電氣工程自動化控制技術探析

臧兆奇+趙洋

摘 要：工業加熱爐控制系統經歷了一個發展的過程，隨著自動化技術、現代信息技術等的發展，加熱爐控制技術也在朝著自動化、智能化方向發展，然而，實際發展中依然存在問題和不足。本文分析了工業加熱爐電氣自動控制技術的實際與理論發展現狀。

關鍵詞：工業加熱爐；電氣自動控制技術；理論；實踐；發展

加熱爐是工業企業生產必不可少的設備，隨著電氣工程技術的發展，工業加熱爐得益于這一技術的支持也在朝著自動化控制方向發展，同時，現代信息技術、計算機技術也在逐漸地應用于加熱爐控制中，發揮著不可替代的重要作用。

1 工業加熱爐電氣自動控制主流技術

1.1 數字傳動技術

現代化電子信息技術蓬勃發展，使得全數字調速技術逐漸發展并成熟，該技術日前在工業企業得到了深入而有效地運用。同普通的模擬仿真系統對比起來，該系統體現出良好的自動化、智能化、動靜結合、安全、便于調試與維修等優勢。數字性的可控硅整流設備正在逐漸取代初始的交流供電設備。

1.2 PLC控制技術

現階段，加熱爐電氣自動控制技術正在隨著現代科技的發展與時俱進地發展，正在從傳統的儀表與繼電器邏輯控制邁向PLC、DCS控制，選擇FieldBus總線控制技術用來控制設備現場，而且計算機技術、網絡技術等也都逐漸被應用于基礎自動化級控制中，依靠PLC來選配基礎自動化硬件，如果是體積較大、規模較大的控制系統則通常選擇PLC來負責電控系統的控制，對應的回路控制則主要依靠DCS控制。集散控制系統也在現代技術的推動和支持下朝著上、下兩大方向發展，前者為CIMS計算機集成制造系統，后者則為FCS現場總線控制系統。未來的DCS系統也勢必要朝著CIMS的方向前進。

1.3 計算機網絡技術的運用

計算機網絡技術是新時期蓬勃發展的一項技術，在各個行業領域都得到了廣泛而深入地運用，在工業加熱爐電氣自動化控制系統中，計算機網絡技術也發揮著不可替代的功能和作用。計算機網絡技術是把來自于各個地域、各個空間、各類功能的計算機設備通過網絡線路鏈接起來，再通過網絡軟件來鏈接這些設備、軟件，達到數據傳輸、資源共享等目的。計算機網絡技術應用于工業加熱爐電氣自動化控制系統，主要負責各項電氣設備之間的數據傳輸、信息傳遞、資源共享等。例如：不同的工業加熱爐之間通過計算機網絡通訊系統實現了相互間的信息傳輸，加熱爐不分類型、型號、資源位置，在網絡系統的輔助支持下，都能實現數據傳輸。其中多處理機的問世也為故障問題的定位與解除創造了有利條件，當電氣自動控制系統某個環節出現問題時，計算機網絡系統將及時作出反饋，解決問題。計算機網絡技術作為一項強大的信息處理、傳遞技術，在整個工業加熱爐電氣自動控制系統中占據十分關鍵地位，提高了加熱爐電氣自動控制工作效率，加強了整個工業系統間的協作，增進了工作人員之間的溝通，創造了更高的經濟效益。

2 工業加熱爐電氣自動控制系統的理論發展

工業加熱爐自動控制理論也經歷了一個發展過程，從最初的燃燒控制，單純為了獲取相對平穩的燃燒情況，達到最理想的燃燒目標，到后來的爐溫精度的把握，確保燃燒的充分性，科學控制燃燒成本。再到上個世紀七十年代，信息技術被應用到加熱爐電氣自動控制系統，逐漸進入了加熱爐信息化控制階段，目前來看工業加熱爐的信息化控制依然處于發展過程中，大多數工業企業尚未實現徹底的計算機控制，依然依賴于人工操作。一些相對先進的工業企業依然利用計算機來取代儀表來進行基礎的PID控制，其成效也有待深入研究和開發。對于燃燒系統實行自動化、智能化控制，隨著現代智能技術的發展，多數選擇串級比值控制系統，發揮對溫度、流量等的控制，同時，也在逐步運用雙交叉燃燒控制，兩大控制系統要想達到對爐溫的高效調節與控制，前提需要加熱爐工況穩定，如果加熱爐工況不穩定、燃料熱值出現波動時，這兩大控制方法則無法發揮控制功能，也就無法達到最合理的燃燒控制。

現階段，一些測氧濃度儀表被運用在工業爐尾氣檢測中，通過檢測其中的氧氣濃度來調節空燃比，然而，因為氧化鋯的檢測容易受到一些因素的干擾，例如：穩定因素、壓力因素等，當被檢測氣體中含有較多的雜物成分時，也將影響檢測結果，會帶來較大的維修工作量?？偟膩砜?，工業加熱爐電氣自動化控制依然有待于發展，信息技術、計算機系統的高速運算、高效數據采集與處理加工等功能依然未能充分發揮，導致這一局面的原因為：第一，參數檢測相對較難。其中煙氣中的氧氣含量檢測就是一大挑戰，因為氧化鋯不會被長時間使用，無法被有效維護，這樣則無法客觀、精準地檢測出煙氣中具體的氧份含量，使得系統不能達到閉環自動控制的效果。同時，其他的相關參數，如：燃料熱值、爐膛熱效率等一系列參數的檢測都具有一定的難度和挑戰。第二，數學模型無法創建。自動化控制系統無法創建一個精準、合理的數學模型，而且一些較為重要的參數，例如：熱工況、溫度等都無法確定，同時，工藝參數也處于不斷變化中，會受到多重因素的擾動，這樣就無法創建科學、有效又精準的數字模型，無法實現對系統的高效控制。第三，特性間的差異。通常來說工業加熱爐是一個非線性、強耦合、干擾大的系統，這樣就無法依靠傳統控制理論，也不能通過傳統的儀表加以控制，影響了單回路控制效果。第四，自動控制和工藝之間不符。加熱爐控制屬于一項綜合性控制系統，同特定工藝、計算機、爐體等之間存在著不可分割的聯系，這就需要全方位進行思考，才能達到預期的控制效果。

3 總結

加熱爐電氣自動化控制水平的提升要從工藝、技術等方面入手，要善于利用計算機系統，深入分析工業加熱爐的運行條件、工作流程等，立足于客觀實際來選擇科學的控制技術，從而打造出一個更加先進的自動化控制系統，有效適應工業加熱爐的復雜工作條件，支持并維護工業爐的高效率、節能化運轉。