电气自动控制系统范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了4篇电气自动控制系统范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

【关键词】

电气；自动控制；系统；设计；基本任务

1 电气控制系统设计的基本要求

由于系统从初步设计、技术设计到产品设计过程中的每一个环节都与产品质量和成本密切相关，因此设计工作首先要树立科学的设计思想，树立工程实践的观点。正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。电气控制系统设计的基本要求是：①熟悉所设计设备的总体技术要求及工作过程，取得电气设计的依据，最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制系统的要求。②优化设计方案，妥善处理机械与电气的关系，通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设计方案，在满足要求的前提下，设计简单合理、技术先进、工作可靠、维修方便的电路。③正确合理地选用电器元器件，尽可能减少元件的品种和规格。④取得良好的平均无故障时间（MTBF）指标，确保使用的安全可靠。⑤谨慎积极地采用新技术、新工艺。⑥设计中贯彻最新的国家标准。

2 电气控制系统设计的基本内容和设计步骤

以电力拖动控制系统设计为例，电气控制系统的设计包含原理设计与工艺设计两个基本部分，现分述如下。

2.1 电气控制系统的原理设计

电气控制系统原理设计主要包括以下内容。

2.1.1拟订电气控制设计任务书（技术条件）

设计任务书是整个系统设计的依据，同时又是今后设备竣工验收的依据。因此设计任务书的拟订是一个十分重要而且必须认真对待的问题。在很多情况下，设计任务下达部门对本系统的功能要求、技术指标只能描述一个粗略轮廓，涉及设备使用中应达到的各种具体的技术指标及其他各项基本要求实际是由技术领导部门、设备使用部门及承担机电设计任务部门等几方面共同协商，最后以技术协议形式予以确定的。

电气控制设计任务书中，除简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、动作要求、传动参数、工作条件外还应说明以下主要技术指标及要求：①控制精度、生产效率要求；②电气传动基本特性如运动部件数量、用途、动作顺序、负载特性、调速指标、起动、制动要求等；③自动化程度要求；④稳定性及抗干扰要求；⑤联锁条件及保护要求；⑥电源种类、电压等级、频率及容量等要求；⑦目标成本与经费限额；⑧验收标准及验收方式；⑨其他要求，如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、信号指示、报警方式等等。

2.1.2选择拖动方案与控制方式

电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部分，在总体方案正确的前提下，才能保证生产设备各项技术指标实施的可能性。在设计过程即使个别控制环节或工艺图纸设计不当，可以通过不断改进、反复试验来达到设计要求，但如果总体方案出现错误，则整个设计必须重新开始。

2.1.3确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体型号

拖动方案决定以后，就可以进一步选择电动机的类型、数量、结构形式及容量、额定电压与额定转速等要求。电动机选择的基本原则是：电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载特性相适应，以保证工作中运行稳定并具有一定的调速范围与良好的起动、制动性能。工作过程中电动机容量能得到充分利用，即温升尽可能达到或接近额定温升值。电机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。

应该强调，在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方便的交流异步电动机。

2.2 电气控制系统的工艺设计

工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计要求的各项技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图纸资料。工艺设计的主要内容如下。

2.2.1根据电气原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。

总图应反映出电动机、执行电器、电器箱各组件、操作台、电源以及检测元件的分布状况和各部分之间的接线关系与连接方式。这部分设计资料供装配、调试及日常维护使用。

2.2.2按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列各部分的元件目录表，并根据总图编号统计出各组件的进出线号。

2.2.3根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图（电器元件布置与安装图）、接线图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。

这些资料是组件装配和生产管理的依据。

2.2.4根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图纸，标明技术要求。

这些图纸是机械加工和外协作加工所必须的技术资料。

2.2.5设计电气箱。

根据组件尺寸及安装要求确定电气箱结构与外形尺寸，设置安装支架，标明安装尺寸、面板安装方式、各组件的连接方式、通风散热以及开门方式。在电气箱设计中，应注意操作维护方便与造型美观。

3 自动控制系统的种类

目前，电气自动控制系统包括：开环控制系统、闭环控制系统。开环控制系统中基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。

