在各个领域得到了广泛的应用,而电气自动化控制系统的设计也离不开计算机网络技术的合理运用。随着社会的发展,自动化控制系统得到了人们的普遍关注,自动化控制系统不仅能够提高工作效率,较少工作错误,也能够节约人力成本,因此,电气自动化控制系统的设计对于变电站的发展有着重要的意义。

1.电气综合自动化系统的功能

根据单元机组的运行和电气控制的特点，应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。其基本功能 为：

1.1发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作。

1.2发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制。

1.3发电机励磁系统。包括启励、灭磁操作，控制方式切换，增磁、减磁操作，PSS(电力系统稳定器)的投退。

1.4220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网。

1.56kV高压厂用电源监视、操作、厂用电压快切装置的状态监视、投退、手动启动等。

1.6380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制。

1.7高压启/备变压器控制和操作(2台机共用)。

1.8柴油发电机组和保安电源控制和操作。

1.9直流系统和LPS系统的监视。

对于发变组保护等主保护和安全自动装置，因其设备已经很成熟而且要求全部在DCS中实现其功能尚有一定难度，可能增加相当大的费用，故可以保留。但是它们与DCS间要口求接，控制采用硬接线，利用通讯方式传输自动装置信息，并可以通过DCS进行事故追忆。

2.新设计思想的内容和特点

由于现在高低压变配电设备中具有嵌入式控制装置、用电设备就地控制设备中具有的小型PLC控制器等,所以进行电气设计时,不用像传统设计时考虑集中的二次信号、计量、保护系统设备和自动化控制系统的预留互联条件,只要按用电设备要求、工艺控制要求进行高低压变配电系统、用电设备就地控制设备的一次电气设计。同时按工艺控制要求进行仪表系统设计。根据供电方条件、要求和用电设备的要求和特点进行高低压变配电系统二次计量、保护、控制的控制流程图设计；根据工艺控制要求和自动控制要求,进行配电系统末端的用电设备就地控制设备的控制流程图设计；在人机界面管理计算机上按上述各部分的控制流程图,以符合IEC113-3标准的组态工具软件进行控制系统监控软件组态,包括对仪表系统的组态。最后进行电气及其控制设备安装、电缆互联和敷设设计。这样的设计流程与传统的设计方式中电气设计、自动化设计过程是平行进行、并在过程中互提测控条件的方式有很大的不同,它简化了设计流程、将电气和自动化设计人员合二为一、提高设计时效。另外,自动化设计中组态工作无需象以往等待系统硬件定牌后才可进行,标准的组态工具软件和网络通信协议使不同的设备如同同一系统供应商的产品一样便捷的整合成系统。工程项目经过这样的设计后,得到的整个电气及其控制系统是完全为扁平化、开放化的。其优点是电气与自动化系统合一,从电气的角度看系统全部智能化,从控制系统的角度看系统彻底分散化,从网络的角度看扁平、开放的结构提供给用户更经济、易用、高效的共享数据。

3.电气自动化控制系统的设计思想

3.1集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时， 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸defu助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

3.2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(如Lonworks总线，CAN总线等)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tongjian控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

3.3现场总线监控方式

目前，对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展， 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线lianjie，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

4.新设计思想与未来技术发展趋势的契合

嵌入式控制装置将覆盖全部现场设备,现场总线通讯协议统一至最少的数量,嵌入式控制装置具有完全符合标准现场总线通讯协议的网络通讯功能,现场总线网络上的全部节点设备的数据库为分布式实时数据库,这些就如同PC及其外设的USB接口形成一样。同样智能化、分布式、扁平化的设备控制系统构成的生产过程,也是生产管理系统的主要组成部分,数据共享、快速、高效、可靠、低成本也是扁平化管理系统的特点。为了实现上述功能,在进行未来的设计工作中要求设计人员既要进行电气系统设计,又要能对嵌入式控制装置进行编程组态,同时还要完成基于现场总线通讯协议网络的构架及其监控软件(包括数据库)的组态。这样一个项目的设计工作过程无论从人员还是到流程亦是快速、高效、扁平化的。通过互联网设备供货商、项目设计人员、企业生产管理者均可对设备和生产流程进行离线或在线的技术支持和调整,这也得益于嵌入式控制装置和标准现场总线通讯协议网络的全面实现。

5.结束语

从上述内容可以看出电气设计、自动化设计过程是平行进行的,在过程中互提测控条件,在本方实施条件内容的同时,落实和确认对方条件内容；最后进行控制系统设备安装、电缆敷设设计。使得电气自动化之更加完善！

参考文献：

[1]贺家李、沈从炬，电力系统继电保护原理，北京: 中国电力出版社，1994.

篇（10）

0.引言

可编程逻辑控制器，即PLC，由于该控制器的体积小、易安装以及功耗低等优点，目前已经广泛的应用在自动化控制系统当中，并且，由于PLC与计算机结合很紧密，因此其发展速度也是十分迅速的，产品的更新周期越来越短，可以说，PLC在自动化行业当中应用的相当普遍。尤其是进入21世纪，工业生产已经进入到自动化高度发达的水平，微电子技术已经变得十分成熟，因此，在自动化控制系统中，PLC的运用随处可见。

1.PLC系统的概念

PLC，即可编程逻辑控制器，英文为Programmable Logic Controller，是一种集计算机技术、网络通信技术以及自动控制技术为一体的工业运用控制装置，它是一种数字式的电子系统，运行以及操作都是以数字方式进行的，并且在该装置上还具有了编程功能，以此来实现对机械或者是生产的控制，此外，PLC还具有实用性强、应用简单、良好的抗干扰能、易于维护和扩展等特点，因此在自动化生产的过程中，起到了十分重要的作用。

