如何創(chuàng)新電氣自動(dòng)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(yáng) 110141）

隨著各種先進(jìn)技術(shù)在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，電氣系統(tǒng)的智能化水平不斷提高，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)于系統(tǒng)中的各種設(shè)備的精密和準(zhǔn)確的控制，也實(shí)現(xiàn)了各種運(yùn)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(jìn)技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，綜合提高了電氣系統(tǒng)的運(yùn)行水平。但是，在電氣系統(tǒng)的發(fā)展取得了如上的成績(jī)的同時(shí)，其運(yùn)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(jìn)。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(jìn)行電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的創(chuàng)新談?wù)勛约旱哪w淺看法。

1 目前我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

根據(jù)對(duì)我國(guó)目前應(yīng)用的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的研究，我們發(fā)現(xiàn)我國(guó)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，并且結(jié)合智能化的技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)大大的提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。尤其是達(dá)到了各個(gè)電氣系統(tǒng)中的設(shè)備的運(yùn)行狀況的智能監(jiān)控。

2 創(chuàng)新電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

目前我國(guó)的工廠監(jiān)控系統(tǒng)大部分都采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以同時(shí)監(jiān)控各種大型設(shè)備的運(yùn)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)同網(wǎng)絡(luò)光纖相連，可以隨時(shí)切換監(jiān)控的位置和畫(huà)面，也可以滾動(dòng)播放或者固定播放相關(guān)畫(huà)面，完全根據(jù)工廠的車(chē)間和控制室的具體情況來(lái)決定。所謂創(chuàng)新的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)就是要盡量實(shí)踐監(jiān)控的全自動(dòng)化，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)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(dòng)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控就是克服了這一點(diǎn)的“無(wú)人值班”的計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行方式。這種新型的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)采用的是觸摸屏與PLC之間采用標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放、快速的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。這種計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于通訊速率相較于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)大幅度提高，最大可達(dá)12Mbps，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的最佳運(yùn)行水平下通訊速率不超過(guò)10Mbps。另外，新型的自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)具有硬盤(pán)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(hù)裝置和MCC、PC控制裝置已能滿(mǎn)足當(dāng)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(huì)采用局域網(wǎng)的形式管理電氣控制系統(tǒng)，因?yàn)檫@樣比較便于電氣信息量的監(jiān)控。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，即可以抵抗廠周的其他大型信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行中的信號(hào)干擾。所以，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，適應(yīng)電站的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。所謂電氣信息量監(jiān)控上的創(chuàng)新就是通過(guò)對(duì)局域網(wǎng)的信息的數(shù)字化處理達(dá)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(jìn)行數(shù)據(jù)升級(jí)，使其在進(jìn)行電氣信息量的監(jiān)控的過(guò)程中，可以將信息直接轉(zhuǎn)換成便于對(duì)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(lái)的管理系統(tǒng)的發(fā)展方向，特別是對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，管理龐大和駁雜的生產(chǎn)事物，以及設(shè)備運(yùn)行狀況，需要依靠一個(gè)運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，必須要做到各個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)的隨時(shí)搜集，并及時(shí)存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些數(shù)據(jù)包括設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的擺度、振動(dòng)幅度、相關(guān)壓力值、運(yùn)行溫度以及超聲波等參數(shù)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的搜集和存庫(kù)，可以做到實(shí)時(shí)的系統(tǒng)監(jiān)控，并且可以檢測(cè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行水平。另外，信息入庫(kù)的最大的作用是可以提高系統(tǒng)故障的預(yù)防水平，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的異常，并且可以在故障發(fā)生之時(shí)，準(zhǔn)確的找到故障的發(fā)生位置，便于排查。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的整體狀況的反應(yīng)，也是對(duì)其各方面指標(biāo)對(duì)比和評(píng)估的主要依據(jù)，所以，做好系統(tǒng)運(yùn)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(duì)不同類(lèi)別的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)整理，做好資料的管理工作，以便隨時(shí)提取。

2.4 全開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)監(jiān)控方式

全開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的運(yùn)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(shí)節(jié)省成本，使用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)分布式、開(kāi)放式的發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)放性無(wú)疑是新一代控制系統(tǒng)的重要特征，也是未來(lái)的控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。使用開(kāi)放式的控制器硬件及開(kāi)放式的組態(tài)軟件代替DCS中專(zhuān)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(diǎn)，以太網(wǎng)和OPC是數(shù)據(jù)連接能力的典型例子，PC則是開(kāi)放的硬、軟件平臺(tái)的成功案例。系統(tǒng)控制的開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)性的關(guān)系可以概括為：開(kāi)放基于標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)開(kāi)放性。具體的解釋為，開(kāi)放性控制要建立在系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)置和運(yùn)行的基礎(chǔ)上，只有符合標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性才是有意義的；而標(biāo)準(zhǔn)性會(huì)反作用于開(kāi)放性，即越標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)控制和監(jiān)督方式的開(kāi)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(dòng)鉚合焊接機(jī)是一種全新的瓶蓋焊接機(jī)型、它的特點(diǎn)是整機(jī)一體，這種設(shè)計(jì)形式不僅加強(qiáng)了穩(wěn)固機(jī)構(gòu)，也符合脈沖式線(xiàn)路的設(shè)計(jì)理念，從而能在焊接的過(guò)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(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新應(yīng)用，也是符合全開(kāi)放式運(yùn)行的一個(gè)成功案例。該超聲波飲料瓶蓋的自動(dòng)鉚合焊接機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)具有數(shù)字化、開(kāi)放性、分散性、互操作性與互換性及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等諸多運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)，也正是它的一系列優(yōu)點(diǎn)，使相對(duì)應(yīng)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(xiàn)與無(wú)線(xiàn)的融合

控制信息的傳輸是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，建設(shè)數(shù)字化、信息化工廠、實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)到底”的控制技術(shù)，需要建立一個(gè)通暢可靠的信息傳輸渠道，有線(xiàn)系統(tǒng)往往需要較大的投資，無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)是一個(gè)很好的選擇，但是無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的信息傳輸水平在某種程度上要弱于有線(xiàn)系統(tǒng)。隨著無(wú)線(xiàn)技術(shù)的逐漸成熟應(yīng)用，有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)的融合正成為工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的潮流，這種融合不僅彌補(bǔ)了二者的功能上的不足，可以同時(shí)發(fā)揮它們的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，還可以一定程度上節(jié)約成本，因?yàn)檫@種混合使用的造價(jià)相對(duì)于全套的有線(xiàn)傳輸?shù)某杀疽汀？梢?jiàn)，工業(yè)自動(dòng)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(yīng)用，在市場(chǎng)中占有更大的比例，具有良好的平衡性，明確的定位性，市場(chǎng)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(yīng)用于工廠綜合自動(dòng)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(chǎng)總線(xiàn)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(yīng)用不僅大大提高了設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性，還減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到減人增效的直接經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)的優(yōu)化生產(chǎn)做出了巨大的貢獻(xiàn)。另外，由于該系統(tǒng)具備現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的大趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)受計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響是十分深刻的，有待我們?cè)诮窈蟾鞴こ淘O(shè)計(jì)中不斷創(chuàng)新實(shí)踐、總結(jié)并將之升華。

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

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

[3]盧明陽(yáng)，淺談電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版），2011（02）：259.