工業電氣自動化儀器儀表控制探討

白益文

（山西省輕工建設有限責任公司，山西 太原 030012）

引言

現代化工業的發展，較大程度依賴于其在電氣自動化領域的進步，要想提高國內工業化水平，勢必要注重自動化技術與工業生產的結合，而對相關儀器儀表的控制水平，直接關系著工業生產安全及效率，應將其視為工業自動化的研究重點。同時，伴隨科技的進步，儀器儀表有更高的技術含量，涉及到傳感、智能、人機交互等技術，對儀器儀表操作及安全管理提出較高要求[1-2]。為此，要做好儀器儀表控制工作，從理論研究到技術應用，全面提升儀器儀表控制效果，提高工業生產自動化水平。

1 工業電氣自動化儀器儀表概述

在工業生產控制中，儀器儀表發揮著重要作用，通過融合計算機、電子等技術，可在預設程序下自動完成工藝流程的控制[3]。儀器儀表的使用，不僅可提高生產加工效率，而且還能用于生產信息的收集與監督，從而使得工業生產品質更有保障。在生產控制中，儀器儀表并非獨立存在，而是在以太網基礎上的控制系統的整合，可覆蓋工業生產全過程[4]。隨著技術的進步，儀器儀表功能更為豐富、精度大幅提升，在工業電氣自動化應用中，其控制效果將也會有明顯提升。

2 儀器儀表相關技術

2.1 傳感技術

為實現工業生產信息的有效采集，在儀器儀表基礎功能設計中，主要依賴傳感技術。儀表數據的顯示，利用的便是內部傳感器件，而儀器儀表控制精度的提升，也依賴于傳感精度的提高。所用傳感器性能不同，其在工業生產中所能獲取到的信息質量及數量也不同，高性能儀器儀表的設計，需要應用到高品質的傳感技術，這也是自動化儀表發展的重要方向。

2.2 人機界面技術

儀器儀表的顯示與操作，均需要用到人機界面技術。對于操作人員來說，不論是要獲取儀器儀表顯示值，還是要進行儀表操作，首先要解決的便是如何將儀器儀表功能可視化，而人機界面技術便可解決這一問題。借此，儀器儀表操作人員通過在界面編輯上傳工作信息，便能夠控制生產過程，以儀器儀表為媒介參與到自動化控制之中，而且人機交互技術的發展，也為儀器儀表功能多樣化提供可能。

2.3 模塊通訊技術

在工業自動化生產控制系統中，儀器儀表通常是作為控制終端存在，其所收集的數據還需經通訊模塊傳輸至控制中心。而在通信模塊設計中，通常采取局域網的模式，利用常規的網絡信息技術，實現儀器儀表的數據連接，但關鍵要保證傳輸準確性。為此，在儀器儀表通訊模塊設計時，主要利用光纖接入，以保證工業電氣高效可靠的自動化生產。對于生產及控制信息傳輸可靠性要求，可組建以太網控制網絡，確保生產控制信息可靠傳達，使得儀器儀表作用發揮也更有保障。

2.4 系統集成技術

在大規模工業生產中，儀器儀表的存在往往是分散的，僅能對部分工序起控制效果，要想全面提升電氣自動化控制效果，還需借助系統集成技術，實現對生產過程的全面監控。在該技術的應用中，需要有通信模塊支撐并配以專業化的集成設備，覆蓋工業生產全過程。

2.5 智能化技術

伴隨通信與智能技術的發展，智能制造的概念在工業生產中被更多地提及，這也是工業自動化生產的未來發展趨勢。儀器儀表作為工業自動化生產的關鍵設備，需應以智能化技術得以優化，為智能化生產提供可靠的設備基礎。信息化疊加智能化使得工業生產更為高效、靈活，因此對儀器儀表進行智能化改造升級，融入智能化技術及高效通信部件，可推動工程生產的信息化建設，有效解決小批量、差異化產品的生產問題，提高工業生產價值。

3 工業自動化儀器儀表設計特點

為更好地理解儀器儀表設計要求，需從整體上了解工業電氣自動化系統特點，具體如下：

1）儀器儀表能耗最小化原則：由于電氣自動化儀表由電力供能，在運行中會產生直接電耗，也會間接導致電能損失。因此，在設計儀器儀表時，要符合節約生產成本的要求，從降耗的角度優化儀表設計，保證設備運行效率。

