电气控制系统设计研究:燃气电厂电气控制系统设计研究

摘要：科学设计燃气电厂电气控制系统是电厂机组正常、安全、稳定运行的基本要求。文中首先对燃气电厂电气控制系统的构成与特点进行了概述，然后重点从厂用电源系统模块、发电机—变压器组系统模块、电源系统控制模块等方面论述了燃气电厂电气控制系统设计问题，以期对提升燃气电厂电气控制系统设计质量有所参考。

关键词：电厂；自动化；电气控制

与传统燃煤发电相比，以天然气作为原料的燃气发电机组具有投资低、效率高、建设周期短、污染物排放总量少等诸多优点。燃气电厂电气控制系统事关机组的安全运行，科学、合理设计燃气电厂电气控制系统是电厂机组正常、安全、稳定运行的基本保障。

1燃气电厂电气控制系统构成及特点

燃气电厂电气控制系统主要由硬件设备系统与总体网络结构系统两部分组成，其中，硬件设备系统方面：燃机—汽机多采用分散控制方式，采用通信、硬接线的方式将各个分散控制系统连接在一起，达到控制燃气机组正常运行的目的，控制器（多采用背板式PC结构等）、网络层以及人机接口是核心；总体网络结构系统方面：新建燃气电厂多采用“机、电、炉”集中控制方式，燃气——、汽机控制系统、DCS系统是整个网络结构的“核心”，主要组成部分包括数据控制中心（比如，存储系统、服务器网卡等）、备份系统、实时监控系统（比如，电气网络监控、水务管理以及单元机组控制网等等），各变压器组、锅炉运行、锅炉余热控制以及汽机旁路等等都由其来实施控制，以促进燃气电厂各个设备正常、安全运行目标的顺利实现。燃气电厂电子控制系统并不特别复杂，与传统的燃煤电厂电气控制系统相比，燃气电厂电气控制系统所采集的信息源相对较少、控制对象较少、操作频率不高以及控制系统设备相对较少，但是，由于“燃气的危险性”要远高于“燃煤”，这就对电厂电气控制系统的安全性、稳定性以及快速反应性提出了较高的要求，否则，就有可能会给电厂造成巨大的经济损失以及产生重大的社会危害。可以说，科学、合理设计燃气电厂电气控制系统是保障电厂高效、安全运行的必然要求。

2燃气电厂电气控制系统设计分析

一般而言，燃气电厂电气控制系统功能模块设计主要包括以下几个部分：

2.1厂用电源系统模块

燃气电厂用电源系统模块主要包括厂用电源系统与厂用电源切换系统两部分，其中，厂用电源系统多由6Kv、380Kv常用厂用电源系统与突发事故保安电源系统等，以6Kv为例，6Kv厂用电源系统主要的功能是实现由工作电源向备用电源或者是由备用电源向工作电源的双向切换，一般由DCS系统按照事先设定的“指令”来具体执行操作，比如，当厂区内某段或者某个变压设备等发生故障，DCS系统就会立刻发出“指令”，完成由“工作电源”向“备用电源”的快速切换，避免以外事故的发生；事故保安系统属于典型的备用系统，主要是在燃气机组出现故障无法正常运行时，启用事故保安系统满足厂区用电需求，实践中，多数燃气电厂都采用“柴油发电机组”作为突发事故保安系统，柴油发电机组多处于“热备用”状态，一旦发生厂区停电事故，处于“热备用”状态的柴油发电机组就会立即投入运行，指令仍然由DCS系统发出，实现工作机组与备用机组之间的双向切换，确保燃气电厂厂用电需求。厂用电源切换系统模块的主要功能是确保实现厂用高压电源连续、稳定、供电目标的实现，以MFC2000-2型的微机为例，切换系统模块通过与ECS之间的“硬接线”实现信息源的双向交换，其中，电流电压计算、信号、切换动作执行、输入检测以及自检等诸多模块主要由CPU来完成；另外，系统中快切手动操作控制是对DCS自动控制切换系统的一个补充，当备用分支、工作分支断路器均正常切一个处于合位一个处于跳位的情况下，可以手动实现电源切换。

