摘要：随着科学技术的快速发展，电气工程中电气自动化技术的应用十分关键。其不仅能够让电力运行的可靠性得到良好的改善，还能让电气自动化水平得到整体的提升。同时，还要采用多种不同的方法让电气工程的自动化运营水平。本文以MCGS组态软件为监控软件，以PLC作为机械手的控制器，完成机械手的策划。用MCGS组态软件作为监控软件，能够明了的观察PLC控制机械手的工作状况。最终使得电气自动化运行的水平得到显著性的提高。
关键词：电气工程；电气自动化；技术；应用
在机电一体化技术逐步成熟的今天，电气自动化技术的应用也逐步的广泛。其能够让电气工程的工程效率得到相应的提升。但在实际的应用中其依旧面临很多的问题，尤其是在电力调度等方面，其自动化水平还相对较低。所以，为了能够让电气自动化技术得到整体的应用，需要结合实际情况，对其自动化电力体系进行全面性的探讨。
一、电气自动化技术运用的表现
1.1 电网调度自动化
为了保障电网发电供电的经济性、优质性以及安全性，在调节电网调度上我们一般采用电网调度自动化，以此来较大幅度的提高电网调度的运行水平。电网调度主要分为主站系统的调度和远程装置的调度。电网调度的自动化主要表现在以下几个方面。第一，通过智能的对电网的结构进行分析以及对电网的状态进行科学评估，来实现对电网安全性能的合理反馈以及精准分析。【1】并且对电网系统的运行提出相应的对策。第二，电网调度自动化系统中特殊的信息采集和处理系统通过模拟屏来完成对电网的监测，并且能够及时的了解电网的运行情况，最终实现网络系统的遥控操作。第三，利用电气自动化技术对电网频率进行调节，来全面的实现电网经济的安全性。
1.2 配电自动化
近年来，随着电气自动化技术的日益精进，配电自动化技术得到了广泛的应用。配电自动化的优势在于能够对配电网进行自动化的监视和控制。具体表现在配电主站、配电子站、通信通道以及系统终端。配电自动化不仅减少了人力以及设备维护的费用，还降低了电网的停电率以及电网的损耗能力，确保了供电质量，最终实现电网供电能力的进一步提升。
二、电气工程中电气自动化技术的应用范围
2.1水电厂自动化
水电厂的自动化主要通过单机、综合以及办公设备的自动化来全面控制水电厂的设备。水电厂自动化主要表现在对水电厂设备的自动监视，自动控制，自动调节以及自动管理等多个方面。【2】水电厂自动化进程的进一步加大，水电厂运作的安全性和经济性都有进一步提升。
2.2火电厂自动化
火电厂自动化主要通过计算机对火电厂的设备进行监视、数据采集以及发电机控制来完成。其优势在于对信息的管理和处理能力，自动检测以及保护能力，以及对顺序的控制能力都更为科学和智能。
2.3变电站综合自动化
变电站综合自动化主要是利用计算机系统和设备来代替人工作业，从而实现信息处理的自动化、信息传输的自动化以及控制技术的自动化。变电站综合自动化不仅能够减少人力资源的费用以及人工操作的失误，还能对变电站的综合运行管理水平有着进一步提升。近年来，变电站的综合自动化得到飞速发展，并且还引进了先进的微机检测技术和变电站远程控制技术，使变电站综合自动化更加完善。
三、电气工程中电气自动化技术的应用方法
3.1热点技术
电气自动化技术主要依赖于IT技术来实现智能化。20世纪80年代，电气自动化技术主要以计算机和PC机为基础操作。90年代，则更多的集中于信息技术以及网络技术的运用中。21世纪，电气自动化技术更加完善。在目前，热点技术主要集中于集成电路的温控感应之中，其可以通过多种方式以及方法让电气工程的整体控制效率得到相应的提升。与此同时，其还能与红外遥感技术相互结合，从而让电气自动化的应用水平得到相应的提升。【3】
3.2光电式电力互感器
在输入电路中，最常用的便是电力互感器装置。目前常用的电力互感器装置存在一定的缺陷。例如，电压等级达到一定的高度便会出现信号缩小的现象，甚至出现无法与其它设备借口同行的现象。针对这样的问题，国家研发了光电式的电力互感器，光电式电力互感器的优势在于其稳定性相对较好，相对于传统的互感器，输出信号首先要转换成数字信号。【4】输出信号更加精细。
