探討工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表控制

任英

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展非常迅速，非常多的自動(dòng)化儀器儀表被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，極大的推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步，提高了生產(chǎn)效率。工業(yè)的電氣自動(dòng)化發(fā)展也是我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展的一項(xiàng)重要標(biāo)志。據(jù)相關(guān)資料顯示，我國(guó)近幾年電氣自動(dòng)化儀器儀表在工業(yè)中的應(yīng)用率以不低于百分之十的速度在增長(zhǎng)著。從工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用入手，分析了儀器儀表的自動(dòng)化控制，闡述了工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表的設(shè)計(jì)原則，探討了電氣自動(dòng)化儀表對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性。

關(guān)鍵詞： 工業(yè)自動(dòng)化；電氣自動(dòng)化；儀器儀表；自動(dòng)控制

工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表是由非常多的自動(dòng)化元件構(gòu)成的，該類儀器儀表自身具有非常全面的自動(dòng)化技術(shù)，同時(shí)兼具了數(shù)種功能，例如測(cè)量、記錄、控制、報(bào)警、顯示等等，電氣自動(dòng)化是自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)分類，可以進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工業(yè)儀器儀表的自動(dòng)控制。在現(xiàn)如今的科技背景下，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)集電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為一身，為我國(guó)工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供了必不可少的條件。

一、工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)

工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是指集機(jī)械和電氣為一體的控制技術(shù)和理論，可以分為全自動(dòng)控制和半自動(dòng)控制，可以讓儀器和儀表按照設(shè)定的程序運(yùn)行。在全自動(dòng)控制中，控制人員只需要根據(jù)現(xiàn)在生產(chǎn)的進(jìn)度設(shè)定好儀器和儀表需要運(yùn)行的程序就可以了，不需要進(jìn)行人為生產(chǎn)；半自動(dòng)的控制需要人力參與到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。自動(dòng)化控制技術(shù)可以讓人們的工作環(huán)境得到改善，使工業(yè)人力資源得到有效的減少，使工業(yè)生產(chǎn)效率得到顯著提高。

隨著IEC61131標(biāo)準(zhǔn)的頒布以及OPC技術(shù)的出現(xiàn)，各個(gè)工業(yè)企業(yè)開(kāi)始注重工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以有效的提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使企業(yè)獲得了更大的發(fā)展空間。在工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)沒(méi)有應(yīng)用之前，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)主要以人力勞動(dòng)為主，人們的生產(chǎn)工作環(huán)境非常惡劣，生產(chǎn)效率也得不到有效的提升，但是工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用改變了這種現(xiàn)狀。

二、工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展

（一）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以讓工業(yè)儀表進(jìn)行在線分析，為變送器和執(zhí)行器等相關(guān)儀器控制系統(tǒng)的使用提供了便利的條件，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)儀器儀表控制系統(tǒng)的組建，我國(guó)在最初建立自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用的是集中式的控制系統(tǒng)，但是隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展速度的加快，集中式的控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸的不使用現(xiàn)今的發(fā)展局勢(shì)，而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)今的發(fā)展局勢(shì)提供了有效的解決方法。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是指將工業(yè)生產(chǎn)儀器和控制儀表全部統(tǒng)一放置在控制網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的作用。現(xiàn)在很多的工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品同時(shí)具有DCS/PLC/FCS等功能，例如西門子、三菱、菲尼克斯等等品牌。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)屬于一種連接技術(shù)，具有數(shù)字化、雙向?qū)Φ葌鬏?、全開(kāi)放的特點(diǎn)，它能夠有效的減少控制系統(tǒng)的能源消耗，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性都變得更好。

（二）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中增加網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制信號(hào)以數(shù)字化的形式傳輸，通過(guò)嵌入式的方式將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化儀器儀表中，可以促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更好的結(jié)合。

（三）PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

PLC現(xiàn)在正向著微型網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，縮減了PLC控制系統(tǒng)的體積，使電氣自動(dòng)化的控制成本降低了，而且現(xiàn)在的PLC已經(jīng)向著Ethernet技術(shù)的方向開(kāi)始擴(kuò)展，很多的PLC已經(jīng)擁有Ethernet的接口，使PLC更加具有開(kāi)放性。PLC的編程簡(jiǎn)單，并且可以利用插入式的模塊進(jìn)行控制運(yùn)行；PLC能夠直接與計(jì)算機(jī)相連，方便了信息的傳輸；PLC的電壓輸出量為115V，電流在2A以上，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器和閥類，減少了中間環(huán)節(jié)的麻煩，而且控制器的容量也大大的增加了。