2.2发电机—变压器组系统模块

绝大多数燃气电厂的“发电机—变压器组系统模块”涉及到的设备、元器件较多，需要对多个子系统实施有效控制，才能够确保整个电厂电气控制目标的实现。发电机控制方面，可采用“机岛控制系统”来实现，将励磁系统、燃机变频启动系统、发电机保护系统等控制模块、信号源接入在线控制系统，按照DCS系统发出的指令完成对发电机运行状态的自动控制；发电机出口开关、主变220Kv侧开关均能够实现“准同期”（自动控制，一般情况下，“机岛控制系统”处于缺省状态下视为同期点）；断路器主要是用于提示接地刀、隔离开关所处的状态以及通过DCS系统实现对近端、远端的自动控制，断路器执行保护动作或者处于故障状态时不能合闸，一旦执行完合闸命令后就能够自动解除“指令”，从而整个发电机—变压器组系统模块回复到正常运行状态。

2.3电源系统控制模块

一般情况下，燃气电厂电源系统控制模块主要由直流电源系统模块、保安段电源控制系统模块以及UPS不停电电源系统控制模块等三部分组成，其中，直流电源系统模块主要是满足电厂仪表、自动控制、保护、事故照明以及UPS电源等负荷用电需求，一般由DC220Kv、Dc110Kv两种等级的直流电源组成，每一台机组的直流220Kv、110Kv系统都要设计为独立运行，不能相互干涉，并且要确保直流电源所有的蓄电池始终处于浮充电状态；设计保安段电源控制系统目的是在燃气电厂出现重大故障时，各个机组控制系统、大容量事故负荷以及直流系统始终处于运行状态（不停电）；UPS不停电系统主要包括静态开关、整流器以及逆变器等几个部分，主要功能是在电厂机组出现故障时，满足用电负荷连续的交流用电需求，该系统模块电源由交流主电源、直流电源以及旁路电源，实践中，主要是通过交流主回路控制达成供电目标。总之，燃气电厂电气控制系统必须要结合燃气电厂运行的特点，科学、合理的进行设计，以避免重大危险事故的发生，从而为电厂的安全运行典型坚实的基础。

作者：张焕明 单位：深圳市广前电力有限公司

电气控制系统设计研究:专用榫齿铣电气控制系统设计研究

【摘要】以传统榫齿铣床为对象，在对其工作方式及控制方法进行研究，分析其控制方式对加工效率的影响，采用三菱PLC控制取代传统榫齿铣床的人工控制，对传统的榫齿铣床进行改造。依据PLC自动控制的原理，通过对专用榫齿铣系统的分析设计，确定主控制器为三菱FX1N-24MR-001，基于GXworks2软件，编程采用顺序功能图SFC，设计思路为顺序控制，通过对传统榫齿铣的改造，论证PLC自动控制在专用榫齿铣电气控制系统的可行性。

【关键词】专用榫齿铣；改造；PLC；SFC图；顺序控制

基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统是一种效率高，自动化的专用铣床，主要用于某型发动机叶片根部榫齿铣削加工。采用PLC（ProgrammableLogicController）作为专用榫齿铣床的主控制器，控制过程为顺序控制，通过修改PLC程序以及调整系统结构可以对专用榫齿系统电气控制系统进行优化或者加工其他型号的发动机叶片根部榫齿。设计了三菱FX1N-24MR系列PLC针对专用榫齿铣的I/O分配表、外部接线图和SFC图，并按照实际工作要求，进行了现场调试，其结果与实际要求一致。

1、分析系统结构和控制要求

基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统结构紧凑，加工过程自动化，高效加工某种发动机叶片根部榫齿。其工作流程为：接通电源，按下主轴转动开关-按下快进开关，铣刀架快进-长挡铁压住SQ1，铣刀架工进-SQ1松开，铣刀架快进-长挡铁压住SQ2，铣刀架快退-长挡铁压住SQ3，进入下一循环。技术要求如下：（1）接通电源，按下主轴转动开关打开电源，按下主轴转动开关后，铣刀主轴拖动电机开始转动，带动主轴转动。（2）按下快进开关，铣刀架快进按下快进开关后，铣刀架由铣刀架快进拖动电机拖动，铣刀架快进。（3）长挡铁压住SQ1，铣刀架工进铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ1，铣刀架快进拖动电机停转，铣刀架工进拖动电机转动，铣刀架工进。（4）SQ1松开，铣刀架快进行程开关SQ1松开，铣刀架工进拖动电机停转，铣刀架快进拖动电机转动，铣刀架快进。（5）长挡铁压住SQ2，铣刀架快退铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ2，铣刀架快进拖动电机反转，带动铣刀架快退。（6）长挡铁压住SQ3，进入下一循环当铣刀架快退到指定位置压下行程开关SQ3，回到原始启动状态，如需再加工，按下快进开关，进入下一循环。

