基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

耿佳佳

【摘 要】工業(yè)自動(dòng)化是目前工業(yè)高速發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)融合的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)尤其是工業(yè)用計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化全過程的有效控制，提升企業(yè)的智能化水平?；谟?jì)算機(jī)的工業(yè)電氣自動(dòng)化控制以傳感器作為系統(tǒng)的輸入器件，通過計(jì)算機(jī)處理后，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行輸出控制，最終完成控制任務(wù)，完成工作流程的自動(dòng)化控制。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī);工業(yè)自動(dòng)化;智能控制;應(yīng)用

引言

電氣工程與電氣自動(dòng)化的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理和生產(chǎn)目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，尤其是針對(duì)大型機(jī)組來說，實(shí)際運(yùn)行容易受到諸多因素影響，而將計(jì)算機(jī)技術(shù)融入到電氣工程及電氣自動(dòng)化當(dāng)中，就可以通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)機(jī)組運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督和控制，一旦出現(xiàn)異常情況，控制系統(tǒng)也能及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便盡快解決。本文聯(lián)系電氣工程及電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)狀，從電氣故障診斷、電氣控制、優(yōu)化設(shè)計(jì)三方面入手，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在電氣工程及電氣自動(dòng)化中的實(shí)踐應(yīng)用展開細(xì)致分析，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)控方式和具體應(yīng)用進(jìn)行探討，以促進(jìn)社會(huì)自動(dòng)化目標(biāo)更好實(shí)現(xiàn)。

1工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)分析

在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)之中，工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)主要憑借以下三個(gè)特征獲得了廣泛的應(yīng)用，分別是廣泛性、高效性和發(fā)展性。廣泛性指的是在工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升的背景之下，工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的大多數(shù)環(huán)節(jié)，并且環(huán)境因素對(duì)技術(shù)應(yīng)用的影響較小，只需要滿足常溫、低溫以及干燥的環(huán)境要求就可以有效應(yīng)用該技術(shù)，而且電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍不僅局限于工業(yè)領(lǐng)域，在日常生活之中，電氣自動(dòng)化技術(shù)也可以應(yīng)用于地鐵、城市公交、電梯等設(shè)備之中。在科技發(fā)展的推動(dòng)之下，工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸廣泛，而且結(jié)合了現(xiàn)代科技之后，工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠有效推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的開展，使得工業(yè)生產(chǎn)保持高效性，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，以便企業(yè)能夠調(diào)動(dòng)更多資源投入產(chǎn)品研發(fā)，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力，使得企業(yè)的產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量都得到有效提升。此外，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果是與科技發(fā)展?fàn)顩r聯(lián)系在一起的，只要科技不斷發(fā)展，則電氣自動(dòng)化技術(shù)就會(huì)保持相應(yīng)的先進(jìn)性，同時(shí)，工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果也會(huì)隨之提升，因此，工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展性就體現(xiàn)在其應(yīng)用效果會(huì)隨著科技發(fā)展而提升，這也是大多數(shù)工業(yè)企業(yè)引入工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的重要原因之一，而且引入技術(shù)之后，進(jìn)需要對(duì)技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)就能夠提升技術(shù)應(yīng)用效果，也是技術(shù)發(fā)展性的重要體現(xiàn)。

2計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1在故障診斷中的應(yīng)用

電氣設(shè)備在出現(xiàn)故障時(shí)都會(huì)存在預(yù)兆，不同預(yù)兆將會(huì)代表不同事故的出現(xiàn)，預(yù)兆一般分為非線性預(yù)兆及不確定預(yù)兆兩種。所以，設(shè)備在故障發(fā)生之前，需要對(duì)預(yù)兆進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)故障實(shí)際類型進(jìn)行全面判斷，并對(duì)故障進(jìn)行定位，方便維修，這對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行有著非常重要的作用。人工智能技術(shù)的有效使用能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備中存在的故障進(jìn)行有效定位及修復(fù)，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行及安全性。目前，人工智能技術(shù)當(dāng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯及專家系統(tǒng)等在電氣設(shè)備故障診斷中的實(shí)際使用范圍較為廣泛。例如，電氣系統(tǒng)當(dāng)中的變壓器為其中最為重要的設(shè)備，變壓器能夠正常運(yùn)行對(duì)于電力系統(tǒng)來講有著非常重要的作用，所以，變壓器故障診斷一直為一項(xiàng)研究重點(diǎn)。若使用人工智能技術(shù)，則可以對(duì)變壓器當(dāng)中的氣體進(jìn)行有效分析，掌握變壓器程度及故障類型，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)故障斬?cái)嘀械娜斯ぶ悄芗夹g(shù)實(shí)際使用更為廣泛。

