基于智能化的機械設(shè)備電氣自動化技術(shù)應(yīng)用研究

俞文斌

（上海德爾格醫(yī)療器械有限公司，上海201321）

1 引言

電氣自動化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的結(jié)果，也是現(xiàn)代信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用。將自動化技術(shù)應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)過程中，可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)定量化、時效性，提高生產(chǎn)效率。隨著計算機信息技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子技術(shù)在電氣自動化領(lǐng)域的應(yīng)用，電氣自動化系統(tǒng)逐漸向網(wǎng)絡(luò)自動化和管理集成化方向發(fā)展。隨著工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，機械設(shè)備逐漸向機電一體化發(fā)展，對自動化設(shè)備的運行要求提出了更高的要求，未來機械設(shè)備將實現(xiàn)智能化方向發(fā)展。

2 智能化機械設(shè)備電氣自動化技術(shù)

電氣自動化將電力電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等結(jié)合在一起，通過統(tǒng)一的協(xié)作平臺，實現(xiàn)電氣設(shè)備的管理。需要掌握電氣設(shè)備的工作原理，了解計算機技術(shù)實現(xiàn)電氣控制的方法和技術(shù)，并可以對電氣化設(shè)備的運行和維護進行管理。將智能化技術(shù)應(yīng)用在電氣自動化設(shè)備，可以讓機器設(shè)備在無人管理的狀態(tài)下運行，并對設(shè)備存在的問題進行分析、評估和處理，從而設(shè)備自動調(diào)節(jié)，提高機械設(shè)備的運行效率。目前的智能化技術(shù)已經(jīng)融合了生物學(xué)、控制學(xué)、信息學(xué)以及語言學(xué)等內(nèi)容。智能化技術(shù)在電氣工程自動化領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，不僅可以提高工作效率和工作質(zhì)量，而且還可以降低設(shè)備運行成本。傳統(tǒng)的電氣化技術(shù)在構(gòu)建模型的時候，需要對各類信息進行梳理，才能構(gòu)建模型，收集的數(shù)據(jù)越多，則構(gòu)建模型的變量也越多，但是在構(gòu)建模型的時候，無法對變量數(shù)據(jù)進行精準預(yù)估，從而影響到自動化控制環(huán)節(jié)，應(yīng)用智能化的技術(shù)設(shè)備，不需要構(gòu)建模型，避免了變量對控制領(lǐng)域的影響，提高了電氣設(shè)備的運行效率。其次，用智能化技術(shù)控制電氣工程自動化環(huán)節(jié)，可以對響應(yīng)時間、下調(diào)時間進行自動化控制和調(diào)整，從而對自動化設(shè)備進行自動化控制，提高設(shè)備的管理水平。

3 電氣自動化機械設(shè)備存在的問題

3.1 設(shè)備運行環(huán)境十分復(fù)雜

電氣自動化機械設(shè)備在運行過程中，受到風(fēng)雨雷電等自然因素的影響，雨水進入到機械設(shè)備內(nèi)部，對機械設(shè)備造成一定的損失，導(dǎo)致機械設(shè)備絕緣體老化或者表面生銹，影響到機械設(shè)備的使用壽命。其次，機械設(shè)備在運行中，設(shè)備零件與零件之間產(chǎn)生一定的摩擦，從而增加設(shè)備的液壓系統(tǒng)在運行過程中，外部的灰塵、顆粒等進入到液壓油內(nèi)，會污染液壓油，從而導(dǎo)致設(shè)備故障。此外，電氣化設(shè)備運行過程中，本身產(chǎn)生一定的電磁波，這些電磁波產(chǎn)生一定的磁場，這些磁場對電氣設(shè)備的運行產(chǎn)生一定的干擾，影響到通信設(shè)備的正常運行。

2.2 操作人員操作不規(guī)范

電氣自動化技術(shù)綜合了信息技術(shù)、計算機信息、微電子技術(shù)、控制技術(shù)，是一門綜合性比較強的技術(shù)，對操作人員的要求比較高。操作人員必須了解機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能，并熟練操作。但是由于電氣自動化機械設(shè)備的工作原理十分復(fù)雜，很多操作人員不了解其特點和結(jié)構(gòu)，所以在操作過程中，很容易損壞設(shè)備，影響到設(shè)備的使用壽命。很多電氣自動化機械設(shè)備運用在油田、礦山、港口等工程中，運行環(huán)境十分惡化，設(shè)備在這樣環(huán)境下，很容易出現(xiàn)損壞，從而影響到機械設(shè)備的使用壽命。