2、I/O口的确定与分配

2.1I/O口估算

在对专用榫齿铣电气控制系统工作过程以及实际要求进行分析后，计算出该专用榫齿铣电气控制系统约有5个输入端子，约有9个输出端子。表1为I/O分配表及其对应的实际现场器件。

2.2PLC的选型

三菱FX系列PLC是小型化、高速度、高性能和所有方面都是相当FX系列中较品质次的超小程序装置。具有系统配置既固定又灵活、编程简单、品种丰富、外部机器通讯简单化等诸多优点，同时还适用于多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。该专用榫齿铣电气控制系统需要14个I/O，根据PLC选用原则，点数上大约留20%的余量，查三菱PLC编程手册可知，选用型号为FX1N-24MR-001的PLC即可满足要求，FX1N-24MR-001有14个输入点，10个输出点，而且为继电器输出，可以满足专用榫齿铣电气控制系统实际工作要求。系统的外部接线图如图2所示。

3、控制程序设计

控制程序基于三菱PLC，具体PLC型号为FX1N-24MR-001，使用三菱GXworks2编程软件进行编程，采用了顺序功能图SFC编程方式，如图3所示，程序描述如下：（1）主轴转动接通电源，照明灯HL5点亮，按下开关SB2，对应的内部继电器地址X000置1，其对应的Y000置1，铣刀主轴拖动电机开始转动，带动主轴转动，同时主轴转动显示灯HL1点亮；若使主轴停转，按下开关SB1即可。（2）铣刀架快进按下开关SB3，对应的内部继电器地址X001置1，其对应的Y001置1，铣刀架快进拖动电机拖动，铣刀架快进，主轴转动显示灯HL1熄灭，快进显示灯HL2点亮。（3）铣刀架工进铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ1，对应的内部继电器地址X002置1，其对应的Y002置1，铣刀架快进拖动电机停转,铣刀架工进拖动电机转动，铣刀架工进，快进显示灯HL2熄灭，工进显示灯HL3点亮。（4）铣刀架快进铣刀架工进到指定位置，压下的行程开关SQ1被松开，对应的内部继电器X002置0，其对应的Y002置0，而X001置1，对应的Y001置1，铣刀架工进拖动电机停转，铣刀架快进拖动电机转动，铣刀架快进，同时工进显示灯HL3熄灭，快进显示灯HL2点亮。（5）铣刀架快退铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ2，对应的内部继电器地址X003置1，其对应的Y003置1，铣刀架快进拖动电机反转，带动铣刀架快退，快进显示灯HL2熄灭，快退显示灯HL4点亮。（6）循环工作铣刀架快退到指定位置压下行程开关SQ3，对应的内部继电器地址X004置1，若辅助继电器M0接通，系统停止，若辅助继电器M0不接通，主轴转动，按下开关SB3即可进入下一循环。

4、结束语

基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统是强电、弱点混合的系统，因此在控制箱柜中对元件布置与线路的走向安置有相应的要求与考虑。基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统在加工某种发动机叶片根部榫齿时，加工自动化，效率很高，减少了加工成本，符合工业自动化的宗旨，具有很好的发展前景。

作者：胡晨 刘红梅 马登峰 张丹妮 单位：湖北文理学院机械与汽车工程学院

电气控制系统设计研究:燃气电厂电气控制系统设计特点

摘要:燃气电厂机组的正常运行可以保障燃气电厂的日常生产，而合理安全的电气控制系统是维持电厂机组安全运行的基本要求，所以，电气控制系统的重要性不言而喻，关系着燃气电厂未来的发展。本篇文章从燃气电厂电气控制系统的构成以及生产过程入手，重点对燃气电厂电气控制系统设计要点进行简单的探讨，使得整个电气控制系统更加优化、安全。

关键词:燃气电厂；自动化；电气控制系统设计

一、引言

随着社会经济与科技的迅速发展，传统的燃煤电气发展为依靠天然气为能源的燃气电厂，燃气电厂的投资低，发电效率高，环保性能好。但是随着客户用电量的增加，电能质量得不到保障，所以，为了提高电能质量，保持电能的稳定性，就需要一个稳定优化的电气控制系统，以保障电厂机组正常运行。电气控制系统是为推进发电厂电气自动化的发展而将原来的分散控制系统DCS中的电气部分独立出来进行专业管理的系统，电气自动化的目的是对全厂的电气系统进行实时运行监视和控制，其应用主要包括升压站自动化，发电机(变压器组的电气监控及厂用电自动化，发电厂电气系统自动化程度的提高#较大限度地减少了运行人员的工作量，实现了机-炉-电一体化控制#能使机组安全、经济、运行。

