電氣自動化控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

鐘沁雨

西華大學(xué)，四川 成都 610039

隨著信息控制技術(shù)所引領(lǐng)的第三次革命不斷向前推進，傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)已難以適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)的發(fā)展趨勢。為了滿足現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展需求，電氣從業(yè)人員在不斷的探索中逐步完善電氣自動控制技術(shù)。

近年來，自動化技術(shù)相較于傳統(tǒng)人工方式，能極大程度地提高效率和質(zhì)量，已在各大工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)加工過程中取得了廣泛的應(yīng)用。電氣從業(yè)人員通過將自動化技術(shù)與電氣控制技術(shù)相結(jié)合，推動了電氣控制技術(shù)的進一步發(fā)展，不僅極大減少了工業(yè)生產(chǎn)工作中所需的人力、物力，還避免了工作人員直接面臨危險、惡劣工作環(huán)境的狀況，達到了事半功倍的效果，也使得電氣控制過程更為安全可靠。

1 電氣自動化控制系統(tǒng)概述

1.1 電氣自動化控制系統(tǒng)概念

電氣自動化控制系統(tǒng)主要以電磁繼電器、變頻器、感應(yīng)器、PLC（可編程邏輯控制器）等電氣原件組合成的控制器為基礎(chǔ)，完成對各類電氣設(shè)備的參數(shù)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)對受控設(shè)備進行狀態(tài)評估或自動控制，進而保障受控設(shè)備正常、可靠運行的綜合性系統(tǒng)。

1.2 電氣自動化控制系統(tǒng)分類

根據(jù)不同的分類標準，電氣自動化控制系統(tǒng)千差萬別，文章分別以功能、系統(tǒng)處理的參數(shù)信號、系統(tǒng)選取的數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)面向的任務(wù)、系統(tǒng)控制的方式為標準，將電氣自動控制系統(tǒng)分類如下。

按照功能的不同，可分為監(jiān)測型系統(tǒng)、保護型系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和三者相結(jié)合的復(fù)合型系統(tǒng)；根據(jù)系統(tǒng)處理參數(shù)信號表達形式的不同，可分為基于離散型數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)和基于連續(xù)型數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)；根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式的不同，可分為基于線性建模的控制系統(tǒng)和基于非線性建模的控制系統(tǒng)；根據(jù)面向任務(wù)的不同，可分為調(diào)節(jié)型控制系統(tǒng)、隨動型控制系統(tǒng)和程序型控制系統(tǒng)；根據(jù)控制方式的不同，可分為閉環(huán)電氣控制系統(tǒng)、開環(huán)電氣控制系統(tǒng)和二者相結(jié)合的復(fù)合型電氣控制系統(tǒng)。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

文章將結(jié)合電氣自動控制在供暖節(jié)能、煤礦開采、供配電、化工以及污水處理典型現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域中的現(xiàn)狀，分析電氣自動控制技術(shù)的應(yīng)用情況及應(yīng)用特點。

2.1 供暖節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，電氣自動化控制系統(tǒng)在供暖領(lǐng)域中已得到了充分的應(yīng)用[1]。借助電氣自動化控制系統(tǒng)的監(jiān)測功能，工作人員可實時獲取供暖設(shè)備的壓力、流量、溫度等參數(shù)，從而掌握供暖網(wǎng)絡(luò)各環(huán)節(jié)設(shè)備的運行態(tài)勢，并進一步對整個供暖系統(tǒng)進行全局、宏觀層面上的調(diào)控，進而避免水壓、流量不平衡或溫度分布不均等現(xiàn)象的發(fā)生。此外，還可根據(jù)用戶的不同需求調(diào)節(jié)供暖時間和供暖強度，實現(xiàn)個性化、智能化的供暖?？梢姡姎庾詣踊刂萍夹g(shù)可通過提高生產(chǎn)效率有效降低消耗的能源，并通過科學(xué)調(diào)配減少燃燒過程中產(chǎn)生的有害氣體，有效減少大氣污染。

更為重要的是，電氣自動控制技術(shù)能有效規(guī)避供暖過程中安全事故的風(fēng)險，工作人員可對每一個供暖設(shè)備的各項參數(shù)定義危險閾值，在參數(shù)超過該閾值時發(fā)出警告，并自動對參數(shù)進行調(diào)整，使其恢復(fù)到正常的范圍內(nèi)。

2.2 煤礦開采領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著煤礦開采日趨現(xiàn)代化，電氣自動控制技術(shù)在煤礦開采中得到了普遍應(yīng)用[2]。電氣自動控制的優(yōu)勢已在多種礦井設(shè)備上得到了體現(xiàn)。對礦井提升機進行電氣自動控制，可穩(wěn)定且高效率地完成對采礦國產(chǎn)中重要的材料和人員的運輸。對皮帶輸送機進行電氣自動控制，可監(jiān)測到長距離皮帶輸送過程中，諸如跑偏、打滑及撒料等的異常情況，降低安全事故發(fā)生的概率；同時，可根據(jù)運輸煤礦的重量自動調(diào)整皮帶輸送機的運行速度，使輸送機更加節(jié)能，提高設(shè)備效率。對井下水泵進行電氣自動控制，可根據(jù)水倉現(xiàn)有水位自動調(diào)節(jié)抽水泵的運行狀態(tài)，在無須人員值守的情況下有效降低煤礦水害發(fā)生的概率。

