探究工業(yè)電氣控制的聯(lián)合控制

袁文婷 李艷鈺

濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濟(jì)源，459000

【摘要】工業(yè)電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中應(yīng)用十分廣泛，對(duì)促進(jìn)工業(yè)發(fā)展與滿足人們生活需求有著積極的促進(jìn)作用。而當(dāng)前工業(yè)電氣控制系統(tǒng)一般使用的是繼電器控制、DCS自動(dòng)控制以及PLC控制器控制相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，即聯(lián)合控制的方法，在很大程度上優(yōu)化了設(shè)備的性能，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，有利于生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。本文在對(duì)電氣控制系統(tǒng)與聯(lián)合控制加以概述的基礎(chǔ)上，分析了電氣控制技術(shù)的發(fā)展歷程，并探討了聯(lián)合控制的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電氣控制；控制系統(tǒng)；聯(lián)合控制；發(fā)展歷程

在電氣設(shè)備運(yùn)行的過程中，不可避免會(huì)出現(xiàn)一系列的故障，因此需要優(yōu)良的電氣控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備加以控制切斷電源，并對(duì)故障產(chǎn)生的原因部分進(jìn)行分析與監(jiān)視，以避免引發(fā)安全事故。因此，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用的目的主要是為了保證設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，減少安全隱患。而對(duì)傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)加以優(yōu)化，是提升設(shè)備性能的重要途徑。

一、電氣控制技術(shù)發(fā)展歷程簡述

電氣控制技術(shù)是與工業(yè)發(fā)展進(jìn)程緊密相關(guān)的。在電氣設(shè)備出現(xiàn)的早期，電氣控制系統(tǒng)最早是利用手動(dòng)控制的，其設(shè)備簡單，但是操作卻需要耗費(fèi)大量的人工勞動(dòng)，且性能較差。而隨著社會(huì)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，電氣控制技術(shù)也得到了極大的改善，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，在融合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)由原來的繼電器控制系統(tǒng)，發(fā)展到了當(dāng)前的以應(yīng)用軟件為核心的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自控技術(shù)的融合，在很大程度上提升了電氣控制系統(tǒng)的性能，是科技發(fā)展的重要成果。

自20世紀(jì)30年代起，自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備在零件加工行業(yè)開始應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)生產(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。而自動(dòng)化生產(chǎn)的應(yīng)用，最核心的就是對(duì)原有的控制系統(tǒng)作出改變，使之能夠滿足新興生產(chǎn)方式的需要，這一時(shí)期繼電器控制系統(tǒng)開始嶄露頭角。繼電器控制系統(tǒng)中包括了繼電器、接觸器以及相關(guān)的按鈕與開關(guān)，構(gòu)成簡單，易操作。但是這一系統(tǒng)存在著很大的缺陷性，即控制單一。一旦生產(chǎn)要求發(fā)生了變化，就要求將控制系統(tǒng)重新配線，再加上控制具有斷續(xù)性，很難保證連續(xù)性的生產(chǎn)活動(dòng)，因此缺乏靈活性。

而到了60年代，美國率先完成了電氣控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，在結(jié)合了繼電器控制系統(tǒng)操作簡單、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，將編程方法以及程序輸入方式作了簡化，并利用了微處理器，設(shè)計(jì)出來可編程控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在研發(fā)成功之后，得到了廣泛的關(guān)注，被多國的企業(yè)引進(jìn)并創(chuàng)新，使得系統(tǒng)更新得到了飛速的發(fā)展，其功能也得以不斷的優(yōu)化，具備了數(shù)字運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信、信息處理的特點(diǎn)，在當(dāng)下依然適用。盡管可編程控制系統(tǒng)具備了很多優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)?shù)字量與模擬量進(jìn)行控制，但是其最初的研發(fā)是在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，具有內(nèi)在的聯(lián)系性。與此同時(shí)，部分對(duì)電氣控制技術(shù)要求不高的設(shè)備中依然采用了繼電器控制系統(tǒng)，因此可編程控制系統(tǒng)的應(yīng)用與繼電器控制系統(tǒng)存在著沖突。

從70年代至今，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下，電氣控制系統(tǒng)在核心技術(shù)的應(yīng)用方面有了根本性的變化，基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)了DDC系統(tǒng)、CIMS系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)等新興的控制系統(tǒng)，對(duì)電氣控制領(lǐng)域起到了極大的推動(dòng)作用。

二、關(guān)于電氣控制系統(tǒng)及聯(lián)合控制的概述

（一）電氣控制系統(tǒng)

1.電氣控制是電氣設(shè)備系統(tǒng)的重要組成。傳統(tǒng)的電氣控制主要是繼電器控制，而隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制、模擬電路控制與數(shù)字電路控制也逐漸被推廣與應(yīng)用，成為了當(dāng)前電氣設(shè)備中控制系統(tǒng)的主流。

繼電器控制系統(tǒng)。這一控制系統(tǒng)的核心是繼電器，主要是以繼電器為系統(tǒng)中心而構(gòu)建其邏輯控制的網(wǎng)絡(luò)體系。在繼電器控制系統(tǒng)中，由于元件本身存在著缺陷性，與現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)相比性能不夠完善，因此其作為單一的控制系統(tǒng)已經(jīng)不常見。

