自动化控制系统设计实例论文

论电气自动化控制系统的设计思想【论文关键词】：电气自动化；控制系统；设计思想；系统功能 【论文摘要】：文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想（以发电厂为例子），展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能，通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。在工业自动化领域，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采纳。 一、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．发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作。 2．发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制。 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。 4．220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网。 5．6kV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。 6．380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制。 7．高压启/备变压器控制和操作(2台机共用)。 8．柴油发电机组和保安电源控制和操作。 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。 二、电气自动化控制系统的设计思想 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，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、探讨电气自动化控制系统的发展趋势 OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现，IEC61131的颁布，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。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。 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平台的融和，电子商务的普及将加速着这一过程。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。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。 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. [2] 范辉、陆学谦，电气监控系统纳入DCS的几点体会，电力自动化设备，2001, 21(3): 52-54. [3] 薛葵，发电厂电气监控系统, 电力系统装备，2002 (1): 72-73. [4] 蒙宁海，火电厂厂用电系统监控方案的探讨，广西电力，2003, 26 (2): 44-47. [5] 林跃、秦岭，纳雍发电总厂ECS方案解决方法的探讨, 贵州电力技术，2003, 6(7):3-5. [6] 曲兆卫、刘耀志，等. ECS系统在蒙华海电的应用, 内蒙古电力技术，2003, 21(5):51，62. [7] 陈良根、田兰、张进，ECS在巴蜀江油电厂的应用, 四川电力技术，2003, 26 (3):9~10. [8] 张军、李楠，浅谈电气控制系统(RCS)的应用和发展, 自动化博览，2004, 21(6):66-69. [9] 朱建梁，电气控制系统(ECS)进入DCS系统力式的探讨, 湖南电力，2004, 24(10):30-32.

第一篇：PLC对电气自动化控制的应用论文

引言

随着高新技术的发展，自动化系统逐渐应用到工业生产领域。PLC技术的应用，不仅解决了传统电气控制系统内部结构复杂，可靠性低，能耗高等问题，而且节省了大量的人力物力，保证了控制系统的工作质量。推动了我国工业转型和健康发展，受到越来越多专业人士的关注和重视。

1、PLC概述

（1）PLC的概念。在国际电工委员会(IEC)的标准中，可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)的定义为：可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。在系统运行过程中按照用户的实际需要在系统软件支持下，保证系统功能的正常发挥，其工作原理是按照“串行”的工作方式，扫描各个输入点数据，并发送给输出点相应的信号和数据，中央处理器会直接显示在执行的程序命令，一直到整个程序全部运行结束。结束后会周而复始的重复这一过程。PLC硬件构成一般分为箱体式和模组式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模组式PLC，有CPU模组、I/O模组、内存、电源模组、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。电源对于PLC的系统运行有重大意义，一旦电源出现了问题，PLC将无法正常运转。所以PLC的生产厂家非常重视电源的质量，电源自身的特性决定了所提供的电压只能在小范围内波动，并且需要注意电源在运行过程中要和交流电网形成协调配合，这样才能保证持续供电[1]。CPU在PLC系统运行中的作用也至关重要，如果PLC是一个人，那么CPU就是这个人的大脑，没有大脑就无法处理信息和存储数据，就无法工作。在系统运行中它最大的作用就是判定PLC控制系统的状态，之后将存储好的数据发送到对应的输出设备当中，这样可以确保PLC始终处于良好的运行状态当中。（2）PLC的特点。首先，PLC的性价比高，这主要体现在功能上，有些功能只有通过PLC系统才能实现，因为系统中有许多编程元件，具有非常强大的控制功能，可以有效的调整和控制整个电气自动化系统，并且进行集中化处理，提升工作效率。其次，PLC的操作便捷，不需要有非常专业的计算机知识，程序简单，易于操作是PLC最显著的特点。只要懂得编程语言即可，也不需要较长的系统开发周期，这就减少了操作量，提升了工作效率和工作质量。最后就是对硬件条件有很强的适应能力。PLC有完善的自我检测功能，故障率低，即使发生故障，检修和维护也非常简单，可以在短时间内处理好，保证了系统的稳定[2]。

