淺析工廠中電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用研究

馮少強 魏志穎 孫涵

黑龍江科技大學(xué) 黑龍江 哈爾濱 150022

引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，人們的物質(zhì)生活得到極大滿足，社會生產(chǎn)力顯著提升。電氣自動化的應(yīng)用在一定程度上提高了工廠的生產(chǎn)效率，降低工人勞動強度，推動工業(yè)現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。電氣控制技術(shù)是電氣自動化的核心方式，其實際應(yīng)用范疇充分展示出工廠的自動化生產(chǎn)水平。

1 電氣自動化控制技術(shù)

電氣自動化控制技術(shù)是基于電子信息理論，將多個發(fā)動機關(guān)聯(lián)作為動力源，應(yīng)用范疇較為廣泛。自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢在于其具有顯著的普適性，無論工廠規(guī)模大小，實際加工生產(chǎn)中均可應(yīng)用該項技術(shù)[1]。自動化控制技術(shù)具有較高的生產(chǎn)效率，在同等工作時間內(nèi)能夠提升產(chǎn)品加工效率。但電氣自動化控制技術(shù)同樣存在缺點，其在實際運用過程中安全性有待增強。對于工廠加工生產(chǎn)而言，安全是一切行動的前提，只有保障生產(chǎn)安全，才能有效開展生產(chǎn)活動[2]。

2 工廠中電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用實例

2.1 變配電消防分閘監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用

對于任何工廠而言，火災(zāi)自動報警裝置是確保工廠安全生產(chǎn)的前提。本次應(yīng)用實例分析的卷煙廠共計包括19個防火區(qū)域，每個區(qū)域范圍內(nèi)的非消防電源開關(guān)均有4個配電室集中管控。因此，在切斷非消防電源時需要將配電室內(nèi)的斷路裝置作分閘處理，在該廠的變配電消防分閘監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要分為兩種消防分閘回路模式[3]：

2.1.1 消防聯(lián)動裝置通過電源柜自帶中間繼電裝置來控制非消防回路的分閘。

2.1.2 通過消防聯(lián)動裝置提供相應(yīng)的無源常態(tài)觸點，控制非消防回路的分閘。

兩種消防分閘回路模式均可實現(xiàn)。通過與消防專業(yè)人員的溝通后，動力中心與配電中心采用方案一，將中間繼電裝置的無源常態(tài)觸點與配電監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的DI模塊關(guān)聯(lián)，從而對消防分閘數(shù)據(jù)傳輸信號進行實時監(jiān)控；制絲中心和卷包中心采用方案二，該方案在實際應(yīng)用過程中需要額外加裝一個中間繼電裝置，將其線圈關(guān)聯(lián)至斷路裝置的并聯(lián)線圈回路內(nèi)，將觸點處于常態(tài)化工作模式，同時將其接入DI模塊，從而對消防分閘數(shù)據(jù)傳輸信號進行實時監(jiān)控。通過將電氣自動化控制技術(shù)引入變配電消防分閘監(jiān)控系統(tǒng)中，不僅降低了生產(chǎn)加工設(shè)備的停機時間，而且顯著提升相關(guān)工作人員的工作效率，確保設(shè)備供電的安全性和可靠性。

2.2 煙箱外形檢測剔除中電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用

在卷煙廠的內(nèi)部生產(chǎn)過程中，需要將生產(chǎn)后的卷煙打包，然后在包裝成條，做好將條煙進行裝箱[4]。但由于箱皮折疊相對較為松散，卷煙密封后存在折疊不工整的情況。若采取人工篩選方式，不僅勞動強度大，而且人工篩選穩(wěn)定性薄弱。因此，采用電氣自動化控制技術(shù)解決方案，對其中涉及的問題卷煙密封盒進行自動剔除操作，在剔除不合規(guī)產(chǎn)品時能夠?qū)崿F(xiàn)報警功能。

根據(jù)實際需求本次將采用立式架構(gòu)模式，將光電傳感裝置安裝在立式架構(gòu)模式的適當(dāng)位置處，構(gòu)成立體自動檢測裝置。在實際操作過程中依據(jù)卷煙密封盒通過光電傳感裝置的時間來判斷是否為殘次品，若檢測時間高于設(shè)定閾值，則默認是殘次品。對于報警裝置而言，其采用漫反射光電傳感裝置，剔除單件卷煙密封盒時，設(shè)置為低頻提示音；剔除多件卷煙密封盒時，設(shè)置為高頻提示音。這樣工作人員就能夠根據(jù)聲音頻率判斷出剔除殘次品的情況，剔除單件卷煙密封盒殘次品時，報警裝置發(fā)出持續(xù)不間斷的5s聲光報警；剔除多件卷煙密封盒殘次品時，報警裝置發(fā)出2次/s的蜂鳴與光閃。

