工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表控制研究

高振朋

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

0 引言

工業(yè)電氣是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中的重要一部分，在經(jīng)濟(jì)環(huán)境和科學(xué)技術(shù)日趨成熟的背景下，越來越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到電氣儀表自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化儀表在工業(yè)電氣中的應(yīng)用越來越廣，對(duì)提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率起到重要作用。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)的儀器儀表控制中，是人類工業(yè)發(fā)展史上的一大進(jìn)步，它減少了人工控制的不精確性，推進(jìn)了工業(yè)行業(yè)的進(jìn)步，還節(jié)省了人力、物力資源，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

目前我國(guó)的電氣儀表自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用廣泛，包括智能技術(shù)、傳感技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)以及系統(tǒng)集成技術(shù)等類別。在其應(yīng)用過程中，要強(qiáng)化對(duì)技術(shù)的學(xué)習(xí)和認(rèn)知，提高理論水平，提高技術(shù)人員水平，從而促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

1 工業(yè)電氣自動(dòng)化儀表概述

工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表，是指在工業(yè)電氣工作的過程中對(duì)工作流程相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、記錄、控制等過程的儀表、儀器，其主要作用是為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中的無人化操作。自動(dòng)進(jìn)行的精度和速度都較之人為操作有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，完成工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和效率都有所提高。自動(dòng)化的儀器儀表帶來了工業(yè)企業(yè)整體效率和品質(zhì)的提升，節(jié)約了企業(yè)的一部分勞動(dòng)力和成本，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。另外，自動(dòng)化儀器儀表可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作、信息處理等，這就方便了一些人為不方便操作的企業(yè)和范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)，擴(kuò)展工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品范圍，因而應(yīng)用十分廣泛。

工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表的種類多、分類方式也不盡相同，通常選擇的分類方式包括根據(jù)生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的測(cè)量類型、儀表的功能進(jìn)行分類等。例如，從儀表的功能角度進(jìn)行劃分，可以分為計(jì)算類、顯示類、執(zhí)行類等多種類型。盡管工業(yè)儀表儀器的種類、形式多樣，但是其原理基本一致，都是在平衡作用的指導(dǎo)下，通過力學(xué)平衡、電平衡等原理進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量、傳達(dá)、分析、反饋等過程。儀表中的測(cè)量工作組件測(cè)量數(shù)據(jù)，通過傳輸轉(zhuǎn)換的作用將數(shù)據(jù)送達(dá)顯示裝置或反饋裝置進(jìn)行分析比較，從而達(dá)到平衡關(guān)系。

2 工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表常用技術(shù)分析

（1）智能技術(shù)。電氣自動(dòng)化儀表儀器的使用過程中，結(jié)合了智能技術(shù)的應(yīng)用，主要是在智能控制方面起到了主要的作用。儀器的使用過程中，通過智能化的自動(dòng)化設(shè)備裝置可以更好地對(duì)工業(yè)工程進(jìn)行良好的控制，提高了工業(yè)過程中控制反應(yīng)的效率和質(zhì)量，促進(jìn)了自身的綜合效益的提升。在信息化的時(shí)代背景下，自動(dòng)化智能化的工業(yè)電氣儀表儀器才是符合時(shí)代需求的儀器。在實(shí)際應(yīng)用過程中，要因地制宜地選擇適合生產(chǎn)線的技術(shù)，這樣才能達(dá)到事半功倍的效果。

（2）傳感技術(shù)。傳感技術(shù)也是和電氣自動(dòng)化儀表儀器結(jié)合得比較緊密的應(yīng)用技術(shù)，主要應(yīng)用于系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備中。這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合之后可以在數(shù)據(jù)的獲得方面更具優(yōu)勢(shì)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈敏度也有所提升，所以在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，兩種技術(shù)的結(jié)合更有意義。

（3）人機(jī)界面技術(shù)。人機(jī)界面技術(shù)是一種使工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器設(shè)備操作可視化的一種技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于可以讓操作人員在進(jìn)行儀器儀表的使用過程中，能夠進(jìn)行更精準(zhǔn)的控制，也可以通過操作過程的實(shí)際需求對(duì)人機(jī)界面技術(shù)進(jìn)行更加科學(xué)的設(shè)計(jì)以滿足需求。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控時(shí)，應(yīng)在合理的人機(jī)界面的前提下進(jìn)行，這樣可以方便操作人員的指令進(jìn)行更加精準(zhǔn)的作用，線路數(shù)據(jù)傳輸之后，促進(jìn)設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)操作，提高生產(chǎn)的可控性以及效率。人機(jī)界面操作的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于提升了實(shí)際工程操作的便捷性，可以隨時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)整、創(chuàng)新、維護(hù)等工作，在不斷改進(jìn)中發(fā)展人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使得自動(dòng)化電氣儀表技術(shù)相應(yīng)提升，為工業(yè)水平的提升和長(zhǎng)久發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

