電氣自動化流水線中的計算機控制技術

（隴南師范高等專科學校，甘肅隴南 742500）

電氣工程自動化流水線集微電子技術、數(shù)字技術、人工智能技術為一體，是新時期工業(yè)機器人技術領域中的重要組成部分。工業(yè)電氣自動化生產環(huán)節(jié)復雜，流程繁多，在管理過程中面臨能耗大、運維頻率高、故障排查困難等問題。以數(shù)控機床為例，變頻調速技術的應用，改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉速的目的，簡化了機器的調速控制，降低了機器能耗和維修率。電氣自動化流水線中的計算機技術對整個電氣控制系統(tǒng)起到較好的協(xié)調配置作用，將流水線各個環(huán)節(jié)機組納入計算機的監(jiān)控范疇，對正常運作的參數(shù)評估和故障及異常情況的管理均有積極意義。

1 電氣自動化流水線應用計算機控制技術的必要性意義

電氣工程和電氣自動化生產應用計算機控制技術已經衍生發(fā)展出多種形式，包括遠程監(jiān)控、集中式監(jiān)控、現(xiàn)場總線監(jiān)控等方式。計算機控制技術的應用打破了傳統(tǒng)人工監(jiān)管的局限性，提升了工作效率和管理質量。從現(xiàn)實意義的角度來看，電氣工程及其自動化流水線的開展取決于需求，考慮到信息數(shù)量和連帶影響，計算機控制技術的應用使生產要素分配更加合理，資源配置得以優(yōu)化，管理成本減少。相較于傳統(tǒng)工藝化生產，計算機控制技術提高了信息處理的效率，提升了運行系統(tǒng)的控制水平，且不需要構建額外的管理模型。

1.1 提高信息處理效率

電氣工程及其自動化各個環(huán)節(jié)涉及大量的信息參數(shù)，為了保證流水線正常運作，常規(guī)的人為管理無法保證工作質量不下降，尤其是一些異常數(shù)據(jù)和故障情況會產生連帶反應，牽涉其他環(huán)節(jié)，在具體細節(jié)尚未明確或不確定后果時，可能會導致生產工作停滯。計算機控制技術基于智能系統(tǒng)的應用，能夠高效處理相關生產工作的異常信息，及時發(fā)現(xiàn)不良工作方式和設施設備的異常情況，保障自動化流水線高效有序運作，提升企業(yè)經濟效益。

1.2 提高電力運行系統(tǒng)控制能力

傳統(tǒng)電氣工業(yè)生產對勞動力的專業(yè)素養(yǎng)要求較高，但基層崗位的工作質量隨工作時間存在呈線性變化，工作時間越長，工人越疲憊，工作效率和產品質量會降低，導致資源浪費。電氣自動化流水線在某種意義上是為了擺脫人工崗位的不足，確保每一個產品質量均符合標準。比如PLC技術在電氣運行系統(tǒng)中的模擬量控制，錄入生產期間的具體的電流、電壓、壓強、溫度、重力等因素參數(shù)，將模擬量進行數(shù)字化和離散化轉換，鎖存后進行模擬輸出，合理規(guī)劃生產方案。減少用電能耗和設備損耗。電力運行系統(tǒng)的控制能力能夠保證自動化流水線的穩(wěn)定性和實用性，對后期控制管理工作有重要影響[1]。

1.3 不需要額外構建控制模型

高精密性、高靈敏性的電氣電子元件對控制器的控制模型要求嚴格，為了保證其性能和使用壽命，應明確生產和使用上限，完整的控制模型需要相應的理論和技術支持，還應做好異常情況和復雜問題的應對措施。計算機控制技術的應用能夠代替多項人為管理環(huán)節(jié)，能夠基于電氣自動化流水線的相關參數(shù)匹配具體的管理模型，是一種從內部衍生的功能，與電氣工程和自動化生產相適應，提高了自動化工程的精確度，促進了電氣工程的長遠穩(wěn)定發(fā)展[2]。

2 計算機技術在電氣自動化流水線中的應用模塊

2.1 信息采集模塊

電氣自動化流水線的一體化流程是極其重要的，各個生產環(huán)節(jié)的參數(shù)數(shù)據(jù)均應經過長期試運模擬，才可應用智能、數(shù)字化管理。因此，信息采集模塊是自動化流水線前期的基礎工作。如果沒能掌握真實準確的生產信息，很可能在中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯，造成不可中和的矛盾。大數(shù)據(jù)背景下，信息采集模塊是數(shù)字化、智能化管理不可或缺的一部分，數(shù)據(jù)獲取和處理是工業(yè)自動化生產的動力。

2.2 系統(tǒng)建模模塊

計算機控制技術在電氣生產中不需要構建額外的控制模型，但整體的控制系統(tǒng)仍然依附于各個硬件設施和軟件系統(tǒng)，對儀器設備的參數(shù)整合分析，為流水線的良好運作進行調配，確保自動化控制的精準性，節(jié)約生產成本。控制系統(tǒng)建模的關鍵部分是異常檢測和故障排查，如果不能及時發(fā)出警報，確保時效性，會影響各個生產環(huán)節(jié)的安全性和效率，需要人工代替管理，失去了自動化管理的意義。因此，基于實際生產的動態(tài)控制模塊是極其必要的。