4 自动控制系统的功能

对于电气设备而言，自动控制系统的主要功能是实现自动化操作，降低人工操作的难度，提高电气设备的运行效率。此外，自动控制系统配备了相应的监控结构，可以通过系统内部的元件对电气设备的故障情况及时监测，对可能发生的故障及时告警处理。随着企业自动化生产水平的提升，自动控制系统的作用更加显著，其逐渐成为支撑电气系统持续运行的重要因素。如：当电气设备在正常运行状态下，自动控制系统检测到异常状况时可自动发出报警信号，提醒设备操作人员注意安全。

【参考文献】

篇2

一、电气自动化控制系统的综合功能概述

以下为电气自动化控制系统简析图，从下图可以清晰的看出电气自动化控制系统中各部分的关联和影响。

图 电气自动化控制系统简析图

结合目前常用单元机组的运作模式和电气自动化的控制特点，可以将发电机上某一变压器组同电源等电气控制全部纳入ESC监控模式下。它的综合功效是：

形成发变组断路器220kV/500kV的出口，从而隔断开关控制和操作；

控制发电组、厂高变以及励磁变压器的保护程序；

形成包括启励和灭磁操作以及切换增减磁控制方式的操作组成的发电机的重要励磁系统；

同时变组断路器出口将自动形成开关自动化并允许手动操作的同期并网；

高压6kV厂用电源的监视及操作、厂用电压快切装置状态的操作、监视及低压自投控制装置；

380V的低压厂用电源的系列自投装置控制；

允许两台机共用的变压器操作控制程序；

保安电源及柴油机组的操作控制程序；

监视直流系统及LPS系统。

同时，因为电力自动控制系统在发变组的主保护及安全自动装置部分要求必须全部实现在DCS中，目前尚未得到发展，不过值得肯定到是，已经与DCS要扣实现连接，可以通过这一系统进行追忆事故的实现，这也属于通讯信息自动化装置。

二、电气自动控制技术的应用

电气自动控制系统对企业的设备运行会产生很大的影响，为保证电气设备操作的稳定运行，企业要积极引进先进的自动控制技术。从现有的自动控制系统结构看，需要引进的自动控制技术有自动化技术、一体化技术、智能化技术等等，电气设备操作人员要根据实际情况合理运用。

（一）自动化技术

实现生产自动化是企业引进的第一技术，与早期传统的人工作业模式相比，自动化技术的运用满足了机械生产的需要。对于高难度的生产作业模式，若坚持人工生产则会造成电气设备故障，电气自动化生产技术的运用提高了设备的使用性能。

（二）一体化技术

一体化生产技术包括两方面：一是“人机一体化”，生产人员与机械设备之间的运行实现一体化操作，促进了生产效率的提升；二是“生产一体化”，现代化生产流程不再局限于某一个操作环境，而是将操作、告警、故障、调控等多个环节融为一体。

（三）智能化技术

当前，计算机技术在电气设备控制中得到了广泛的运用，以计算机为控制中心的先进生产模式正积极推广。智能化生产操作模式成为了企业的新方向，其能够完全摆脱人工操作设备的开采方式，只需通过计算机操作即可达到预期的控制效果，智能化技术的安全性、稳定性、可靠性良好。

（四）监控功能的应用

监控方式集中化

综合电气自动控制系统的设计，实现集中监控是较简单的设计方法，对控制站防护的要求一般不高却可以实现极方便的维护。其特点是把全部的系统功能集中在单一处理器上再进行综合处理。自然，其缺点十分明显，全部的设备投入监控操作，必然出现因目标对象的增加而增加主机压力，使电缆、投资大幅度增加，而超出最佳距离的电缆也会在一定程度上干扰系统可靠性。并且，通过刀闸隔离实现闭锁和断路器连锁而采用的硬接线时常因节点连接不到位尤其是辅助接点部分，从而使结果并不理想甚至设备无法正常操作。要达到效果理想的目的必须通过二次接线实现，而查线复杂、维护量大，也可能带来一些不必要的错误操作，这样的方法实际上并不是理想的。

2、远程及现场监控的同时实现

远程监控系统要求现场总线的通讯速度不能太高，但这样的方式对电缆和安装费用的消耗很少，且可靠性、灵活性并存的特殊性，只适用在较小的部分。而与之相反的全场电器自动化控制系统的构建，则使用现场总线的监控方式，而且随着以太网和现场总线这样的网络科技的发展普及，电气自动控制系统的智能化也有了一定的基础并逐渐实现和发展。

