電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)中的智能化控制技術(shù)研究

方 翔

（廣東省輕工業(yè)技師學(xué)院 廣東 廣州 510000）

1 引言

在新時期的發(fā)展背景下，各企業(yè)正朝著科技含量高、產(chǎn)業(yè)集中度高、環(huán)境污染少、資源消耗量低的方向發(fā)展。在此過程中，為進一步提升企業(yè)的自動化水平，提升企業(yè)生產(chǎn)運營活動的精確度，減少對人力資源的消耗，利用智能化控制技術(shù)對電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)進行進一步的完善，已經(jīng)成為當(dāng)前推動企業(yè)朝著無人值守的自動化集約化生產(chǎn)目標(biāo)發(fā)展的有效方式之一。

2 研究電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)中智能化控制技術(shù)的意義

電子技術(shù)儀器儀表是一種將多個自動化元件進行搭配組合，使其自動測量流體流量、壓力、溫度等數(shù)值的儀器?，F(xiàn)階段，大部分的電子技術(shù)儀器儀表主要由傳感器、變送器與顯示器組成，在實際應(yīng)用過程中，傳感器可以有效完成信號的采集與控制；變送器可以接收傳感器采集的信號，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號；顯示器則是將變送器傳送的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字、文字、圖案等信息，并顯示在儀表的顯示屏幕上，便于相關(guān)工作人員對信號進行理解。在當(dāng)前企業(yè)轉(zhuǎn)型升級工作不斷推進的背景下，智能化控制技術(shù)的電子技術(shù)儀器儀表的應(yīng)用，不僅可以保證儀器儀表具備基本的數(shù)據(jù)測量能力，還使得儀器儀表具備較高的人機交互以及數(shù)據(jù)處理能力，進而為相關(guān)工作人員數(shù)據(jù)分析工作的開展提供助力，便于相應(yīng)企業(yè)朝著集約、低碳方向發(fā)展[1]。

3 研究電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)中智能化控制技術(shù)的方法

3.1 電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)控制器的發(fā)展歷程

隨著人們對電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)研究的不斷深入，其智能化控制技術(shù)的控制器從最初的芯片、標(biāo)準(zhǔn)總線朝著PC總線、高級嵌入式計算機系統(tǒng)的方向發(fā)展，并且在當(dāng)前的實際應(yīng)用過程中，高級嵌入式計算機系統(tǒng)的應(yīng)用不僅使電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)具備了任務(wù)多重處理、協(xié)同作業(yè)的功能，還可以進一步提升儀器儀表測量傳感、計算補償、故障診斷等功能的優(yōu)化升級，有效提升了儀器儀表與下位機通信控制的穩(wěn)定性與便捷性。此外，這一系統(tǒng)的應(yīng)用還有效提升了儀器儀表人機交互系統(tǒng)界面的簡潔性，便于相關(guān)工作人員更好地了解設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備的運行信號，并利用大數(shù)據(jù)、高級數(shù)學(xué)算法等技術(shù)方式對信號進行分析，然后依據(jù)分析后的數(shù)據(jù)信息下達相應(yīng)的控制命令，降低設(shè)備故障的出現(xiàn)率，進一步提升儀器設(shè)備的工作效率。

3.2 電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)控制器的優(yōu)化方法

本文主要以電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)中智能化控制技術(shù)在生產(chǎn)加工企業(yè)中的應(yīng)用情況為例，介紹了電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)控制器在當(dāng)前社會發(fā)展過程中的優(yōu)化方法，希望能給儀器儀表優(yōu)化工作的開展提供參照。

