電氣自動化的可靠性測試與控制解析

摘 要：隨著社會的發展，電氣及其自動化在生活中有越來越多的應用，而電氣及其自動化設備的正常運行離不開其可靠性測試與控制，文章對自動化可靠性測試包括試驗室的測試，場地的測試和保證性試驗方法，電氣自動化的控制包括現場總線控制，集中控制，遠程控制進行了簡要分析。

關鍵詞：電氣自動化；可靠性測試；設備控制

1 電氣自動化的可靠性測試

可靠性測試是為了保證產電氣自動化設備在規定的壽命期間內，在預期的使用、運輸或儲存等所有環境下，保持功能可靠性而進行的活動。是將設備暴露在自然的或人工的環境條件下經受其作用，以評價設備在實際使用、運輸和儲存的環境條件下的性能，并分析研究環境因素的影響程度及其作用機理。

1.1 人工環境（即試驗室）中的測試

在試驗室內，對工作條件和環境條件進行可控模擬，保證檢測設備和遇到的環境相互協調方可進行試驗，通過累計的時間和累計失效數等其它數據通過數理統計來得到可靠性指標。這一試驗方法的優點是易于控制、操作簡單，且數據質量較高。但是其受試驗條件的限制，試驗數據準確性較低。這一試驗需要較多被試產品，為了考慮到試品生產批量和成本，所以這種模擬可靠性的試驗方式可在大批量生產的產品中運用。

1.2 自然環境（及場地）中的測試

電氣自動化在場地中的可靠性測試主要是記錄各種相關數據，并通過數據統計得到電氣自動化設備的可靠性性指標。這一測試方法的優點是試驗中用到的試驗設備較少，試驗環境較為真實，測試所得數據可真實反映產品在使用情況下的維護性及可靠性。但是其也有一定的缺點，測試結果受外界因素的干擾較大，無法保證試驗結果的準確。

現場測試主要包含在線測試、停機測試和脫機測試。其中在線測試是設備不停止運行；停機測試是被測設備停止運行；而脫機設備是將被測設備移出，放到專用的測試裝備上進行測試。從技術難度上說，后兩種更加適合測試，但是相對于復雜系統來說，其對故障的診斷應該進行在線測試。對于究竟采用哪種測試則要根據實際情況來定。

1.3 保證試驗方法

保證試驗方法即通常所說的“烤機”，具體指的是在產品出廠前已對產品展開了一系列無故障的試驗流程。電氣自動化的烤制設施有較為繁多的元器件組成，由于其故障的不確定性，故其實以比較復雜的形式出現。試驗室在產品出廠前的烤機過程就是檢測產品的早期失效情況，對于不合格的產品要進行優化升級，以確保出產的產品與實際生產情況相符。這類試驗的有點是可靠性高，但耗時較長，故較為適合于數量較大的批量生產現象。其適用對象為電路較為復雜，但可靠性高的電氣設備。

1.4 可靠性測試方法的選擇

對可靠性測試方法進行選擇時，應做好對試驗產品和試驗環境的選擇，同時應注意試驗場地的測試和試驗測試的程序。對于產品的選擇則需要遵循一定的原則，選擇的產品要有代表性，其包含有造紙機電控設備、紡織機電控設備、礦井提升機電控設備等多方面品種，且在性質上說，包含有大型、中型、小型設備，在運行形式上其具有運行設備還有間斷運行設備；為了保證測試的客觀性，試驗場地應該選擇在非惡劣的環境下，且設備的運行需配合一定的應力；為了能夠測定正常條件寫的可靠性水平，則應選用較為典型的試驗場地，如果提供了相關的實驗資料，則還應該確定相同或近似的試驗條件的場地；要求具有一個統一的試驗程序，其包括有試驗起始時間、周期間隔、收集數據、指標記錄等等，均應該遵守相關規范，才能保證試驗的可靠性。

2 電氣自動化的控制

對于電氣自動化的控制解析主要通過現場總線控制、及集中控制和遠程控制來實現。

2.1 現場總線監控

現場總線控制系統是由各種現場儀表通過互連與控制室內人機界面所組成的系統；一個全分散、全數字化、全開放和可互操作的生產過程。自動控制系統現場總線控制可以根據間隔的情況對不用的間隔，不同的功能進行設計，使得系統設計更加有針對性。這種控制方法的優點是節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高、組態靈活，同時還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/O卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，使得網絡組態靈活，能夠大大的提高整個系統的可靠性，每一個裝置故障僅僅會影響相應的元件，不會導致整個系統的癱瘓。由于現場總線控制的以上特點，所以現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。現今，變電站綜合自動化系統中已普遍運用以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術，而且在此基礎上已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎。

2.2 集中監控

集中控制是指在電氣設備中建立一個相對穩定的控制中心，由控制中心對組織內外的各種信息進行統一的加工處理，發現問題并提出問題的解決方案。這種形式的特點是所有的信息（包括內部、外部）都流入中心，由控制中心集中加工處理，且所有的控制指令也全部由控制中心統一下達。運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易均是這種監控方式的優點。但是將各種功能放到一個處理器進行導致處理器的任務相當繁重，使得處理的速度大大降低。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降，電纜數量增加，成本加大，由于長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。故其只適合于結構簡單的系統。

2.3 遠程監控

遠程控制是指管理人員在異地通過計算機網絡異地撥號或雙方都接入Internet等手段，聯通需被控制的計算機，將被控計算機的桌面環境顯示到自己的計算機上，通過本地計算機對遠方計算機進行配置、軟件安裝程序、修改等工作。遠程喚醒（WOL），即通過局域網絡實現遠程開機。遠程監控方式的有點事節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高、組態靈活。由于各種現場總線（如Lon Works總線，CAN總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。

3 結束語

電氣自動化設備的正常運行離不開可靠性的測試，使得其可靠性能夠達到要求，同時應該使用適合的方式進行控制，使得其能達到經濟適用。總之，應該根據實際情況來對電氣自動化設備選定適合的可靠性測試方法和控制方式。

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作者簡介：王寧潔（1983，10-），女，漢族，江蘇南京人，江蘇海事職業技術學院，助教，從事電氣工程、智能樓宇、電氣自動化研究。