现场监控的通讯总线是由串行连接的智能设备及自动化系统实现数据的双向传输，这根串行电缆可以有效的链接起中央控制室的PC、监控软件、PLC以及CPU，并且连接上远程的变频器、仪表及马达启动器和低压断路器等设备。如此，大量的信息被中央控制器采集上来，达到良好的效果。这相对于远程监控，现场总线的形式更有针对性目标，不同区域具备不同功能，并且具备远程监控的全部优点还补充了那部分不足。不仅降低耗费还使各功能装置相对独立、实现网络连接和其灵活组态，并同时提高了系统的可靠性使系统不会因单一装置出现故障或连接问题而影响整体系统的运作甚至瘫痪，

电气自动控制中监控系统存在问题及运行建议

（一）存在的问题

1、ECS接口问题

目前我国DCS硬件普遍采用的都是进口设备，然而进口的DCS通信开放性在很大程度上受到限制，导致ECS与DCS的接口存在一些问题，并体现在以下两个方面：一方面是一般情况下DCS系统较为侧重于机炉控制，对于电气自动化的控制开发受到一定限制，因此无法接受来自ECS的更多数据；另一方面是DCS系统的扫描周期较快为大约200MS，然而通讯周期、数据长度、信息量的多少对通信的实时性都存在一定的影响，因此ECS通信速率具有不稳定性。

2、系统接入问题

当前，我国大多发电厂电气系统与DCS相连接，采取“硬链接”方法，但是这种方法的经济性不佳，需要投资量较大，而DCS采取按“点”收费形式，每一个“点”的增加，都涉及到电缆与DCS连接的增多，增加了投资。

3、电气联锁问题

在发电厂运行过程中，涉及到各种联锁回路问题。虽然支撑联锁反应的原理较为简单，但是由于电气自身操作较为复杂，再加上通信不稳定状态，可能造成通信中断问题，引发联锁失效。因此，在选择联锁通信时，大多为“硬接线”形式。

（二）运行建议

1、接口问题

结合实际情况来看，一些功能不适合通过DCS而实现，这就需要充分考虑DCS与装置之间的接口问题。另外，有关电除尘程控系统、网控计算机监控系统等如何与DCS相连接，也是需要关注的问题。如果出现接口处理不当问题，将对DCS监控功能的顺利实现造成影响；有关接口的连接问题，可包括通信VI网络连接、硬接线连接等两种形式。当前，我国国内已经加快研究并应用硬接线方式。在网络速度与电气设计需求相符的情况下，也可考虑采用VI网络连接。

现场总线

对于现场总线的设计，可以结合具体的工程情况、控制对象、控制范围等，设置不同的段。例如，既可以在较为分散的开关柜中布置，也可以在相对集中的办公楼、专用房间等进行电气分场布置。

有关机组公用电气系统问题

在两台机组的公用电气系统中，如备用电源、高压起动等，通过DCS公用控制网实现控制作用。在DCS公用系统中，形成相对独立的公用控制网络，并与另外两台机组相连接，可以将数据纳入到DCS系统中。任何一台机组的操作人员，都可以在权限范围内进行公用系统操作处理，但是应该注意到，在DCS系统之间需要通过软件支持闭锁功能，确保在同一时间，仅有一项操作为有效状态，确保各项工作有序开展。

四、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。

结语

综上，从长远角度考虑，企业在控制电气设备过程中要采用先进的控制系统，自动化控制系统的运行可提高设备操控的效率，降低操作人员从事生产的难度。为了让自动控制系统能够高效运行，企业必须制定针对性的技术方案保证设备的正常运行。

参考文献

篇3

中图分类号：C35文献标识码： A

一、自动控制简述

自动控制技术在现代科学技术的发展过程中发挥着非常重要的任务，在现代工业自动化发展过程中，随处可见自动化控制的影响，即使在我国日常生活中，自动化控制技术也较为常见。不仅在飞行器、机器人及工业过程中有自动控制的存在，而且生活中高压锅上的安全阀也作为一个简单的控制系统，所以可能说在多个领域自动控制技术都较为常见。电气自动控制系统结构较为多样化，而且应用的领域也较广，对加快我国工业自动化的实现起到了极为重要的作用。

