試析電氣自動化在電氣工程中的應用

郭勇

（大慶油田有限責任公司第一采油廠儀表安裝維修大隊，黑龍江 大慶 163111）

我國的現代化工業體系從無到有，再到今天的迅猛發展，取得的成果令人矚目。從我國獨立制造第一臺拖拉機再到如今航空航天、汽車制造等領域取得輝煌成就，電氣工程發揮了巨大的作用。當今工業化逐步向自動化、智能化方向發展，電氣工程自動化已經成為發展的方向。筆者通過工作中的電氣自動化實踐經驗，系統梳理自動化技術在電氣工程中的應用，并對相關論述做出比較和分析。

1 電氣工程和電氣自動化技術概述

1.1 電氣工程

電氣工程定義有傳統和現代化之分，傳統意義上，創造、產生電氣與電子系統的有關學科的綜合，即是電氣工程的范疇。在此意義上，電氣工程是一個比較寬泛的學科領域，電子工程和光子領域是其工作重點領域。電氣工程信息化技術蓬勃發展的前驅，對工業化發展和產業應用提供了許多幫助，是工業化的基石。隨著工業和信息化技術的發展，電氣工程囊括的領域進一步擴大，計算機技術的發展，推動了電氣工程的二次革命，計算機技術進一步和電氣工程領域交叉和融合，傳統電子、光子領域的發展更多地需要多學科交叉的發展提供動力，因此，現代化角度下的電氣工程幾乎囊括了所有電子、光子領域的工程行為。

1.2 電氣自動化

自動化技術源于計算機技術的發展，更優質的算法，更高精尖的計算能力，計算機的發展經過短暫的起步階段，正在迅速的占據生活、工業生產中的方方面面。計算機領域的發展催生了自動化技術的出現，自動化技術的應用在電氣工程領域發揮了巨大作用，誕生了PLC相關學科。電氣自動化作為電氣領域轉悠的自動化技術，它的特點是智能、高效、錯誤率低。幾乎所有的電氣工程作業場景都有自動化技術的應用，諸如集成電路的生產、車間規模化生產，都需要電氣自動化技術的支持，它的優勢是顯而易見的，一套成熟的自動化操作系統對于從業人員的要求降低，但生產過程的效率和生產安全都能得到很好的保證。我國工業化和信息化進程的進步，和電氣工程自動化技術的發展不無關系。

2 電氣自動化技術在電氣工程領域的應用優點

2.1 操作簡便、便于控制

實際生產環節，操作過程是否簡便決定了生產良品率的高低和生產效率的大小。傳統電氣工程作業環境復雜，工況的變化和操作的高復雜性讓生產變得效率低下。這是因為電氣工程是一門應用型工程，其中的元器件較多，控制器系統復雜，器械操控程序對操作員而言難度很大，員工素質得不到保證的情況下，很容易發生生產事故。在電路工作領域，因電路系統的工程量大、系統結構復雜，在進行日常操作和維護的時候對相關崗位工作人員造成了困擾。電氣自動化技術脫胎于計算機技術，在進行科學的程序設計和路線布局后，經過周密的試運行和程序調試，自動化工作就能夠順利地開展。自動化控制技術較之物理控制系統，優勢是很明顯的，最顯著的一點就是能夠優化控制結構，將控制系統集成在一張電腦屏幕上，控制人員面臨的壓力驟減，且能夠做到對工程系統運行狀況實時、全面地掌控。

2.2 便于調控

實際生產環境和教學研究環境下，程序出現問題是一個無法避免的過程。電氣工程自動化以后，面對突發出現的BUG，操作人員可以很迅速地定位到問題所在，且能夠通過電腦操作來糾正錯誤，使程序能夠很快地投入工作中去。而在改變生產任務時，各控制器的參數往往需要大規模變動，傳統電氣工程面對這種情況時往往覺得頭疼，是因為閥門多，控制器結構復雜，人員操作過程中容易出現錯誤操作。自動化技術對這一問題的處理顯然足夠科學，通過鍵入數據和對預執行操作程序的模擬，電腦控制下的自動化程序能夠很迅速地完成作業任務的轉換，對工程質量的提升提供了保證。