（4）系統(tǒng)集成技術(shù)。系統(tǒng)集成技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)在于相應(yīng)的物理配置、模塊通信、系統(tǒng)分析方面所具有的優(yōu)勢(shì)，將其和工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表進(jìn)行結(jié)合之后，可以結(jié)合雙方的優(yōu)勢(shì)作用，在生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控的全面需求方面進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，提高監(jiān)測(cè)的效率和信息傳遞的速度以及準(zhǔn)確性。系統(tǒng)集成技術(shù)的初衷是服務(wù)于大規(guī)模的生產(chǎn)活動(dòng)，所以將其應(yīng)用在大規(guī)模項(xiàng)目中優(yōu)勢(shì)更加明顯，生產(chǎn)效率會(huì)大大提高，生產(chǎn)成本會(huì)相應(yīng)降低，提升工業(yè)生產(chǎn)的利潤(rùn)。

3 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的電氣自動(dòng)化儀表控制方案

3.1 控制策略選擇

工業(yè)生產(chǎn)中電氣儀表自動(dòng)化的控制方案是利用當(dāng)下的信息技術(shù)進(jìn)行信息的獲取和處理，因此在控制方案的選擇的過程中要結(jié)合信息個(gè)來源、信息的內(nèi)容、信息的獲取方式等加以區(qū)分，做到最優(yōu)的選擇。目前的電氣自動(dòng)化儀器儀表控制方案分為集中控制和遠(yuǎn)程控制兩種，應(yīng)根據(jù)控制的不同需求在對(duì)其進(jìn)行選擇。

（1）集中控制方案中是現(xiàn)場(chǎng)控制的策略，實(shí)時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的狀況、數(shù)據(jù)等進(jìn)行可視化的檢測(cè)處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的問題和生產(chǎn)過程中的失誤進(jìn)行更加快速精準(zhǔn)的識(shí)別，其信息傳遞的速度快、處理率高，是其控制過程中的主要優(yōu)勢(shì)。處于劣勢(shì)的是其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求比較高，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件不符合時(shí)，集中控制的優(yōu)勢(shì)將會(huì)大打折扣。

（2）遠(yuǎn)程控制依托的是傳感器和總線信息傳輸兩種基礎(chǔ)模式，遠(yuǎn)程平臺(tái)發(fā)揮主要的監(jiān)控作用。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，信息的處理技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，遠(yuǎn)程方案的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理的效率和質(zhì)量都大有提高。在一些現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)系數(shù)高的工業(yè)環(huán)境中，遠(yuǎn)程控制的監(jiān)控模式的優(yōu)點(diǎn)就變得十分的明顯。便捷性和高效性、安全性的方面遠(yuǎn)程控制的方式也不遜色。

3.2 電氣自動(dòng)化儀表的控制流程

調(diào)度段的控制運(yùn)行方式在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中十分普遍，它也可以與電氣自動(dòng)化儀表信息有效結(jié)合，對(duì)信息進(jìn)行處理后形成動(dòng)畫仿真，完成控制過程。動(dòng)畫控制與自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的結(jié)合，同時(shí)借助當(dāng)下的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，相關(guān)信息的處理、運(yùn)行和儲(chǔ)存到指定位置的過程，為后期的生產(chǎn)過程等提供一系列的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在工業(yè)生產(chǎn)中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)信息的共享，從而提高工作效率。

在生產(chǎn)環(huán)境當(dāng)中，工業(yè)的遠(yuǎn)程控制儀表自動(dòng)化的控制需要選擇特殊的RTU（Remote Terminal Unit，遠(yuǎn)程終端單元）控制流程，控制的過程需要遠(yuǎn)程終端控制的配合而實(shí)現(xiàn)?？刂迫藛T在操控設(shè)備的過程中對(duì)自動(dòng)化儀表儀器進(jìn)行信息的出來過程，轉(zhuǎn)化的過程中需要新技術(shù)的支持和使用，信息模板的采集、A/D（Analog to Digital Converter，數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器）負(fù)責(zé)采集和信息轉(zhuǎn)換，在終端完成此項(xiàng)工作，完成遠(yuǎn)程的控制工作，是一項(xiàng)技術(shù)性極強(qiáng)的工作。

