電氣設(shè)備的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

徐小燕

摘 要：現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)化程度非常高，不論是在一條簡(jiǎn)單的食品流水線，還是在汽車制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，都在使用自動(dòng)化設(shè)備。在這些設(shè)備中，電氣設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)都廣泛存在。我國(guó)的電氣自動(dòng)化設(shè)備行業(yè)雖然起步較晚，但是經(jīng)過(guò)多年的快速發(fā)展，已經(jīng)具備一定的設(shè)計(jì)和自我提升的能力。電氣自動(dòng)化工程的發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了具大貢獻(xiàn)，助力了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，增強(qiáng)了國(guó)家的綜合實(shí)力。研究電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，具有實(shí)際意義，而且電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展前景廣闊。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備 自動(dòng)控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（c）-0057-02

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的成果豐碩，我國(guó)的工業(yè)實(shí)力也在不斷增強(qiáng)，自動(dòng)化控制作為工業(yè)領(lǐng)域電氣行業(yè)的重要組成部分，在技術(shù)、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個(gè)領(lǐng)域，都離不開(kāi)自動(dòng)控制技術(shù)。如何更靈活地運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)，找出工業(yè)控制中的問(wèn)題點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，不斷改進(jìn)并運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中，提高生產(chǎn)制造能力和質(zhì)量，值得我們進(jìn)一步去學(xué)習(xí)和探討。

1 電氣自動(dòng)化控制的基本理論

1.1 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)50年代，人們從電子設(shè)備當(dāng)中得到啟示，開(kāi)始了電子信息技術(shù)的發(fā)展，在自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，電子信息技術(shù)提供了重大的支持；到了60年代，自動(dòng)控制技術(shù)得到了飛躍式的成就；70年代是微電子技術(shù)的時(shí)代；到了80年代，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)基本完善。作為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，電氣自動(dòng)化控制經(jīng)過(guò)幾代的更替，發(fā)展到現(xiàn)代化的電氣自動(dòng)控制技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1.2 電氣自動(dòng)化基本控制結(jié)構(gòu)及組成

一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，無(wú)論是多么簡(jiǎn)單或者無(wú)比復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)主要由檢測(cè)器、控制器、執(zhí)行器及對(duì)象組成。其中，檢測(cè)器主要是獲取外部信號(hào)的反饋，如編碼器測(cè)量實(shí)際速度、光柵尺反饋物體相對(duì)距離、光電傳感器檢測(cè)相對(duì)位置、溫度探頭檢測(cè)物體溫度等；控制器相當(dāng)于人的大腦，負(fù)責(zé)分析決策作用，通過(guò)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、PID算法控制等，決定系統(tǒng)應(yīng)該如何實(shí)施控制方案；執(zhí)行器就是完成控制器下達(dá)的命令，可以是電機(jī)、傳送帶、加熱棒等；對(duì)象是被控制的客觀實(shí)現(xiàn)，如被傳送的物體、被升溫的罐體。

1.3 電氣設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)和功能

制造工廠用機(jī)器代替人工，已經(jīng)成為如今工業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，甚至用到機(jī)械手，及工業(yè)4.0的系統(tǒng)集成、大數(shù)據(jù)分析等，自動(dòng)化控制已經(jīng)遍及人們生活中的各個(gè)部分。從平常穿在身上的衣服襪子，到跑遍馬路的各式汽車；從手機(jī)電池中的一片隔膜，到各式路橋建設(shè)，都離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)。電氣設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)也是自動(dòng)化設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，這猶如人的大腦，占有非常重要的地位。由于其功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)重復(fù)性運(yùn)作，對(duì)精度要求高或高危性質(zhì)工作都能靈活勝任。

2 電氣自動(dòng)化控制的流程及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

2.1 電氣自動(dòng)化控制的基本流程

工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)需要結(jié)合控制基本理論，通過(guò)儀器儀表、按鈕等獲取現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)反饋，獲取動(dòng)作要求，經(jīng)過(guò)PLC、控制器等內(nèi)部處理后，完成對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、報(bào)警等相關(guān)功能。由于電氣控制中心接收的信號(hào)比較多，也比較繁雜，為了防止它們之間的互相干擾，一般需要增加電抗器、中間繼電器、接觸器等輔助器件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布線、接地及電柜元器件排布等都有一定要求。

