電氣自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)分析

陳林峰

（重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 400021）

1 電氣自動(dòng)化儀表及自動(dòng)化控制技術(shù)

一般電氣自動(dòng)化儀表以及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要是為了解決3個(gè)問題：第一，對(duì)信息進(jìn)行收集；第二，對(duì)信息進(jìn)行處理；第三，對(duì)信息進(jìn)行應(yīng)用。通過對(duì)相關(guān)信息的全面收集，可以將企業(yè)運(yùn)行過程中的各種信息整合起來，為企業(yè)的良好運(yùn)行提供足夠的數(shù)據(jù)參考。因此，電氣儀表制造商應(yīng)該加強(qiáng)電氣儀表安全性的研究。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，信息處理這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要，它可以對(duì)企業(yè)運(yùn)行過程中的所有信息進(jìn)行整合與處理，保障信息的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，為信息的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。通過信息的應(yīng)用，電氣自動(dòng)化儀表以及自動(dòng)化控制技術(shù)可以為企業(yè)的運(yùn)行提供實(shí)時(shí)維護(hù)與診斷的基本信息，并對(duì)生產(chǎn)中的工作信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集與處理，保障每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)順利銜接，這對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提升都十分有利。

2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)基本的模塊組成分析

2.1 PLC控制模塊

PLC控制模塊對(duì)電氣元件的質(zhì)量要求比較高。為了進(jìn)一步避免電磁輻射干擾到電氣元件的使用效果，在每一個(gè)電氣元件之中，都應(yīng)該設(shè)置一個(gè)獨(dú)立完整的屏蔽系統(tǒng)。所以在實(shí)際的生產(chǎn)之中，需要對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量加以有效保障，對(duì)每一個(gè)電氣元件都進(jìn)行嚴(yán)格控制，保障元件質(zhì)量。將這種高質(zhì)量的PLC系統(tǒng)應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)中，將會(huì)進(jìn)一步提升工業(yè)生產(chǎn)的效率。因?yàn)镻LC模塊有著很小的體積、很輕的質(zhì)量，安裝步驟也十分簡單，并且更加便于操作，所以在PLC控制系統(tǒng)的實(shí)際構(gòu)建過程中，也不會(huì)耗費(fèi)太多的時(shí)間[2]。同時(shí)，系統(tǒng)的界面也更加有利于觀察，操作人員只需要根據(jù)提示就可以進(jìn)行下一步的操作。

2.2 通信模塊

通信模塊主要的功能就是將數(shù)據(jù)采集其所收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?chǔ)存器之中，然后借助于網(wǎng)絡(luò)將其傳遞給上位機(jī)系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光纖技術(shù)也開始被應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，進(jìn)而使得信號(hào)誤差的概率得以顯著降低。在通信模塊系統(tǒng)中，通過局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，可以讓信息實(shí)現(xiàn)有效的傳輸與共享，進(jìn)而讓企業(yè)人力資源得到合理管理。

2.3 中央系統(tǒng)控制模塊

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，中央系統(tǒng)控制借助于微機(jī)實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展中，微機(jī)計(jì)算機(jī)的功能和接口數(shù)量都不斷增加，可以連接多個(gè)設(shè)備，將系統(tǒng)分配的任務(wù)順利完成。相比較傳統(tǒng)的人工操作，在對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制的過程中，微機(jī)計(jì)算機(jī)有著更高的精度和更快的速度。通過中央控制系統(tǒng)的應(yīng)用，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率也實(shí)現(xiàn)了明顯的提升。中央控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)采集和處理傳感器中的數(shù)據(jù)，而且可以根據(jù)內(nèi)置的程序來制定出最佳的解決方案，可以對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)24 h的全程監(jiān)控，并具備實(shí)時(shí)報(bào)警的功能。如果設(shè)備在運(yùn)行的過程中有故障出現(xiàn)，中央控制系統(tǒng)就會(huì)立刻發(fā)出報(bào)警，并立即將應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)，避免人為因素所造成的處理延遲情況發(fā)生。

3 電氣自動(dòng)化儀表的種類

在工業(yè)生產(chǎn)中，所應(yīng)用的電氣自動(dòng)化儀表有很多種，如表1所示，不同的自動(dòng)化儀表也有著不同的功能。

表1 電氣自動(dòng)化儀表及其功能

3.1 檢測(cè)儀表

檢測(cè)儀表主要包括傳感器儀表、變送器儀表、帶有顯示裝置或者檢測(cè)裝置的儀表等。變送器可以通過檢測(cè)裝置對(duì)被測(cè)變量進(jìn)行檢測(cè)，然后將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)就是信號(hào)變化范圍上下限的標(biāo)準(zhǔn)取值。由于檢測(cè)對(duì)象的差異，我們可以將檢測(cè)儀表或變送器劃分成對(duì)流量進(jìn)行檢測(cè)的儀表、對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)的儀表、壓力類的變送器以及溫度類的變送器等。

