如何創(chuàng)新電氣自動化控制系統(tǒng)

李春麗 郝俊華

（北方重工電控液壓設(shè)備公司研究所，遼寧 沈陽 110141）

隨著各種先進技術(shù)在電氣系統(tǒng)中的應用，電氣系統(tǒng)的智能化水平不斷提高，不僅實現(xiàn)了對于系統(tǒng)中的各種設(shè)備的精密和準確的控制，也實現(xiàn)了各種運行中的信息的順利傳輸。并且在結(jié)合了其他領(lǐng)域的先進技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，綜合提高了電氣系統(tǒng)的運行水平。但是，在電氣系統(tǒng)的發(fā)展取得了如上的成績的同時，其運行中還存在一些不足之處，需要我們的科研人員和工作人員，在工作中不斷的改進。以便更好的為企業(yè)的電氣系統(tǒng)服務(wù)，下面筆者就如何進行電氣系統(tǒng)自動化的創(chuàng)新談?wù)勛约旱哪w淺看法。

1 目前我國電氣自動化系統(tǒng)的功能

根據(jù)對我國目前應用的電氣自動化系統(tǒng)的研究，我們發(fā)現(xiàn)我國的電氣自動化系統(tǒng)基本上已經(jīng)實現(xiàn)了安全和穩(wěn)定的運行，并且結(jié)合智能化的技術(shù)的應用，已經(jīng)大大的提高了系統(tǒng)的運行效率。尤其是達到了各個電氣系統(tǒng)中的設(shè)備的運行狀況的智能監(jiān)控。

2 創(chuàng)新電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

目前我國的工廠監(jiān)控系統(tǒng)大部分都采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以同時監(jiān)控各種大型設(shè)備的運行狀況，還可以監(jiān)控技術(shù)員的操作情況，避免違規(guī)操作。將計算機監(jiān)控系統(tǒng)同網(wǎng)絡(luò)光纖相連，可以隨時切換監(jiān)控的位置和畫面，也可以滾動播放或者固定播放相關(guān)畫面，完全根據(jù)工廠的車間和控制室的具體情況來決定。所謂創(chuàng)新的計算機監(jiān)控系統(tǒng)就是要盡量實踐監(jiān)控的全自動化，傳統(tǒng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)雖然大大的便利了廠房和控制室的監(jiān)控，但是還需要相關(guān)的值班人員的監(jiān)管。而全自動化的計算機監(jiān)控就是克服了這一點的“無人值班”的計算機監(jiān)控運行方式。這種新型的計算機監(jiān)控技術(shù)采用的是觸摸屏與PLC之間采用標準、開放、快速的現(xiàn)場總線技術(shù)。這種計算機監(jiān)控技術(shù)的最大優(yōu)勢在于通訊速率相較于傳統(tǒng)的計算機監(jiān)控技術(shù)大幅度提高，最大可達12Mbps，而傳統(tǒng)的計算機監(jiān)控技術(shù)的最佳運行水平下通訊速率不超過10Mbps。另外，新型的自動化的計算機監(jiān)控技術(shù)具有硬盤拓展功能，可以根據(jù)操作需要靈活調(diào)節(jié)。

2.2 數(shù)字化電氣信息量監(jiān)控

現(xiàn)行的廠用電保護裝置和MCC、PC控制裝置已能滿足當下的企業(yè)內(nèi)的通訊的需求。現(xiàn)代化的企業(yè)管理一般都會采用局域網(wǎng)的形式管理電氣控制系統(tǒng)，因為這樣比較便于電氣信息量的監(jiān)控。這種方法的優(yōu)點是抗干擾能力強，即可以抵抗廠周的其他大型信號設(shè)備的運行中的信號干擾。所以，經(jīng)實踐檢驗，適應電站的現(xiàn)場環(huán)境。所謂電氣信息量監(jiān)控上的創(chuàng)新就是通過對局域網(wǎng)的信息的數(shù)字化處理達到更好的信息量的管理，一般情況下的做法是將局域網(wǎng)的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)升級，使其在進行電氣信息量的監(jiān)控的過程中，可以將信息直接轉(zhuǎn)換成便于對比和分析的數(shù)據(jù)，可以大大提高信息量管理的效率。數(shù)字化的管理是未來的管理系統(tǒng)的發(fā)展方向，特別是對于企業(yè)來說，管理龐大和駁雜的生產(chǎn)事物，以及設(shè)備運行狀況，需要依靠一個運行穩(wěn)定，信息存取便利的局域網(wǎng)管理方式。

