電氣工程及其電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

邱鳳春

（河鋼承鋼煉鐵事業(yè)部，河北 承德 067102）

在當(dāng)前階段的電氣自動(dòng)化工程當(dāng)中，有效的應(yīng)用控制系統(tǒng)就可以保證其工作發(fā)展的不斷完善。同時(shí)，由于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為其發(fā)展的根基，因此其自身可以利用信息系統(tǒng)對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的監(jiān)控和傳輸，進(jìn)而保證該系統(tǒng)能夠按照人們所設(shè)定的方式進(jìn)行相關(guān)作業(yè)的開展。

1 電氣自動(dòng)化應(yīng)用的重要作用

在現(xiàn)階段我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，綜合國(guó)力有了明顯提升，極大程度上帶動(dòng)了各行各業(yè)向著現(xiàn)代化的方向推進(jìn)發(fā)展。目前，智能化在人們的生產(chǎn)生活中的影響越發(fā)顯著，因此推動(dòng)智能化發(fā)展成為我們研究和探索的重點(diǎn)問題。所謂智能化指的是機(jī)械設(shè)備在工作過程中按照人類思想要求進(jìn)行活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人力的解放，推進(jìn)工作項(xiàng)目的高效運(yùn)行和發(fā)展。當(dāng)前電氣工程已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和設(shè)備的智能化發(fā)展，比如在電氣設(shè)備中對(duì)故障的診斷等等。從某種程度而言，智能化設(shè)備的應(yīng)用和發(fā)展不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析速度的提升，而且還能為電氣自動(dòng)化發(fā)展和系統(tǒng)管理提供幫助。

2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開環(huán)控制，是一種無反饋信息的控制系統(tǒng)。即電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)開啟后，沿著預(yù)先設(shè)定的指令運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，操作者無法根據(jù)運(yùn)行情況對(duì)預(yù)先設(shè)定的指令進(jìn)行調(diào)整，也無法下達(dá)新的指令。只有當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束后，操作者才可以為下一次的系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)定相關(guān)的指令。所以在開環(huán)控制的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，操作者設(shè)定的指令對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行效果起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)操作者設(shè)定的指令準(zhǔn)確無誤時(shí)，系統(tǒng)可以達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行效果，但萬一設(shè)定的指令出錯(cuò)，那么在系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束前，將無法進(jìn)行修改或其他處理。這種情況下，往往會(huì)造成不可挽回的重大損失。閉環(huán)控制與開環(huán)控制恰恰相反，閉環(huán)控制不僅能夠根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況給予信息反饋，還可以根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和修正。相比于開環(huán)控制，閉環(huán)控制的方法比較靈活，穩(wěn)定性更高。閉環(huán)控制的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 技術(shù)涵蓋面廣

電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及的學(xué)科非常廣泛，是一種多學(xué)科交叉的技術(shù)，隨著相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其專業(yè)化程度更高。就現(xiàn)階段而言，其更多地依賴電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。因此，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件就顯得非常重要，它是電氣自動(dòng)化技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件對(duì)于電氣自動(dòng)化技術(shù)來說也有重要意義，其決定了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因此，人們要結(jié)合詳細(xì)的使用情況來設(shè)計(jì)不同的技術(shù)實(shí)施方案。

3.2 自我調(diào)節(jié)性能強(qiáng)

電氣自動(dòng)化技術(shù)可以大幅度地減少電力系統(tǒng)的響應(yīng)和時(shí)間，以便隨時(shí)隨地調(diào)整電力系統(tǒng)，極大地提高了電力系統(tǒng)的工作性能，確保其穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。此外，智能控制器的使用為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)添加了自我調(diào)節(jié)目的，可以打破空間限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離調(diào)控。這種實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離自我調(diào)節(jié)功能也為電力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)控提供了技術(shù)支持。

3.3 信息化程度高

電氣自動(dòng)化技術(shù)的信息化程度高，若電氣工程采用電氣自動(dòng)化技術(shù)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)自身具備監(jiān)控能力，在出現(xiàn)故障時(shí)能馬上進(jìn)行反饋，工作人員能夠及時(shí)、全面地掌握各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況。除此之外，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備必須滿足電氣工程使用需求。因而，電氣工程的發(fā)展依托于信息技術(shù)的發(fā)展，其信息化程度越高，電氣自動(dòng)化調(diào)控水平越高。