二、燃气电厂电气控制系统构成与特点

（一）电气控制系统的组成部分

1、硬件结构燃机—汽机控制系统为主要的控制系统，目前使用较多的是分散控制，每个硬件设备之间的连接方式选择硬接线和通信的方式，通过相关信息与参数的传递，达到控制燃气机组的目的。2、网络结构由于网络的高速发展，燃气电厂基本实现自动化，由于网络结构的运行使得实时监控得以实现，相关信息及时时间传送到自控室，另外一部分为厂级监控信息，主要是负责处理和存储实时监控的信心，实时监控系统采用DCS（集散控制系统）系统为核心，DCS系统可以实现远程控制，整个系统由数据中心、实时监控系统、备份系统以及各个工段的单元机组控制情况，这些都是为了保障燃气电厂的每一部分都可以安全稳定的运作，从而满足整个燃气电厂的生产。

（二）燃气电厂电气控制系统特点

首先，为了使整个控制系统有效的工作，电气控制系统设计在整个反应的过程中需要很及时，时间的单位缩小到以毫米来计算。其次，整个系统在设计程序时，由于其搜集的信息量小，所以操作不会过于频繁，而且相关设备较少，这样就为操作带来了极大的便捷性。在拥有便捷性的同时，为了电气控制系统的稳定性与功能性，相对的会对电气设备的要求有所更高。

三、燃气电厂电气控制系统的设计

（一）燃气电厂厂用电源系统

电源系统是整个电厂运行的前提条件，厂用电源、电源切换与事故保安电源系统这三部分构成整个燃气电厂的电源系统，厂用电源的电压级别有6KV与380V，6KV厂用电源，实现由工作电源向备用电源或者是由备用电源向工作电源的双向切换，一般由DCS系统按照事先设定的“指令”来具体执行操作，比如，当厂区内某段或者某个变压设备等发生故障，DCS系统就会立刻发出“指令”，完成由“工作电源”向“备用电源”的快速切换，避免以外事故的发生；相对应的手动合闸的方式是通过人工进行键盘输入命令来控制，对键盘进行命令后，相关程序就会启动快切装置，根据逻辑的判断，若是满足通气所需的条件时，相关指令将会执行，当然，我们可以通过显示屏观测到整个过程的信号情况。380V电源系统是为电厂提供连续稳定的持续高压电源，整个系统内部由多台机组共同构成，每台机组的构成是相同的，都是两段保安母线、保安电源、工作电源以及备用电源，保安母线最主要的部件就是备用电源。另外一种是事故保安系统，简单地说就是一种备用系统，以备不时之需，当正常的燃气机组发生故障，导致生产不能正常运行时，就需要启动保安系统，以此来满足燃气电厂的用电需求，在具体现实的电场中，保安系统的电机多数为柴油发电机组，一旦电厂突发停电现象，DCS系统发出指令，柴油机组就会立即投入使用，完成了备用机组接替工作机组的双向转换，这是由于柴油机组可以在任何时刻开启和停止，长期处于“热备用”的状态，那么这样就可以保障电厂在某一段时间内的正常运行，直至找到停电原因进行处理。另外，常用电源的断电事故发生的概率相对高一些，必须设置专门的保护措施，以减少事故的发生。

（二）变压器—发电机组系统模块

机岛控制系统的启动系统利用电磁学，将励磁系统、变频系统以及电气模块控制以及信号源共同构成整个控制系统，这也是发电机控制的核心部分，当DCS系统接收到指令时，自动控制发电机的运行状态。发电机出口开关、主变220Kv侧开关均能够实现“准同期”，所谓的准同期是自动控制专业的一个名词，指的是通常情况下，准同期装置采用微处理芯片为核心，主要是为了保障安全地快速地将同步电机可以并入电网，同期点为为整个“机岛控制系统”处于缺省状态下。另外还有一个比较重要的模块就是断路器，它的作用不仅仅是可以对接地刀、隔离开关当时的状态进行提示，而且还可以借助DCS系统对近远端实现自动控制，断路器执行保护动作或者处于故障状态时不能合闸，一旦执行完合闸命令后就能够自动解除“指令”，从而整个发电机—变压器组系统模块回复到正常运行状态。