2、PLC在电气自动化控制中的实践应用

随着PLC技术的更新和完善，此技术已经广泛应用于电气化控制的实践中。其中有：顺序控制、开关量控制和闭环控制三个方面。（1）顺序控制。随着环境污染的加剧，国家越来越重视节能减排和工业可持续发展，在工业生产中降低能耗增加效率是我们一直在追求的目标。PLC技术的应用，实现了对单独工艺的流程和对全长生产工作的协调与控制。例如在煤炭系统中，一个好的煤炭自控系统设计可以使生产更加平稳的进行，同时使用过程中显著提高生产效率。煤炭控制系统采用的是分层式网络结构，这种结构可以有效的监督和控制相关设备，现在煤炭系统基本实现了PLC控制，提高了生产稳定性，减少了工作人员工作量，减少人力和物力的资源浪费[3]。（2）开关量控制。在应用PLC系统的过程中，就是把虚拟继电器当做机械继电器，所以在运行过程中不考虑反应时间，也不需要考虑返回量，在这样的情况下，系统运行过程中开关量控制方面做得很好。由于PLC不需要大量实物元件和软继电器，提高其稳定性。没有多余元件干扰，维修更简便，功能仍全面。在电气自动化工作中，这项技术应用到了自动切换系统，显著提升了运行速度。同时，PLC技术可以使系统备用电源自动投入装置，在火力发电系统中增强了系统的可靠性，被广泛应用于电业局生产中。PLC控制系统不仅可以减少辅助开关数目，也可以集中显示和控制多台断路器的信号，这样系统就有了逻辑判断能力，提升了系统的抗干扰力，实现了系统高效可靠运行。（3）闭环控制。电气自动化系统有多种电机启动方式，如现场控制手动启用、自动启用，机旁屏手动启用等。与其他控制手段先比，闭环控制保持了系统设备的相对独立性，能够保证系统设备在没有其他控制量来源的时候，能够维持系统社会的正常运行.闭环控制是基于系统人机交互实现的，以机旁屏手动控制为例，在系统设备运转的过程中，系统各项参数会以数据的形式出现在机旁屏上，而操作人员可以通过这些数据对系统设备运行的状态进行及时的了解，并基于系统运行的需要，对相应的运行参数进行调整，进而保证系统设备生产活动的顺利进行。

3、结论

PLC系统在应用的过程中能够体现出强大的功能，不仅克服了传统系统的缺点，更提升了工作效率。随着科学技术的进一步发展，PLC系统会更加优化和完善，应用范围会更加广泛，应用程度会更加深入。

第二篇：PLC对电气自动化控制的应用论文

1、PLC实践应用主要优点

在PLC系统应用实践中，我们对其主要技术应用内容进行了技术分析，发现这一技术在实践应用中具有以下的优点。一是自动控制过程反应较快。在PLC系统应用实践中我们发现，技术人员使用了新型的自动化管理辅助继电器完成控制工作。较之传统的机械式继电器,这种继电控制技术在应用中使用了内部逻辑关系进行控制处理。所以在实际控制过程中，其控制的节点变位时间几乎为零，极大的提高了自动控制的反应速度。二是控制过程的可靠性高。在PLC系统控制技术应用实践中我们发现，这一控制系统在实际技术应用中具有良好的抗干扰能力。特别是在使用情况较为复杂的工业生产环境中，PLC系统的较之传统控制系统而言，其抗干扰高特点保证了生产系统控制可靠性的提高。三是控制操作方法简单。在PLC系统控制实际过程中，控制指令是通过较为简单控制过程完成的。这些较为直观地操作方式，即使是初学者也可以较快的掌握。这种操作简单地特点，对于控制管理的开展具有极大的实际作用。

2、PLC系统控制主要应用探析

完成对电气系统的顺序整体控制

在实际的电气系统控制过程中，利用控制技术完成系统工作顺序控制，是控制系统的重要内容。这一技术控制系统在实际控制过程中可很好的提高控制系统的工作质量与效率。在PLC控制系统实践应用中，我们发现这一控制系统在顺序控制管理中具有良好的工作方式，所以在实践应用中，可以很好地代替传统的继电控制系统，完成工业生产的电气控制工作。在实际应用中，我们对PLC控制系统的顺序开关模式进行了实践考察，发现其主要功能包括了以下内容。一是在当前的PLC控制系统实际应用中，顺序控制系统不仅可以完成单独控制过程，还可以利用信息模块与通信总线连接的方式实现整体系统，乃至生产车间的整体控制。二是在PLC控制系统中，控制主要过程是通过集控室管理完成的。这种独立集中地控制管理模式可以很好地保证自动化管理效率的提升。正是因为PLC控制系统在电气顺序控制过程中具有以上优势，所以其在自动化控制研究中的作用得到了极大的提升。