由于PLC技術集數(shù)字化、現(xiàn)場總線和信息傳遞三個方面為一體，計算機控制技術的應用成效顯著，以智能動態(tài)控制系統(tǒng)取代以往控制生產工序的人工，具備全方位監(jiān)控生產過程的優(yōu)點，能夠提升控制的精密性，實現(xiàn)各個生產環(huán)節(jié)的完美銜接[3]。

3 計算機控制技術的應用實踐探析

3.1 PLC技術

PLC控制系統(tǒng)主要是由通信模塊、IO接口、存儲單元等組成，該系統(tǒng)的使用過程中，可根據(jù)生產過程中的實際需求進行調節(jié)，能夠優(yōu)化生產過程。PLC技術本質屬于一種可編輯邏輯的控制器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出優(yōu)化控制管理。在電氣工程生產中，PLC技術結構在開關量控制、模擬量控制、數(shù)字量控制和數(shù)據(jù)信息采集監(jiān)控等環(huán)節(jié)均有較好應用，與電子儀器機械設備的適應性較高。尤其涉及電源系統(tǒng)的管理和監(jiān)測，對數(shù)控和集成化管理有一定優(yōu)勢[4]。

在集中控制系統(tǒng)中的應用中，PLC技術通過編程設計與應用，能夠有效加強機電管制與操作細節(jié)處理水平。相較于傳統(tǒng)機械電氣控制的分步管理，按照流程次序逐步排查技術故障問題[5]。PLC技術能夠基于整體系統(tǒng)的運作，根據(jù)故障問題精確把握源頭，通過中央處理器明確具體細節(jié)，節(jié)省了人為管理的時間和精力。在分散式控制系統(tǒng)的應用主要體現(xiàn)在保護性和安全性上，分散式控制裝置中，可以實行短暫的隔離控制，可在調試工作中與部分系統(tǒng)裝置連接做好相關的調試工作。

電氣工業(yè)生產過程中，機械電氣裝置的產品參數(shù)由于需要控制產品的精度與規(guī)格，在具體操作時，需要格外注意產品質量，面對數(shù)額龐大的訂單時，機械電氣裝置的有效控制意味著生產質量與效率，PLC技術通過編程設計，對相關生產參數(shù)的嚴格控制與管理，能夠在保證正常生產符合參數(shù)產品的同時，嚴格篩選不符合標準要求的產品[6]。PLC技術能夠對相關參數(shù)予以修正，及時報警提醒，促進信號轉化效率的提升，降低生產參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

在實際運行的過程中，可以發(fā)揮出讓模擬信號與數(shù)字信號互相轉化的作用[7]。由于數(shù)字信號抗干擾能力較強，此方式可以促進整個控制系統(tǒng)抗干擾能力的提高，并且為了避免信號失真，在對信號予以轉化前還會對生產參數(shù)進行消除與處理[8]。

3.2 GOOSE 虛端技術的應用

作為數(shù)字技術在工業(yè)電氣自動化中的具體表現(xiàn)形式之一，GOOSE虛端技術的應用較好地解決了終端信息的控制與調控，能夠實現(xiàn)工業(yè)生產中的二次信息改良，使用戶理解信息的過程更加簡單明了，使工業(yè)電氣自動化的生產變得更加順利。GOOSE虛端技術是近年來電氣行業(yè)繼電保護發(fā)展的新領域。在大多數(shù)電氣自動化生產中，交直流混聯(lián)的設施儀器比例較高，繼電保護裝置是確保其正常運作的基礎，不誤動、不拒動、強容錯的保護原理需要依賴高精密算法[9]。

如今，儀器設備種類繁多，電網架構復雜，電路層次多樣，一旦存在異常情況，如果不能實現(xiàn)多IED之間信息的清晰明確傳遞，包括傳輸跳合閘信號/指令命令，現(xiàn)場總線管理和集成式管理無法提升效率。GOOSE技術對傳統(tǒng)二次回路的改良與替代，使信號管理、溫度調試和信號的管理等非電量信息得到更為便捷的操控；MMS網、GOOSE網采用雙網配置，簡潔方便、結構清晰、層次分明，將相關接口組屏進行集中[10]。

通過MMS網對各IED與主機之間的通信管理，以實現(xiàn)GOOSE跳閘保護、測控遙控及聯(lián)閉鎖等功能性操作，在機組運行、汽機電液調節(jié)等環(huán)節(jié)中應用成效顯著。

4 結語

電氣自動化流水線應用計算機控制技術是工業(yè)自動化發(fā)展的一大成就，能夠提高工作效率，降低管理成本，提升企業(yè)經濟效益，在保證產品質量的同時，提高了生產安全性。

文章簡要闡述了計算機控制技術在電氣自動化生產中的成效和必要性意義，探討其應用模塊和具體實踐，以期望我國電氣工程及電氣自動化流水線能夠良好發(fā)展。