電氣自動(dòng)化流水線中的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

（隴南師范高等專(zhuān)科學(xué)校，甘肅隴南 742500）

電氣工程自動(dòng)化流水線集微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)為一體，是新時(shí)期工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中的重要組成部分。工業(yè)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜，流程繁多，在管理過(guò)程中面臨能耗大、運(yùn)維頻率高、故障排查困難等問(wèn)題。以數(shù)控機(jī)床為例，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，簡(jiǎn)化了機(jī)器的調(diào)速控制，降低了機(jī)器能耗和維修率。電氣自動(dòng)化流水線中的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)整個(gè)電氣控制系統(tǒng)起到較好的協(xié)調(diào)配置作用，將流水線各個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)組納入計(jì)算機(jī)的監(jiān)控范疇，對(duì)正常運(yùn)作的參數(shù)評(píng)估和故障及異常情況的管理均有積極意義。

1 電氣自動(dòng)化流水線應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的必要性意義

電氣工程和電氣自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)衍生發(fā)展出多種形式，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中式監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控等方式。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)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(zhì)量。從現(xiàn)實(shí)意義的角度來(lái)看，電氣工程及其自動(dòng)化流水線的開(kāi)展取決于需求，考慮到信息數(shù)量和連帶影響，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用使生產(chǎn)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(chǎn)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)提高了信息處理的效率，提升了運(yùn)行系統(tǒng)的控制水平，且不需要構(gòu)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(dòng)化各個(gè)環(huán)節(jié)涉及大量的信息參數(shù)，為了保證流水線正常運(yùn)作，常規(guī)的人為管理無(wú)法保證工作質(zhì)量不下降，尤其是一些異常數(shù)據(jù)和故障情況會(huì)產(chǎn)生連帶反應(yīng)，牽涉其他環(huán)節(jié)，在具體細(xì)節(jié)尚未明確或不確定后果時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)工作停滯。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基于智能系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠高效處理相關(guān)生產(chǎn)工作的異常信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不良工作方式和設(shè)施設(shè)備的異常情況，保障自動(dòng)化流水線高效有序運(yùn)作，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 提高電力運(yùn)行系統(tǒng)控制能力

傳統(tǒng)電氣工業(yè)生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)要求較高，但基層崗位的工作質(zhì)量隨工作時(shí)間存在呈線性變化，工作時(shí)間越長(zhǎng)，工人越疲憊，工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)降低，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。電氣自動(dòng)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(gè)產(chǎn)品質(zhì)量均符合標(biāo)準(zhǔn)。比如PLC技術(shù)在電氣運(yùn)行系統(tǒng)中的模擬量控制，錄入生產(chǎn)期間的具體的電流、電壓、壓強(qiáng)、溫度、重力等因素參數(shù)，將模擬量進(jìn)行數(shù)字化和離散化轉(zhuǎn)換，鎖存后進(jìn)行模擬輸出，合理規(guī)劃生產(chǎn)方案。減少用電能耗和設(shè)備損耗。電力運(yùn)行系統(tǒng)的控制能力能夠保證自動(dòng)化流水線的穩(wěn)定性和實(shí)用性，對(duì)后期控制管理工作有重要影響[1]。

1.3 不需要額外構(gòu)建控制模型

高精密性、高靈敏性的電氣電子元件對(duì)控制器的控制模型要求嚴(yán)格，為了保證其性能和使用壽命，應(yīng)明確生產(chǎn)和使用上限，完整的控制模型需要相應(yīng)的理論和技術(shù)支持，還應(yīng)做好異常情況和復(fù)雜問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用能夠代替多項(xiàng)人為管理環(huán)節(jié)，能夠基于電氣自動(dòng)化流水線的相關(guān)參數(shù)匹配具體的管理模型，是一種從內(nèi)部衍生的功能，與電氣工程和自動(dòng)化生產(chǎn)相適應(yīng)，提高了自動(dòng)化工程的精確度，促進(jìn)了電氣工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展[2]。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在電氣自動(dòng)化流水線中的應(yīng)用模塊

2.1 信息采集模塊

電氣自動(dòng)化流水線的一體化流程是極其重要的，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的參數(shù)數(shù)據(jù)均應(yīng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試運(yùn)模擬，才可應(yīng)用智能、數(shù)字化管理。因此，信息采集模塊是自動(dòng)化流水線前期的基礎(chǔ)工作。如果沒(méi)能掌握真實(shí)準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息，很可能在中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，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(dòng)化生產(chǎn)的動(dòng)力。

2.2 系統(tǒng)建模模塊

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電氣生產(chǎn)中不需要構(gòu)建額外的控制模型，但整體的控制系統(tǒng)仍然依附于各個(gè)硬件設(shè)施和軟件系統(tǒng)，對(duì)儀器設(shè)備的參數(shù)整合分析，為流水線的良好運(yùn)作進(jìn)行調(diào)配，確保自動(dòng)化控制的精準(zhǔn)性，節(jié)約生產(chǎn)成本?？刂葡到y(tǒng)建模的關(guān)鍵部分是異常檢測(cè)和故障排查，如果不能及時(shí)發(fā)出警報(bào)，確保時(shí)效性，會(huì)影響各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性和效率，需要人工代替管理，失去了自動(dòng)化管理的意義。因此，基于實(shí)際生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)控制模塊是極其必要的。