（三）厂用电源切换装置

厂用电源切换对整个电厂的用电质量起着至关重要的作用，具有相对的独立性，在整个电源切换装置的安装过程当中，需要十分谨慎，不仅仅要使整个装置的切换功能正常的发挥，还要在使用他的基础之上不会对其他装置产生干扰，避免互相影响，使切换装置可以与整个电气控制系统想融合。所以为了满足以上需求，切换装置的位置特别重要，通过进行多次实验，发现将切换装置安装在在高压电源系统中工作电源位置的进线开关周围，效果是好的，另外考虑到用电量大大增加的现状，为了更好的提高电能的质量，还可以利用硬接线实现厂用电源切换装置与电气控制系统之间的有效信息传输，以保障切换装置的正常运行，进而可以保障电厂供电的稳定性与连续性，实现安全供电。

（四）UPS不停电电源系统

UPS是不间断电源（UninterruptiblePowerSupply）的英文简称，代表的是不停电电源系统，能够提供持续、稳定、不间断的电源，是电源供应的重要外部设备，也是整个电源控制系统的重要组成部分，为燃气电厂电气控制系统提供持续不间断的交流电，UPS大致可分成三种：离线式，在线式和在线交互式，逆变器为主要的元器件，主要是为了保持电压的稳定性，还包括静态开关、逆变器、整流器，可以实现电能的有效供给。

（五）保安段电源系统

任何一个系统的设计都必须要有相应的保护措施，所以在设计保安段电源控制就是充当这样的一个角色，会对直流电源系统进行控制与有效的保护，当燃气电厂不可控的出现重大故障影响生产运行时，保安段电源系统可以保障每个机组控制系统、直流系统可以一直处于不停电的运行状态，实现了机组的常规运行，以保障电能的正常供应。前面提过的常用电源发生故障的概率高，就可以使用电气控制系统的电源保护可以很好的降低事故发生的概率，一旦断电情况发生，保安段电源系统就会迅速的将处于“热备用”状态的柴油机组开启，为整个电气系统提供电量，保障整个设备的正常运行，这样既可以保障电能的持续稳定的输出，也可以减少因为断电而给电厂带来的经济损失，所以是非常重要的一个部分。

（六）直流电源的保护系统

直流电源系统的结构是由三组整流器和一组直流母线组成，为了是直流母线达到更好的效果，直流母线之间是需要通过用切换开关将其联络起来，交流保安段负责为该系统中的整流器提供电源，包含两组母线，整流器以及蓄电池组，为了保障不同母线之间能够进行有效联系，网络开关的设置也是必须考虑在内的，另外的包括事故照明也是电厂中很常见的一种用电负荷，还有其他的用电负荷都需要直流电源系统对他们进行保护和合理的控制，

四、结束语

随着科技的进步，电气自动化的应用以及作用在各行各业中已经越来越重要，其中电气控制系统对整个燃气机组可以起到很好的保护作用，不仅是维持生产的正常运行，更重要的是对设备的维护，这样不仅可以保护工作人员的人身安全，还可以降低电厂因断电事故造成的损失。所以电气控制系统的设计尤为重要，尤其是燃气电厂的电源控制系统、电源切换系统，保安段直流电源系统等方面。总之，考虑到燃气电厂设备的特点，整个的设计过程要可以满足最基本的时效性、快速性以及安全性等等，自有以这些特点为前提，设计的结果才有意义。

作者：张丕峰 单位：成武金安热电有限公司

电气控制系统设计研究:数控机床电气控制系统设计研究

摘要：随着社会经济的不断发展，人们的生活质量越来越高，对于身边的各种设施也要求越来越高。企业面临的竞争压力也越来越大，他们对于产品质量的要求也不同往日。随着市场竞争压力的增大，传统的机床控制系统生产设备已经不能满足现在的企业的生产，企业需要有新的创新技术来改进机床的生产效率。为了适应社会经济的发展，为企业获得相应的经济效益，对于数控机床的电气控制系统的设计是一种时代化的新技术。本文主要针对数控机床的电气控制系统设计的简述。

