電氣與儀表自動(dòng)化控制系統
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電氣與儀表自動(dòng)化控制系統【1】
【摘要】電氣系統是人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的基礎設施之一，由于我國在這個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)行實(shí)踐的時(shí)間尚短，在電氣與儀表設備的使用中，還存在著(zhù)系統退化，設備工作效率不高等問(wèn)題，如何科學(xué)合理的對電氣與儀表自動(dòng)化進(jìn)行控制，是非常必要的。
本文從電氣與儀表自動(dòng)化控制系統等方面進(jìn)行了分析研究。
【關(guān)鍵詞】電氣儀表;控制系統;自動(dòng)化
全面研究和分析電氣儀表自動(dòng)化控制系統，分析其在工程中發(fā)揮的實(shí)際功能，并從中總結經(jīng)驗，發(fā)現問(wèn)題，不斷完善，才能夠實(shí)現其可持續發(fā)展，為社會(huì )和國家更好的服務(wù)，下面我們從幾方面進(jìn)行分析研究。
一、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統的功能
1、工業(yè)中的智能監控作用
電氣自動(dòng)化系統對工業(yè)施工建設具有監控和檢測的功能，通過(guò)對工業(yè)施工環(huán)境檢測，從而獲取環(huán)境信息，通常來(lái)說(shuō)，檢測是利用儀表傳感器進(jìn)行，將其傳感數據體現到儀表或者電腦上，傳感器得到信息的途徑是利用紅外收發(fā)模塊進(jìn)行的。
而這種收發(fā)系統的信號源通常情況下都是由紅外線(xiàn)發(fā)光二極管組成的，而接著(zhù)裝置一般都是光敏三極管等。
在正常的工作狀態(tài)下，紅外發(fā)射管會(huì )一直放出紅外光線(xiàn)，之后這些光纖就會(huì )被紅外接收管收到到，并輸送到單片機上。
如果警戒線(xiàn)被遮擋的時(shí)候，紅外線(xiàn)接受管便不會(huì )進(jìn)行單片機輸出信號，因此就會(huì )被中斷，而報警信號就會(huì )被傳輸給相應基站，從而實(shí)現智能監控。
這在工業(yè)中也經(jīng)常用到，有效的防止了問(wèn)題發(fā)生。
2、自動(dòng)化控制的保護功能
在工業(yè)中，其設備的保護成為了工作中重要任務(wù)之一，電氣自動(dòng)化控制系統主要的作用之一就是對系統內部的各個(gè)部分進(jìn)行控制，一般來(lái)說(shuō)工業(yè)設備中的高壓和大電流開(kāi)關(guān)設備的體積都不會(huì )非常大，因此一旦設備在工業(yè)施工過(guò)程中出現問(wèn)題，損失則相當大，只要安裝了完善電氣與儀表自動(dòng)化控制系統，就可以對工業(yè)設備的供電系統進(jìn)行有效的控制和保護。
3、數據測量與整合功能
一些工業(yè)建設前需要大量的測量數據，大型的測量設備中的指示燈或者音響的信號只能夠簡(jiǎn)單的表示設備的運行狀態(tài)，如果要精準的了解設備的工作情況，就需要進(jìn)行電氣儀表自動(dòng)化控制系統按裝和運用。
在加上通過(guò)電腦設備控制操作的組件與儀表等設備，在不用多余人力的情況下實(shí)現微機自動(dòng)化控制。
在工業(yè)中實(shí)現數據測量和整合。
如在冶金中，冶金流程的全息集成。
實(shí)現鐵-鋼-軋橫向數據集成和相互傳遞，實(shí)現管理-計劃-生產(chǎn)-控制縱向信息集成，同時(shí)，整合生產(chǎn)實(shí)時(shí)數據和關(guān)系數據庫為數據倉庫，采用數據挖掘技術(shù)，提供生產(chǎn)管理控制的決策支持。
二、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統的應用與發(fā)展前景
1、自動(dòng)化儀表在冶金生產(chǎn)中的應用