2.3 供配電領(lǐng)域的應(yīng)用

電氣自動控制技術(shù)在供配電領(lǐng)域同樣取得了廣泛的應(yīng)用。由于供配電系統(tǒng)本身由大量的電氣設(shè)備組成，包含大量的參數(shù)，應(yīng)用電氣自動控制技術(shù)能夠有效減少對系統(tǒng)的管理成本，通過對生產(chǎn)電力資源的合理分配，從而提升系統(tǒng)的整體效率；還能根據(jù)用戶的實際用電需求，及時調(diào)整電氣設(shè)備的運行狀態(tài)、疏通電路，保證用戶的供電穩(wěn)定。除此之外，大部分電氣設(shè)備存在一定的電磁干擾及安全風(fēng)險，而電氣自動控制技術(shù)提升了系統(tǒng)整體的安全性，通過實時參數(shù)監(jiān)控，能及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在安全風(fēng)險的電氣設(shè)備，降低故障發(fā)生的概率；即使故障出現(xiàn)后，也能及時發(fā)現(xiàn)并對其進行調(diào)整和修復(fù)，從而保障供配電過程的安全。

2.4 化工生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

由于化工領(lǐng)域的生產(chǎn)環(huán)境多為高溫、高壓，生產(chǎn)線涉及很多大型生產(chǎn)設(shè)備，且生產(chǎn)原料以及生產(chǎn)產(chǎn)品大多是易燃易爆物，一旦發(fā)生安全事故，將會造成嚴重的后果，不僅極易對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞，還會造成大規(guī)模的人員傷亡。此時，電氣自動控制技術(shù)極大程度地提升了化工生產(chǎn)自動化控制水平，在整個化工行業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用[3]。電氣自動控制技術(shù)可以對化工生產(chǎn)過程中的各大參數(shù)進行實時監(jiān)測，為后續(xù)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。在化工生產(chǎn)實踐中，電氣自動控制技術(shù)不僅可以保證化工產(chǎn)品的質(zhì)量，還可以極大地提高化工生產(chǎn)過程中的安全性。

2.5 污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用

電氣自動控制技術(shù)對于污水處理過程而言極其重要。從污水處理技術(shù)來看，電氣自動控制技術(shù)可以通過PLC 控制系統(tǒng)掌握各項污水?dāng)?shù)據(jù)信息，提高污水廠的工作質(zhì)量，得到準確的相關(guān)參數(shù)并及時地分析污水處理過程。此外，電氣自動控制技術(shù)對污水處理流程、現(xiàn)場施工情況、數(shù)據(jù)參數(shù)等進行采集，從而提高工作效率。

綜上，在各類現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用電氣自動控制技術(shù)的過程中，通過應(yīng)用各類傳感器對各種信號進行監(jiān)測，可有效輔助發(fā)現(xiàn)故障、識別故障，診斷故障原因，判斷故障的嚴重程度，找出發(fā)生故障的位置，并預(yù)測故障的發(fā)展趨勢。一旦發(fā)現(xiàn)故障，可觸發(fā)保護機制，并有針對性地給出合理有效的應(yīng)對措施，有效降低安全事故發(fā)生的概率。同時，電氣自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用可有效提升生產(chǎn)過程中的準確程度和自動化程度，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

3 發(fā)展趨勢

3.1 硬件發(fā)展趨勢

在現(xiàn)代工業(yè)逐漸向著大規(guī)模、高集成度方向發(fā)展的大環(huán)境下，所需實時監(jiān)控掌握的參數(shù)數(shù)據(jù)日趨海量化，需要處理的業(yè)務(wù)邏輯更加多樣化，配套的電氣自動控制設(shè)備也日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的用于構(gòu)建電氣自動控制系統(tǒng)的電氣元件已無法滿足工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中日益增長的自動控制需求。電氣自動化控制系統(tǒng)將在不斷發(fā)展的硬件設(shè)備的支持下，擁有更加健全的控制方式。因此，對于硬件單元而言，發(fā)展趨勢總結(jié)如下。

（1）控制規(guī)模，處理能力更強?？芍С滞瑫r并行控制更大規(guī)模的電氣設(shè)備；數(shù)據(jù)處理量，數(shù)據(jù)處理速度都將得到明顯的提升。

（2）靈活性更強。設(shè)備之間可更加方便地組合、擴展。

（3）功能更加完善。除了具備實時獲取參數(shù)和完成簡單的算術(shù)、邏輯運算的功能，還需要具備高級函數(shù)運算功能，并支持聯(lián)網(wǎng)、遠程輸入和控制的功能。

3.2 智能化發(fā)展趨勢

近年來，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和人工智能技術(shù)的興起，電氣自動化緊跟社會發(fā)展的腳步，勢必與計算機技術(shù)互相結(jié)合起來。為了保證電氣自動控制的發(fā)展，也應(yīng)緊跟信息化技術(shù)的發(fā)展腳步，融入數(shù)字化技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。結(jié)合了人工智能技術(shù)的智能化檢測技術(shù)不再是傳統(tǒng)的基于邏輯的自動化控制方式，而是將輸入輸出的電氣自動化參數(shù)映射作為一種可學(xué)習(xí)的目標，可在實際使用過程中逐漸完善，以達到更好的效果。

3.3 安全化發(fā)展趨勢

保障系統(tǒng)使用過程的安全可靠，是電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展的最基本、最核心的目標。為了確保電氣自動化技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，保障使用安全是第一要義，不可為了一時效率而埋下安全隱患。

4 結(jié)束語

總之，電氣自動化控制技術(shù)已在各大現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮出重要的作用，并且隨著現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍的擴大和用例場景更加復(fù)雜，僅基于現(xiàn)有的電氣自動化控制技術(shù)已逐漸無法滿足領(lǐng)域內(nèi)日益增長的需求。未來的電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)在提升硬件計算能力的同時，在保障安全的基礎(chǔ)上進一步提高電氣自動化系統(tǒng)的智能程度，不斷更新和完善電氣自動化系統(tǒng)，在滿足現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的需求的同時，進一步推動電氣自動化控制技術(shù)向前發(fā)展。