3.2.1 選煤廠中智能化儀器儀表的應(yīng)用情況

對于生產(chǎn)企業(yè)來說，電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)中智能化控制技術(shù)的應(yīng)用不僅有效削減了企業(yè)在原材料采購、生產(chǎn)控制、產(chǎn)品銷售、設(shè)備檢修等環(huán)節(jié)中消耗的人力資源，還進一步提升了工作的精確度，為企業(yè)集約化生產(chǎn)工作的開展提供了有力的支持。以選煤廠的生產(chǎn)活動為例，現(xiàn)階段，選煤廠的工作內(nèi)容主要包括原煤入場、準(zhǔn)備、分級、重介或者淘汰分選、粗煤泥精選、浮選、脫水以及廢水凈化等部分，對上述環(huán)節(jié)進行分析總結(jié)可以了解到，原煤的主要工藝操作包括原煤的運輸—篩分—分選—脫水。在實際工作過程中，為保證上述環(huán)節(jié)的順利運轉(zhuǎn)，選煤廠在運轉(zhuǎn)過程中需要多種設(shè)備工藝的銜接配合。在當(dāng)前集約化、低碳化企業(yè)的發(fā)展過程中，為進一步提升選煤廠的工作效率，選煤廠方面可以將灰分在線檢測、視頻監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、溜槽防堵與液位自動化檢測等系統(tǒng)和企業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)儀器設(shè)備結(jié)合到一起的方式，對選煤廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進行實時的監(jiān)測，進一步提升企業(yè)運營管理工作的質(zhì)量。

現(xiàn)階段，將電子技術(shù)儀器儀表應(yīng)用于選煤廠生產(chǎn)過程中的具體方法為：（1）選煤廠方面可以通過將灰分再現(xiàn)監(jiān)測、視頻監(jiān)測系統(tǒng)融入原煤皮帶運輸系統(tǒng)中的方式，通過對原煤灰分與矸石變化情況進行監(jiān)測，并建立煤質(zhì)洗選實時監(jiān)測預(yù)警聯(lián)網(wǎng)機制的方式，對原煤倉內(nèi)的智能給煤裝置進行控制，降低因煤質(zhì)波動對全廠煤炭洗選的影響，保證各項產(chǎn)品指標(biāo)均在預(yù)期生產(chǎn)要求內(nèi)，進一步提升選煤廠生產(chǎn)的穩(wěn)定性（2）選煤廠方面可以通過將水分檢測儀安裝在末精煤與末原煤輸送機上，對末精煤與末原煤水分情況進行實時監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)與預(yù)期產(chǎn)品水分要求進行比對的方式，實現(xiàn)提升產(chǎn)品水分控制穩(wěn)定性的目的；（3）為進一步降低選煤廠人力資源的消耗量，選煤廠方面可以通過將視頻監(jiān)控圖像與遠程造作傳輸?shù)竭x煤廠監(jiān)控區(qū)域所屬區(qū)域調(diào)度室與監(jiān)控室的方式，令調(diào)度室與監(jiān)控室工作人員開展實施控制操作，提升操作及時性的同時，減少集中調(diào)度室與監(jiān)控室工作人員的總工作量；（4）選煤廠方面可以通過開展諸如刮板機智能化保護、溜槽防堵檢測、閘門遠程開關(guān)控制等電子技術(shù)儀器儀表智能化改造的方式，進一步提升選煤廠儀器操控的智能化水平，縮減員工的工作總量，為企業(yè)最終經(jīng)濟效益的增長提供助力[2]。

