智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用

吳夢曉，李思涵，吳挺星，閻禎祺，陶一鵬

（黑龍江科技大學 電氣與控制工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022）

隨著我國生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展和科技研究的不斷深入，在智能化技術(shù)方面取得了較為顯著的成績，且在不斷與一些機械控制、電氣技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)更加高效精準的生產(chǎn)控制和管理。在電氣自動化領(lǐng)域內(nèi)融合智能技術(shù)可以較好地規(guī)避當前純機械化管理和軟件系統(tǒng)控制當中存在的設(shè)計缺陷問題，能夠采用更加便捷和節(jié)約的方式快速進行分析后選擇最優(yōu)解，是一種在技術(shù)手段不斷發(fā)展影響之下的必然趨勢，也更有利于節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)成本，獲得更高的效益和進步。

1 電氣工程自動化的概述

1.1 電氣自動化概念

自動化的生產(chǎn)方式在我國許多基礎(chǔ)行業(yè)內(nèi)都有廣泛的影響，這是生產(chǎn)技術(shù)高速發(fā)展的一種重要表現(xiàn)。電氣自動化是指利用集成化或分布式的控制體系全面把控自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的各個設(shè)備信息，運用編制好的軟件系統(tǒng)根據(jù)當前的設(shè)備運行情況和需求發(fā)出對應(yīng)的指令使系統(tǒng)能夠完整地自動運轉(zhuǎn)，有效減少了在實際生產(chǎn)過程中對人力的依靠。在電氣系統(tǒng)當中涉及到了電力電子、計算機程序和機械控制等方面的知識，需要較強的綜合性才能夠完成對系統(tǒng)的運行設(shè)計和定期檢驗，有效確保了生產(chǎn)的高效穩(wěn)定。

1.2 電氣自動化現(xiàn)狀

在社會經(jīng)濟與科技飛速進步的背景之下，自動化的生產(chǎn)模式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，在許多領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)可以實現(xiàn)完全代替人工實操，是一種現(xiàn)代化發(fā)展的重要表現(xiàn)，在電氣自動化系統(tǒng)當中，不僅可以實現(xiàn)設(shè)備的精準控制和產(chǎn)品的質(zhì)量保障，還可以結(jié)合計算機和智能技術(shù)實現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)優(yōu)化和管理，特別是在設(shè)備的故障診斷和處理等方面極具應(yīng)用優(yōu)勢。電氣自動化在機械價格、物流管理和石化工程等方面都有廣泛的應(yīng)用價值，且在不斷進行更加深入的技術(shù)研發(fā)，形成許多現(xiàn)今的科研成果。許多的電氣自動化企業(yè)在變頻技術(shù)、一體化技術(shù)和伺服技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用，且正在不斷向矢量、高精度和嵌入式等方向深入，充分和現(xiàn)有的計算機與人工智能相結(jié)合，一些掌握核心技術(shù)的企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的發(fā)展也呈現(xiàn)出良好態(tài)勢。

2 智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

智能化概述：

智能化是指事物在計算機網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的支持下所具有的能滿足人的各種需求的屬性。相對傳統(tǒng)媒體，智能化是建立在數(shù)據(jù)化的基礎(chǔ)上的媒體功能的全面升華。它意味著新媒體能通過智能技術(shù)的應(yīng)用，逐步具備類似于人類的感知能力、記憶和思維能力、學習能力、自適應(yīng)能力和行為決策能力，在各種場景中，以人類的需求為中心，能動地感知外界事物，按照與人類思維模式相近的方式和給定的知識與規(guī)則，通過數(shù)據(jù)的處理和反饋，對隨機性的外部環(huán)境做出決策并付諸行動。