3.4 易于優(yōu)化設(shè)計(jì)

電氣設(shè)備設(shè)計(jì)人員要掌握和熟練地運(yùn)用電氣基本知識(shí)，確保電氣設(shè)備設(shè)計(jì)質(zhì)量合格，滿足使用者的需求。電氣自動(dòng)化技術(shù)融入了多種技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)。當(dāng)前，電氣設(shè)計(jì)要合理運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，加快設(shè)計(jì)速度，減少設(shè)計(jì)耗時(shí)，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。一旦發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)人員可以在計(jì)算機(jī)上快速進(jìn)行修改。所以，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了電氣設(shè)計(jì)的發(fā)展，換句話說，電氣自動(dòng)化技術(shù)的使用優(yōu)化了電氣工程設(shè)計(jì)。

4 現(xiàn)階段電氣控制系統(tǒng)的問題

4.1 電操縱系統(tǒng)的缺陷

就電操縱系統(tǒng)本身而言，其信息化水平一般較低。電氣自動(dòng)化專業(yè)操縱系統(tǒng)成為現(xiàn)在開發(fā)主要的發(fā)展趨勢(shì)，不過存在使電氣操縱系統(tǒng)的選擇成為營(yíng)銷對(duì)象方法進(jìn)行的企業(yè)，電氣操縱系統(tǒng)的使用效果可能低。此外，操作人員往往無法很好地搜索和控制與自動(dòng)數(shù)據(jù)老虎鉗相關(guān)的通訊端口信息和數(shù)據(jù)老虎鉗的執(zhí)行情況，無法保證信息的精準(zhǔn)性、及時(shí)性和有效性，從而降低了總體工作效率。

4.2 電氣操縱系統(tǒng)自動(dòng)化的缺乏

從電氣工程專業(yè)的實(shí)際控制工作解析來定義控制效率是非常重要的，但就目前的電氣操縱系統(tǒng)而言，其自動(dòng)化效率明顯較低，工廠內(nèi)的自動(dòng)電氣控制經(jīng)常會(huì)與自動(dòng)化專業(yè)系統(tǒng)不符點(diǎn)。此外，系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)之間還存在很大的差異，導(dǎo)致相應(yīng)的部署成本增加，知識(shí)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)持續(xù)增加。

4.3 電氣控制裝置的缺陷

就電氣控制工程科學(xué)而言，它以電氣操縱系統(tǒng)為核心。目前，電氣控制裝置硬件是影響電氣操縱系統(tǒng)的主要因素，其中材料、繼電器接口和其它因素的選擇直接影響電氣控制的質(zhì)量。此外，還存在電氣控制工程科學(xué)中的系統(tǒng)開關(guān)設(shè)定的典型問題。如果有不合格的開關(guān)，相關(guān)的控制工作很難與時(shí)間有效地進(jìn)行。在電路安裝過程中，必須嚴(yán)格遵守實(shí)用性、安全性、穩(wěn)定性三個(gè)原則，選定相應(yīng)的高品質(zhì)生產(chǎn)線材料。

4.4 電氣控制硬件方面的問題

根據(jù)電氣控制工程科學(xué)的分析，電氣控制工程科學(xué)硬件系統(tǒng)的核心是電氣操縱系統(tǒng)。此外，電氣控制的級(jí)別首先也受到電氣設(shè)備的設(shè)定、電路的設(shè)定、使用的編程方法等的影響。在此階段，通過分析電氣控制中的硬件結(jié)構(gòu)，從而發(fā)現(xiàn)電氣控制的主繼電器接口部分和材料選擇直接影響電氣控制的質(zhì)量。