关键词：数控机床；电气控制系统；重要性

随着科技的不断发展，电气的发展在部分企业占着重要的地位。数控系统是数控机床的核心，数控机床控制系统则直接影响着整个系统的操作性能。对于数控机床的操控是否恰当合理，影响到产品的生产质量。因此，我们对于数控机床的电气控制系统的要求是，应按照电气控制的原理来进行规范的设计，使得设计出的数控机床的电气控制系统能够保障数控机床安全的运行。随着社会经济的不断发展，数控机床得到越来越多的企业应用，企业也开始探索和研发创新，以提高机床的生产效率的同时增加公司的经济效益。

1数控机床的电气控制系统简介

就数控机床而言，属于一类配置软件程序调控模块的职能机床设备。当然详细系统构造能够解决一些包含调控编码或类似符号指令的程序内容，同时完成编译过程，以编译成为代码的数字进行表达，以对应载体完成对数控设备的注入。然后根据处理流从数控设备产生不同的调控信息，从而达到管控机床操作流程的目标，即根据设计图例的形态与规格标准完成零件的自动加工。此外，相对传统机床，其主要的优势在于有效处理了繁琐、精细、大量、多样的零部件加工流程，体现出更强的灵活性与高效性，标志着了当代机床调控技术研究重点，也是机电一体化研究的重要产物。电气调控规划图包含多个方面构成，即如线路装配调整、运用及维持的参考资源，主要涵盖了原理图、装配线路图、元件分布图等多种图纸的规划。而且整个体系内一切电气设施的调控原则就是依照对应的原理进行，除了电气设施的装配以外，还包含整个系统的调控等等。

2数控机床的电气控制系统的重要性

对于我国的工业生产行业，数控机床的生产效率要远远超于人工的机床控制，所以数控机床得到广泛的推广和使用，这样一来就使得我国的工业生产效率不断增大。传统的手工机械加工行业，不能够的控制产品的各项参数，保障生产质量。而数控机床则可以设置好各项需要的参数，减小产品的参数误差，提升产品的生产速率和效率，这样就增加了企业的经济效益。数控机床对于产品的高质量加工促进了了我国工业的发展，数控机床已经逐渐代替了传统的控制机床，为我国的经济发展做出了相应的贡献。因此，不管是学校还是企业，都得重视技术性人才的培养。

3数控机床的电气控制系统设计研究

对于数控机床的电气控制系统，在设计的时候，会涉及到很多的相关专业化的内容。而我们在设计时，需要合理的对数控机床的电气控制系统的优势进行发挥，以达到我们想要的效果，然后才能真正的保障数控机床的正常使用。而我在本文的叙述中，主要是针对数控机床的电气控制系统在模块化的设计理念上进行的同时，通过对电气控制系统的功能研究，数控机床的电气控制系统包括的三个部分，分别为硬件电路、参数设置和PLC程序。对于每个部分都有相应的小分支，来支持该部分的运行。（1）硬件电路。对于一般数控机床而言，其中的硬件电路类型涵盖电源类、交流输入类、交流传递类、刀具更替类等多累电路组间，以电源类电路为例，主要是按照电气调控的具体方向进行规划的，其电压的输出设置，在具体的设置过程中使用200V伺服变压器，然后通过对风机和伺服驱动模块进行科学的设置以保障正常的供应所需的电能给数控机床，保障数控机床的正常运行。另外，对于电源电路的规划，电源电路本体运作采用的额定电压指标则需要通过科学的规划流程，而且对于接触设备供电一般是选择110V的管控变压设备，而在电磁阀及Z轴制动器的供电标准将选择27V电压，再以整流设备完成替换。而且对于电气调控体系，电压值在220V的线路包含两类，而且不同的线路体现的功用及价值存在差异性，如果全用于对机床电动机、冷却设备以及继电器的供电，则可以保障正常的运作。而且交流输送电路规划意义在于为保障机数控机床运行的稳定性和高效性。对于交流进给传动电路，其在进行对其设计时需要采取的指标控制，以保障数控机床的正常运行。（2）参数设置。参数，简单可以解释为规划数据可以充分达到数控机床电气管控体系及功用的目标。一般在规划流程中，会细致分析客户对于机床的功用要求，从而较大程度体系其性能，设定满足具体需求，同时能够规划科学的数据指标，以满足机床的正常运作。（3）PLC程序。PLC系统也是机床主要构造部件之一，而且其从收到命令到调控命令的反应周期仅仅为10~100ms，当然这种高效的反应速度可以满足大部分数控机床运作环境。但是因为工业生产改革，导致产品的生产速度及品质需求都在不断提升，那么其对数控机床电气控制系统的相应的对接收指令进行处理的效率要求也应当同步增加，这让更多PLC程序按照级别分为两类，低级与高级程序系统，然后我们再根据控制类型完成详细的划分，选择各个级别的程序去对应完成不同的操作流程。即如低级的程序在规划过程较为简便，所以可以用于一些低需求的系统设计流程，而且根据一系列低高级程序的统一结合可以达到整个程序系统对数控机床电气体系的完整管控。总而言之，数控机床的电气控制系统的设计时对于工业生产的重要步骤，需要有相应的参数设计，以保障机床的正常生产效率。数控机床的不断更新给我国工业化建设提供了更要有效的设施，提升了我国的经济效益。