2.3 一致性強

電氣工程系統正在變得日趨現代化和復雜，因此，對設備的控制工作就很關鍵。傳統手工操作儀器開度缺點很多，首先就是無法保證工程控制進度的一致性，這是個很嚴重的問題。在生產過程中，雖然預留了足夠的數據設置區間來應對突發事件和控制條件改變帶來的不穩定因素，但仍然增加了生產不安全因素，且在某些作業場景下出現了電氣工程工作質量的下滑。這個問題的解決或者說緩解也是來自于電氣工程自動化技術的支持。成熟的工業生產環境大都配備有自動化操作系統，諸如DCS系統，在電氣工程工作場景中很常見。借助DCS圖，我們可以很直觀地觀察到整個系統各個閥門、操作器的實時數據，且能夠通過自動化技術達到數據控制、改變的一致性。自動化控制系統沒有設備老化、控制器數量多等問題的騷擾，因此在控制程度上一致性強，是其優點之一。

2.4 全面監控

得益于計算機軟硬件的發展，如今的電氣自動化技術能夠做到對工程運行工況的實時、全面監控。傳統意義上的電氣工程，對于系統狀態的獲取是不及時、不全面的，只能重視重要控制器的參數，因此具有一定的生產隱患。因為信息呈現的不夠及時和全面，工程技術人員的工作就會很辛苦。自動化控制通過電子系統來控制各個閥門、控制系統的調節，并能夠做到實時監控各部門數據，整合反饋到軟件中，控制人員通過操控軟件可以做到遠程監控、實時監控、全面監控工程運行狀況，能夠隨時調取各項數據進行參閱，并且某些自動化軟件具有一定的警示功能，大大提高了工程人員的工作效率，確保工程的良好運轉。

2.5 現場總線控制

電氣自動化控制系統的優點之一就是不用通過手動操作來控制閥門、控制器等的開合程度和參數設置。生產環節中，總控環節固然至關重要，但現場操作也亟待引起重視。得益于電氣自動化控制技術的發展，現場控制也做到了自動化控制、可視化控制，每個生產單元都能夠做到數據的實時可視化，縮減了生產控制流程的同時提高了生產安全程度和生產效率。

3 電氣自動化技術在電氣工程中的應用

3.1 電網工作中的電氣自動化應用

電網作為關乎民生的工程，在工作中經常應用到電氣自動化技術。電網因其電力相關參數隨著用電高峰、企業生產時間等因素，變動非常頻繁，對電網負荷能力的考驗較大。為了保證電網運行正常，在電網工程中應用自動化技術來對關鍵數據進行實時反饋，對電網工作進行實時優化和調整，對電力負荷的預測和警示都有積極意義。傳統電網工作過程中對從業人員的需求量大，是因為電力工作中需要觀測的數據較多，峰谷變化不定，在追求安全生產的同時要確保電力生產更加經濟。這種情況下的電網工作者往往工作量大，更好的辦法就是使用電氣自動化系統對電網工作進行優化改革。

3.2 石油開采、提煉中的電氣自動化應用

石油開采和煉化工作工藝水平高、工藝流程復雜，在實際生產環境中還具有一定的危險性，譬如，在進行原油的分餾過程中，常壓分餾的溫度在逐節攀升，對工人的素養要求高，對作業設備的要求也高，變相增加了設備的維護周期，增加了生產成本。運用PLC控制系統來完成石油開采、再生產的工作，對工作效率的提高和生產安全性的提高提供了可能。石油開采作為一項大型工程，對作業機械的狀態和井下壓力等關鍵數據有實時了解，這些優勢能夠讓指揮工程師及時調整作業策略。在石油的再生產過程中，工藝流程分為常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化、清潔化等一系列工藝，工藝流程長、強調各流程部門的協調作業能力。在各項工藝中，壓力、流速、流量、罐體總指標等數據實時變化，且各項數據都需要嚴格的監管以確保安全，在總控階段常用PLC控制系統進行工藝數據的調節和優化，這是自動化生產的進步性體現。不同的溫度、壓力區間下，得到的成品質量參差不齊，在生產環節有若干國家標準對生產流程進行規定，PLC系統面對復雜工藝表現得非常優秀，在生產過程中，工程師和操作員可以根據數據變化很方便地調整各項參數，也能通過軟件判斷工藝流程是否科學合理。遇到突發狀況時，能夠很及時地終止工藝，快速定位失誤位點，對設備的使用壽命有很直觀的反映。

4 結語

電氣自動化作為當代電氣領域生產必不可少的技術，其對工程質量、工程進度、健康預警的作用是先進且及時的。且這項技術正在運用到更多工程中，筆者羅列的電網系統和工作系統是典型的電氣自動化應用場景，在這些領域的工程作業中電氣自動化技術發揮了重要支柱作用，為工業化發展提供了動力，側面反映出了電氣自動化的應用價值和強大作用。