二、闭环控制系统和开环控制系统

（一）闭环控制系统

闭环系统也可称为反馈控制系统，其主要是通过系统的输出信号来对系统起着直接控制的作用，其通过输入信号与反馈信号之差所形成的误差信号作用于控制器上，从而有效的降低系统发生误差的可能性，确保系统的输出量与预期希望值保持在同等的水平。其是充分的应用反馈作用来减少系统误差的产生，目前闭环控制系统在工业生产和日常生活中应用较为广泛，如目前大多数机床数据系统、冷藏设备、热水器及空调等都属于闭环自动化控制系统。

（二）开环控制系统

在开环控制系统中，其输出量对于系统的控制作用是不会产生影响的，所以在开环控制系统运行时，不需要对输出量进行测量，而且也不需要将输出量反馈，更不需要与输入量进行比较，其是完全由时间来进行控制。在我们日常生活中，洗衣机就是个很好的例子，通过洗涤、漂水和脱水整个郭晨更不需要输出信号，便可依次执行。另外目前交通管制系统也是开环控制系统，其完全由时间来进行控制，不需要对实际车流量进行测量。

在开环控制系统中，其输出量不需要与输入量进行比较，而且每一个参考输入量都有相应的固定工作状态与之相适应，这就对系统的精度具有较高的要求。因此对于开环控制系统来说，精确地校准是非常有必要的，不仅要进行精确地校准，还要保证在工作过程中的稳定性，不会发生变化。因为一旦有内外界因素干扰时，则开环控制系统则无法按照既定的任务完成工作，所以对于开环控制系统的应用，需要在已知输入量和输出量的基础上，而且不存在内扰和外扰情况下才可以采用开环来进行控制，通常情况下沿时间坐标轴单向运行的任何系统，其都属于开环系统。

三、简述电气自动系统的具体功能

（一）保护功能

电气设备不同于其他的生产设备，由于电流或电压等不是完全稳定的，有时会超负荷运行，有时又会低于规定的最低限度，因此在运行过程中电气设备会时常发生无法预知的故障，由于人员安排和工作量等多方面的因素，就要求电气自动系统的设计能够满足对于出现的故障进行检测，同时系统能及时作出应对措施，对设备和线路的安全进行保护，确保整个电气系统的安全运转与工作。

（二）自动控制功能

所谓的电气自动控制体系，首要着重的即是自动控制技能。它所要做到的即是当全部作业渠道呈现弊端时，体系不只要对弊端做出检测和警报提示，还要对弊端进行紧急应对，最常见的即是堵截电源，确保全部主动体系以及作业设备的安全。这即是电气主动体系与传统人工办理之间的不同，人工办理不只作业量大，并且简单发生缝隙，对弊端的判断存在必定得差错，一起人工排除毛病不只功率慢，而且存在必定的危险性。发明主动控制技能即是为了代替传统的人工，确保设备和人员的安全，进步出产功率。

（三）测量功能

电气自动控制系统配备的测量功能，就是对设备运行期间的各项指标数据进行检测例如电压、功率、时间等等，传统的人工检测无法到达实时的检测效果，存在一定的误差和延时，同自动控制系统相比缺少效率与精准度，相比较而言，系统的测量功能更加便捷，方便人员对设备运行的检测，保证生产的正常运行，节约人力资源和提高生产效率，这也是今后电气行业的发展趋势。

（四）通讯功能

电气自动控制体系统装备的通讯功能，即化通讯自动，是整个控制系统内外联系桥梁。有线通讯和无线通讯、内部通讯与外部通讯，都是基于开放的通信协议。在工业电气控制系统中，特别是系统与系统间连锁信号的通讯，有线通讯由于其稳定可靠性为首要之选。无线系统随着加密技术与纠错技术日益完善，在炼钢铁水倒罐站罐车称量数据传输等领域也逐渐开始应用。伴随无线基站通讯数据传输技术成熟，这为电气自动控制体系统跨区域远程控制提供了技术可能。