現(xiàn)代智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制應(yīng)用中主要體現(xiàn)在計算機技術(shù)、精密傳感技術(shù)等的綜合應(yīng)用。隨著工業(yè)市場競爭的日趨激烈，電氣工程自動化控制應(yīng)用中的智能化優(yōu)勢在實際操作和應(yīng)用中得到了非常好的運用。具體表現(xiàn)在：大大改善了操作者的作業(yè)環(huán)境，減輕了工作強度；提高了作業(yè)質(zhì)量和工作效率；一些危險場合或重點施工應(yīng)用得到解決；環(huán)保、節(jié)能；提高了機器的自動化程度及智能化水平；提高了設(shè)備的可靠性，降低了維護成本；故障診斷實現(xiàn)了智能化等。

智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制應(yīng)用中的優(yōu)勢分析如下。

2.1 提升控制性能

盡管電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用較人工實操的處理方式更加便捷簡單，但是在實際應(yīng)用的過程中還是會受到一些外界影響因素的干擾，需要對其進行調(diào)控處理。在引入智能化技術(shù)后，這種系統(tǒng)的管控操作更加簡便，機器設(shè)備本身可以利用智能化系統(tǒng)的機器學習方式進行自主的生產(chǎn)優(yōu)化，技術(shù)人員也可以利用遠程控制的方式對其展開調(diào)整和處理，在管理的便捷性和有效性方面都有了較好的提升。當電氣自動化系統(tǒng)的運行存在一些隱患故障時，智能化系統(tǒng)可以利用精確的數(shù)據(jù)信息模型處理對其進行提前預測和判斷，有效減少了在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的停轉(zhuǎn)問題，有效將生產(chǎn)損失控制在最低。這種智能化的數(shù)據(jù)處理指令管控技術(shù)是一種同步化手段，在反應(yīng)的靈敏度上有較好的表現(xiàn)。

2.2 簡化運行模型

模型化的管理方式能夠幫助技術(shù)人員快速梳理復雜的自動化控制系統(tǒng)的實際情況，確保每一個流程運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，可以按照模型設(shè)計進行更加完整的排查和管理。在智能化系統(tǒng)的應(yīng)用當中對于這種模型的建立能夠更好地理清邏輯關(guān)系，甚至一些暗線式的關(guān)聯(lián)性也能夠及時發(fā)現(xiàn)。如在系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)了卡頓等現(xiàn)象，雖然參數(shù)較為輕微幾乎不會影響正常的線路生產(chǎn)，但依然是一個容易留存隱患的故障點。智能系統(tǒng)可以快速分析具體產(chǎn)生卡頓的設(shè)備運行情況，對比其歷史檢修信息尋找潛在的故障，及時報給中控平臺進行處理。在自動化生產(chǎn)模型當中能夠更好地判斷電氣線路、機械設(shè)備等在運行過程中產(chǎn)生的相互影響，并以綜合判斷的方式進行平衡處理，使系統(tǒng)的運行效率更高。

2.3 精度高誤差小

在對電氣自動化系統(tǒng)的運行參數(shù)進行判斷時還需要考慮到一些外界干擾因素帶來的影響，這也是保證系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定的重要前提。對于一些系統(tǒng)本身的誤差等就可以較好地通過智能化技術(shù)的分析和補償進行處理，使輸出的數(shù)據(jù)信息能夠更好地反映出當前設(shè)備的實際運轉(zhuǎn)情況，確保了技術(shù)人員在查閱應(yīng)用時的參考價值。在電氣控制系統(tǒng)的復雜性不斷提升的影響之下，這種單純進行設(shè)備分析的處理方式可以更好地實現(xiàn)故障監(jiān)控和診斷，為提升電控系統(tǒng)生產(chǎn)效率、促進電氣技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。在智能系統(tǒng)的中控系統(tǒng)當中加載了多CPU控制的工作體系，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效且全面的數(shù)據(jù)信息，能夠快速分析當前數(shù)據(jù)并進行多個維度的對比，調(diào)取歷史信息進行自我參照處理，使電氣系統(tǒng)的控制更有保障。

3 電氣智能化系統(tǒng)的主要應(yīng)用分析

3.1 電氣工程保養(yǎng)