3.2.2 糧油加工行業(yè)中儀器儀表控制器改造

在糧油加工企業(yè)工作過程中，埋刮板輸送機是儀器儀表控制系統(tǒng)控制器工作過程中不可或缺的關(guān)鍵部分，能夠在企業(yè)輸送一些存在具備飛揚性、易燃性、毒性等特性的物料時，改善輸送工作的工作環(huán)境，降低環(huán)境污染問題的出現(xiàn)概率。一般情況下，埋刮板輸送機主要由殼體、刮板鏈條、驅(qū)動裝置、張緊裝置、安全保護裝置等部分構(gòu)成，其外形結(jié)構(gòu)見圖1。在埋刮板輸送機工作過程中，為保證其物料輸送的安全性，相關(guān)工作人員可以用一個圖爾克非接觸式傳感器檢測埋刮板輸送機的脈沖信號進行檢測，以便對其進行斷鏈與失速保護；但在進行埋刮板輸送機跳鏈保護的過程中，相關(guān)工作人員則需要應(yīng)用另外兩個圖爾克非接觸式傳感器檢測埋刮板輸送機的脈沖信號，若在脈沖信號檢測過程中，兩個圖爾克非接觸式傳感器檢測的脈沖信號同步，則說明埋刮板輸送機的聯(lián)調(diào)工作狀態(tài)正常，并未出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。在圖爾克非接觸式傳感器工作的過程中，型號為N35-C40-FZ32的圖爾克電感式傳感器需要從現(xiàn)場控制箱上獲取A220V的電源信號，并將信號傳輸?shù)浇咏_關(guān)上，然后通過接近開關(guān)的常開、常閉點將信號傳輸?shù)脚潆娛业腜LC柜中，對I0點進行重新分配與編程。為保證脈沖信號檢測數(shù)據(jù)更為精確，在開展埋刮板輸送機的儀器儀表控制系統(tǒng)中控制器的改造時，相關(guān)工作人員可以將控制系統(tǒng)中的PLC、上位機Cimplicity和工控電腦進行各項技術(shù)指標(biāo)的比對，明確當(dāng)前控制器的具體改造技術(shù)要求?，F(xiàn)階段，假設(shè)控制器的改造目標(biāo)為保證控制器能夠支持以太網(wǎng)通訊、I0分布式控制、多站點與環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的連接，此時相關(guān)工作人員需要以上述改造目標(biāo)為基礎(chǔ)，完成設(shè)備選型與控制系統(tǒng)確定工作，然后結(jié)合當(dāng)前電氣化、空間檢修條件等客觀因素對控制器進行合理配置改造優(yōu)化。

圖1 埋刮板輸送機的外形結(jié)構(gòu)示意圖

在實際優(yōu)化改造的過程中，依據(jù)改造目標(biāo)，為保證改造后的PLC能夠支持分布式I0控制方式，那么相關(guān)工作人員可以通過對原有PLC進行更換的方式滿足預(yù)期的改造優(yōu)化需要。具體來說，首先，相較于同等規(guī)模的機電接觸式系統(tǒng)，西門子博途系列S 200PLC產(chǎn)品電氣接線與開關(guān)接點更少，出現(xiàn)故障的可能性更低，同時S 200PLC產(chǎn)品自帶硬件故障檢測工作與故障警報功能。因此，在控制器優(yōu)化改造的過程中，可以用西門子博途系列S 200PLC產(chǎn)品替代原本的PLC系統(tǒng)。其次，為降低相關(guān)工作人員在工作過程中決策制定的科學(xué)性，相關(guān)工作人員在進行上位機優(yōu)化工作時，選擇GE數(shù)字集團研發(fā)的Cimplici—ty11與Tracker軟件，為糧油加工企業(yè)的管理運營工作的順利進行提供助力。最后，由于控制器內(nèi)的其他I0采集模塊主要以站點的形式存在，為保證控制器能夠正常完成生產(chǎn)任務(wù)的同時，進一步提升改造工作的質(zhì)量，相關(guān)工作人員可以通過對電氣接入方式進行局部整改的方式，滿足控制器智能化改造的任務(wù)。在實際應(yīng)用過程中，經(jīng)過改造的埋刮板輸送機儀器儀表控制系統(tǒng)中的控制器操作方式更為可靠，不僅能夠切實滿足當(dāng)前智能化預(yù)期生產(chǎn)控制要求，進一步提升埋刮板輸送機的有效生產(chǎn)效率，還能有效降低埋刮板輸送機的維護管理成本、減少維護操作人員的冗余勞動，為糧油加工企業(yè)生產(chǎn)成本的降低提供助力。此外，由于改造后的埋刮板輸送機儀器儀表控制系統(tǒng)控制器具備Web移動終端顯示功能，可以應(yīng)用PC計算機通信為廠家提供與生產(chǎn)監(jiān)控、報表統(tǒng)計等工作相關(guān)的數(shù)據(jù)，在提升廠家相應(yīng)生產(chǎn)事故速率的同時，為企業(yè)后續(xù)生產(chǎn)運營活動的開展提供了有效的數(shù)據(jù)支持[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，在新時期的發(fā)展背景下，為進一步推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的速度，在考慮到當(dāng)前傳感器與智能儀器儀表技術(shù)發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，對電子技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)進行優(yōu)化升級，進一步提升儀器儀表的可靠性與穩(wěn)定性，已經(jīng)成為提升儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)市場競爭力的關(guān)鍵點之一。