3.2 調(diào)節(jié)儀表

調(diào)節(jié)儀表就是控制儀表，也被稱為調(diào)節(jié)器。這種儀表可以應(yīng)用到閉環(huán)控制的環(huán)境中。如果按照不同的控制作用對(duì)調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行劃分，可以將其分為比例積分類的調(diào)節(jié)器、微分類的調(diào)節(jié)器以及比例積分微分類的調(diào)節(jié)器等。

3.3 顯示儀表

顯示儀表可以對(duì)被測(cè)的參數(shù)進(jìn)行顯示與記錄，也可以對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的異常狀態(tài)進(jìn)行高報(bào)或低報(bào)，以提醒操作人員對(duì)生產(chǎn)過程隨時(shí)進(jìn)行判斷與監(jiān)督。如果按照顯示的方式對(duì)顯示儀表的種類進(jìn)行劃分，則可以將其分為3類，即數(shù)字式的顯示儀表、圖形式的顯示儀表、模擬式的顯示儀表。

3.4 執(zhí)行器

在終端控制中，執(zhí)行器是一個(gè)重要的元件。在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器主要包括執(zhí)行機(jī)制以及調(diào)節(jié)機(jī)制兩個(gè)部分。在工藝控制中應(yīng)用最多的是調(diào)節(jié)閥，它可以依照上位機(jī)給出的控制信號(hào)對(duì)管道的口徑進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道之內(nèi)流量的控制。

3.5 計(jì)算儀表

計(jì)算儀表可以對(duì)輸入其中的一種變量或者是多種變量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，并根據(jù)輸入的變量以及輸出的變量來劃分其運(yùn)算的關(guān)系。如果按照計(jì)算的方法對(duì)計(jì)算儀表進(jìn)行分類，則可以將其分成乘法器類計(jì)算儀表、加法器類計(jì)算儀表以及開方器類計(jì)算儀表等。

3.6 信號(hào)轉(zhuǎn)換器

信號(hào)轉(zhuǎn)換器也就是人們常說的轉(zhuǎn)換器，例如，電-氣轉(zhuǎn)換器可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的氣信號(hào)，而氣-電轉(zhuǎn)換器則可以將氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。

3.7 設(shè)定值發(fā)生器

設(shè)定值發(fā)生器就是給定單元，它可以為調(diào)節(jié)類的儀表提供一個(gè)以時(shí)間變量或其他變量為函數(shù)的信號(hào)，對(duì)被控制的預(yù)設(shè)值進(jìn)行設(shè)定。如果這個(gè)設(shè)定值可以隨著時(shí)間進(jìn)行有規(guī)律的變化，就表明這個(gè)設(shè)定值可以用時(shí)間程序來進(jìn)行控制。

4 電氣自動(dòng)化儀表的自動(dòng)化控制功能

4.1 全方位的智能化監(jiān)控

在當(dāng)今的企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中，大多應(yīng)用的是煙霧、溫度等的傳感器，通過紅外線發(fā)光二極管所組成的信號(hào)源，光敏三極管所組成的接收裝置，借助于紅外線收發(fā)模塊對(duì)信息進(jìn)行收集以及傳輸。在傳感器正常運(yùn)行的情況下，紅外線發(fā)射管就會(huì)持續(xù)進(jìn)行紅外光的發(fā)射，接收裝置也會(huì)持續(xù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，然后將信號(hào)傳送給單片機(jī)。在這一過程中，信號(hào)被遮掩等的現(xiàn)象可以得到有效避免，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)立體化、全方位的智能監(jiān)控。

4.2 儀器的自動(dòng)化控制

在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，通常會(huì)應(yīng)用到一些具有龐大體積的電壓開關(guān)和電流開關(guān)設(shè)備。通過這些設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)分閘或合閘的控制。如果這些開關(guān)設(shè)備出現(xiàn)了問題，將會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成極大的不利影響。所以，將電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用到這些開關(guān)設(shè)備的控制中，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的自動(dòng)化控制。

4.3 測(cè)量功能的分析

電氣自動(dòng)化儀表的一個(gè)基本功能就是表明設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，如果信號(hào)發(fā)生改變，則說明設(shè)備的運(yùn)行已經(jīng)出現(xiàn)了不良狀況，此時(shí)，維修人員就可以及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。同時(shí)，在應(yīng)用的過程中，技術(shù)人員也可以根據(jù)電氣自動(dòng)化儀表的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)線路的參數(shù)進(jìn)行判斷，讓自動(dòng)化控制技術(shù)的前期準(zhǔn)備工作得以順利實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié) 論

在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動(dòng)化儀表以及自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以有效提升工業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，保障機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，避免機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)失靈對(duì)生產(chǎn)的不利影響，保障工業(yè)生產(chǎn)的安全性，而且可以進(jìn)一步減少操作人員的工作強(qiáng)度，降低人力資源成本。這對(duì)于當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提升都有著十分積極的促進(jìn)作用。