（五）监测控制功能

目前电气主动控制体系均已对该项功用进行了配备，意图即是为了对出产进行非常好地监管。由于电是一种不稳定的能源，尽管存在必定得危险性，可是关于生产来说却是紧密相关的。由于人无法直接观察到电流的运动，使用人工进行监测会存在必定的危险性和不确定要素，这就需要主动体系中的监测功用。当体系在工作时期发现异常时，就会宣布警报，提示现场工作的工作人员及时撤离，保证工人的生命安全。

电气主动体系的监控方法种类较多，通常能够分为集中监控方法、现场总线监控方法和长途监控方法。由于工作地区和方法存在必定的区别，因而关于监控的挑选就要做到量体裁衣。例如关于工厂内部分体系进行监控时，就能够挑选远程监控方法，由于该方法不适合全厂的系统监控，这首要是由于它的通信速度相对较低，可是该监控体系所需的安装资料和投入的资金都相对较低、并且操作相对灵活，使用时愈加牢靠。

四、自动控制系统举例

（一）汽车驾驶控制系统

目前汽车加强控制系统即是应用的自动控制系统，其主要是由汽车驾驶人来对方向盘进行控制，利用眼睛来对预计的路线进行观察，一旦偏离时则对方向盘进行高速，减小其误差，使其回复到预定的路线。这利用的就是人工闭环系统。

（二）汽轮发电机控制系统

在汽轮发电机上进行自动控制系统的应用，对于降低能耗，实现负荷的平衡具有极为重要的意义，在系统中以计算机作为控制器，通过预期的氧气含量、温度、压力、发电量及实际测定的值进行比较，从而利用所产生的控制信号来对锅炉进行给水、加燃料、调节空气阀的开度，确保其达到预期的性能。

（三）机器人

自动化控制系统在机器人上得到了充分的应用，其是通过自动化技术和计算机控制所实现的，可以说是自动化的一个特定分支，机器人可以代替人工劳动，具有拟人化的特征，而且机械手作为常见机器人的一种，其可以模拟人的手臂和手腕来协助人类完成一些特定的工作。

（四）控制工程实践

工业过程(加工、制造等)中若采用自动控制而非人工控制，常称之为自动化。在化工、造纸、电力、汽车、钢铁等工业行业中，自动化已经非常普遍。自动化成了工业社会的主旋律，工厂普遍应用自动化机器设备来提高生产产量，以便弥补由于工人加薪和通货膨胀所带来的成本增加。此外，现代工业还致力于提供越来越精密、可靠和性能好的产品。例如，精密可靠的控制在过去的几十年中显著地提高了汽车性能。自动化最早在汽车工业中得到普及。传送带与自动化机床相结合，形成了很长的自动化生产线，可以在几乎没有操作人员干预的情况下，生产汽缸之类的引擎零部件。在车身生产中，使用自动给料机和高速冲压机，可提高板材成型的效率。在设计和生产都相对成熟的其他领域，如汽车水箱生产中，自动化生产线已经完全取代了人工操作。

在现代应用中，自动化可以定义为利用程控指令对指定对象进行操纵，并通过信息反馈确认指令是否被正确执行的一项工程技术。自动化通常应用于过去由人工操作的场合，一旦实现了自动化，系统就可以不要人工干预或协助，而且还能比人工操作运行得更准确、更快捷。

近年来，反馈控制概念也应用在了自动仓储和库存管理中，对于农业来说，对自动控制的需求也日益提高，人们不仅开发了自动控制的保鲜饲料室和自动拖拉机，还对风力发电、太阳能取暖以及制冷装置和汽车发动性能的自动控制这些重要现代控制系统做出实例。

五、控制系统展望

一般意义下的控制系统其环境适应性都较强，其具有较强的现代化控制意义，但其是需要人来对其及时进行指导的，特别是在未来的发展中，将会有更先进的机器人系统出现，这就需要对传感反馈机制来进行改进，这就就使其任务具有更强的适应能力，所以需要加强对人工智能、传感器集成、计算机视觉的研究，而且机器人系统的通用性和经济性也会变得更好，使控制系统能够更好的成为人工控制的延伸，尽可能的减轻操作手的负担，充分的利用计算数据库管理，从而更好的提高操作手的工作效率，加快人机交互及监督控制系统的研究力度。

结束语

科技的发展和生产生活对自动化的需求，关于电器自动控制系统在生活中的应用变得越来越广泛。该系统在未来的发展有很大的空间，它对于加快生产提高效率、节约人力物力、推动生产力发展等有着深远的影响，我们应当加强对此技术的重视程度。

参考文献

[1]王铁静.电气自动控制系统的功能探讨[J].科教导刊(中旬刊),2013,07:39+55.