5 電氣工程及其電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用

5.1 集中控制

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行中通常會(huì)涉及多個(gè)機(jī)械設(shè)備，為了提升電氣自動(dòng)化的控制能力，將所有設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行合并監(jiān)控，不僅能夠?qū)Ω黜?xiàng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效的管控，還能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，極大提升了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作效率。雖然集中控制這種操作方式優(yōu)勢(shì)眾多，但只適合數(shù)量較少的設(shè)備。因?yàn)楫?dāng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備數(shù)量過多時(shí)，就會(huì)對(duì)實(shí)施集中監(jiān)控的主機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，不僅會(huì)影響主機(jī)的運(yùn)行速度，甚至?xí)霈F(xiàn)信息的卡頓和延遲，影響電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的使用效果。實(shí)現(xiàn)全部設(shè)備的集中監(jiān)控，需要通過大量的線纜將運(yùn)行設(shè)備與控制主機(jī)相連接，這樣不僅會(huì)提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本，還會(huì)增加整個(gè)設(shè)備環(huán)境內(nèi)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控的操作方式在小型的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中較為常見。遠(yuǎn)程監(jiān)控能夠根據(jù)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和管控。相對(duì)于集中控制的操作方法，遠(yuǎn)程監(jiān)控的成本更低，不需要過多的線纜，不僅降低了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的使用成本，還提高了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全性能，為企業(yè)生產(chǎn)提供更多的便利。但遠(yuǎn)程監(jiān)控的操作方式無法應(yīng)用于大型的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，因?yàn)楫?dāng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的設(shè)備數(shù)量較多時(shí)，使用遠(yuǎn)程監(jiān)控就會(huì)出現(xiàn)信息傳輸不及時(shí)的情況。

5.3 總線監(jiān)控

現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控主要是利用控制器的總線分別連接各項(xiàng)設(shè)備，將各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行狀況傳輸?shù)奖O(jiān)視器，使操作者得到較好的信息反饋?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控的操作方式，不僅避免了由線纜過長(zhǎng)導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)，還降低了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行成本。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠使每個(gè)設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行，還可以利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行有效的銜接，為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供雙重保障。

5.4 高效精準(zhǔn)化

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的高效精準(zhǔn)化，不僅能夠提升電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行效率，還能提升整體設(shè)備的運(yùn)行精度，減少產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的各種質(zhì)量問題。智能化技術(shù)應(yīng)用還能提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。當(dāng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，操作者可以及時(shí)調(diào)整和處理，保障整體設(shè)備的正常運(yùn)行。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化，不僅能夠?yàn)檎w設(shè)備的運(yùn)行提供良好的保障，還能延長(zhǎng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的使用年限，為企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展提供良好的助力。

5.5 分散測(cè)控系統(tǒng)

分散測(cè)控系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行分層管理，對(duì)設(shè)備的受熱區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)和控制，提升設(shè)備的使用年限，保障設(shè)備的正常運(yùn)行。分散測(cè)控系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，不僅為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)參考，還能通過相應(yīng)的管控手段維持電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的有序進(jìn)行。

5.6 調(diào)速系統(tǒng)

調(diào)速系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，提升設(shè)備的生產(chǎn)效率。調(diào)速系統(tǒng)數(shù)值的設(shè)定，一方面依據(jù)生產(chǎn)和使用需求，另一方面根據(jù)設(shè)備的具體情況。在保障設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，運(yùn)用調(diào)速系統(tǒng)加快生產(chǎn)，大幅度提升企業(yè)的產(chǎn)能。

5.7 保護(hù)發(fā)電機(jī)

只有發(fā)電機(jī)正常有序的運(yùn)轉(zhuǎn)，才能保障設(shè)備的良好運(yùn)行，促進(jìn)企業(yè)的有序發(fā)展。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，還能進(jìn)行良好的管控。通過對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，能夠詳細(xì)了解發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的問題，及時(shí)清除和整改。通過對(duì)發(fā)電機(jī)偏信度、軸承蓋振動(dòng)、軸向位移及轉(zhuǎn)速等參數(shù)的監(jiān)視，提升發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)能力，保障發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的使用壽命。通過保護(hù)發(fā)電機(jī)這一措施，不僅能夠維持設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，還能避免企業(yè)生產(chǎn)過程中不必要的經(jīng)濟(jì)損失，為企業(yè)的發(fā)展提供更大的幫助。

6 結(jié)語

總之，電氣工程的自動(dòng)化建設(shè)為社會(huì)的不斷發(fā)展提供了相應(yīng)的助力。電氣工程與自動(dòng)化發(fā)展的最終目標(biāo)，就是要培養(yǎng)出電氣工程系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，這就需要相關(guān)技術(shù)性人才能夠通過自身的能力的發(fā)揮，來實(shí)現(xiàn)該工程的不斷發(fā)展。