4 智能化技術(shù)在電氣自動化技術(shù)方面的應(yīng)用

4.1 智能化技術(shù)在電氣自動化控制方面的應(yīng)用

電氣自動化機械設(shè)備在運行過程中，需要確保機械設(shè)備的正常運行、有序運行。將智能化技術(shù)應(yīng)用到機械設(shè)備，可以實現(xiàn)機械設(shè)備智能化控制，讓機械設(shè)備操作更簡單，甚至可能實現(xiàn)遠程化控制。電氣自動化系統(tǒng)主要由輸入元件、執(zhí)行元件、輸出元件等構(gòu)成，從而實現(xiàn)對電氣設(shè)備進行自動化控制、監(jiān)測和保護。隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，各種先進的技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域，電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，從而對電氣自動化控制系統(tǒng)要求越來越嚴格?；谥悄芑臋C械設(shè)備自動化技術(shù)，可以提高自動化設(shè)備的運行效率，降低系統(tǒng)控制難度。目前模糊控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)等職能技術(shù)已經(jīng)在控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。模糊控制系統(tǒng)是基于計算機控制系統(tǒng)形成數(shù)字控制系統(tǒng)，根據(jù)自動化系統(tǒng)運行的數(shù)字范圍，然后通過A/D模塊模擬輸出，經(jīng)過模糊控制器，對數(shù)字信息進行模糊處理，發(fā)布控制指令給D/A模塊，執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)到控制指令，然后開始執(zhí)行控制命令，對控制對象進行處理，形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。專家系統(tǒng)是根據(jù)專家經(jīng)驗以及理論知識，模擬專家的技術(shù)經(jīng)驗，將其應(yīng)用在自動化控制系統(tǒng)，可以根據(jù)設(shè)備過去的運行經(jīng)驗，從而制定相關(guān)控制策略和控制模式，提高設(shè)備控制水平。下圖是基于智能技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng):

從上圖可以看出，基于智能技術(shù)的自動化控制系統(tǒng)，主控中心對整個電氣自動化系統(tǒng)自動采集電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)、智能技術(shù)對數(shù)據(jù)信息進行智能識別，識別有效的數(shù)據(jù)信息，然后數(shù)據(jù)信息發(fā)送給主控中心，主控中心對根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息判斷電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)是否超過限值。如果超過限值，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警信息，主控中心立即做出有效的處理，確保系統(tǒng)運行安全性。

4.2 電氣自動化系統(tǒng)在數(shù)控機床電機驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用

數(shù)控機床是工業(yè)生產(chǎn)重要的設(shè)備，數(shù)控機床在運行過程中，需要電機驅(qū)動系統(tǒng)提供驅(qū)動力，支持數(shù)控機床運行。隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的裝機容量在不斷擴大，數(shù)控機床的功率從1000KW上升到1500KW，牽引功率達到了120%，極大的提高了數(shù)控機床的生產(chǎn)效率。計算機技術(shù)是實現(xiàn)這些設(shè)備自動化運行的關(guān)鍵，為了實現(xiàn)機床的自動化、智能化操作，國外一些發(fā)達國家在機床中加入到雙速電機，可以實現(xiàn)對電機全方位的監(jiān)控。并利用計算機技術(shù)驅(qū)動電機系統(tǒng)的啟動，電機在運行過程中，如果出現(xiàn)諧波或者電壓變化幅度比較大的情況下，自動化技術(shù)會自動識別，并鎖定故障范圍，防止故障范圍進一步擴大。目前我國數(shù)控機床自動化水平技術(shù)與國外發(fā)達國家還有一定的距離，很多數(shù)控機床的操作系統(tǒng)需要從國外引進。

4.3 電氣自動化系統(tǒng)在礦井安全生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

安全是企業(yè)的生命線，由于礦井生產(chǎn)環(huán)境十分復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中，遇到復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)，或者瓦斯涌出等問題，都可能給作業(yè)人員帶來巨大的安全隱患。因此，礦井需要安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)。礦井安全生產(chǎn)系統(tǒng)由計算機操作系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電氣設(shè)備、傳感設(shè)備等構(gòu)成。在實際運行過程中，這些傳感設(shè)備、電氣設(shè)備很容易受到礦井粉塵、潮濕環(huán)境影響，從而導(dǎo)致設(shè)備受潮，無法正常運行。采用智能化監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對礦井所有的電氣設(shè)備進行信息采集，并將采集的數(shù)據(jù)信息反饋到控制中心，控制中心的工作人員對數(shù)據(jù)信息進行分析，如果發(fā)現(xiàn)問題，立即啟動報警系統(tǒng)，安排工人進行撤離，避免安全事故的發(fā)生。自動化監(jiān)控系統(tǒng)與礦井的通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)連成一個整體，一旦某一個子系統(tǒng)或者某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，監(jiān)控系統(tǒng)立即會發(fā)出警報信息，控制中心對這些警報數(shù)據(jù)信息進行粉刺，并立即采取有效的措施，確保煤礦生產(chǎn)安全。

4.4 電氣自動化技術(shù)在日常操作過程中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機械設(shè)備操作系統(tǒng)比較復(fù)雜，一定程度上影響到設(shè)備的運行效率?；谥悄芑瘷C械設(shè)備電氣自動化技術(shù)應(yīng)用在設(shè)備日常操作中，可以通過智能算法將一些設(shè)備的操作程序簡化，并利用計算機對機械設(shè)備進行集中控制。目前一些醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)開始使用智能化進行管理。通過智能設(shè)備可以采集人體的血壓、血壓、心率、體重、體脂率等信息，并將這些數(shù)據(jù)信息上傳到云端數(shù)據(jù)庫，云端數(shù)據(jù)庫可以建立個人健康檔案。并通過用戶個人生活習(xí)慣，通過大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)，對用戶身體狀態(tài)進行有效的評估，從而幫助用戶制定個性化的健康管理方案。幫助醫(yī)生對用戶個人健康進行規(guī)劃管理，以及日常生活干預(yù)。

5 結(jié)束語

將智能技術(shù)應(yīng)用機械設(shè)備電氣自動化技術(shù)中，可以實現(xiàn)機械設(shè)備的智能化管理，實現(xiàn)機械設(shè)備的遠程控制，降低機械設(shè)備運行的故障率，從而提高機械設(shè)備的工作效率。