[2]付晓红.电气自动控制系统功能探究[J].电子制作,2014,05:264.

[3]唐静.浅谈电气自动化控制系统的应用及发展[J].电子世界,2014,03:87-88.

[4]陈晓桃.电气自动控制系统的功能与监控[J].硅谷,2011,23:174.

篇4

前言

房地产行业、汽车制造业、航空航天业等行业对钢铁的需求量十分巨大，并且对钢铁质量的要求不断提高。高炉炼铁生产主要是依靠高炉本体以及其它辅助设备来完成，高炉是冶金过程中使用的主要冶炼设备，直接影响钢铁的硬度、韧性。为了能够从等量资源中冶炼出更多生铁，需要对炼铁高炉进行电气自动化升级，以提升冶炼效率和质量，同时炼铁高炉的连续作业能够通过电气自动控制系统所进行的无人化管理来实现。

1 炼铁高炉电气自动化系统的基本设置

现代化的炼铁高炉通过监测仪表、PLC控制系统、电气系统、远程管理计算机组成。炼铁高炉的自动控制系统必须满足生产要求，保证高安全性的同时还要保证建设成本维持在一定限度之内。炼铁高炉电气自动控制系统的各部分独立并不在同一地点，检测仪表设备、控制系统设备、电气化系统设备之间依靠缆线连接。适当地减少缆线使用的数量，可以减轻系统维护成本，同时也能降低维修人员的工作量和维修难度。

电气自动化设备主要是按照网络分支体系将主站和分站通过网线或光纤进行连接，在炼铁高炉的控制系统中存在一个问题，每个控制系统相对独立，这样的设计方式在进行操作时会有很大的不便，但可以通过PLC系统将其作为一个最基本的操作站，这样就能够实现对各独立系统进行比较好的控制操作，形成以PLC为核心，集中与分散相结合的自动化控制过程及监控系统的网络布局结构。为保证各工艺过程的安全运行，各控制系统可采用冗余配置，系统支持电源冗余、处理器核心冗余、总线冗余，所有模块均支持带电插拔，无论生产过程中哪个环节出现问题都可以不影响生产，使系统的安全性、可靠性大大提高[1]。

炼铁高炉电气化自动控制系统采用可编程控制器为基础控制设备，通过互联局域网连接到控制电脑上，PLC设备收集的运行数据都汇总到此，控制人员可通过显示器上显示的实时状态对生产过程进行调整。为了保证冶炼过程的安全，电气化自动控制终端必须保证跟自动控制系统相连接，使PLC系统得到数据上传完整、及时。

2 炼铁高炉电气自动控制的各系统组成

炼铁高炉电气自动控制系统主要由高炉本体、炉顶供料系统、热风炉系统、自动监控系统组成。

2.1 炼铁高炉的自动化系统

炼铁高炉自动化系统主要对高炉内原料反应情况进行监控，自动化的炼铁高炉保证高炉冶炼过程稳定、炉体安全。高炉自动化监测对于现场岗位人员也有极大地保护。炼铁高炉的检测设备负责对炼铁高炉的生产参数进行收集，包括计算机硬件设施和配套的计算机监测软件、实时信息收集模块、信号解码器、监测仪表等。控制端设备可以用模拟高炉画面的形式实时显示炼铁高炉内部温度、炉体压力、鼓风量及风压等参数，也可以用趋势图的形式查看以上历史参数。炼铁高炉的控制软件功能丰富，能够随时调出历史数据进行分析，检查炉体是否处于正常运行状态，还可以有效控制高炉的送风量和风温等参数。控制人员也可以通过手动操作电脑画面按钮，对现场各设备及阀门进行开关控制，以实现对高炉炉况的调节。