2.3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

電氣自動化系統(tǒng)在運行的過程中，必須要做到各個運行數(shù)據(jù)的隨時搜集，并及時存入相應的數(shù)據(jù)庫中。這些數(shù)據(jù)包括設(shè)備運行過程中的擺度、振動幅度、相關(guān)壓力值、運行溫度以及超聲波等參數(shù)。通過對這些數(shù)據(jù)的搜集和存庫，可以做到實時的系統(tǒng)監(jiān)控，并且可以檢測電氣系統(tǒng)的運行水平。另外，信息入庫的最大的作用是可以提高系統(tǒng)故障的預防水平，因為通過對運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和記錄，可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中的異常，并且可以在故障發(fā)生之時，準確的找到故障的發(fā)生位置，便于排查。電氣自動化系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的整體狀況的反應，也是對其各方面指標對比和評估的主要依據(jù)，所以，做好系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)采集是非常重要的，管理人員要在采集數(shù)據(jù)后針對不同類別的數(shù)據(jù)進行分類整理，做好資料的管理工作，以便隨時提取。

2.4 全開放式現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)監(jiān)控方式

全開放式現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的運行系統(tǒng)的最主要的特征是它采用智能I/O模件作為儀表上網(wǎng)的橋梁，同時節(jié)省成本，使用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適應分布式、開放式的發(fā)展趨勢，開放性無疑是新一代控制系統(tǒng)的重要特征，也是未來的控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。使用開放式的控制器硬件及開放式的組態(tài)軟件代替DCS中專用的控制器，數(shù)據(jù)連接能力和硬、軟件可移植性的組合，保留DCS的冗余技術(shù)及組態(tài)技術(shù)等優(yōu)點，以太網(wǎng)和OPC是數(shù)據(jù)連接能力的典型例子，PC則是開放的硬、軟件平臺的成功案例。系統(tǒng)控制的開放性和標準性的關(guān)系可以概括為：開放基于標準，標準驅(qū)動開放性。具體的解釋為，開放性控制要建立在系統(tǒng)的標準和設(shè)置和運行的基礎(chǔ)上，只有符合標準的開放性才是有意義的；而標準性會反作用于開放性，即越標準的系統(tǒng)控制和監(jiān)督方式的開放程度越高，所以二者之間的關(guān)系是相輔相成的。例如：超聲波飲料瓶蓋自動鉚合焊接機是一種全新的瓶蓋焊接機型、它的特點是整機一體，這種設(shè)計形式不僅加強了穩(wěn)固機構(gòu)，也符合脈沖式線路的設(shè)計理念，從而能在焊接的過程中提供換能器能量穩(wěn)定輸出，是一種將瓶蓋焊接技術(shù)的執(zhí)行標準的創(chuàng)新應用，也是符合全開放式運行的一個成功案例。該超聲波飲料瓶蓋的自動鉚合焊接機的現(xiàn)場總線具有數(shù)字化、開放性、分散性、互操作性與互換性及對現(xiàn)場環(huán)境的適應性等諸多運行優(yōu)點，也正是它的一系列優(yōu)點，使相對應的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要，從而使得軟件的重要性不斷提高。

3 控制技術(shù)發(fā)展潮流——有線與無線的融合

控制信息的傳輸是實現(xiàn)自動化系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，建設(shè)數(shù)字化、信息化工廠、實現(xiàn)“一網(wǎng)到底”的控制技術(shù)，需要建立一個通暢可靠的信息傳輸渠道，有線系統(tǒng)往往需要較大的投資，無線系統(tǒng)是一個很好的選擇，但是無線系統(tǒng)的信息傳輸水平在某種程度上要弱于有線系統(tǒng)。隨著無線技術(shù)的逐漸成熟應用，有線與無線的融合正成為工業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展的潮流，這種融合不僅彌補了二者的功能上的不足，可以同時發(fā)揮它們的運行優(yōu)勢，還可以一定程度上節(jié)約成本，因為這種混合使用的造價相對于全套的有線傳輸?shù)某杀疽汀？梢姡I(yè)自動化儀表的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，能夠?qū)⒛M技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字技術(shù)，并且數(shù)字技術(shù)中的技術(shù)含量更高，數(shù)字化互感器和光纖的應用，在市場中占有更大的比例，具有良好的平衡性，明確的定位性，市場發(fā)展前景良好。

綜上所述，工業(yè)智能化電氣設(shè)備有了較快的發(fā)展，并且普遍應用于工廠綜合自動化系統(tǒng)中，工業(yè)電氣控制系統(tǒng)采用智能化前端設(shè)備現(xiàn)場總線的監(jiān)控方式已成為今后工廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。這種智能化的設(shè)備和系統(tǒng)的應用不僅大大提高了設(shè)備安全運行的可靠性，還減輕了勞動強度，達到減人增效的直接經(jīng)濟效益，為企業(yè)的優(yōu)化生產(chǎn)做出了巨大的貢獻。另外，由于該系統(tǒng)具備現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點，自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的大趨勢，現(xiàn)場總線技術(shù)受計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響是十分深刻的，有待我們在今后各工程設(shè)計中不斷創(chuàng)新實踐、總結(jié)并將之升華。

[1]尹鵬，電氣自動化控制系統(tǒng)及設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（06）：165.

[2]石磊、李國棟，電氣自動化控制系統(tǒng)及設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2011（20）：75.

[3]盧明陽，淺談電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技促進發(fā)展（應用版），2011（02）：259.