以控制信號(hào)和回訊信號(hào)為例?？刂菩盘?hào)以自動(dòng)控制系統(tǒng)為媒介對(duì)電氣設(shè)備直接進(jìn)行控制，而回訊信號(hào)將電氣設(shè)備控制中心的輸出信號(hào)進(jìn)行反饋，最后加到電氣設(shè)備上，并運(yùn)行出相應(yīng)的結(jié)果。這種“一進(jìn)一出”，正好構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)的系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠不斷地運(yùn)行下去。準(zhǔn)啟動(dòng)、實(shí)際啟動(dòng)、停止運(yùn)轉(zhuǎn)這3個(gè)信號(hào)是回訊信號(hào)的作用形式，此外還可將它們進(jìn)行組合，變成連鎖停止信號(hào)。當(dāng)電氣設(shè)備在自動(dòng)控制系統(tǒng)中只有一個(gè)回訊保持信號(hào)，那么，只有在這個(gè)信號(hào)處于封閉的時(shí)候才能夠允許啟動(dòng)電氣設(shè)備同理，當(dāng)回訊保持信號(hào)斷開(kāi)時(shí)，電氣自動(dòng)化設(shè)備，也將停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)然，我們也可以把相關(guān)的連鎖運(yùn)作由PLC來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)更靈活、更復(fù)雜的控制。

2.2 PLC在電氣設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

從第一臺(tái)PLC制造成功到20世紀(jì)的70年代中期，是PLC發(fā)展的初級(jí)階段，人們把繁瑣的繼電器邏輯運(yùn)算集成到PLC當(dāng)中，節(jié)省大量空間。在之后的10年里，PLC經(jīng)歷了輝煌的發(fā)展，也就是崛起階段。在這個(gè)階段，控制系統(tǒng)增強(qiáng)了許多，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的數(shù)據(jù)處理與模擬量的控制功能。到了20世紀(jì)90年代初期，PLC已經(jīng)逐步成熟，性能也有了大大的提高，PLC運(yùn)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)上，能滿足企業(yè)多樣化生產(chǎn)的要求。到了90年代末期，PLC又經(jīng)歷了一次飛速發(fā)展階段，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、芯片技術(shù)及通信技術(shù)等方面的成果，使得PLC不論在體積上、端子的接線技術(shù)上，還是在本身的性能上都有了較大的提高，它已經(jīng)是電氣設(shè)備自動(dòng)控制當(dāng)中尤為常見(jiàn)的控制器。工程師可以通過(guò)專用的編程軟件，設(shè)定復(fù)雜的邏輯關(guān)系及運(yùn)算，控制輸出設(shè)備的開(kāi)啟與停止，也支持切換手動(dòng)或自動(dòng)模式。通過(guò)上位編程軟件，可以預(yù)設(shè)多種控制方式、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的PID運(yùn)算及快速檢測(cè)判斷等。對(duì)于中型PLC，采用通訊技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，還能控制多套設(shè)備配合工作，提高生產(chǎn)線運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。

2.3 自動(dòng)化控制中電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理念

對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先要考慮控制方式。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的控制要求不高的操作設(shè)備，可以選用獨(dú)立的單機(jī)設(shè)備。一臺(tái)小型PLC加上必要的按鈕、傳感器、儀表等，足以控制幾臺(tái)電機(jī)運(yùn)作，或者恒溫控制。對(duì)于控制對(duì)象較多或者分布范圍較廣的設(shè)備，則可以采用集中控制。集中控制通過(guò)分布式模塊及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，讓所有的電氣設(shè)備都連接到一個(gè)監(jiān)管終端，這有利于協(xié)調(diào)各對(duì)象間的緊密配合，也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理。合理地分配現(xiàn)場(chǎng)總線布局，能夠有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)布線，降低成本，并使得機(jī)器能夠更高效地工作。除此之外，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)還可以利用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，方便異地故障排除，大大減少影響生產(chǎn)的異常時(shí)間，提高處理效率。

當(dāng)然，集成的程度越高，需要考慮的連鎖，安全等相關(guān)問(wèn)題也會(huì)越多，我們可以進(jìn)行分解，以功能或者區(qū)域?yàn)閭€(gè)體，逐個(gè)實(shí)現(xiàn)功能后，再利用預(yù)留的接口進(jìn)行連接。借用外部安全連鎖信號(hào)的反饋，也能更好地提高系統(tǒng)安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

電氣自動(dòng)化設(shè)備從誕生到現(xiàn)在的飛速發(fā)展，已經(jīng)運(yùn)用到各個(gè)角落、各個(gè)行業(yè)。它大大方便了我們的控制過(guò)程，使得控制變得簡(jiǎn)單安全起來(lái)，也降低了人們的工作量，提高生產(chǎn)效率。此外，它還能夠增強(qiáng)設(shè)備穩(wěn)定性，間接減少人工的誤操作給設(shè)備及產(chǎn)品帶來(lái)的傷害。運(yùn)用PLC進(jìn)行控制，還能夠使系統(tǒng)變得更加靈活。智能化的出現(xiàn)也讓電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)，有了一個(gè)新的發(fā)展方向，使用智能化的電氣設(shè)備，自動(dòng)化控制系統(tǒng)顯得更加便捷。

參考文獻(xiàn)

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