3.3以GPS全球定位为基础的动态安全监控
电力系统传统的监测手段主要采用SCADA以及仪器故障录波来实现。其中SCADA主要用于数据的采集和监测控制。故障录波主要用来记录表电磁过程。但是，这两种监测手段都没有对时间进行准确的标记，对于系统的动态行为分析能力相对较差。因此，我们通常采用以GPS为技术的动态安全监控与传统的监控手段相结合的方式来弥补监测手段上的不足。GPS定位则可以很好的弥补监测系统中时间和地点不精确的问题。
3.4在线状态检测
在线状态检测主要是针对系统内设备的在线状态进行运行检测。在线状态检测不仅能够及时的监测到设备的运行状态，还可以对监测参数进行系统分析，以便及时的发现设备存在的隐患。在线状态监测最大的优势是提高设备的利用率，将原有的定期监测进行升级，通过现有的实时监测来减少设备故障的遗漏问题。在进行检验的过程中，其需要对电力系统实施智能控制，电力系统的智能控制使得电力控制领域进入新的阶段。不仅可以解决一些非常规性的控制问题，还可以对一些复杂的系统问题利用智能控制来解决。
四、电气工程中电气自动化技术功能的实现
4.1 SCBDA功能
这一功能主要就是使得电力自动化系统在控制和检测方面具有较高的性能，并让电力自动系统更加的完善。这一功能主要包括通信数据、采集数据以及数据的统计和计算等，同时在这一基础上建立支撑的平台，使得功能更加完善。调控一体化系统关键技术：在调控一体化系统中，关键技术主要包括人机展示技术、自动化应用层技术以及信息分层技术等。【5】人机展示技术主要是对其进行监控；自动化应用层技术主要是要充分展示融合调度以及监控功能，从而能够对各个功能区进行有效的分类处理，信息分层技术主要就是在分类信息告警的基础上，对系统进行备份、合并以及处理，并在一定程度上对信息的安全进行保护，从而达到对调控一体化系统进行统一管理的目的。
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4.2管控一体功能
管控一体化技术作为环节和自动化技术的整合，一方面确保了信息的正确性，对于控制管理系统而言，数据的监控和检修也进一步实现了无缝连接。管控一体化技术是真正意义上的一种现代化自动技术。其在进行管控的过程中，通常需要与PLC编程相互结合，以软件为指令系平台进行电气设备的基础控制，然后以硬件为驱动平台，对基础的设备进行深层次的指令操作，从而让管控功能得到实现。在进行整体的管控中，还要对其机电的组态进行数据的处理。MCGS有组态环境和模拟运行环境这两块。
组态环境是一个完成独立的工具，在组态环境中对全部功能工具进行配置，工作人员设计并构建自己的应用系统。使用者配置构成数据库，叫做组态结果数据库。操作环境比较独立完整是一个单独的系统，用户定义的各种配置数据都在这里处理。用户设计的组态也能够完成目标。用户引用参考系统试运行环境与数据库整体构件形成。配置数据库引导MCGS从组态环境到运行环境的转换
4.3状态检修功能
其主要是通过AMS系统根据设备的信息数据对电气设备的监视和诊断，已达到状态实时检修状态。状态检修技术不仅可以保障电气设备的安全，还可以及早的发现设备的缺陷，及早进行有效的预防，以提高装备的可用性，现在状态检修的设备主要是利用MCGS进行处理。
MCGS具备简易灵便的能够明了看见的画面；生动、丰富的多媒体画面；实时性强、并行处理性能好；放开体系构造，采集范围大和强大的数目修改能力。
MCGS由五个大的部分构成，构造重要的模块功能，且不同的模块有独自的能力。MCGS体系的设备驱动、画面显示以及程序流程控制的全部工作由配置模块、动画模块、计划模块三大基本模块完成。MCGS的实时控制存在。在设备的检修过程中，其需要利用MCGS的多种应用组态进行程序的控制。最终实现自动化的检修。
五、PLC编程技术在电气工程中自动化的应用
5.1PLC机械手的硬件设计