電氣與儀表自動(dòng)化控制系統應用十分廣泛，下面我們主要從冶金方面進(jìn)行簡(jiǎn)要舉例，自動(dòng)化儀表控制系統具有將輸入信號轉換為輸出信號的功能，它是自動(dòng)化系統中的一個(gè)非常重要的組成部分，它在一套設備中的作用就好比人的大腦神經(jīng)中樞對人產(chǎn)生的作用，它在設備運行中提供的一些數據是監控設備是否正常運轉的重要參數。
自動(dòng)化儀表一般分為溫度儀表、壓力儀表、流量計、校驗儀表等。
它廣泛的應用于生產(chǎn)生活和科研開(kāi)發(fā)工作中。
它具顯示、記錄、監測、控制等多種重要功能。
從它不同的方面，我們可以把它分為五大類(lèi)：從用途上來(lái)分，可分為檢測儀表、顯示儀表、轉換和傳輸儀表、調節控制儀表、執行器;從組成形式上來(lái)分，可分為基地式儀表、單元組合式儀表、組裝式電子綜合控制裝置、集中分散型控制系統;從使用能源來(lái)分，可分為氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表和液動(dòng)儀表;從測量參數來(lái)分，可分為壓力儀表、溫度儀表、液位儀表、流量?jì)x表;從使用系統來(lái)分，可分為生產(chǎn)系統檢測儀表和安全系統檢測儀表。
以PLC、DCS、工業(yè)控制計算機為代表的計算機控制，是以對現場(chǎng)級設備的控制。
在基礎自動(dòng)化系統中，目前由PLC 控制仍占主要地位;在冶金流程中，基礎自動(dòng)化控制系統又是關(guān)鍵的部分，它設計的好壞直接影響到整個(gè)控制系統。
2、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統的發(fā)展前景
2.1開(kāi)放式控制系統的發(fā)展趨勢。
隨著(zhù)自動(dòng)化的發(fā)展，儀表自動(dòng)化控制系統的可信軟件已經(jīng)廣泛運用于生產(chǎn)生活的方方面面。
例如在測量，控制生產(chǎn)儀器以及計算機連接控制中，通過(guò)各種計算機借口網(wǎng)絡(luò )接口，形成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò )連接，形成特定的功能、實(shí)現過(guò)程控制、實(shí)時(shí)監測、智能化控制。
2.2智能化方向發(fā)展趨勢。
科技的發(fā)展促使人們對自動(dòng)化儀表控制系統提出了更高的要求。
越來(lái)越多的生產(chǎn)要求在自動(dòng)化儀表控制系統方面實(shí)現智能化控制。
這樣就要求控制器能夠實(shí)現智能的操作和控制，這也是實(shí)現智能化最基本的前提。
智能化的發(fā)展的核心就是現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，儀表的進(jìn)一步研發(fā)，總線(xiàn)技術(shù)起了重大的作用，它對于控制系統的不斷完善和發(fā)展，也起到了巨大的促進(jìn)作用。
智能化最主要的就是要將各種技術(shù)很好地融合在一起，實(shí)現生產(chǎn)操作便捷化。
儀表智能化的完善，對于工業(yè)的發(fā)展起著(zhù)不可忽視的作用。
2.3網(wǎng)絡(luò )化方向的發(fā)展趨勢。
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展和普及，在儀表自動(dòng)化控制系統上實(shí)現計算機數字化網(wǎng)絡(luò )化控制，對于自動(dòng)控制系統與設備之間實(shí)現很好的連接，起著(zhù)關(guān)鍵的作用。
將生產(chǎn)設備和工廠(chǎng)信息實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接，信息數據的采集是問(wèn)題的處理也更加便捷，這樣智能化的儀表控制系統才能更好的發(fā)揮自己的作用。
網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展，將實(shí)現辦公與生產(chǎn)自動(dòng)化的完美結合。
三、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統的設計思想及工作過(guò)程
1、設計思想
