工業電氣自動化中智能控制的應用

羅 喜

中國輕工業長沙工程有限公司 湖南 長沙 410114

1 引言

隨著科學技術的發展，智能技術日趨成熟，逐漸被應用各行各業當中，進而推動了社會的發展與進步。在工業電氣自動化領域，通過智能控制技術的應用，不僅提高了工業生產的效率，而且釋放了企業的勞動生產力，提高了工業生產的安全性，為企業創造了更高的經濟效益。因此，研究分析工業電氣自動化中智能控制的應用具有重要的現實意義。

2 工業電氣自動化發展的主要影響因素

2.1 信息技術 近年來，以計算機技術、網絡通訊技術以及網絡技術等組成的信息技術，逐漸成為人們日常工作和生活不可缺少的一部分。該項技術的應用提高了信息獲取、處理和傳輸的效率，實現了信息的及時共享和處理，尤其是隨著微電子器件以及光電氣器件的廣泛應用，進一步提高了信息技術的應用有效性。在工業電氣自動化發展領域，信息技術的應用，為智能控制提供了基礎支持，進一步的推動了工業生產的智能化、自動化發展。

2.2 固體電子學 所謂固體電子學，就是在半導體以及集成電路的發展推動下，電氣自動化技術與物理科學之間的交叉日漸頻繁，進一步推動了現代工業電氣自動化技術的發展，同時還能夠實現光子學系統、生物系統等領域的深入應用。

3 電氣工程自動化中智能控制技術應用的必要性

3.1 降低人工成本，實現無人化控制 通過智能控制技術的應用，減少了人工操作的步驟，最大化的壓縮了工業生產的時間，提高了工業電氣自動化的運行效率。同時智能控制系統在保障電氣自動化系統正常運行的同時，還能根據所采集到的信息，對系統進行調整和優化，提高電氣自動化的運行效率和產品生產質量，減少了系統的故障頻次，降低了企業的人工成本支出，提高了企業的經濟效益。

3.2 簡化運行步驟，提高運行效率 相比較傳統的技術而言，智能控制技術的最大的優勢在于控制模型步驟的省略以及緊密系數的提高。傳統的控制技術模式下，收到技術水平的限制，電氣自動化在遇到一些復雜操作時，還需要借助人工來完成，即便是這樣，也不能較好的完成復雜的分析與操作，給整個工業生產質量造成不利的影響。而智能控制技術的應用，不僅忽略了控制模型步驟，而且解決了模型識別所造成的障礙，進一步提高了工業生產的質量。

3.3 提高數據處理能力 利用計算機強大的處理能力，智能控制技術能夠更加精準的對數據進行掌控和處理，即便是龐大的數據量，也能取得良好的處理效果和處理效率。同時，針對控制對象的不同，智能控制系統可以結合控制對象的差異性、復雜性等特點，采用相對使用的自動控制策略，實現了模擬“人”的思維來運行，極大的提高了工業生產的效能。

3.4 改善設備設計 工業電氣自動化設計過程中，主要是依靠產品的設計經驗，再結合相關的機械物理學理論來開展產品的設計工作。傳統的電氣產品在設計過程中相對單一，且只能依靠人工來完成設計工作，最終的設計方案也難以滿足產品的最佳性能要求。通過智能控制技術的應用，利用遺傳算法以及專家系統等技術，提高了電氣產品的設計效率，降低了研發周期。除此之外，還能利用神經網絡以及模擬邏輯等技術來對工業電氣自動化的電氣設備進行改善優化。