3.3 強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用

在工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表的控制過程中，需要多種技術(shù)的共同操作和支持，包括網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、嵌入式技術(shù)等，在應(yīng)用過程中它們與儀器儀表的使用密不可分，因此應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的理論學(xué)習(xí)與探究，發(fā)揮其更大的應(yīng)用價(jià)值。工業(yè)電氣自動(dòng)化相關(guān)工作中的嵌入式技術(shù)，定量化的處理系統(tǒng)工程，使得各部分的分配更加合理化，效率也會(huì)隨之提升。對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善，可以幫助企業(yè)的各方面的生產(chǎn)設(shè)計(jì)在信息化時(shí)代中與外界接軌，進(jìn)行良好的效益的提升。

3.4 實(shí)現(xiàn)理論體系的完善

工業(yè)電氣自動(dòng)化儀表控制以自動(dòng)化和智能化為重點(diǎn)，需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持。因此，有必要在工業(yè)企業(yè)發(fā)展過程中逐步完善各種理論體系，開展工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表相關(guān)工作的技術(shù)基礎(chǔ)工作，以便于后續(xù)工作。

3.5 促使工作人員自身綜合素養(yǎng)進(jìn)一步提升

工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表的應(yīng)用加之與其他技術(shù)的相結(jié)合，在一定程度上節(jié)約了勞動(dòng)力的需求，節(jié)約了企業(yè)成本。但是在企業(yè)人員的素質(zhì)方便也提出了更高的要求，要想企業(yè)取得更好的發(fā)展前景，要對(duì)企業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)方面相關(guān)的扎實(shí)的培訓(xùn)工作，以不斷提高其綜合素質(zhì)，不斷為企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值。技術(shù)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)方面，也需要在日常的工作中進(jìn)行更多的培養(yǎng)，例如檢查、檢修、維護(hù)等基本能力。

4 電氣自動(dòng)化儀器儀表控制的發(fā)展方向

4.1 智能現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析是電氣自動(dòng)化儀表的核心工作，目前還有很多工作尚未完成。例如，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中重要的監(jiān)控儀表有溫度傳感器和煙霧傳感器，在傳感器的使用過程中必須事先對(duì)環(huán)境進(jìn)行分析和操作，并在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中使用，才能提高傳感器的精度和控制能力。在信息采集技術(shù)的發(fā)展中，傳感器與終端微控制器相連，數(shù)據(jù)的處理工作和數(shù)據(jù)共享工作都能夠得以實(shí)施。所構(gòu)成的智能化一體的操作現(xiàn)場(chǎng)在控制程度、精準(zhǔn)度、數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性方面都更勝一籌。

4.2 自動(dòng)化保護(hù)程序

電氣自動(dòng)化儀表儀器控制策略的選擇在于保障工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過程安全與穩(wěn)定，進(jìn)行過程優(yōu)化和效率的提升。在以往方案設(shè)計(jì)中，僅僅通過數(shù)據(jù)分析以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的識(shí)別和估算，無法對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行合理判斷、及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)的模式。因此生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的安全隱患問題，控制系統(tǒng)應(yīng)該進(jìn)行一個(gè)預(yù)先的識(shí)別和報(bào)警工作，引導(dǎo)工作人員提前進(jìn)行處理，避免更大的危險(xiǎn)事故的產(chǎn)生，效率上還有待提高。電氣自動(dòng)化儀表儀器未來的發(fā)展趨勢(shì)是在風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化保護(hù)方向上進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，工程中常見的電壓、電流等問題，將被納入風(fēng)險(xiǎn)控制體系，自動(dòng)地進(jìn)行開閘、合閘等工作，保護(hù)電路的安全以及整個(gè)生產(chǎn)過程的安全，更好地發(fā)揮電氣自動(dòng)化儀表儀器的作用，為工業(yè)體系發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

5 結(jié)論

工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表是集合了多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行工作的一種方式，信息技術(shù)、電子技術(shù)、電力技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及微電子技術(shù)等技術(shù)，它們的應(yīng)用有力地推動(dòng)了工業(yè)體系發(fā)展的進(jìn)程。在企業(yè)的生產(chǎn)方面，工業(yè)電氣自動(dòng)化提高了工作的效率，也促使我國(guó)工業(yè)化體系發(fā)展得更加迅速，智能化的發(fā)展則更加迅速，所以發(fā)展和探索這方面的技術(shù)，有利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。