1、1工业电气自动化的现状及其发展方向摘要:本文旨在较为详细的介绍电气自动化当前的现状,并讨论了当前电气自动化控制系统的设计思想,以此展望未来电子自动化控制系统的发展趋势。 关键词: 电气自动化;现状;设计思想;发展趋势 中图分类号:F407.6F407.67 文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)07A-0028-01 1 工业电气自动化的发展现状 1.1 平台开放式发展 OPC(OLE for Process Control)技术的出现,IEC61131 的颁布,以及Microsoft 的 Windows 平台的广泛应用,使得计算机在未来的电气技术的结合中,日益发挥着不可替代
2、的作用。 1.1.1 IEC61131 标准使得编程接口标准化。目前,世界上有 200 多家PLC 厂商,近 400 种 PLC 产品,不同产品的编程语言和表达方式各不相同,IEC61131 使得各控制系统厂商的产品的编程接口标准化。IEC61131 同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会有其他的非标准的方言。IEC61131 已成为了一个国际化的标准,正被各大控制系统厂商广泛采纳。结构化的编程方式使得程序更易管理,也提高了代码的使用效率,缩短了程序编程的周期。 21.1.2 Windows 正成为事实上的工控标准平台。微软的技术如Windows NT、Windows CE 和 Inter
3、net Explore 已经正在成为工业控制的标准平台、语言和规范。PC 和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在电气自动化领域,基于 PC 的人机界面已经成为主流,基于 PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用 Windows 作为操作系统平台的好处就是其易于使用和维护以及与办公平台简单的集成。 1.2 现场总线和分布式控制系统的应用现场总线(Profibus、FF、Interbus 等)是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。它通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/控制软件和 PLC 的 CPU
4、与位于现场的远程 I/O 站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来,并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。分布式控制意味着 PLC、I/O 模块和现场设备通过总线连接起来,将输入/输出模块转换成现场检测器和执行器。 1.3 IT 技术与电气工业自动化 PC、客户机/服务器体系结构、以太网和 Internet 技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和 IT 平台的融合,电子商务的普及将加速着这一过程。信息技术对工业世界的渗透来自于两个独立的方向:一是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取;另一方面,信息技术
5、横向扩展到自动化的设备、机器和系统中。信息技术已渗透到产品所有的层面,不仅包括传感器和执行器,而且包括控制3器和仪表。Internet/Intranet 技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品,如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。2 电气自动化控制系统的设计思想 2.1 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
6、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。 2.2 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
7、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。 42.3 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
8、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。 3 电气自动化的发展趋势 电气自动化的发展趋势应该是分布式、开放化和信息化。分布式的结构是一种能确保网络中每个智能的模块能够独立的工作的网络,达到系统危险分散的概念;开放化则是系统结构具有与外界的借口,实现系统与外界网络的连接;信息化则是使系统信息能够进行综合处理能力,与网络技术结合实现网络
9、自动化和管控一体化。在开创“电气自动化”新局面的时候,要牢牢地把握从“中国制造”向“中国创造”的转变。在保持产品价格竞争力的同时,中国企业需要寻找一条更为健康的发展道路“电气自动化”企业要不断吸收高新技术的营养,才能为开创“电气自动化”的5新局面增添动力。要全面把握“科学发展观”的基本内涵和精神实质,结合本地区、本部门、本行业的客观实际,按照“以人为本、全面协调可持续发展的要求”,认真寻找差距,总结经验教训,转变发展观念,调整发展思路,切实把思想和行动统一到“科学发展观”的要求上来,把“科学发展观”贯彻到改革开放和我国电气自动化”进一步实现现代化、国际化和全球化的过程上来。 参考文献: 1孙琥.科学发展观旗帜下的工业电气自动化发展J.硅谷,2009,1 2孙金明.自动化技术的三大革新J.中国科技信息,2005,14 3高东杰、谭杰、林红权.应用先进控制技术M.北京:国防工业出版社,2003.1 4甘永梅、李庆丰、刘晓娟、王兆安.现场总线技术及其应用M.北京:机械工业出版社,2004.6 5王志良.综合化、网络化、绿色化对自动化科学技术发展的几点回顾与展望J.自动化信息,2001,4