2.模擬電路控制與數(shù)字電路控制。這兩類控制系統(tǒng)主要是以集成化電子線路為基本構(gòu)造的電子系統(tǒng)，能夠?qū)υO(shè)備起到一個(gè)安全保護(hù)的作用。盡管這一控制系統(tǒng)的構(gòu)造較為復(fù)雜，但是其運(yùn)行速度是最快的，即使到了今天也仍然適用。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這一控制系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)，是以計(jì)算機(jī)為系統(tǒng)中心構(gòu)建起來的網(wǎng)絡(luò)體系。在系統(tǒng)的外圍，其硬件往往是電子線路，因此與電子線路控制系統(tǒng)有著聯(lián)系性。但是相比之下，計(jì)算機(jī)控制更加富有柔性，能夠使系統(tǒng)在在不同應(yīng)用軟件的控制下，完成不同的指令動(dòng)作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展，出現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)等，前景廣闊。

基于系統(tǒng)中有誤繼電器的應(yīng)用，能夠?qū)㈦姎饪刂葡到y(tǒng)分為觸點(diǎn)控制與無觸點(diǎn)控制這兩類。由于近年來人們生活水平的提高，使得大功率電氣設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，導(dǎo)致有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)正初步被取消，而無觸點(diǎn)控制系統(tǒng)的使用范圍更大。

（二）聯(lián)合控制

聯(lián)合控制主要是指在同一個(gè)電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)中，將繼電器控制系統(tǒng)、可編程控制器以及集散控制系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用。聯(lián)合控制集合了這三種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，使得單一電氣控制系統(tǒng)的性能得到了優(yōu)化。聯(lián)合控制系統(tǒng)中，繼電器充當(dāng)?shù)氖峭〝嘀麟娫吹淖饔茫删幊炭刂破魇潜ＷC線路自動(dòng)化控制的關(guān)鍵，通過遠(yuǎn)程控制的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行測量、參數(shù)修改、設(shè)備互約等?？梢院唵握J(rèn)為，繼電器是聯(lián)合控制的基本元件，而可編程控制器與計(jì)算控制系統(tǒng)則是聯(lián)合控制的管理中心。

三、聯(lián)合控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的選擇，應(yīng)當(dāng)從設(shè)備的具體情況來加以考慮，需要依據(jù)設(shè)備本身的運(yùn)行方式、作用、生產(chǎn)工藝的因素，這樣才能夠滿足生產(chǎn)的需要。本文主要以某地區(qū)供熱站為例，分析了聯(lián)合控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

該供熱站的控制系統(tǒng)主要由水泵控制系統(tǒng)、輸煤控制系統(tǒng)以及風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)這三部分組成。其中輸煤系統(tǒng)構(gòu)成最為復(fù)雜，包括了斗式提升機(jī)、振動(dòng)篩、卸料機(jī)等主要設(shè)備。其生產(chǎn)過程也較為復(fù)雜，為了優(yōu)化系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，就避免因?yàn)橥C(jī)、跑料而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)當(dāng)對(duì)其控制系統(tǒng)作出優(yōu)化。輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)當(dāng)按照以下的啟動(dòng)順序與停機(jī)順序來進(jìn)行：

啟動(dòng)順序：

電子秤→3#皮運(yùn)機(jī)→2#皮運(yùn)機(jī)→破碎機(jī)→振動(dòng)篩→1#皮運(yùn)機(jī)→電動(dòng)給料機(jī)

停機(jī)順序：

電動(dòng)給料機(jī)→1#皮運(yùn)機(jī)→振動(dòng)篩→破碎機(jī)→2#皮運(yùn)機(jī)→3#皮運(yùn)機(jī)→電子秤

通過分析以上的運(yùn)行順序，如果在控制系統(tǒng)中單純采取繼電器控制系統(tǒng)的話，盡管成本較低且系統(tǒng)構(gòu)造簡單，但是可能會(huì)導(dǎo)致跑料現(xiàn)象，從而威脅到現(xiàn)場工作人員的人身安全，因此其可靠性不足。且在整個(gè)輸煤系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)需要控制的設(shè)備數(shù)量較多，且不同的設(shè)備之間有著聯(lián)鎖性。如果繼電接點(diǎn)設(shè)置多，就會(huì)導(dǎo)致故障出現(xiàn)的幾率增大。與此同時(shí)，繼電接觸控制系統(tǒng)需要占用較大的空間，會(huì)占據(jù)大量的建筑空間，因此不可行。

結(jié)束語：

隨著工業(yè)電氣控制技術(shù)的不斷發(fā)展，聯(lián)合控制系統(tǒng)在當(dāng)下具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，有利于生產(chǎn)活動(dòng)的有序開展。聯(lián)合控制系統(tǒng)包括了繼電器控制系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)以及計(jì)算控制系統(tǒng)這三個(gè)關(guān)鍵的系統(tǒng)，但是在實(shí)際生產(chǎn)中不需要將三者都應(yīng)用到。而是要從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，同時(shí)要結(jié)合不同控制技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢，選擇符合生產(chǎn)需要的控制系統(tǒng)。這樣才能適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場需要，實(shí)現(xiàn)技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一，并優(yōu)化設(shè)備性能，使之能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔肖新，李明.電氣液聯(lián)合控制壓合裝配機(jī)的研制[J].液壓與氣動(dòng)，2011，07：44-46.

[2]鄭原.淺談工業(yè)電氣控制之聯(lián)合控制[J].中華建設(shè)，2011，08：96-97.

作者簡介：袁文婷，1987年12月，女，回族，河南濟(jì)源人，碩士研究生，助教，研究方向：電氣自動(dòng)化。