2.2 高炉炉顶供料系统

以550M3高炉为例，炉顶供料系统设备有380V工业交流电压下的250KW上料卷扬电机、5.5KW布料倾动电机、11KW布料旋转电机，4KW探尺电机，10000V工业交流电压315KW矿槽除尘引风机设备等。

其中炉顶上料料车在采用交流―直流―交流变频调速控制时，为了保证系统的可靠性，增加了一台同容量的变频器及其切换柜，可直接通过转换开关来切换线路，快速可靠地将备用变频器设备投入到在线状态，操作时间不超过15秒钟。此外炉顶供料系统的各套设备间的联锁可在操作画面中直接解除，采用CRT手动进行独立控制，增强了系统的可靠性，而且非常便于维护、维修高炉炉顶设备，确保了高炉炉顶供料系统设备运行的稳定性，保证高炉冶炼的连续性。

2.3 自动热风炉系统

炼铁高炉配备三座或以上的热风炉。工作流程为燃烧―换炉―送风。为了保证炼铁需要的热风不断地输送到炉体内部，满足热风炉周期性工作的特点，需要对冷风进行预热。将冷风进行预热就是热风炉在炼铁高炉中的主要作用，对于热风炉的操作大致可以分为全自动化、半自动化和人工操作[2]，其中热风炉全自动燃烧控制优势最为明显，它可以对单座炉子进行特性设定，通过设定相应的拱顶温度和废气温度，来实现对烧炉过程的自动寻优控制。此外，它还包含了对历史记录的查询功能，系统记录每天热风炉的拱顶温度、废气温度、空气流量、煤气流量的变化趋势，通过查询历史数据可以对烧炉的历史状态进行监控和分析，对于提高热风温度，降低工序能耗起到了很大作用。

2.4 自动监控系统

自动监控系统负责对现场数据进行记录分析，并根据数据反映的实际情况自动采取相应的措施。监控系统不仅要对炼铁高炉进行监控，还要对自动化系统中的所有设备进行监控，以保证生产过程的顺利进行。监控系统之间互相连接，可以传输信息，使故障率降低，也为及时排除故障提供了极大便利。

3 电气自动控制系统常见问题

电气自动化控制设备都是电子设备，设备本身精密，对环境要求高，然而生产过程中炼铁高炉本体的高温和外部水渣含硫蒸气的腐蚀对于电子设备来说十分恶劣，使自动控制系统中的电子设备可能会在超负荷或高腐蚀的环境下运行。因此在生产过程中自动控制系统可能出现无法预知的故障[3]。

为了避免故障造成损失和人员伤害，需要炼铁高炉的电气自动控制系统进行自检设计，并增加各重点部位继电器和限位的趋势监控画面，以方便工作人员及时排除故障。同时还应做好相关设备的防高温、防腐蚀、除静电、防干扰处理，保证线缆安全。通过保护措施确保整个电气自动化系统的正常运转，从而提高冶炼效率，保证现场人员的安全。

4 炼铁高炉电气自动控制系统升级方向

电子信息技术的进一步发展促使电气自动控制系统的进一步升级，智能化模式是电气自动控制的趋势，通过互联网和远程控制终端以及手持控制设备的接入，能够对炼铁高炉进行全天候、全方位控制。随着网络技术的日渐成熟，自动化系统将会与网络技术相互结合，使整个自动控制系统的功能更加完善，系统所涉及的功能将会更加丰富，操作更加简单，同时也能够更好地提高整个系统的安全性、稳定性和可靠性，节约更多的人力资源，使企业逐渐向无人化、高智能化的趋势发展[4]。

5 结束语

钢铁制造行业通过引入电气自动控制系统，来实现对炼铁高炉的自动化控制，能够减少工作人员负荷，提升金属冶炼效率，降低生产损耗。因此对炼铁高炉的电气自动化系统的更新和维护不能停止和松懈，电气自动化系统的智能化改造需要得到重视，以便为生产安全带来更多的保障，为企业带来更多的效益。

参考文献

[1]付晓红.电气自动控制系统功能探究[J].电子制作，2014，5（23）：264.

[2]沈灿钢，王爱国.炼铁高炉上料自控系统设计[J].机电技术，2013，2（15）：37-39.