通過時間頻率試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，可知：當(dāng)卷煙密封盒通過檢測裝置的時間為1860ms時，檢測成功率最優(yōu)，幾乎達到100%。因此將卷煙密封盒通過檢測裝置的時間設(shè)定為1860ms，通過PLC程序的優(yōu)化與設(shè)計，最終實現(xiàn)控制[5]。

2.3 自動運料小車中電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用

在卷煙廠的煙絲加工車間內(nèi)，需要將篩選完畢的煙絲移動到下一工序位置處，對煙絲進行真空回潮操作。若采用人工運輸?shù)哪Ｊ?，不僅人工成本較高，同時勞動強度較大，整體工作效率較低。此時引入電氣自動化控制技術(shù)，實現(xiàn)運料小車的自動化控制。在實際應(yīng)用過程中，智能自動化運料小車的工作方式主要分為三種，即：

2.3.1 手動工作模式。在采用手動工作模式時，需要將控制開關(guān)劃至手動操控位置處，按“前進”按鍵，運料小車將做前行的動作，松開“前進”按鍵或劃至“卸料限位”控制處，運料小車將做停止動作；當(dāng)運料小車停在卸料限位時，按“卸料”按鍵，運料小車將開始進行卸料動作，松開“卸料”按鍵將停止工作。

2.3.2 單周期工作模式。在采用單周期工作模時，需要將控制開關(guān)劃至單周期操控位置處，運料小車將停在“加載極限”位置處，按“開始”按鍵，運料小車加載工作15s；當(dāng)運料小車裝滿運輸?shù)牟牧蠒r，將自動前行至“卸料限位”控制處，當(dāng)運料小車停在卸料限位時，運料小車將開始進行卸料動作，卸料工作10s后自動停止，后退至裝料限位控制處，一個單周期運行完畢。

2.3.3 循環(huán)周期工作模式。在采用循環(huán)周期工作模式，需要將控制開關(guān)劃至循環(huán)周期操控位置處，按“開始”按鍵，運料小車將進入自動工作模式，運料小車工作一個單周期后，將返回至裝載極限，然后自動繼續(xù)下一個周期，直至直到按下停止按鍵。

三種運料小車的自動化控制模式，其均是通過交流接觸控制裝置的電機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。其中運料小車的裝卸物料過程主要是由電磁閥進行操控，通過多次對運料小車控制程序的調(diào)試和優(yōu)化，最終發(fā)現(xiàn)運料小車能夠通過電氣自動化控制實現(xiàn)生產(chǎn)所需的功能。

3 工廠中電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用存在的問題

3.1 電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題

目前，由于各個工廠經(jīng)濟實力、產(chǎn)品種類、生產(chǎn)模式等存在差異，使其對電氣自動化控制技術(shù)的重視程度不同，電氣自動化控制水平更是參差不齊。與此同時，由于各個工廠從事的行業(yè)屬性不同，采用的自動化控制設(shè)備的生產(chǎn)商也不同，從而很難對其自動化控制裝置的編程語言、通信協(xié)議等進行統(tǒng)一管理，相關(guān)技術(shù)人員也無法全面掌握市場流通的全部自動化控制設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)。

若工廠購買同一廠家的不同自動化控制設(shè)備，也可能存在不兼容的情況，甚至在使用過程中會造成安全事故或運行故障。同時由于設(shè)備廠商生產(chǎn)水平不同，使得市面上的接觸裝置、開關(guān)按鍵等零件設(shè)備的質(zhì)量水平存在顯著差異，當(dāng)工廠購買零部件設(shè)備時，難免不會碰到質(zhì)量不過關(guān)、性能不高的殘次品，若是將這些殘次品應(yīng)用到實際生產(chǎn)過程中，將會降低電氣設(shè)備使用壽命。

3.2 電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)存在問題

現(xiàn)階段，部分工廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)仍然無法全部覆蓋全部生產(chǎn)運行設(shè)備，在一定程度上無法滿足工廠電氣自動化裝置的監(jiān)管需求，從而無法以設(shè)備故障報告的形式為工廠設(shè)備的全方位檢測提供憑證。相關(guān)技術(shù)人員獲取不到電氣設(shè)備故障報告，就無法精準的判斷設(shè)備存在的問題，這樣就會為電氣自動化裝置后期的運行埋下安全隱患。