定期開展設(shè)備的檢驗工作可以盡早發(fā)現(xiàn)一些運行中的安全隱患，及時進行修復處理避免故障的進一步擴大和事故的加劇。在電氣自動化系統(tǒng)內(nèi)會涉及許多不同的機械、電氣設(shè)備協(xié)同完成生產(chǎn)任務(wù)，每個設(shè)備的特性和要求均存在一定的差異，其定檢的周期等也需要分別計算，單純依靠人工的方式很容易產(chǎn)生重復或遺漏，不利于工作的高效開展。智能化系統(tǒng)的應(yīng)用就可以有效解決這一問題，能夠較好地區(qū)分不同的設(shè)備實況并形成一套完善的信息記錄，不僅包括了質(zhì)檢的周期，還能夠詳細記錄該設(shè)備經(jīng)歷過的各項故障情況和維修信息，有效為后續(xù)檢修和管理人員的工作提供參考信息。不同設(shè)備的保養(yǎng)要點和使用的材料可能會對設(shè)備的性能產(chǎn)生一定的影響，智能化系統(tǒng)可以較好地記錄設(shè)備的運行和維護信息，當發(fā)現(xiàn)有不適應(yīng)和不匹配的現(xiàn)象時能夠及時將相關(guān)的信息反饋給管理平臺，提醒技術(shù)人員對其進行二次核驗，在減少人工工作量和提升定檢效率等方面具有很大意義。系統(tǒng)的保養(yǎng)能夠有效降低故障產(chǎn)生的概率，從生產(chǎn)管理的成本上來看，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)濟性十分明顯。

3.2 設(shè)備病因診斷

在電氣自動化系統(tǒng)的運行過程中會存在一些故障和病害，影響其穩(wěn)定生產(chǎn)，甚至會存在一些安全隱患，當發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生后要立即停止生產(chǎn)，由專門的技術(shù)人員展開處理，避免損失的進一步加劇。在進行故障定位處理時，首先是通過直接觀察的方式來判斷主要的故障點或模塊，這個操作過程對于技術(shù)人員的工作經(jīng)驗有一定的依賴性，有時很難準確判斷故障的具體情況，甚至有時幾種病害問題會導致同一種故障現(xiàn)象的發(fā)生，因此使用智能化的系統(tǒng)能夠更加精確有效地避免這種問題，明顯地提升了設(shè)備的故障處理效率。在電氣自動化系統(tǒng)的運行過程中會記錄每個設(shè)備的運行信息，并將這些信息傳輸?shù)街锌仄脚_內(nèi)進行存儲，這為技術(shù)人員的排障處理提供了工作前詳細的數(shù)據(jù)信息，有利于開展精確判斷。智能化系統(tǒng)本身也可以進行故障的定位和預警，將工作信息參數(shù)異常的主要模塊以數(shù)字化的方式反饋出來，技術(shù)人員能夠快速找到故障點后再使用其他的檢測設(shè)備進一步處理，確保了診斷、預警等工作的有效性。

3.3 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計

電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計的合理性會在一定程度上影響其工作的效率和精度，必須要提前根據(jù)生產(chǎn)需求和功能要求做好規(guī)劃設(shè)計。在傳統(tǒng)的線路布設(shè)上主要依靠人工處理的方式來進行設(shè)計，根據(jù)多次試驗的結(jié)果對線路系統(tǒng)進行改良，當系統(tǒng)運行中出現(xiàn)一些較為少見和突發(fā)的問題時很容易出現(xiàn)應(yīng)對不及時的現(xiàn)象，也會有一些未考慮到的問題影響系統(tǒng)的運行。智能化的系統(tǒng)設(shè)計和人工建設(shè)之間有很大不同，可以通過網(wǎng)絡(luò)和通信的方式快速完成布設(shè)，并利用運行信息的反饋實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，這種方式在面對多效生產(chǎn)時有更強的適應(yīng)力。智能化系統(tǒng)內(nèi)部的運行本身是一個完整的閉環(huán)體系，采集到的數(shù)據(jù)信息不僅會反饋給檢修、中控等平臺，還能夠在記錄后進行分析判斷來優(yōu)化系統(tǒng)運行。如在一些加工處理的環(huán)節(jié)當中需要通過多道工序完成，每一個工序之間的連接會產(chǎn)生不同的時間成本，系統(tǒng)能夠在進行智能判斷后，以最經(jīng)濟的方式尋找線路規(guī)劃，確保系統(tǒng)設(shè)計的科學合理，在不同需求的規(guī)劃上也能夠以更加豐富的樣式來完善設(shè)計。

