關(guān)于電氣儀表自動(dòng)化控制關(guān)鍵技術(shù)的思考

吳建龍 劉弟弟

新疆五家渠市新疆鴻禹化工科技有限公司，中國(guó)·新疆 五家渠 831300

1 引言

自動(dòng)化技術(shù)具有很強(qiáng)的綜合性，該項(xiàng)技術(shù)與液壓氣體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息論、控制論、系統(tǒng)工程以及自動(dòng)控制技術(shù)等有密切聯(lián)系。自動(dòng)化技術(shù)在電力領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，合理運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)可大大提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率，降低電氣設(shè)備運(yùn)行故障發(fā)生概率，從而使用戶(hù)正常用電得到保障，也讓企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。下面結(jié)合實(shí)際，對(duì)電氣儀表自動(dòng)化控制關(guān)鍵技術(shù)以及技術(shù)的運(yùn)用問(wèn)題做具體分析。

2 電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)模塊構(gòu)成

2.1 PLC 控制模塊

在電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的PLC 模塊，每個(gè)元件都有相對(duì)獨(dú)立的屏蔽系統(tǒng)，可有效屏蔽電磁輻射的影響。PLC模塊中的各元件在生產(chǎn)階段都有明確的智聯(lián)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此元件的質(zhì)量性能有所保障。與電氣控制系統(tǒng)中其他的功能模塊相比，PLC 模塊的體積更小、質(zhì)量更輕，因而安裝簡(jiǎn)單，運(yùn)維方便，模塊中的每個(gè)元件都有很好地運(yùn)行性能。PLC 控制以精密傳感技術(shù)、定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣儀表智能化、精細(xì)化控制。

2.2 通信模塊

電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的通訊模塊主要起著信息傳輸、資源收集與存儲(chǔ)等作用。該模塊以計(jì)算機(jī)通用技術(shù)、TCP/IP 協(xié)議等為基礎(chǔ)將電氣儀表運(yùn)行信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為工作人員的使用提供便利。通信模塊中的計(jì)算機(jī)通用技術(shù)與TCP/IP 協(xié)議可全面保證信息傳輸?shù)目焖傩?、穩(wěn)定性與可靠性，確保信息的真實(shí)性、完整性不會(huì)改變。目前一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中的通信模塊除了運(yùn)用了TCP/IP 協(xié)議外，還引進(jìn)了光纖技術(shù)。光纖技術(shù)的運(yùn)用更提高了信息傳輸速率與精度，提高了信息傳輸質(zhì)量，讓更多信息與資源實(shí)現(xiàn)了更廣泛、更快速地傳播與共享[1]。

3 電氣儀表自動(dòng)化控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 智能化監(jiān)控技術(shù)

智能化監(jiān)控技術(shù)是電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)智能化監(jiān)控技術(shù)，相關(guān)人員能遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與周邊環(huán)境情況，并且能實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的自動(dòng)收集與存儲(chǔ)，從而使電氣儀表實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定地運(yùn)行。智能化監(jiān)控技術(shù)理念先進(jìn)、應(yīng)用范圍廣，目前已在中國(guó)電力系統(tǒng)有了廣泛應(yīng)用。智能監(jiān)控技術(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)、用途可將其分為遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中監(jiān)控以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控這幾種類(lèi)型。下面對(duì)這幾種技術(shù)做分別的論述與分析。

3.1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可從“監(jiān)”與“控”這兩個(gè)層面進(jìn)行理解。其中監(jiān)主要是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得信息；控是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、關(guān)機(jī)以及參數(shù)設(shè)置等工作。在電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用原理與流程如下。

于視頻采集終端輸入攝像機(jī)視頻信號(hào)，輸入信號(hào)后通過(guò)圖像壓縮算法對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。音視頻數(shù)據(jù)流會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)視頻監(jiān)控中心，監(jiān)控計(jì)算機(jī)在接收到數(shù)據(jù)流后會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行解算、壓縮處理，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏幕與聲卡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)能適應(yīng)不同的通信網(wǎng)絡(luò)，如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、E1 網(wǎng)絡(luò)以及以太網(wǎng)等。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)能為電氣儀表的運(yùn)行提供許多幫助，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)能對(duì)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，能對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)與用戶(hù)權(quán)限進(jìn)行管理，能為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供WEB 視頻流服務(wù)等[2]。

3.1.2 集中控制技術(shù)

集中控制主要是指在組織中建立一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的控制中心，電氣儀表內(nèi)外的各種信息都由控制中心做統(tǒng)一的加工與處理，在處理過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣儀表的運(yùn)行問(wèn)題并做出處理，使儀表設(shè)備能正常穩(wěn)定運(yùn)行。集中控制技術(shù)雖然比較簡(jiǎn)單但仍在電氣儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。在將集中控制技術(shù)應(yīng)用于電氣儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要于控制系統(tǒng)中設(shè)置集中控制接口模塊，將接口內(nèi)嵌在設(shè)備內(nèi)不需要改變?cè)O(shè)備自身硬件系統(tǒng)，僅將操作面板的信號(hào)線(xiàn)接到接口模塊，就能通過(guò)集中控制系統(tǒng)與集中控制主機(jī)進(jìn)行互聯(lián)通信[3]。

3.2 數(shù)據(jù)整合與檢測(cè)技術(shù)

在電氣儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)整合與檢測(cè)技術(shù)也是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)手段。該項(xiàng)數(shù)據(jù)可精準(zhǔn)地對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，從而為設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)檢測(cè)能為電氣儀表提供在線(xiàn)與離線(xiàn)檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出設(shè)備各項(xiàng)異常數(shù)據(jù)，幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常故障并做出處理，防止設(shè)備問(wèn)題持續(xù)惡化。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)整合技術(shù)能將不同格式、不同來(lái)源與不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)在的物理上或邏輯上進(jìn)行有機(jī)集中，讓決策者或管理者擁有更全面的參考數(shù)據(jù)與信息。