作为一种新型的工业控制装置，PLC有许多特点是其他控制器所不能比拟的，比如：PLC的运行速率快，因为其CPU的工作能力强；指令系统丰富以及可靠的操作系统；I/O接口和通信接口各式各样，极大限度的满足了工业当中的各种需求；除此之外，还具有信号采集功能、中断处理能力、输出控制功能、存储能力、逻辑处理能力、网络通信能力、数据运算能力、定时能力以及计数能力等，这些特点为PLC的广泛应用提供了重要前提，也为工业的自动化发展提供了诸多便利。

2.PLC控制系统的设计

2.1设计思路

由于PLC控制系统当中涉及到不仅仅是计算机、网络通信技术，还有自动控制技术当中的数据管理、图形技术以及控制等其他技术，这样就要求在进行系统设计时，要充分考虑这些技术之间的相互融合性和协调性，实现数据共享、信息同步。比如在配电网当中，为了提高网络质量、降低网络损耗、减少断电次数，就必须在配电网的设计中以系统工程为理念，利用系统集成的方式，统筹考虑系统的兼容性、统一性，并且还要以实用性、经济性、稳定性、可扩展性等设计要求为前提。

2.2设计要求

2.2.1硬件方面

在PLC控制器当中，硬件设计是十分重要的，硬件设计的好坏会直接影响到设备的运转的稳定性、安全性以及可靠性。此外，PLC很容易适应周围环境，安装比较方便，更换时也比较快捷。

比如在输入输出电路的设计中，设计输入电路时，考虑到电源要具有普遍性、抗干扰等问题，因此，一般采用的是240V作为供电电源，并且在电源当中还加入了净化原件以此来达到隔离要求。除此之外，考虑到电路中可能出现短路现象，因此，在选择电源容量时采用输入电路功率的二倍，并且在输入段安装熔丝以此来起到保护电路的作用；设计输出电路时，假如生产中有高频的动作，那么在设计PLC时，就需要通过继电器进行输出，这样不但保证了生产的要求，而且抗干扰能力、负载能力都得到了很大提升，而如果在输出端的负载是具有电磁感应一类的，那么在突然断电时就会出现电磁干扰，这样就会产生电流的冲击，因此为了防止这种冲击烧坏PLC，就需要在此设备的旁边安装二极管，以此来起到保护的作用。

抗干扰的设计中，如今的工业生产中已经普遍的使用自动化设备，而在这些设备之间由于电流或者电压突然的变化而产生电磁辐射，产生电磁波，进而影响PLC系统的性能，此外，除了设备之间的电磁干扰，还有来自空间的电磁场的干扰，比如有雷电、广播、高频设备等，这些分布比较复杂，当PLC处于射频场中时就极易收到这些电磁波的干扰，所以，在设计抗干扰方面时，要正确选择合适的电缆，并且在铺设线路时，要尽量原理高压线或者是动力线，避免线路并行的现象；在硬件上要加入滤波器，滤除一些干扰；做好信号与屏蔽接地，防止出现“地环路”；变频器中加入隔离变压器、滤波器等措施来抑制变频器的干扰。

2.2.2软件方面

PLC系统进行设计时，除了要对硬件进行设计，还要进行软件的设计。在进行软件设计时，要根据生产的需求来进行划分，不同程序实现不同的功能，软件设计中最为重要的就是过程的编写，PLC控制系统应用的效果如何关键是要看软件设计方案是否合理、高效。因此，在进行程序编写时，一个子程序不但可以独立的实现一些简单的功能，而且还要在组合模块中也要发挥相同的功效。一般程序结构分为三种：循环、条件以及顺序，表达方式也为三种：STL（语句表）、CSF（功能图）、LAD（接点梯形图），在PLC程序当中，最小的语句单元称为控制语句，比如LDI0.2就为一个完整的控制语句。除此之外，在编程的过程中，一定要尽可能的保证各种指令的正确性，假如出现错误，也必须有相应的程序来保护设备、控制设备。比如在一个生产线当中，有某一个设备是关键设备，必须要保证它的可靠性，因此，在编程时，就需要充分考虑到这一点，可以利用程序连锁措施来最大限度的保护生产线的正常运行，就算出现意外，也会立马停止，同时发出警报。对于干扰问题，可以通过设计滤波器以及工频整形采样的方式消除周期性的干扰。

3.PLC系统的未来发展

随着自动化以及微处理器技术的不断发展，PLC已经广泛的应用在各行各业当中，如汽车制造、控制设备、立体仓库、环保以及娱乐设施等等。未来的PLC发展可以分为以下几个方面：①人机界面更加友好，PLC生产商可以联合一些有实力的软件公司，提高自己的程序编写能力，方便人们的操作，同时也降低了维护PLC的成本，比如现在的PLC+网络+IPC+CRT模式就已经被人们普遍使用；②网络通信能力得到大幅提升，PLC生产商在原有的基础上，增加了各种通讯接口，提供了完整的通信网络。③开放性与互操作性，如今的PLC虽然在开发工具上，各个公司使用的不同，但是在客户端，却基本上实现了兼容，同时还提出了一些标准，如：OPC（OLE for Process Control）标准，增强了软硬件的互操作性，实现了数据的无缝传输。

4.总结

在工业自动化领域当中，PLC已经发挥了它不可替代的作用，有效的解决了传统工业当中的不良问题，推动了整个工业领域的发展，为科技的再一次腾飞奠定了坚实的基础。如今的PLC发展更加小型化、多功能、快运行、低价位，在人类电气自动化发展工程中将会发挥更加广泛的作用。

【参考文献】

[1]Andrew pact PCI Express：Protecting Compact PCI investments made over the last 10 years. Compact PCI and Advanced TCA Systems，2005：62-65.