電氣自動化設備可靠性的強化策略探析

童琳

摘 要：為了提升電氣自動化設備可靠性，本文首先對測定影響其可靠性因素的系統進行設計，然后根據系統設計明確影響可靠性因素，最后針對相應的影響因素提出了 3 點提升電氣自動化設備可靠性有效策略。

關鍵詞：電氣自動化；可靠性；策略

1.引言

現階段，隨著國家大力倡導自動化、智能化、智慧化，電氣自動化設備在各領域的應用不斷增加，涉及到我們生活方方面面。在國內，電氣自動化早在 20 世紀 50 年代就已經開始發展，它是由傳感器技術、控制技術、計算機技術、電機拖動技術等融合于一體組成，能夠完成設備自動控制功能的設備[1] 。隨著經濟結構發生轉變，電氣自動化設備在工業生產和日常生活越來越趨于正常化。此外，電氣自動化也逐漸的向模塊化、系統化、智能化方向發展，它的工作化境通常較為復雜多變，進一步提高其運行的可靠性是保證生產系統穩定運行的重要前提。

2.測定電氣自動化設備可靠性影響因素

2.1可靠性檢測方法

目前，對于電氣自動化設備的可靠性測試方法主要有實驗室可靠性測定方法、保證試驗測定方法以及現場可靠性測試方法[2] 。首先，實驗室可靠性測試方法主要在封閉實驗室環境下對設備進行測試，實驗室環境是模擬自動化設備現場運行環境，包括并對其施工條件和運行環境的模擬。在進行實驗過程中需要它所承受的應力與實際運行時相同，并對實驗過程中的累計失效次數與時間等數據進行統計分析，得到最終設備的可靠性指標。第二，保證試驗可靠性測定方法進行的時間是在設備生產后，但是還未投入市場時，這種測定方法屬于無故障性質測試，主要是對電氣設備結構主體中不同元器件進行測試，在測試過程中，如果發現存在問題的元器件，需要查看元器件的指數分布情況，對失效銷量與時間變化規律進行分析和研究。該方法測試時間較長，因此大規模批量生產的設備只能夠對部分樣品測量，測試無法全面，而且電路相對復雜，一般多應用于可靠性較高的自動化設備。第三，該方法測試環境是自動化設備現場運行環境，在實際設備運行過程中記錄、整理與分析測試過程中的各項可靠性數據，并通過計算實現設備可靠性基本指標。由于在真實的操作環境下，使得設備性能測試更加直觀。

2.2電氣自動化設備測試系統的設計

電氣自動化設備主要是由電氣元件、傳感器以及電機等組件構成。本文采用PC104 總線技術，并在VC++開發環境下，結合數據庫技術，實現電氣自動化設備的快速檢測。系統結構圖如圖 1 所示。

圖 1 電氣自動化設備檢測系統結構圖

從結構圖中可知，該系統主要是由信號調理與變換模塊、主控計算機模塊以及人機交互界面等三部分主城，利用傳感器對設備性能參數實時采集并傳回至主控計算機中，然后主控計算機將該性能參數與預設參數進行比較，獲取設備可靠性檢測結果。

（1）硬件選型與設計

在硬件上，主控計算機只要采用具有穩定性好、體積較小、功能強大等特點且在復雜環境下可以實現設備檢測功能的主板均可，接口數量滿足功能需求，擁有 LCD/LVDS/CRT 等顯示接口，自帶千兆以太網口，采用固態硬盤，可以使用 Windows7 以上版本、Linux 等當下流行操作系統。

信號調理與變換模塊主要是圖 1 中的 AD/DA 變換模塊，在本文要求 DA 板具有 8 路通道，電壓范圍在-5-+5V 范圍內。因為 AD 板擁有較為有限的開關量，所以 DA 板的選擇 需要 8 路輸入與輸出開關量在電路中應用，如 SD-1824。AD 板選擇能夠進行 PC104 總線數據采集的 SD161P，主要是采集電源電壓。SD161P 芯片擁有自帶 1 路 D/A 通道和 16 路A/D 同等，24 路可編程開關量輸入輸出，

A/D 轉換輸入電壓在-5V-+5V 范圍內。

信號調理模塊主要是當主控計算機和測試設備之間存在連續

信號交互時，信號在沒有變換直接傳輸至主控計算機上，導致信號超過 A/D 板的電壓信號輸入范圍，此時采用該模塊紀念性信號調理，從而達到保護 AD 板的目的。本文選擇利用定位器將信號分壓后分配給CD4051 芯片，然后信號再如松之AD 轉化通道。CD4051 芯片是多路模擬選通開關芯片，用于節省 AD 通道而設計。

（2）系統軟件設計

本文軟件設計運行操作系統為 Windows 7，軟件開發環境為VC++6.0，采用 C++作為編程語言。系統運行流程圖如圖 2 所示。

圖 2 電氣自動化設備檢測系統流程圖

系統上電啟動時，首先是完成自檢，呈現出開機界面，并完成初始化。然后對模式進行選擇，電氣自動化設備檢測系統模式一般有自動測試和交互測試兩種模式可供選擇，前者測試模式不需要人工的干預能夠直接完成系統測試，而后者則需要操作人員按照人機交互界面，按照制定步驟一步步完成測試。對測試模式選定后，對設備進行檢測，將最終的檢測結果保存于數據庫中，至此完成本次測試。

3.影響電氣自動化設備可靠性因素

從上面對電氣自動化設備可靠性檢測過程、結果中不難發現，影響電氣自動化設備可靠性因素主要有以下幾個方面：

（1）電氣自動化設備所運行環境。在受到環境中溫度、氣壓、大氣污染等因素的影響[3] ，可能會使得電氣自動化設備運行過程中溫度過高、機構運行不靈活、元器件損壞、運行不穩定等問題。

（2）設備設計及元件選型。對于設備設計過程中，元件選型不合適或者器件質量不合格，在長時間的使用時，芯片性能下降，難以實現控制設備的長期使用，存在潛在的可靠性隱患，最終導致電氣自動化設備的可靠性下降。

（3）電磁波干擾。通常來說，電氣自動化設備所運行的環境中都充滿電磁場和電磁波，而很多電氣自動化設備都對電磁波抗干擾能力較差，當受到電磁場或者電磁波干擾時，設備性能下降，可靠性也隨之嚴重降低。

（4）機械作用力影響。電氣自動化設備在運輸過程中由于受到震動、離心加速力、沖擊等因素的影響，時常使得設備內部元器件損壞，也容易導致設備性能參數產生變化，甚至引發疲勞損失，導致設備可靠性嚴重下降。

結語

科技進步的需求促進電氣自動化設備的快速發展，電氣自動化設備運用領域逐漸廣泛，各種系統對于它的依賴性在不斷加強，它的可靠性將直接影響整個系統的是否繼續運行。如何提高電氣自動化設備可靠性是當下各領域所要關注的重要問題。本文首先通過系統設計的方式來確定影響電氣自動化設備的影響因素，然后針對相應因素提出相應提升設備策略。

參考文獻：

[1] 鄧維鋒.對電氣自動化控制設備進行可靠性測試的探討[J].中國科技縱橫，2010（18）：141-141.

[2] 宣朋.電氣自動化控制設備的可靠性分析[J].科研，2015（2）：181-181.

[3] 仝志勇.電氣自動化控制設備的可靠性分析[J].工程技術（全文版），2016（09）：200-200.

（作者身份證號碼：130123197310090023）