如無法在第一時間及時處理電氣設(shè)備故障，勢必會造成無法估量的嚴重后果，甚至對工廠的人身安全、財產(chǎn)安全造成重大損失。大多數(shù)工廠應(yīng)用的電氣自動化裝置質(zhì)量相對不高，設(shè)備裝置在實際應(yīng)用過程中無法實時的檢測故障，存在故障滯后、誤差等情況，從而在一定程度上造成工廠設(shè)備保護裝置燒壞、元件損壞等。

4 工廠中電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用前景

4.1 構(gòu)建合理網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

目前，電氣自動化控制系統(tǒng)還需要在不斷發(fā)展進程中變得更加規(guī)范化、智能化、便捷化等，這就需要構(gòu)建科學(xué)合理的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，保證電氣裝置的安全穩(wěn)定運行，從而在一定程度上彌補電氣自動化控制技術(shù)的不足。同時，需要強化工廠在計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層面的管理，實現(xiàn)工廠電氣設(shè)備管理體系和網(wǎng)絡(luò)健康體系的相互融合[6]。

將國際先進的電氣自動化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等引入工廠，使得工廠在實際運行過程中更加智能化、環(huán)?；＝柚ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)主干線搭建的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，實現(xiàn)電氣設(shè)備監(jiān)管全覆蓋，在一定程度上有效降低工作人員工作強度，提高電氣設(shè)備的監(jiān)督管理效率。

4.2 開發(fā)統(tǒng)一應(yīng)用系統(tǒng)平臺

由于市場上流通的電氣設(shè)備種類多樣，電氣生產(chǎn)廠商生產(chǎn)資質(zhì)不同，同一零部件質(zhì)量參差不齊，相互之間無法通用，這就為工廠在電氣設(shè)備采購、電氣自動化系統(tǒng)選型等方面造成不便。在實際應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)時，大部分工廠在一定程度上均依賴于統(tǒng)一應(yīng)用系統(tǒng)平臺、開放的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、國際應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準。

在工廠應(yīng)用統(tǒng)一便捷的應(yīng)用系統(tǒng)平臺時，不僅能夠在極大程度上降低工廠實際運用成本，而且還能夠降低設(shè)備采購的成本支出。例如，在目前的電氣自動化控制設(shè)備市場上，有很多可編程控制設(shè)備的廠商，如西門子、三菱等，其設(shè)備編程語言的開發(fā)環(huán)境、設(shè)備安裝形式等均存在顯著差異化。因此，需要根據(jù)工廠的實際運行概況，開發(fā)同一應(yīng)用系統(tǒng)平臺，使其在實際應(yīng)用過程中獲得最佳效果。

4.3 促進電氣控制的智能化

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人工智能技術(shù)的發(fā)展日新月異，在工廠未來的發(fā)展進程中人工智能最終可能將全部替代傳統(tǒng)人工勞力。電氣自動化控制技術(shù)領(lǐng)域也應(yīng)與時俱進，不斷追逐該領(lǐng)域的前沿技術(shù)，實現(xiàn)電氣自動化控制向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等智能化方面的變革，在今后的發(fā)展進程中可擴展其應(yīng)用區(qū)域范疇。

例如，通過智能化技術(shù)手段實現(xiàn)電氣設(shè)備的自動切換、數(shù)據(jù)模擬量整合與分析；聚焦工廠內(nèi)部重要電氣設(shè)備及運行系統(tǒng)，實現(xiàn)隨時隨地、跨時空的智能監(jiān)管；借助網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對電氣設(shè)備系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和監(jiān)控，同時將獲取的設(shè)備故障等情況上傳終端網(wǎng)絡(luò)，使其能夠在第一時間對電氣設(shè)備故障進行處理。

5 結(jié)束語

基于上述的詳細分析，在工廠中科學(xué)合理的應(yīng)用電氣自動化控制技術(shù)，其不僅能夠降低工人勞動強度，而且還能提高整體工作效率。電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用是增強我國工業(yè)現(xiàn)代化水平的核心體現(xiàn)，是科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展及人們生活水平提升的重要標(biāo)志。無論是電氣自動化技術(shù)理論，還是信息控制理論、電氣設(shè)備管理理論等，均需要與工廠實際應(yīng)用相結(jié)合。在工業(yè)領(lǐng)域從事電氣設(shè)備管理、生產(chǎn)經(jīng)營管理、設(shè)備零部件采購的相關(guān)人員，均需要將理論知識運用到工廠廠房的設(shè)備維護、產(chǎn)品檢測、設(shè)備安裝等環(huán)節(jié)。在實際中不斷探索電氣自動化控制技術(shù)的理論技能，在一定程度上確保電氣自動化控制技術(shù)在應(yīng)用過程中的安全性和有效性。