3.3 柔性自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)體系下的柔性自動(dòng)化技術(shù)在電氣儀表自動(dòng)化控制方面也起著重要作用，合理運(yùn)用這一技術(shù)可大大提高電氣儀表運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，降低電氣儀表故障發(fā)生概率。在應(yīng)用柔性自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電氣儀表做自動(dòng)化控制時(shí)，重點(diǎn)是借助軟技術(shù)對(duì)電氣儀表運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理以及加工，然后基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)電氣儀表狀態(tài)做出分析與判斷，并根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的制造參數(shù)對(duì)有關(guān)儀表參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，使電氣儀表運(yùn)行狀態(tài)更為良好。

機(jī)電自動(dòng)化體系中的軟技術(shù)集合了計(jì)算機(jī)、人工智能以及微型信息技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)手段，因而可以對(duì)電氣儀表的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)以及儀表周邊環(huán)境做全面地監(jiān)測(cè)與調(diào)控，將電氣儀表發(fā)生運(yùn)行故障的概率降到最低。此外，柔性自動(dòng)化技術(shù)也具有模擬試驗(yàn)與模型搭建功能，能基于有關(guān)參數(shù)搭建出儀表模型,并對(duì)電氣儀表運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行模擬，在模擬過(guò)程中挖掘到電氣儀表運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，從而為工作人員調(diào)控與檢修運(yùn)維儀表提供便利[4]。

3.4 自動(dòng)控制與保護(hù)技術(shù)

一般情況下，為了充分滿(mǎn)足使用需求，往往會(huì)優(yōu)先選擇使用電氣自動(dòng)化儀表高壓設(shè)備。之所以會(huì)選擇此種設(shè)備，主要是因?yàn)樵撛O(shè)備能夠避免因系統(tǒng)總閘、分閘帶來(lái)的巨大沖擊，確保分流、合流的安全性。很多電氣設(shè)備在運(yùn)行一段時(shí)間后都可能因?yàn)榉N種因素而導(dǎo)致出現(xiàn)故障，該設(shè)備能在故障出現(xiàn)后自啟系統(tǒng)內(nèi)的防護(hù)措施，使電氣儀表得到有效保護(hù)。

4 電氣儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的未來(lái)發(fā)展分析

4.1 三層管理及控制系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

當(dāng)前電氣儀表自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)得到了發(fā)展，自動(dòng)化控制系統(tǒng)也投入了使用，可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)，電氣儀表自動(dòng)化控制技術(shù)將會(huì)得到更大的發(fā)展，許多更先進(jìn)的控制技術(shù)對(duì)不斷出現(xiàn)。如當(dāng)前中國(guó)已經(jīng)在逐步推進(jìn)將ERP 系統(tǒng)融入自動(dòng)化控制系統(tǒng)的三層管理系統(tǒng)中，從而建立起新的控制模式，讓電氣儀表的運(yùn)行得到更好地監(jiān)控與管理。

中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的第一層管理控制層主要是指操作控制層，這一層在發(fā)展過(guò)程中不斷融入了DCS 中的數(shù)據(jù)，使基層的操作層也有了較高的自動(dòng)化控制水平。第二層為生產(chǎn)管理層，生產(chǎn)管理層中融入了ERP 系統(tǒng)，在ERP 系統(tǒng)的支持下電氣儀表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)與無(wú)人調(diào)控。第三層為DCS 管理層，這三層自動(dòng)化管理系統(tǒng)的建設(shè)與使用讓電氣儀表自動(dòng)化控制水平大大提升，讓電氣儀表的運(yùn)行效率以及工業(yè)生產(chǎn)效益都顯著提高[5]。

4.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能化與信息化發(fā)展

電氣儀表在生產(chǎn)活動(dòng)中有著重要作用，電氣儀表的運(yùn)行效率、運(yùn)行質(zhì)量直接影響工業(yè)生產(chǎn)效益。因此電氣儀表的運(yùn)行管理技術(shù)勢(shì)必會(huì)與當(dāng)下最先進(jìn)的控制技術(shù)相結(jié)合。而在當(dāng)下，智能化控制技術(shù)是一大研究熱點(diǎn)。智能控制是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段，其能有效解決傳統(tǒng)控制技術(shù)無(wú)法解決的各類(lèi)復(fù)雜問(wèn)題。當(dāng)前建設(shè)的智能控制系統(tǒng)已經(jīng)有比較豐富的功能，如信息智能處理、智能反饋、智能決策等，這些功能為各類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的開(kāi)展提供了很大幫助?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展后，電氣儀表自動(dòng)化控制技術(shù)也會(huì)與智能控制技術(shù)相融合，智能控制技術(shù)將進(jìn)入電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)，或許也會(huì)針對(duì)儀表控制的智能化和管理體系等出臺(tái)一套完整的自動(dòng)化管控措施，以實(shí)現(xiàn)中國(guó)石油工業(yè)電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的高效管理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能化監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)整合與檢測(cè)技術(shù)、柔性自動(dòng)化技術(shù)以及自動(dòng)控制與保護(hù)技術(shù)是電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。這些關(guān)鍵技術(shù)在監(jiān)測(cè)儀表運(yùn)行狀態(tài)、解決儀表運(yùn)行故障等方面發(fā)揮著重要作用。在當(dāng)前背景下，應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)電氣儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的研究與優(yōu)化，為電氣儀表的正常穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。