電氣自動(dòng)化控制可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)控制和機(jī)械制造自動(dòng)控制，其中過(guò)程自動(dòng)控制是指由自動(dòng)化的儀器儀表組成自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程的最優(yōu)控制；機(jī)械制造自動(dòng)控制可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)控中心、加工中心、自動(dòng)化系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)控制，使生產(chǎn)信息和管理信息實(shí)現(xiàn)同步自動(dòng)化。

三、工業(yè)電氣自動(dòng)化在發(fā)展中存在的問(wèn)題

（一）質(zhì)量問(wèn)題

產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量是一個(gè)企業(yè)繼續(xù)發(fā)展的根本，但很多企業(yè)根本不能保證自身生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程中，檢驗(yàn)環(huán)節(jié)都設(shè)置在了整個(gè)生產(chǎn)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，但是工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的人力生產(chǎn)技術(shù)不同，因?yàn)樽詣?dòng)化程序都是人為設(shè)定好的，如果不加強(qiáng)中途環(huán)節(jié)的檢查，直到最后一個(gè)環(huán)節(jié)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必定會(huì)給企業(yè)造成非常大的損失，影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率。應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)需要對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題及時(shí)停止儀器和儀表的運(yùn)行，對(duì)自動(dòng)化控制程序進(jìn)行修改，避免發(fā)現(xiàn)不及時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)多的情況。

（二）人才缺失問(wèn)題

工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展到今天，已經(jīng)得到了普遍的發(fā)展，但是卻存在著人才缺失的問(wèn)題，工廠內(nèi)不重視對(duì)工業(yè)儀器儀表電氣自動(dòng)化人才的培養(yǎng)，學(xué)校也缺乏對(duì)于該專業(yè)的重視，有很多的?？茖W(xué)校甚至已經(jīng)停止了自動(dòng)化控制專業(yè)的開(kāi)設(shè)了。

四、工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則

（一）特點(diǎn)

工業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及到的儀器儀表數(shù)量非常多，需要進(jìn)行處理的信息量非常龐大，而且對(duì)于每樣設(shè)備的配置都需要較高的要求，操作結(jié)構(gòu)也想當(dāng)復(fù)雜，對(duì)于操作人員的技術(shù)要求比較高，微小的錯(cuò)誤甚至?xí)斐煞浅４蟮暮蠊?，所以需要操作人員的專業(yè)知識(shí)能力強(qiáng)，熟悉整個(gè)控制系統(tǒng)的操作流程，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全。工業(yè)電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)圖紙非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求也非常高，如下圖所示

圖1 某廠電氣自動(dòng)化銑床設(shè)計(jì)圖

（二）設(shè)計(jì)原則

工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表控制的第一個(gè)設(shè)計(jì)原則就是，減少自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的能源消耗，這需要在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)選用節(jié)能設(shè)備，同時(shí)降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)的費(fèi)用，在滿足設(shè)備安全運(yùn)行的前提下， 提高控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，調(diào)整自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的負(fù)荷比例，使電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力更強(qiáng)。其次是加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，遠(yuǎn)程監(jiān)控功能使材料的安全成本降低了，較少了工業(yè)電纜的消耗，在工廠中電氣系統(tǒng)的通訊量比較大，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)大大降低了通信過(guò)程中信息資源的損耗，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的集中監(jiān)控，及時(shí)的發(fā)展故障設(shè)備，方便維修，提高了設(shè)備處理效率。在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用大量的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使電氣自動(dòng)化設(shè)備向著智能化的方向發(fā)展，使所有的自動(dòng)化設(shè)備具有相對(duì)的獨(dú)立性，避免出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象而影響整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，降低多樣化接口的使用成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)內(nèi)所有系統(tǒng)的智能互聯(lián)，例如ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)，在單個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及時(shí)的解決故障，解決各個(gè)系統(tǒng)的通訊問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制的一體化發(fā)展。

工業(yè)電氣自動(dòng)化控制結(jié)合了多種技術(shù)，使工業(yè)生產(chǎn)的可靠性更高，生產(chǎn)效率得到了極大的提升，在現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展中，電氣自動(dòng)化控制已經(jīng)成為了我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展基礎(chǔ)，促進(jìn)了工業(yè)化和信息化的同步發(fā)展，使傳統(tǒng)的工業(yè)重新具有活力，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)工業(yè)的全面發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：

近幾年，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中不斷的添加新的技術(shù)，使工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)更加先進(jìn)，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的提升就是工業(yè)生產(chǎn)力的提升，使工業(yè)能源和人力資源得到了極大的節(jié)約，保證了工業(yè)生產(chǎn)能夠得到足夠的利益，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，所以工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表控制技術(shù)在工業(yè)企業(yè)中的地位將會(huì)越來(lái)越重要，最終成為工業(yè)發(fā)展中不可或缺的一部分。

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