由于PLC技術(shù)集數(shù)字化、現(xiàn)場(chǎng)總線和信息傳遞三個(gè)方面為一體，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用成效顯著，以智能動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)取代以往控制生產(chǎn)工序的人工，具備全方位監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)，能夠提升控制的精密性，實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的完美銜接[3]。

3 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐探析

3.1 PLC技術(shù)

PLC控制系統(tǒng)主要是由通信模塊、IO接口、存儲(chǔ)單元等組成，該系統(tǒng)的使用過(guò)程中，可根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。PLC技術(shù)本質(zhì)屬于一種可編輯邏輯的控制器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過(guò)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(chǎn)中，PLC技術(shù)結(jié)構(gòu)在開(kāi)關(guān)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(yīng)用，與電子儀器機(jī)械設(shè)備的適應(yīng)性較高。尤其涉及電源系統(tǒng)的管理和監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)控和集成化管理有一定優(yōu)勢(shì)[4]。

在集中控制系統(tǒng)中的應(yīng)用中，PLC技術(shù)通過(guò)編程設(shè)計(jì)與應(yīng)用，能夠有效加強(qiáng)機(jī)電管制與操作細(xì)節(jié)處理水平。相較于傳統(tǒng)機(jī)械電氣控制的分步管理，按照流程次序逐步排查技術(shù)故障問(wèn)題[5]。PLC技術(shù)能夠基于整體系統(tǒng)的運(yùn)作，根據(jù)故障問(wèn)題精確把握源頭，通過(guò)中央處理器明確具體細(xì)節(jié)，節(jié)省了人為管理的時(shí)間和精力。在分散式控制系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在保護(hù)性和安全性上，分散式控制裝置中，可以實(shí)行短暫的隔離控制，可在調(diào)試工作中與部分系統(tǒng)裝置連接做好相關(guān)的調(diào)試工作。

電氣工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械電氣裝置的產(chǎn)品參數(shù)由于需要控制產(chǎn)品的精度與規(guī)格，在具體操作時(shí)，需要格外注意產(chǎn)品質(zhì)量，面對(duì)數(shù)額龐大的訂單時(shí)，機(jī)械電氣裝置的有效控制意味著生產(chǎn)質(zhì)量與效率，PLC技術(shù)通過(guò)編程設(shè)計(jì)，對(duì)相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)的嚴(yán)格控制與管理，能夠在保證正常生產(chǎn)符合參數(shù)產(chǎn)品的同時(shí)，嚴(yán)格篩選不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品[6]。PLC技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)參數(shù)予以修正，及時(shí)報(bào)警提醒，促進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)化效率的提升，降低生產(chǎn)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，可以發(fā)揮出讓模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)互相轉(zhuǎn)化的作用[7]。由于數(shù)字信號(hào)抗干擾能力較強(qiáng)，此方式可以促進(jìn)整個(gè)控制系統(tǒng)抗干擾能力的提高，并且為了避免信號(hào)失真，在對(duì)信號(hào)予以轉(zhuǎn)化前還會(huì)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行消除與處理[8]。

3.2 GOOSE 虛端技術(shù)的應(yīng)用

作為數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的具體表現(xiàn)形式之一，GOOSE虛端技術(shù)的應(yīng)用較好地解決了終端信息的控制與調(diào)控，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的二次信息改良，使用戶理解信息的過(guò)程更加簡(jiǎn)單明了，使工業(yè)電氣自動(dòng)化的生產(chǎn)變得更加順利。GOOSE虛端技術(shù)是近年來(lái)電氣行業(yè)繼電保護(hù)發(fā)展的新領(lǐng)域。在大多數(shù)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)中，交直流混聯(lián)的設(shè)施儀器比例較高，繼電保護(hù)裝置是確保其正常運(yùn)作的基礎(chǔ)，不誤動(dòng)、不拒動(dòng)、強(qiáng)容錯(cuò)的保護(hù)原理需要依賴(lài)高精密算法[9]。

如今，儀器設(shè)備種類(lèi)繁多，電網(wǎng)架構(gòu)復(fù)雜，電路層次多樣，一旦存在異常情況，如果不能實(shí)現(xiàn)多IED之間信息的清晰明確傳遞，包括傳輸跳合閘信號(hào)/指令命令，現(xiàn)場(chǎng)總線管理和集成式管理無(wú)法提升效率。GOOSE技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)二次回路的改良與替代，使信號(hào)管理、溫度調(diào)試和信號(hào)的管理等非電量信息得到更為便捷的操控；MMS網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)采用雙網(wǎng)配置，簡(jiǎn)潔方便、結(jié)構(gòu)清晰、層次分明，將相關(guān)接口組屏進(jìn)行集中[10]。

通過(guò)MMS網(wǎng)對(duì)各IED與主機(jī)之間的通信管理，以實(shí)現(xiàn)GOOSE跳閘保護(hù)、測(cè)控遙控及聯(lián)閉鎖等功能性操作，在機(jī)組運(yùn)行、汽機(jī)電液調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)中應(yīng)用成效顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

電氣自動(dòng)化流水線應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)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(jīng)濟(jì)效益，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，提高了生產(chǎn)安全性。

文章簡(jiǎn)要闡述了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電氣自動(dòng)化生產(chǎn)中的成效和必要性意義，探討其應(yīng)用模塊和具體實(shí)踐，以期望我國(guó)電氣工程及電氣自動(dòng)化流水線能夠良好發(fā)展。