集中監控方式是主要的設計思想，集中監控的主要目的就是將電氣與儀表控制系統的功能全部匯總到一個(gè)處理器上進(jìn)行處理，但是設計的時(shí)候都會(huì )遇到一個(gè)問(wèn)題，由于匯總導致處理的過(guò)程比較慢，而且信息量大，同時(shí)電氣設備在監控的作用下，會(huì )使系統的可靠性降低，所以在設計過(guò)程上使整個(gè)組態(tài)更加的靈活自如，降低系統發(fā)生故障的可能。
并且有效的運用到工業(yè)中，才是主要設計思路。
2.電氣自動(dòng)化控制系統的工作過(guò)程
2.1調度端系統的工作過(guò)程。
通過(guò)計算機發(fā)送的信息被自動(dòng)化電氣設備系統接收后，通過(guò)前置機的處理，儲存到相應的儲存設備中，將信息完整地保存下來(lái)，然后服務(wù)器將相關(guān)的信息傳輸到對應的工作站當中，最后經(jīng)過(guò)服務(wù)器將系統的信息傳輸到局域網(wǎng)，方便工程師對工業(yè)施工及設備信息監控。
2.2RTU的工作流程。
可以通過(guò)控制遠程的遙測采集板，AID轉換器等設備，對變電所的遙測量進(jìn)行采集，通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò )將相關(guān)信息發(fā)送到控制單元上。
經(jīng)中央控制系統處理后，將信息發(fā)送到相關(guān)的功能計算機，最后將處理其發(fā)送到調度端，進(jìn)行綜合處理。
結束語(yǔ)
近些年來(lái)，我國社會(huì )的發(fā)展，推動(dòng)了電氣自動(dòng)化的進(jìn)程，同時(shí)也對其提出了更多的要求，因此，不斷對現有的技術(shù)以及設備系統進(jìn)行完善和改進(jìn)，是十分必要的。
目前，困擾電氣儀表自動(dòng)化技術(shù)人員的一個(gè)問(wèn)題就是如何提高系統的自我檢測能力，實(shí)現其自我維護。
解決了這個(gè)問(wèn)題，我國的電子儀表自動(dòng)化必然會(huì )再上一個(gè)新臺階。
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電氣與儀表自動(dòng)化控制系統接地【2】
[摘 要]科技的進(jìn)步推動(dòng)了電氣自動(dòng)化的技術(shù)的不斷創(chuàng )新，自動(dòng)化控制逐漸向集成化、智能化方向發(fā)展，尤其是電動(dòng)智能儀表和集散控制系統DCS及可編程控制器的廣泛使用，儀表及控制系統的接地成為儀表工程設計的一個(gè)相當重要的組成部分。
[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化儀表 系統接地
前言
隨著(zhù)計算機技術(shù)的日益成熟，自動(dòng)化控制已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的一部分。
電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷創(chuàng )新和計算機智能化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)電氣自動(dòng)化控制逐漸向集成化、智能化方向發(fā)展，并且得到很好的應用和推廣。
先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和推廣，不但提升了操作的便捷性，而且提升了儀表的精細化管理水平。
而合理準確的接地是保證集散控制系統運行安全可靠，系統網(wǎng)絡(luò )通信暢通的重要前提。
正確的接地既能抑制外來(lái)干擾，又能減小設備對外界的干擾影響。
而錯誤的接地反而會(huì )引入干擾，嚴重時(shí)甚至會(huì )導致集散控制系統無(wú)法正常工作。
因此接地問(wèn)題不僅在系統設計時(shí)要周密考慮，在工程安裝投運時(shí)也必須以最合理的方式加以實(shí)現。
一、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統概述