作者：唐浩程 单位：成都理工大学核技术与自动化工程学院

电气控制系统设计研究:燃气电厂电气控制系统设计要点

【摘要】燃气发电机组是燃气电厂中的重要设备之一。电气控制系统的合理设计能够有效保障燃气电厂机组的正常运行。因此，加强电气控制系统设计的研究能够促进燃气电厂的良性发展。本文从燃气电厂的生产过程入手，对燃气电厂电气控制系统设计要点进行分析。

【关键词】燃气电厂；电气控制系统；设计要点

前言

近年来，我国各个行业的电能需求发生了显著增加，这种现象为燃气电厂带来了一定的压力。为了保障电能提供的稳定性、安全性，需要将电气控制系统应用在燃气电厂中，该系统的作用是能够保障机组处于正常运行状态。在设计电气控制系统的过程中，应该充分考虑燃气电厂的实际需求。

1燃气电厂

1.1燃气电厂的生产过程

在燃气电厂中，天然气等相关燃料在燃气轮机中发生燃烧，这个过程会产生大量的蒸汽，并完成化学能向内能的转化。当产生蒸汽达到一定数量之后，蒸汽会对汽轮机产生推动作用，进而实现内能向动能的转化。当上述步骤完成之后，发电机会将动能转化为电能，供给人们使用[1]。

1.2燃气电厂的优点

与燃煤电厂相比，燃气电厂的优点主要表现为其生产过程中产生的污染少。燃气电厂的发展有助于可持续发展目标的实现。

2燃气电厂对电气控制系统的要求

燃气电厂对电气控制系统的要求主要集中在实用性方面，具体要求主要包含以下几种：

2.1反应速度

为了保障电气控制系统作用的合理发挥，需要保障所设计的电气控制系统具备极快的反应速度。需要将电气控制系统快速保护功能的实现时间控制在100ms以下。

2.2电气设备

从操作角度来讲，电气控制设备的信息收集量相对较小，因此其操作程序较为简单。但该系统需要对整个燃气电厂的机组进行控制，这种特点对组成电气控制系统的电气设备提出了更高的要求。为了保障电气控制系统控制功能、保护功能等相关功能的有效发挥，需要加强对所应用电气设备的安全性和性方面的控制[2]。

3电气控制系统的组成部分

电气控制系统主要是由以下两部分组成的：

3.1网络结构

网络结构的存在能够实现燃气电厂相关信息的实时监控。网络结构主要包含以下两部分：3.1.1实时监控网该部分主要是由电器网络监控系统网等组成的。在燃气电厂中，这种网络结构的作用是为电气控制系统捕捉相关设备控制信息。3.1.2厂级监控信息网就厂级监控信息网而言，它的作用是完成对燃气电厂在生产活动中产生相关信息的储存和分析。该网络结构的作用使得其应该具有一定数量的通信接口。在实际应用过程中，当生产活动发生后，厂级监控信息网需要将其所收集和处理的信息分别传送至相应的机组控制系统中，进而实现合理的控制作用[3]。

3.2相关硬件设备

就我国目前的燃气电厂机组特点而言，单元制机组较为常见。根据燃气电厂生产活动的特点，电气控制系统的硬件设备应该包含汽机———燃机控制系统以及分散控制系统。在这些硬件设备之间，运用一定数量的通信和硬接线进行连接，进而实现不同系统之间信息的有效传输。