2.2系統(tǒng)組成

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)電氣自動(dòng)化是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)的融合，是計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域的重要應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般具有以下幾個(gè)組成部分，首先是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象，控制對(duì)象是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中被控制環(huán)節(jié)或者是最終的操作結(jié)果，控制對(duì)象一般可以視為控制系統(tǒng)的輸入或者輸出，其控制效果取決于控制系統(tǒng)的特征，控制對(duì)象的變化一般可以用數(shù)學(xué)模型來表征控制前后之間的變化;其次就是執(zhí)行器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)，通過對(duì)輸入量的檢測(cè)，根據(jù)預(yù)先的控制要求進(jìn)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，保證系統(tǒng)按照設(shè)定的要求工作。執(zhí)行器目前的執(zhí)行方式主要有氣、液壓以及電氣執(zhí)行等不同的方式。最后就是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各類傳感器，傳感器是計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的感知設(shè)備，傳感器通過對(duì)溫度、速度、移位等變量進(jìn)行檢測(cè)，并通過信號(hào)形式的轉(zhuǎn)化將電信號(hào)或者電磁信號(hào)，傳感器是自動(dòng)控制進(jìn)行控制的信息來源，保證系統(tǒng)能夠?qū)ν猥@取相應(yīng)的信息。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，傳感器的精度以及感知信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化范圍決定好了控制系統(tǒng)的靈敏度以及控制效果。此外，計(jì)算機(jī)電氣自動(dòng)化工業(yè)控制系統(tǒng)還具有信號(hào)調(diào)理模塊，對(duì)控制系統(tǒng)整個(gè)過程中的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，保證信號(hào)能夠在控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入輸出的有效范圍之內(nèi)。

2.3自主分工協(xié)作

在制造業(yè)的機(jī)械化發(fā)展中，電氣自動(dòng)控制技術(shù)水平的高低直接影響著該產(chǎn)業(yè)的整體生產(chǎn)效率，因此，人們?yōu)榱松钊胪七M(jìn)機(jī)械化生產(chǎn)，將AI技術(shù)逐步應(yīng)用到了制造業(yè)的電氣自動(dòng)化控制中，賦予了機(jī)械設(shè)備自主分工協(xié)作的能力，減輕了基層勞動(dòng)人員的工作強(qiáng)度。在此過程中，AI技術(shù)所發(fā)揮的效用主要體現(xiàn)在機(jī)器人功能上的優(yōu)化，使工作者可以在無需編程的情況下，實(shí)現(xiàn)電氣控制的高度自動(dòng)化，優(yōu)化了產(chǎn)品制造效率。以西門子公司研發(fā)的雙臂機(jī)器人為例，工作者借助AI技術(shù)可以直接構(gòu)建出CAD/CAM模型，使機(jī)器人可以通過該模型準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)任務(wù)內(nèi)涵，并完成多樣化產(chǎn)品的組裝和加工，實(shí)現(xiàn)了無編程情況下的自主分工協(xié)作，提高了制造業(yè)機(jī)械作業(yè)效率。

2.4現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式

簡(jiǎn)單來說就是根據(jù)電氣工程實(shí)際規(guī)模，對(duì)相應(yīng)規(guī)格及數(shù)量的傳感裝置進(jìn)行使用，并將這些傳感器設(shè)置到電氣工程運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)中，以對(duì)電氣工程運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行收集，針對(duì)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)的變化情況，通過傳感器傳輸也能及時(shí)了解，并結(jié)合設(shè)備實(shí)際檢測(cè)結(jié)果，對(duì)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控方案進(jìn)行科學(xué)合理制定，以達(dá)到減少故障發(fā)生和保障設(shè)備運(yùn)行安全目的。將之與其他監(jiān)控方式進(jìn)行比較，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式更加獨(dú)立，可以將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分成不同區(qū)域模塊，并對(duì)這些模塊實(shí)施獨(dú)立監(jiān)控，當(dāng)某一模塊出現(xiàn)問題時(shí)，其他模塊運(yùn)行也不會(huì)受到影響，監(jiān)控功能在這些模塊中仍然可以實(shí)施監(jiān)控功能，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式的針對(duì)性比較強(qiáng)，需要聯(lián)系電氣工程實(shí)際情況及要求進(jìn)行設(shè)立，才能夠取得理想監(jiān)控效果。

結(jié)語

從技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)角度來看，企業(yè)一方面要加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)，另一方面也需要結(jié)合自身的實(shí)際情況加強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)已經(jīng)引進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行不斷升級(jí)，同時(shí)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)，從而推動(dòng)技術(shù)與設(shè)備的有效結(jié)合。與此同時(shí)，企業(yè)在技術(shù)應(yīng)用的過程中，需要對(duì)已經(jīng)應(yīng)用了該技術(shù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，同時(shí)對(duì)出現(xiàn)的故障問題和異常情況進(jìn)行記錄匯總，不斷收集技術(shù)應(yīng)用的信息，以此積累經(jīng)驗(yàn)，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用效果。

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（作者單位：徐州東方熱電有限公司）