電氣自動(dòng)化控制系統主要由PLC控制模塊，通信模塊，和中央控制模塊組成：PLC控制模塊在電氣元件的選擇上非常嚴格，因此在實(shí)際應用中具有更穩定的生產(chǎn)性能。
PLC控制模塊體積小，質(zhì)量輕，安裝容易，操作簡(jiǎn)便，所以在PLC的控制系統建立時(shí)，消耗時(shí)間短，操作便捷，產(chǎn)品的更改和升級更為容易，且PLC的操作界面非常人性化，更適于推廣;通訊模塊的主要功能是將數據采集儀器收集到的各種數據存放于存儲器中，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸到上位機系統，這種通訊系統可以減少很多設備資源的使用。
同時(shí)保證信息傳輸中的精確性及穩定性，保障通信信號的實(shí)時(shí)暢通，如果通訊模塊采用光纖進(jìn)行通信，可以更好的降低傳輸中的誤碼率，降低外界因素對通信模塊的干擾;中央控制系統是由安裝在系統中的微型計算機來(lái)實(shí)現控制，具有精度高，速度快的特點(diǎn)，在使用中央控制系統進(jìn)行操控時(shí)，能顯著(zhù)提高系統的運行效率，操作的精確性和穩定性。
中央控制系統不但可以對傳感器所采集的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并根據內置的程序，找出相應的解決方式，還可以實(shí)現實(shí)時(shí)報警功能，不間斷地對所測數據進(jìn)行監控，一旦發(fā)現設備運行中的異常情況，可以及時(shí)的報警并啟動(dòng)相應的預案進(jìn)行處理，避免了人為操作時(shí)的延遲。
這三大模塊使自動(dòng)化控制系統具有以下功能：
(1)智能監控
自動(dòng)化控制系統監控設計包括：集中監控、遠程監控、現場(chǎng)總線(xiàn)監控。
集中監控對控制站的運行和保養比較方便，防護的要求也非常低。
但是會(huì )增加處理器工作的任務(wù)量，降低系統運行的速度;遠程監控方夠節省安裝的費用，能夠減少電纜的長(cháng)度，節省材料，并且能夠提高可靠度，其組態(tài)也比較的靈活，但是只適用于一些小型的監控系統中;現場(chǎng)總線(xiàn)的監控不僅能夠針對已定間隔進(jìn)行設定相關(guān)的功能，還能夠針對于不同的間隔采取合理的設計，并且還具有遠程監控方式的優(yōu)勢。
電氣自動(dòng)化控制系統對周邊的生產(chǎn)生活環(huán)境進(jìn)行監測，采集環(huán)境信息一般通過(guò)相應的傳感器來(lái)進(jìn)行，傳感器的類(lèi)型主要有溫度傳感器，煙霧傳感器等多種類(lèi)型，傳感器得到的信息通過(guò)由紅外收發(fā)模塊(主要由信號源及紅外收發(fā)裝置結合組成)進(jìn)行傳輸，將所得信號輸出到單片機上。
通過(guò)這樣的一種方式，可以在無(wú)人的情況下對所處環(huán)境進(jìn)行監測，實(shí)現智能控制。
(2)保護功能
自動(dòng)化儀表工程是一項涉及面極廣、質(zhì)量要求極高的綜合性工程。
具體就是指利用先進(jìn)的計算機自動(dòng)化技術(shù)、信息信號處理技術(shù)、現代電子通信技術(shù)，將包括測量?jì)x、信號系統、繼電保護、自動(dòng)裝置等在內的儀表設備經(jīng)過(guò)功能的優(yōu)化組合，以實(shí)現對主動(dòng)監控、自動(dòng)測量、自動(dòng)控制、微機保護和調度通信等綜合性的自動(dòng)化控制。
(3)測量功能
設備中的指示燈或者音響的信號只能夠簡(jiǎn)單的表征設備的運行狀態(tài)，如果要精準的了解設備的工作情況，就需要設備儀表對線(xiàn)路進(jìn)行參數的測量，包括電壓、電流以及頻率等。
在操作的組件與儀表等設備之中都能夠通過(guò)電腦控制系統所取代，這就實(shí)現了微機自動(dòng)化控制的基礎。
除此之外，電氣自動(dòng)化控制系統還能夠保護發(fā)變組和控制勵磁變壓器;對 6kV-10KV的高壓廠(chǎng)用電壓的快切裝置狀態(tài)進(jìn)行監視;對380V低壓廠(chǎng)的電源進(jìn)行監視，控制并且操作低壓備自投裝置;能夠對高壓的啟變壓器進(jìn)行操作和控制(這種功能主要適合兩臺機器共同使用的條件下);能夠控制柴油發(fā)電機組和保安電源等。
