探討工業電氣自動化儀器儀表控制

任英

【摘要】隨著我國經濟的發展，工業自動化的發展非常迅速，非常多的自動化儀器儀表被應用在各個領域，極大的推動了我國社會生產力的進步，提高了生產效率。工業的電氣自動化發展也是我國現代化發展的一項重要標志。據相關資料顯示，我國近幾年電氣自動化儀器儀表在工業中的應用率以不低于百分之十的速度在增長著。從工業電氣自動化的應用入手，分析了儀器儀表的自動化控制，闡述了工業電氣自動化儀器儀表的設計原則，探討了電氣自動化儀表對工業發展的重要性。

關鍵詞： 工業自動化；電氣自動化；儀器儀表；自動控制

工業電氣自動化儀器儀表是由非常多的自動化元件構成的，該類儀器儀表自身具有非常全面的自動化技術，同時兼具了數種功能，例如測量、記錄、控制、報警、顯示等等，電氣自動化是自動化系統中的一個分類，可以進行信息的轉換，實現工業儀器儀表的自動控制。在現如今的科技背景下，電氣自動化技術已經集電子技術、信息技術、自動控制技術為一身，為我國工業的現代化發展提供了必不可少的條件。

一、工業電氣自動化控制技術

工業電氣自動化控制技術是指集機械和電氣為一體的控制技術和理論，可以分為全自動控制和半自動控制，可以讓儀器和儀表按照設定的程序運行。在全自動控制中，控制人員只需要根據現在生產的進度設定好儀器和儀表需要運行的程序就可以了，不需要進行人為生產；半自動的控制需要人力參與到工業生產過程中。自動化控制技術可以讓人們的工作環境得到改善，使工業人力資源得到有效的減少，使工業生產效率得到顯著提高。

隨著IEC61131標準的頒布以及OPC技術的出現，各個工業企業開始注重工業電氣自動化技術的應用。工業電氣自動化技術的應用可以有效的提升企業的經濟效益和社會效益，使企業獲得了更大的發展空間。在工業電氣自動化技術沒有應用之前，我國的工業生產主要以人力勞動為主，人們的生產工作環境非常惡劣，生產效率也得不到有效的提升，但是工業電氣自動化的應用改變了這種現狀。

二、工業電氣自動化控制技術的發展

（一）現場總線技術在工業生產中的應用

應用現場總線技術可以讓工業儀表進行在線分析，為變送器和執行器等相關儀器控制系統的使用提供了便利的條件，現場總線技術可以實現對工業儀器儀表控制系統的組建，我國在最初建立自動化控制系統時，應用的是集中式的控制系統，但是隨著我國工業發展速度的加快，集中式的控制系統已經逐漸的不使用現今的發展局勢，而現場總線技術的應用為現今的發展局勢提供了有效的解決方法。現場總線技術是指將工業生產儀器和控制儀表全部統一放置在控制網絡中，實現自動化控制的作用。現在很多的工業自動化控制產品同時具有DCS/PLC/FCS等功能，例如西門子、三菱、菲尼克斯等等品牌。

現場總線技術屬于一種連接技術，具有數字化、雙向對等傳輸、全開放的特點，它能夠有效的減少控制系統的能源消耗，使自動化控制系統的精確度和穩定性都變得更好。

（二）網絡技術在工業電氣自動化控制中的應用

在工業電氣自動化控制系統中增加網絡技術，可以實現自動化控制信號以數字化的形式傳輸，通過嵌入式的方式將網絡技術應用到電氣自動化儀器儀表中，可以促進電氣自動化控制技術與網絡技術更好的結合。

（三）PLC技術在工業電氣自動化控制中的應用

PLC現在正向著微型網絡化的方向發展，縮減了PLC控制系統的體積，使電氣自動化的控制成本降低了，而且現在的PLC已經向著Ethernet技術的方向開始擴展，很多的PLC已經擁有Ethernet的接口，使PLC更加具有開放性。PLC的編程簡單，并且可以利用插入式的模塊進行控制運行；PLC能夠直接與計算機相連，方便了信息的傳輸；PLC的電壓輸出量為115V，電流在2A以上，可以直接驅動接觸器和閥類，減少了中間環節的麻煩，而且控制器的容量也大大的增加了。

電氣自動化控制可以實現過程自動控制和機械制造自動控制，其中過程自動控制是指由自動化的儀器儀表組成自動控制系統實現對生產流程的最優控制；機械制造自動控制可以利用計算機對數控中心、加工中心、自動化系統等實現柔性自動控制，使生產信息和管理信息實現同步自動化。

