工業控制過程中電氣與自動化儀表的使用及相關控制

杜曉宇

（太原理工大學， 山西 太原 030024）

引言

如果將電氣及自動化儀表比作是人手腳與眼睛，那么電氣及自動化儀表將會把工業生產現場的有關信息，以可視的方式傳達到控制器中，控制器根據實際情況將命令下達給設備，最終電氣及自動化設備會完成命令中要求的操作，從而實現工業中的有效控制。電氣及自動化儀表是整個工業控制系統的基礎，發揮著至關重要的作用，影響著企業的生產效益和經濟利益。

1 電氣設備和自動化儀表概述

工業生產中，電氣設備包含電力系統的發電設備和輸電設備、電力監控設備以及相關保護設備等，在工業控制過程中，電氣設備中有電加熱器和電動機等，隨著時代的發展和進步，電氣設備已經開始朝著智能化的方向發展。

溫度儀表、液位儀表以及壓力儀表都是自動化儀表中的一種，目前有不少智能電力儀表也開始進入自動化儀表的范圍。自動化儀表經常用來對火電廠的溫度進行檢測，除此之外，還有對污水處理廠的流量進行監測，自動化儀表除了可以對設備進行監測，還能夠將實時數據上傳到控制器，實現處理和報警的功能，最終達到工業自動化控制的目的。

2 電氣設備和自動化儀表在工業控制過程中的應用

2.1 監測環節的應用

工業控制過程中，電氣及自動化儀表需要對控制目標實時進行監測，監測行為貫穿于整個工業生產過程，當生產工作停止，電氣及自動化儀表的監測也會停止。以某凈水廠為案例，該凈水廠的凈化系統就是電氣及自動化儀表的監控目標，在進行凈水的過程中主要有三個環節，第一個環節是進水，第二個環節是凈水，最后一個環節是出水，工作人員在進水工序中，需要對流量儀進行水量的設置，但是這項工作是有持續性的，工作人員不可能一天走在這里觀察，而且人為進行測量不一定準確。因此，該凈水廠使用了電氣及自動化儀表設備，也就是自動化流量儀，將流量計、PLC和工控機、電動閥、泵等設備都應用在自動化流量儀中，這樣情況下，該凈水廠中水流量超出限度就會自動關閉閥門和停止水泵工作，并且進行自動化調節與控制，從而提高凈水廠設備的工作效率，降低資源浪費。但是工作人員需要將記錄功能在監測中添加，所有的檢測內容都會被保存下來，這些數據看似毫無意義，卻對電氣及自動化儀表的總結與分析起到重要的數據參考作用[2]。

2.2 執行環節的應用

電氣及自動化儀表的執行環節主要是為了衡量工業生產與自動化執行，指的是電氣及自動化儀表在自動化控制中對發令器的要求進行操作，執行環節主要是根據電氣及自動化儀表的情況相互配合操作，以凈水廠的案例闡述，如果凈水廠的電氣及自動化儀表工作沒有異常情況，設備只會進行監測，如果設備損壞導致水廠中有大量的水涌入，長時間發展下就會導致凈水廠的凈化效果降低，工作效率持續下降。因此，使用電氣及自動化儀表可以有效規避這種風險，如果流量儀發現水量的變化處于常規時，處理器就會發出警報，工作人員在控制室中就能接收到通知，開始觀察設備的使用情況。如果水的流量持續性加大，最終超過了安全值，那么流量計就會將信息反饋到控制系統中，控制系統中的處理器會根據執行器的情況下達有關命令，進行進水口封閉與停泵的操作，也可以將備用蓄水池打開，將大流量的水引入其中，從而使凈水廠的凈化系統可以避免水流蔓延帶來的損失。

某電力公司通過將過時的分布式控制系統（DCS）更換為羅克韋爾自動化的PlantPAx過程自動化系統，實現了前所未有的電廠績效，其中包括將啟動時間縮短了30%，除此以外，PlantPAx系統還能幫助該公司的工作人員更好地符合排放等方面的各類法規，控制系統實現了自動化，操作人員可以直接從控制面板中對電廠的設備使用情況進行實時監測[3]。

2.3 保護環節的應用

工業控制過程中，保護環節主要是建立在監測環節與執行環節基礎上得以實現的，如果被監測的目標在生產中出現了異常，保護環節能夠對被監測目標進行保護，防止由于設備的過限操作造成損失，這也是對工業自動化控制系統的保護。

在工業生產過程中，尤其是電力相關的企業，工作經常會涉及到很多大型電力設備，例如在鑄造廠中應用到的退火爐，加入的時候設備產生的功率和電流會非常大，如果繼續使用下去，一旦電流超過了安全電力的界限，就會導致設備和零部件被損壞，甚至會造成電力危險。在過去鑄造廠生產中，主要是依靠人工的方式對退火爐進行控制，但是這存在落后性，如果電流存在瞬間電流，退火爐無法在第一時間內被控制，同樣會造成設備的損害和企業的損失。因此使用電氣及自動化儀表可以有效避免這種情況，當電流瞬間變大，電流表可以將這時候的信息反饋給電氣及自動化儀表處理器中，處理器可以根據實際情況將命令向設備中下達，電氣設備和自動化儀表受到命令后立即將電源切斷，實現了高效節能的電氣及自動化儀表控制操作，避免了設備和零部件以及控制系統的損壞。

3 工業電氣自動化儀表的有效控制

3.1 重視控制自動化儀表

隨著時代的進步和發展，我國工業中基本實現了電氣及自動化儀表的應用，但是部分工業生產企業對電氣及自動化儀表的正確使用存在問題，只重視電氣及自動化儀表的功能，忽略對電氣及自動化儀表的控制管理，特別是一些大型企業中為了提高效率就會安裝自動化程度高的電氣及自動化儀表，使用的時候卻沒有注重控制管理與日常保養維修，導致設備經常出現故障。對此，企業在投入資金的同時還應該聘用有專業電力管理知識水平的人才，充分發揮對電氣及自動化儀表的使用和保障作用。

3.2 加強對電氣及自動化儀表的管理

企業在購買電氣及自動化儀表時，應選擇優質產品，既能夠保障電氣及自動化儀表的質量，同時還能夠滿足對生產中數據和計算的要求，設備不僅要有準確性，安裝的時候也要便利。電氣及自動化儀表購買后在進行安裝的時候必須有專業人員在一旁負責，并且專業人員還要定期對電氣及自動化儀表進行維護管理，檢查的時候如果發現存在隱患，建議立即停止使用，并結合具體情況分析，找出故障存在的原因，及時排除故障，并做好后期檢查和維護保養的工作。對于已經老化的電氣及自動化儀表應該作為重點檢查的目標，及時更換設備，對所有的信息進行記錄，為后期的檢查工作提供數據參考。

4 結語

隨著我國經濟的發展和工業化水平的日漸提高，工業設備變得越來越智能化和專業化，企業對生產的安全性越來越重視，智能化控制已經成為工業生產與發展的特色，在對電氣及自動化儀表進行設置的時候需要根據周圍的環境作為參考，保證設備的性能達到標準，實現工業控制過程的科學化和系統化。