完成对电气控制系统的稳定化控制

在传统的电气系统的控制过程中，电气系统的控制过程主要是通过电磁型继电器控制系统完成的。在实际工作中，由于这一系统主要采用电磁元件进行控制。但是在实际控制过程中，这种控制系统的可靠性性较低，并存在接线复杂、维修困难等诸多问题，影响了其使用质量。而在PLC控制系统的实际应用中，因为其在实际运行中采用了软继电器进行控制操作，起高了其控制的可靠性。同时在操作过程中，工作人员可以利用简单的操作过程完成控制工作。正是因为PLC控制系统具有以上的优势，保证了其在电气控制系统的开关量控制，可以发挥出良好的作用。特别是其具有的稳定性强的特点，在实际电气控制过程中可以发挥出以下作用。一是稳定性较强的特点，可以保证电气控制过程的质量与效率的提升，确保生产产量的提升。二是稳定性强的控制过程，可以避免安全事故的产生。在实际的电气控制过程中，良好的开关量控制可以很好地保证系统稳定运行，是安全生产的必要技术支持手段。在实践过程中我们发现，PLC系统良好的稳定性特点保证了系统开关量控制的稳定，是自动控制系统的重要技术支持手段。

完成对电气控制系统的自动化管理控制

在实际的电气控制控制管理中，PLC系统的自动管理控制状态在系统控制运行发挥着重要作用。在实际中我们发现PLC自动控制系统在实际控制过程中，包括了以下工作。一是快速反应的自动化控制处理。与传统的继电器系统相比较，PLC控制系统在实践中因为其对控制反映的时间几乎为零，这就使得其控制过程中的整体反应速度高于传统的控制方法。这种高速反应的控制过程是实现自动化控制的重要保证。二是稳定的连锁化控制过程。在电气控制过程中，自动化处理中连锁控制中时间差的控制极为重要。在PLC控制系统中，由于其控制的稳定性较高，保证了连锁控制的顺利完成。

3、技术应用未来发展趋势研究

在PLC控制系统的技术发展中，我们结合系统技术应用与生产实际情况，开展了技术应用发展未来趋势的研究。在研究中我们发现，PLC控制系统技术的未来发展趋势主要包括了以下内容。

提高系统整体的抗干扰性

在PLC控制系统实际应用中，其良好的.抗干扰性特点为自动控制的完成提供了保障。所以在PLC控制技术的研究中，我们必须加强对系统整体抗干扰性的技术研究工作，特别是在高温高湿等较为恶劣的生产环境，以及生产过程中电磁干扰严重的生产环境中，提高系统整体的抗干扰性，对于技术的进一步应用具有极大的作用。

系统控制管理的网络化、数字化趋势

随着PLC控制系统的应用的推广，如何更好地提高其自动化过程就成为了我们研究的重要内容。在这一过程中，控制系统的网络化、数字化的应用就成为了我们研究的重要内容。在实际研究过程中，数字化、智能化控制技术在PLC控制技术应用得到了广泛应用。

4、结束语

随着现代化工业生产中自动化控制技术的不断发展，传统的继电器控制系统因其技术中的缺陷影响了自动化控制技术的发展。正因如此，我们在自动化控制技术研究中广泛采用了PLC控制系统技术。在实践应用中，这一技术因其稳定性好、控制简便等优势，得到了广泛应用。我们做好这一控制系统的技术发展研究，可以为工业生产技术的发展提供更好的理论支持。

第三篇：PLC对电气自动化控制的应用论文

随着时代发展，工业已经逐步实现了电气自动化，这种技术的应用极大的推动了工业的发展。近年来，PLC作为一种新型的、高科技手段被广泛的应用到工业电气自动化当中去，以期能够进一步提高工业生产的效率，从而促进整个工业的发展。

1、工业电气自动化

工业电气自动化指的是在工业企业当中的电气自动化，其中涉及到技术方面的主要包括电子、电机电器、信息、网络和机电一体化等这几种技术，随着互联网和计算机的迅速兴起，电气自动化也适时的得到了广泛的提高[1]。目前，电气自动化已经逐步的完成了信息化与开放化，在很大程度上促进了工业的发展，与此同时也就带动了整个社会经济的发展。

