韩秀林
首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200
摘要：目前，社会进步迅速，我国的电气工程建设的发展也有了改善。工业电气自动化控制相关技术不断完善和发展，已经被广泛应用于人们生活的各个领域，为人们的生活和工作提供了更多的便利，但是工业电气自动化控制设备需要消耗大量的电能，同时也会增加资源的消耗。为了进一步解决能耗大的问题，有必要采用变频调试技术。该技术在提高生产效率和质量的同时，还可以降低能耗，实现真正的双赢。此外，变频调速技术可以有效避免传统变频调速技术带来的问题。
关键词：变频调速技术；电气自动化；控制
引言
为提高电气自动化控制效果，提出基于变频调速技术的电气自动化控制方法。首先设计以主控层和现地单元层为基础的电气设备数据采集模块，并将采集数据在PLC、设备、采集模块之间进行交换，根据交换结果，计算电气自动化控制比例，最终采用变频调速技术，通过自适应电动机模型单元、转矩比较器和磁通比较器对待控制部分进行参数控制。并进行试验测试，实验结果表明，所提方法在确保设备正常运行的基础上，可有效节约45%以上的电能，同时对目标控制参数的执行率在90%以上，具有较高的控制性能，对于实际生产应用具有一定价值。
1 在工业电气自动化控制中应用变频调速技术的必要性
1.1 确保电气设备安全运行
电气设备的安全操作是保障企业生产、作业过程中安全稳定运行的关键，这就要求设备管理人员担负起看管设备的责任，主要针对电气设备安全稳定的操作进行合理的规划及有效的管理。但是，由于电气设备在运行的过程中会出现很多不确定的因素，若不对其加以管控，很容易造成安全事故。现阶段，为了进一步促进电气设备稳定运行，在工业生产过程中需要大力推广并使用工业电气自动化控制相关的设备，对设备的运行状况进行自动化的监测。在工业电气自动化控制技术系统中最重要的部分是变频调速技术，该技术可以根据设备的运行状况自动调整。为了确保电气设备安全稳定运行，需要控制设备根据其具体的运行状况进行监测及管控。
1.2 深化工业电气自动化控制效果
对变频调速技术进行改善，不但能进一步完善工业电气自动化的控制能力，还能促使工业电气自动化控制技术向前发展。如今，由于变频调速技术的不断完善，设备操作人员可以根据变频调速技术相应的功能对工业生产过程进行全方位的监控管理，及时发现设备中存在的问题，以此保障设备安全稳定地运行。最重要的是，使用变频调速技术能够极大地降低电气设备对能源的损耗，以此达到节能减排的目的，值得大范围推广应用。
1.3 实现全面调控，缩小误差范围
变频调速技术可以根据实际需求来调整电源频率，以达到控制并调整电气设备的目的。其中，在工业电气自动化设备控制过程中，需要利用变频调速技术保障电气设备的安全稳定运行。根据目前所了解的情况，变频设备及节能变频设备已经成为自动化控制设备中应用广泛的变频调速技术。究其原因，主要是变频调速技术能够达到自动调速的目的，同时还能全面控制电机及电源。例如，设备操作人员可以根据变频调速技术相应的功能达到控制并监视设备运行的目的，还可以对电流进行适当的调整，以此减少误差，避免质量问题出现。
2 节能设计的具体途径
2.1 降低线路中电力传输耗损
控制线路中电路传输的耗损是电气自动化工程节能设计的最有效途径之一，同时可以改善线路中电阻的具体状况。在进行线路的节能设计过程当中，关于导线的选择，可以使用功率较小的导线，避免曲线和弯曲形式的布线方式，直线型的布线方案可以极大的避免施工人员在工程中的操作失误，也在一定程度上减少了整体工程的复杂程度，有助于降低整体线路传输中的能源电力损耗。
另外在安装变压器的时候，要保证线路和负荷中心存在着相对较小的距离，从而减少相应的供电距离，减少相应投入和能源损失。在成本和周围具体环境允许的情况之下，应当运用横截面积相对较大的导线，根据电阻率的计算原理，横截面大的导线电阻值较低，从而线路电阻对于能源的耗损率可以得到降低。
2.2 对于无功效率进行补偿
电力设备工作中效率组成含有无功功率的成分，无功功率可能导致电能消耗过大，甚至导致电压不平衡的问题，此外在导线安装的过程当中，也会受到电阻的影响从而在传输的阶段造成电力的损耗，使得电能电力在具体应用的时候无法发挥设计功效。电气设备无功功率主要是在设备低功率的情况下，为此可以使用相关的功率补偿装置使得功率水平维持在适中，也能保障供电的质量。在整体节能设计的要求之下，电气自动化工程当中应当减少相应的工作程序，降低电力能源的损耗，使电气系统在不同的情况下都能够正常稳定的工作。为了能够满足无功补偿的要求，就需要各个技术层面的综合性运用。电容器在进行无功补偿之前，需要通过分析确定设施的电压容量和符合等一系列参数指标，从而确定所需要的电容量。在此之外，如果在无功补偿的过程中产生了谐波，就需要按照相关的技术要求使用串联定量的电阻器，来进一步消除谐波的负面影响。最后在进行无功功率和电流参数的具体分析过程中，需要具体确定相关物理量的数值，来避免振荡问题，在多数的电气自动化的工程设计中，模糊投切的应用程度不断地提高。
3 电气自动化控制方法设计
3.1 设备运行数据采集
根据减少人员使用的设计原则，本文在数据采集模块采用分层全开放的分布方式设计，模块由主控层和现地单元层两部分组成。其中，主控层包括2台操作工作站、以太网交换机、Modem组成，实现对电气设备运行数据的实时监视与采集，并对设备运行记录进行统计，为控制管理、HMI人机交互、数据通信等提供基础。在Modem上完成与上一级调度、电气控制室信息管理模块的通信。在现地控制单元层，共设计4套设备，分别为3套LCU机组和1套对应线路，以此实现对各电气设备的监控。负责定时采集电气设备的运行状态和运行参数，并在对数据进行预处理保存于数据库中，作为各种计算、控制等功能实现的基础。
3.2 控制环境内的信息交换
控制环境内的信息交换主要包括PLC与设备之间以及采集模块与PLC之间的通讯，其中PLC和设备之间的数据传输选用RS485串口通信，采用MODBUS协议。把设备的通讯端口串接正确后，和PLC协议卡进行通讯数据传输。MODBUS通信协议波特率为9600，包含一位起始位，八位数据位，一位停止位以及CRC校验位。在传输信号前，首先对信号进行划分，将其分成正、负两部分，并通过两条传输线分别进行传输，接收端接收到信号后，将信号进行相减处理，以此获得原始信号。PLC和数据采集模块之间的数据传送单位为“帧”，数据采集发送通信命令给PLC，PLC接收后自主发送响应帧给控制模块。
4 结语
有效使用变频调速技术，在提升工业电气设备自动化的同时，使设备的运行效率和稳定性得以增强，同时推进了工业生产领域行业的整体发展，打造了低碳经济设备的可持续发展道路。对此，需要切实提升变频调速技术水平，减少电气设备实际消耗，提升生产效率，切实增强企业的社会核心竞争力。
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