二、自動(dòng)化儀表系統接地的重要性
在石油和化工行業(yè)，儀表自動(dòng)化技術(shù)應用廣泛，特別是DCS、PLC、ESD、SIS等系統普遍應用于裝置的控制、大型機組的控制和裝置的聯(lián)鎖保護系統中。
隨著(zhù)大規模集成電路和電子技術(shù)的日趨成熟，上述控制系統的硬件和軟件已經(jīng)非常穩定可靠。
目前國內使用的控制系統品牌都能滿(mǎn)足工藝控制或大型機組保護需求。
因此，要努力提高儀表控制系統的可靠性和穩定性，而儀表設備普遍存在絕緣強度低、過(guò)電壓和過(guò)電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點(diǎn)，一旦儀表設備收到直接雷擊或其附近區域發(fā)生雷擊，雷電過(guò)電壓、過(guò)電流和脈沖電磁場(chǎng)會(huì )通過(guò)供電線(xiàn)、儀表信號線(xiàn)、電纜橋架、穿線(xiàn)管等途徑到達儀表設備，威脅儀表設備的正常工作和安全運行。
如果防護不當，輕則使儀表設備工作失靈，重則使儀表設備永久性損壞，嚴重時(shí)還可能造成人員傷亡、生產(chǎn)事故。
因此，在儀表系統的設計和施工階段，組織者認真優(yōu)化儀表系統的接地和供電方案顯得尤為重要。
三、自動(dòng)化儀表接地系統誤區及注意事項
自動(dòng)化控制系統是一個(gè)綜合的復雜系統，其接地通常包括工作接地、屏蔽接地、防靜電接地、防雷接地、保護接地和本安系統接地等多種。
自控系統接地的誤區突出表現在將系統中的多種接地混合連接，導致各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，產(chǎn)生地環(huán)路電流，影響PLC邏輯電路和模擬電路的正常工作。
如果地環(huán)流較大，而PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布將影響PLC的邏輯運算和數據存貯，造成數據混亂、程序跑飛或死機;而模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動(dòng)作。
另外一個(gè)重要誤區就是信號電纜屏蔽層兩端均做接地。
自控系統中電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地。
如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，將產(chǎn)生對地電位差，從而產(chǎn)生電流流過(guò)屏蔽層。
此外，屏蔽層、接地線(xiàn)和大地有可能構成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內將會(huì )出現感應電流，通過(guò)屏蔽層與芯線(xiàn)之間的耦合，干擾信號回路。
為了避免由于工作誤區導致的儀表系統的信號干擾、系統死機、電氣來(lái)的感應電壓等故障，儀表系統接地有許多關(guān)鍵點(diǎn)需要把握和控制。
系統接地形式主要分為等電位接地和單獨接地，必須堅持單點(diǎn)接地的原則，即通過(guò)唯一的接地基準點(diǎn)ERP組合到接地系統中去。
第一，系統推薦采用等電位單點(diǎn)接地方式進(jìn)行接地。
這要求工藝裝置周?chē)嬖诘入娢唤拥鼐W(wǎng)。
第二，在無(wú)法滿(mǎn)足等電位接地的情況下，允許系統工作接地進(jìn)行一點(diǎn)單獨接地，同時(shí)將系統保護接地接到電氣地。
在系統地和保護地無(wú)法分離的情況下，可以將系統保護接地和工作接地進(jìn)行一點(diǎn)單獨接地。
四、結束語(yǔ)
電氣儀表自動(dòng)化控制系統在近些年取得了很大的發(fā)展，在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，但因為這一系統尚不成熟，在實(shí)際的應用中如何提高儀表接地的穩定性和安全性，將是以后研究中的重點(diǎn)。
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