3.4 系統(tǒng)智能控制

在系統(tǒng)的智能化運行過程中有效的管控能夠促使其更加穩(wěn)定高效，這也是應(yīng)用智能化技術(shù)的一大優(yōu)勢。首先，智能化系統(tǒng)對于電氣自動化的控制模式有多種選擇，包括專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊處理等，其運行時的邏輯和層級較多，甚至還包含了一些機器學習和人工智能方面的知識。智能化控制的過程中可以更好地應(yīng)用不同控制方式的優(yōu)勢，使管控手段和自動化生產(chǎn)之間有更加緊密的匹配性。一般來說，智能系統(tǒng)的運行中需要提前錄入大量的基礎(chǔ)信息來輔助其展開分析研判，這也是提升數(shù)據(jù)精準度的重要前提。在智能化系統(tǒng)中可以根據(jù)已有信息和設(shè)備的運行實況進行更加深入的學習，形成一套與當前運行系統(tǒng)更加匹配的管理邏輯，有效驅(qū)動了系統(tǒng)運行智能化。其次，在智能控制中不僅需要考慮到當前電氣設(shè)備和系統(tǒng)的運行需求，還需要考慮到線路中的電力負荷、功率大小等參數(shù)，進行綜合調(diào)控使每個設(shè)備都能夠維持在額定狀態(tài)下保持高效運轉(zhuǎn)。不同設(shè)備對電力的需求也會存在差異，而智能調(diào)控的方式則可以更好地適用于復雜的電氣自動化系統(tǒng)。

3.5 PLC的應(yīng)用

PLC等技術(shù)的不斷發(fā)展在一定程度上又一次掀起了電氣控制的革新和發(fā)展，特別是在復雜、大型的自動化控制系統(tǒng)中需要一個體積偏大的PLC控制來完成驅(qū)動，內(nèi)部還需要有線路連接和配電柜等設(shè)施，整個生產(chǎn)控制線路中的硬件成本、空間成本偏大。在智能化的PLC系統(tǒng)當中能夠較好地實現(xiàn)不同的控制需求，包括了對生產(chǎn)線路中的遠程監(jiān)控和處理、通風光照設(shè)備的開關(guān)等，形成了一種更加開放式的管理特點。在傳統(tǒng)的PLC運行當中具有一定的封閉性，在處理中斷性的任務(wù)時要求較高。在智能化技術(shù)的引入過程中，PLC也在不斷進行更新，采用了更加適合生產(chǎn)需求的新體系，將PLC、DCS和MES控制結(jié)合在一起，使開放式自動化的工作范圍進行了擴大，具有一定的實用價值。在PLC系統(tǒng)中的本身就集成了基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)，這也為其聯(lián)合互聯(lián)應(yīng)用提供了一定的硬件基礎(chǔ)，賦予了PLC更多的智能化發(fā)展空間，使其能夠負載的軟硬件功能更加豐富，可以快速實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展搭建。

4 結(jié)束語

智能化技術(shù)已經(jīng)滲入了不同的行業(yè)當中，在電氣自動化中靈活運用該項技術(shù)手段能夠有效提升行業(yè)管理水平，確保了電氣設(shè)備的穩(wěn)定和高效。作為管理人員必須要能夠通過智能化信息的反饋掌握設(shè)備的運行情況，若涉及安全隱患和故障要及時進行定位和排除，盡量避免線路停轉(zhuǎn)造成的損失，做到以定檢和預防來代替故障維修。在智能化技術(shù)的應(yīng)用前期需要進行升級改造，智能系統(tǒng)的運行能夠以最優(yōu)化的方式完成梳理，可持續(xù)性地為企業(yè)帶來更高效益。