4燃气电厂电气控制系统设计要点

燃气电厂电气控制系统的设计要点主要包含以下几种：

4.1燃气电厂电源系统模块设计

该模块主要包含以下两部分设计要点：4.1.1燃气电厂用电源系统燃气电厂用电源系统是电气控制系统中的基础部分。为了保障通过该系统的设计使电气控制系统产生良好的控制功能，需要应用事故保安电源系统、6kV厂用电源系统以及380V厂用电源系统组成整个燃气电厂用电源系统。其中，事故保安电源系统的作用是保障燃气电厂机组的运行安全。由于该系统的重要作用，需要将该系统控制在热备用状态中，便于燃气电厂相关人员对该系统的快速启用。就6kV厂用电源而言，其手动合闸指令是通过键盘进行传递的。当该指令发出后，键盘会将其传递至快切装置中，当系统判断结果显示满足通气条件时，该指令才会被执行。在指令执行的同时，信号会被显示在屏幕中。380V电源系统中包含多台机组，每台机组都包含两段保安母线。保安电源、工作电源以及备用电源是保安母线的主要组成部分。其中，保安电源的供电对象主要是指UPS系统等。该部分设计的合理性直接对电气控制系统的功能产生影响，因此需要对所有组成部分的设计和应用加以重视。4.1.2燃气电厂用电源的切换装置人们用电量的增加对燃气电厂的电能供应提出了更高的要求。为了保障高压厂用电源的连续、稳定、安全供电，需要将厂用电源切换装置融入电气控制系统中。在安装该装置的过程中，既要保障装置切换功能的合理发挥，还要保障且安装位置不会对其他设备的运行产生影响。从综合角度考虑，可以将该切换装置安装在高压电源系统中工作电源位置的进线开关周围。该装置具有一定的独立性特点，为了保障该装置的正常运行，需要利用硬接线实现厂用电源切换装置与电气控制系统之间的有效信息传输[4]。

4.2燃气电厂电源系统控制模块设计

就燃气电厂的运营特点而言，对电源系统进行控制具有一定的必要性。在该设计要点中，组成部分主要包含以下几种：4.2.1UPS不停电电源系统UPS不停电电源系统是电源控制系统中的重要组成部分。该系统中主要包含静态开关、逆变器以及整流器。在燃气电厂中，UPS系统可以不间断为其提供交流电源。其中，逆变器的作用主要是保障电压波形的稳定，逆变器和整流器的作用是完成电能的提供。4.2.2直流电源系统在我国目前的燃气电厂中，常见的直流电源系统主要包含DC220V和DC110V。就DC220V直流电源系统而言，该系统是由三组整流器和一组直流母线组成的。交流保安段负责为该系统中的整流器提供电源；为了保障直流母线作用的正常发挥，需要在不同的直流母线之间加设一定数量的联络切换开关。就DC110V系统而言，其中包含两组母线、整流器以及蓄电池组。为了保障不同母线之间能够进行有效联系，需要设置一定数量的网络开关。直流电源系统的作用对象主要是事故照明等燃气电厂中的常见负荷，该系统需要对这些常见负荷进行合理的控制和保护[5]。4.2.3保安段电源系统机组厂用电故障会为燃气电厂带来一定的经济损失。为了保障电能的正常供应，需要将保安段电源系统加入电气控制系统设计要点中。在燃气电厂机组的正常运行过程中，当发生用电故障时，保安段电源系统会对直流电源系统等进行有效控制和保护，进而实现机组的正常运行。除此之外，机组厂用电断故障的发生频率相对较高，电气控制系统的应用可以有效降低其发生概率。对此，应用电气控制系统之后，当燃气电厂机组厂用电再次发生断开故障时，保安段电源系统通过自身功能的发挥可以实现柴油发电机组的快速启动，进而保障供电的连续性、安全性。

4.3燃气电厂发电机和变压器组系统模块设计

该模块包含的元件数量较多、种类较为复杂，这种特点为电气控制系统的设计带来了一定的难度。为了保障电气控制系统设计的合理性，需要运用机岛控制系统对发电机进行控制。在这种控制方式中，可以在在线控制系统与信号源以及发电机保护系统等相关控制模块之间建立有效的连接。发电机的实际运行状态监控主要是通过DCS系统完成的[6]。

5结论

电气控制系统的作用主要是对燃气电厂机组进行有效保护和控制。根据燃气电厂生产活动的特点，可以将电气控制系统的设计要点集中在燃气电厂用电源系统、电源切换装置以及保安段直流电源系统等方面。在设计电气控制系统的过程中，应该注重所使用电气设备的安全性、以及反应速度的快速性等要求。

作者：刘军 李杭 单位：中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司