3.5 故障診斷 工業電氣自動化運行過程中，可能會受到各種因素的影響，發生故障，一旦無法采取有效的措施解決故障，勢必給企業帶來巨大的經濟損失。而如何準確快速的定位故障及判斷故障原因是故障診斷的關鍵。傳統的工業電氣自動化故障判斷過程中，對故障的診斷存在一定的誤差，且診斷流程相對繁瑣。例如對于變壓器的故障，往往需要對變壓器的油液揮發氣體進行采集、分析才能確定具體的故障，不僅花費較長的故障判定時間，而且檢測結果很容易受到一些不確定因素的影響。利用智能控制技術將電氣設備智能化，不僅可以隨時監測電氣自動化系統的運行情況，來優化系統運行參數，減少故障發生的頻次，而且還能利用專家系統等技術手段，分析設備的運行狀態及生命周期，提前預測設備故障，并預警相關工作著人員，采取對應的措施解決故障，避免故障的擴大化，生產效率得到進一步提升。

4 工業電氣自動化中智能控制的應用

以造紙行業自動化為例，介紹智能控制在制漿造紙廠中的應用。

4.1 智能控制在紙機真空控制方面的應用 在制漿造紙自動化中，從上漿系統到紙業成型，成品紙的含水量一般為5%～8%，紙張成型的過程中需要一定的真空度將水抽走，但脫水與成型是一對矛盾統一體，紙成型的過程，脫水不能太快，太快會導致紙漿中的纖維來不及分布均勻就已成型，難以形成高質量的成品紙。如脫水太慢則會導致已經分散的纖維重新絮聚，在出伏輥時也達不到要求的濕強度及干度。因此穩定的真空度是影響紙品質量的重要因素之一。

現代真空設備多采取透平泵，較傳統水環真空泵效率更高，能耗更低，而其核心的技術就是透平泵本身及其智能控制系統，利用智能控制技術對變頻器實現模糊的調節控制，從而更加精確的控制電機轉速，同時配合調節導流板，使得輸出的真空度穩定且精確，從而保證了紙機各個真空點對真空度的需求。智能透平機的應用相較于傳統方式有顯著的節能效果，很大限度的提高紙廠的經濟效益和競爭力。

4.2 智能控制在制漿造紙行業水處理方面的應用 整個系統由三個PLC控制設備來實現智能自動化控制，并設置了兩個監控站，通過以太網冗余的方式實現監控層與控制層之間的通信。

水處理采用一套PLC控制系統來實現水處理智能控制，該系統引入了PLC智能控制技術，實現了對車間補給水、凝結水、汽水化驗系統以及生活水循環水系統的自動化處理。其中PLC作為整個系統的控制器，主要是利用采集終端設備對相關設備的實時狀態進行采集反饋至監控層，并接收來自監控層的指令對現場的相關設備進行智能化控制。而監控層主要是利用各種軟件將PLC所發送的設備實時狀態信息進行動態畫面的展示，并發出指令來實現對現場設備的遠程控制。

4.3 加藥系統的智能控制策略 對于制漿造紙行業的廢水處理而言，廢水排放必須經過嚴格處理才能滿足排放要求。其原因主要是受到水本身PH值以及化學平的含量影響，必須對化學水池進行加藥來解決以上問題。而在加藥過程中，必須結合當前水樣的PH值來決定具體的加藥量，為了解決傳統人工電廠加藥控制過程中，存在的采樣時間滯后、非線性等問題，本電廠在加藥智能控制系統的設計過程中，引入了模糊控制原理以及BP神經網絡。

一方面專家經驗無法實現自我學習，而神經網絡本身具有較高的自我學習能力，通過以上兩種算法的融合，實現模糊神經網絡的加藥控制系統的設計，利用神經網絡的自我學習能力，來動態的對模糊規則以及相關參數進行調整，確保加藥控制系統可以結合實際環境的變化來做出最及時的調整，以滿足電廠的實際要求，實現了加藥的智能控制。

圖1 加藥智能控制系統結構示意圖

5 結束語

綜上所述，作為一種全新的科技成果，智能控制技術的應用，進一步推動了現代工業的智能化、自動化發展，為企業創造了更高的經濟效益，滿足了社會發展的需求。因此，相關工作者必須重視智能控制技術的應用，不斷革新工業電氣自動化的設備，滿足智能控制的發展要求，提高企業的生產效率，推動我國工業生產的可持續發展。