2、PLC概述、工作原理及其特点

PLC，即可编程控制器，这是专门为了对工业进行控制而设计的一种自动控制装置，用于控制工业生产当中的电气设备。可编程控制器之所以能够使得操作简便，是因为它融合了电气控制技术、通信技术以及计算机技术等多种技术。PLC工作的原理，主要根据工作的阶段进行分析，在不同的阶段的工作原理也不尽相同。输入采样阶段时，PLC主要是进行数据的采样，通常用到的方式是扫描，之后对采集到的数据进行读取、存储并且输入到单元格中[2]。在这个阶段中要注意输入数据状态的改变不会影响到单元数据的处理，因此应当对读取数据的信号形式进行选择以保证数据信息在任何情况下都能够被读入；程序执行阶段，PLC主要是对用户程序进行自上而下的扫描，并且按照一定的顺序、录像运算得到结果；系统输出的阶段，PLC将刷新执行中的用户程序，并且根据相应状态在刷新过程中对前一阶段数据锁存，以便能够对其他的外设装置进行更好的驱动。PLC的特点对于其在整个工作当中有着一定的影响，为了保证PLC能够发挥其作用，本文将对其特点做简要分析。PLC的特点包括其可靠性、抗干扰能力强、自诊能力强、通信性强以及能够进行故障检测和相应的信息保护及恢复。它的自侦能力可以对工作中出现的错误进行及时的过滤和硬件方面的保护；其通用性强使得PLC操作起来非常简便。除此之外，PLC能够对生产机械和生产线进行控制，甚至可以控制一整个生产的过程。它的操作简便而且易于掌握，所以对于相关人员的培训时间也较短，能够快速的投入到工作当中去。以上诸多的PLC的特点，使得其在电气自动化当中被广泛的应用。

3、PLC在工业电气自动化中的应用

在传统机床系统当中的应用

传统的机床系统有着耗能、效率低等明显的不足，很容易在工业生产过程当中出现故障而影响质量和进度，而且这些故障一旦出现，维修的难度非常大。除此之外，传统机床一直沿用继电器控制的系统，这种系统常常出现接线老化及接触不良等各种问题，严重的影响了工业的发展。PLC被应用到传统机床系统之后，根据PLC的特点能够将传统机床中所使用的软、硬件进行合理的改造和完善，并且通过编程对其进行合理控制，对机床的使用状态进行及时的了解，从而提高了机床运行的稳定性，增强了传统机床的安全性，进一步的促进了企业的发展。PLC在传统机床当中的应用主要是解决故障、提高效率。

在火电系统中的应用

火电系统中涉及到很多方面，水处理、输煤系统、排渣系统以及除灰系统等都是火电系统的辅助系统，PLC可以根据自身的工作原理对这些系统进行合理控制，与此同时应用PLC中的通讯模块实现数据的信息化、开放化，促进了各系统的相互协调。其中输煤系统和除灰系统中应用的主要是PLC的顺序控制功能，输煤系统当中主要是分层时的网络结构，纵向分为主站层、远程10站以及现场传感器三个层。可编程控制器与人机接口的设备两部分组成了主站层，OLC的CPU通常配置双机。输煤程控紫铜的控制方式采用的是控制室集中控制，并且就地设置了事故紧急停机的开关和检修用启停的按钮。除灰系统中需要进行控制的主要有输送风机、气化风机、收灰风机和管道压力，通常有PLC的传感器、主控柜和二次仪表三部分组成，有时按照网络结构时也可以疯操作员站和下位机控制器[3]。对于断路器的控制和系统的自动切换需要用到PLC的开关量控制功能。通过对PLC型号的合理选择，并且编制可行的控制程序，实现在变电所当中对于多台断路器的控制和信号的显示。

4、结束语

随着工业电气自动化的不断发展，它对于技术的要求也越来越高，使得PLC系统的产生和应用顺其自然。PLC应用在工业电气自动化中，不仅使得自身的诸多功能得到了充分的发挥，而且有效的解决了工业发展中存在的很多问题与不足。PLC的控制系统有着十分强的环境适应力，加之它变成简单，使用便捷，耗能小，在工业电气自动化中得到了广泛的应用，已经逐步的称谓了工业电气自动化的标志。