2）儀器儀表維修難度和維修費用預估原則：工業生產自動化設備故障難以規避，在設計時，需對其維修難度及費用加以預估，降低儀器儀表維修的資金和時間成本，還要考慮其功能拓展需求。

3）安全設計原則：在對儀器儀表進行設計時，若有設計遺漏，導致出現絕緣問題，將會加大儀器儀表故障危害，威脅工業生產安全穩定，所以儀器儀表的安全設計很重要。

4 自動化儀器儀表技術問題

在工業生產過程中，儀器儀表技術應用暴露出較多問題，具體為：一是在儀器儀表設備管理方面。盡管工業企業對儀器儀表等自動化設備的管理較為重視，但由于相關設備數量多、技術性強，許多企業并不具備與之相匹配的維護能力，使得自動化儀表因管理的缺失而出現性能下降、電耗增高、故障率升高等問題，影響工業自動化生產效能。二是在儀器儀表操作性方面。盡管在設計時綜合運用了儀表自動化控制技術，但仍不能全面滿足設備實際運行的自動操作性要求，對儀表使用性能的提升也較為不利。三是在信息系統安全性方面。工業自動化生產對信息準確性要求甚高，而儀器儀表控制系統信息模塊卻往往出現不兼容、數據丟失等問題，嚴重危及安全生產。四是在儀器儀表可靠性方面。受復雜生產環境影響，儀器儀表長期運行會存在較大故障可能，并且儀器儀表內部結構復雜，有較高的故障診斷難度。五是在軟件可靠性方面。工業生產自動控制功能的實現，不僅依賴于儀器儀表，還對應用軟件可靠性有所要求，然而卻因軟件設計漏洞及缺陷問題，使得自動控制穩定性受限。

5 儀器儀表控制優化的相關要求

5.1 進一步完善理論體系

當涉及到工業生產過程時，電氣自動化儀器儀表的設計在滿足自動化與智能化特征的同時還會用到一定的計算機技術，這就要求工業生產企業需要掌握一套較為完善的儀器儀表控制理論體系，充分結合系統設計原理和目標，選擇合適的計算機技術，與控制原理相對應，在此基礎上確定電力控制目標，提高工業生產效率。

5.2 強化技術應用

在儀器儀表的控制優化中，技術應用不容忽視，要明確不同環節的功能要求，合理分析系統功能，采取一定的量化措施，及時發現工程問題并采取有效措施解決問題。在進行網絡連接時，應按照芯片設置要求，避免系統出現故障，保障系統的平穩運行。

5.3 提高儀器儀表的管理水平

在工業生產經營時，要結合儀器儀表的配置及使用狀況，優選合適的維護技術，實現對自動化儀器儀表的有效控制，提高管理水平，具體如下：

1）在采購儀器設備的過程中，一定要按照國家規范和要求，本著“具有較高的數據運算的準確性和可靠性以及好的設備安裝質量”的原則進行采購。

2）在使用自動化儀器儀表的過程中，應當采取性能檢測措施并定期檢測，一旦發現儀器儀表故障趨勢或者超期使用，應當及時予以維修或更換并進行記錄，確保自動控制系統的穩定運行。

3）當網絡運行出現故障時，應及時采取維修措施，保證自動化儀器儀表正常工作，推動工業生產的順利進行。

5.4 提高自動化儀表操作維修人員技術水平

1）明確職責劃分，由專人負責儀器儀表的操作及維護工作，如實記錄儀器儀表的運行狀況，為后續工作提供重要的數據支持，提高儀器儀表維修效率。

2）按時舉辦先進的儀器儀表知識講座等活動，使維修人員掌握和積累自動化儀表維修技術和經驗，切實提高儀器儀表理論水平和實操能力。

6 結語

現階段，工業生產基本實現電氣自動化，并且伴隨著科技進步，逐步實現智能化，工業生產效能顯著提升，其中，自動化儀器儀表在工業生產信息獲取及過程控制中發揮著關鍵性作用，并且在技術應用上涉及面甚廣，如傳感技術、集成技術、人機界面技術等。要想提高儀器儀表控制效果，應在做好設備管理工作的同時，致力于儀器儀表理論體系的研究工作，不斷深化技術應用，更好地滿足自動化、智能化工業生產需求。