本次采用简单直流电动机驱动机械手。直流电机是电机的主要类型之一，能够将直流电能转换成机械能的旋转电机。其优点是具有非常良好的调速性能、快速响应，还具有多功用性的特点，具有并励、串励和他励励磁绕组的组合。直流电机的操作性简单，又可以精确控制。因此本次机械手的控制器采用简单的直流电动机。
5.2.PLC控制器的介绍与选型
（1）PLC的基本结构。
与一般的微型计算机基本相同PLC也是由硬件系统和软件系统两大结构。微处理器、存储器、输入输出部件、电源、编程器、I/O部分以及其他外部设备组成硬件系统。各个部分又通过总线连接起来。
PLC的各种编程构成PLC的软件系统，一般有用户程序和系统程序。一个完整的PLC必须包括系统程序，PLC的运行由其控制。用户程序是根据用户的需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成完整的PLC系统，缺一不可。
（2）PLC的特点
PLC是一种专用于工业自动控制的广义计算机，其核心是微机处理器。在现代自动化要求极高的工业生产中，PLC获得了广泛应用，其主要特点如下：
1）灵活、通用。可编程控制器实现其控制功能是靠存储器中的程序，当出现问题需要改变时，只需要修改程序就行。一台可编程控制器只要改变软件就能控制不同的对象；
2）可靠性高、抗干扰能力强。在工业生产中机械的可靠性的指标是非常重要的。能够达成这些指标意味着能在各种恶劣的工作环境下稳定的工作。PLC能够稳定的在这种环境下工作正是在设计制造过程中对硬件和软件采取的一些列措施才能够稳定的保证。
3）方便操作维修。编程采用熟悉的梯形图使用户能够简便的了解程序、修改程序，对每一个使用者来说只要读懂说明书不需要一定的计算机知识就可以使用；
4）功能强大。现在的PLC可以控制开关量和模拟量；既可以控制单一又可以控制群体；对简单复杂的系统都可以控制；同时也可以现场以及远程控制。
5.3PLC的结构程序控制
通过分析控制要求，本系统共需18个输入点、6个输出点，故PLC采用西门子S7-200系列的CPU224，由于I/O数量是不够的，故选用扩展模块EM221。S7-200系列PLC是模块化结构，在接上各种扩展模块后能够具有扩展功能以及更大的控制能力。
5.4 PLC系统的软件设计
根据手动、自动、回原点的方式，故在程序设计中采用了主程序和子程序。在主程序中仅实现调用功能，三个子程序能够实现手动、自动、回原点三种功能。
5.4.1手动程序的设计
手动模式的程序比较容易，当按下相应的控制按钮，就可以有相应的动作，只需要添加限制条件在程序上。在整体的设计上也相对简单。在程序的参数设计上也没有那么复杂。
5.4.2自动程序的设计
对自动控制要求的分析考虑自动的程序选择顺序控制法。如图做出PLC的梯形图。回原点程序的流程与自动程序的流程相似，它的动作同样是以固定的次序工作的，因此也选用顺序控制设计法。
六、结语
电气自动化的运营在未来是一个十分显著的发展趋势。在进行利用的过程中，需要采用多种不同的方案让电气自动化的运营效果更为显著。在机械手工作过程中通过MCGS监控PLC控制，MCGS与PLC的通讯，组成一套完整的控制系统，充分提高了机械手的工作效率，且整个工作过程在MCGS的画面下简单明了。同时，利用PLC作为程序设计。最终使得整体的设计效果更为显著。
参考文献：
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[5]王孔怀.论电力系统运行中电气自动化的应用[J].广东科技，2012，21（13）：46-47.
论文作者:安源
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/31
标签：技术论文; 电网论文; 电气自动化论文; 系统论文; 程序论文; 组态论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第26期论文;