三、工業電氣自動化在發展中存在的問題

（一）質量問題

產品的生產質量是一個企業繼續發展的根本，但很多企業根本不能保證自身生產產品的質量，在進行產品生產的過程中，檢驗環節都設置在了整個生產階段的最后一個環節，但是工業電氣自動化技術與傳統的人力生產技術不同，因為自動化程序都是人為設定好的，如果不加強中途環節的檢查，直到最后一個環節才發現問題，必定會給企業造成非常大的損失，影響了企業的生產效率。應用電氣自動化控制技術需要對產品生產的每一個環節進行在線實時監測，發現了問題及時停止儀器和儀表的運行，對自動化控制程序進行修改，避免發現不及時出現問題產品生產過多的情況。

（二）人才缺失問題

工業電氣自動化發展到今天，已經得到了普遍的發展，但是卻存在著人才缺失的問題，工廠內不重視對工業儀器儀表電氣自動化人才的培養，學校也缺乏對于該專業的重視，有很多的專科學校甚至已經停止了自動化控制專業的開設了。

四、工業電氣自動化控制的特點和設計原則

（一）特點

工業電氣自動化控制系統涉及到的儀器儀表數量非常多，需要進行處理的信息量非常龐大，而且對于每樣設備的配置都需要較高的要求，操作結構也想當復雜，對于操作人員的技術要求比較高，微小的錯誤甚至會造成非常大的后果，所以需要操作人員的專業知識能力強，熟悉整個控制系統的操作流程，保證工業生產的安全。工業電氣自動化的設計圖紙非常復雜，設計要求也非常高，如下圖所示

圖1 某廠電氣自動化銑床設計圖

（二）設計原則

工業電氣自動化儀器儀表控制的第一個設計原則就是，減少自動化系統運行的能源消耗，這需要在設計控制系統時選用節能設備，同時降低設備運行時的費用，在滿足設備安全運行的前提下， 提高控制系統的運行效率，調整自動化控制系統中的負荷比例，使電氣自動化控制系統的連續運轉能力更強。其次是加強遠程監控功能，遠程監控功能使材料的安全成本降低了，較少了工業電纜的消耗，在工廠中電氣系統的通訊量比較大，遠程監控系統大大降低了通信過程中信息資源的損耗，并且實現對電氣系統的集中監控，及時的發展故障設備，方便維修，提高了設備處理效率。在電氣自動化控制系統中應用大量的現場總線技術，使電氣自動化設備向著智能化的方向發展，使所有的自動化設備具有相對的獨立性，避免出現系統崩潰現象而影響整個自動化控制系統的運行。

實現電氣自動化控制系統接口的標準化設計，降低多樣化接口的使用成本，實現工業企業內所有系統的智能互聯，例如ERP系統、MES系統，在單個系統發生故障時能夠借助網絡平臺及時的解決故障，解決各個系統的通訊問題，實現電氣自動化控制的一體化發展。

工業電氣自動化控制結合了多種技術，使工業生產的可靠性更高，生產效率得到了極大的提升，在現代化的工業發展中，電氣自動化控制已經成為了我國工業生產的發展基礎，促進了工業化和信息化的同步發展，使傳統的工業重新具有活力，實現了我國工業的全面發展。

結束語：

近幾年，隨著我國科學技術的發展，工業電氣自動化控制技術中不斷的添加新的技術，使工業生產技術更加先進，提高了工業生產效率和生產質量。電氣自動化控制技術的提升就是工業生產力的提升，使工業能源和人力資源得到了極大的節約，保證了工業生產能夠得到足夠的利益，簡化了生產流程，所以工業電氣自動化儀器儀表控制技術在工業企業中的地位將會越來越重要，最終成為工業發展中不可或缺的一部分。

參考文獻：

[1]王春雪，王欣. 國內外工業自動化儀器儀表標準對比分析[J]. 機械工業標準化與質量，2011，11：13-14.

[2]趙群，張翔，謝素珍，李輝. 自動化儀表與控制系統的現狀與發展趨勢綜述[J]. 現代制造技術與裝備，2008，04：12-16.

[3]彭敬兵. 自動化儀器儀表行業分析及企業發展方向研究[D].重慶理工大學，2014.

[4]孫懷義，劉琴，王東強，王少青，鐘瓊茹. 重慶市自動化與儀器儀表行業的現狀及發展趨勢[J]. 自動化與儀器儀表，2013，05：1-3+6.

[5]欒瑞琴. 工業自動化儀表控制系統的技術[J]. 無線互聯科技，2014，06：191.