工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表控制探討

白益文

（山西省輕工建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 太原 030012）

引言

現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，較大程度依賴于其在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的進(jìn)步，要想提高國(guó)內(nèi)工業(yè)化水平，勢(shì)必要注重自動(dòng)化技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合，而對(duì)相關(guān)儀器儀表的控制水平，直接關(guān)系著工業(yè)生產(chǎn)安全及效率，應(yīng)將其視為工業(yè)自動(dòng)化的研究重點(diǎn)。同時(shí)，伴隨科技的進(jìn)步，儀器儀表有更高的技術(shù)含量，涉及到傳感、智能、人機(jī)交互等技術(shù)，對(duì)儀器儀表操作及安全管理提出較高要求[1-2]。為此，要做好儀器儀表控制工作，從理論研究到技術(shù)應(yīng)用，全面提升儀器儀表控制效果，提高工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

1 工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表概述

在工業(yè)生產(chǎn)控制中，儀器儀表發(fā)揮著重要作用，通過(guò)融合計(jì)算機(jī)、電子等技術(shù)，可在預(yù)設(shè)程序下自動(dòng)完成工藝流程的控制[3]。儀器儀表的使用，不僅可提高生產(chǎn)加工效率，而且還能用于生產(chǎn)信息的收集與監(jiān)督，從而使得工業(yè)生產(chǎn)品質(zhì)更有保障。在生產(chǎn)控制中，儀器儀表并非獨(dú)立存在，而是在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上的控制系統(tǒng)的整合，可覆蓋工業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程[4]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，儀器儀表功能更為豐富、精度大幅提升，在工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用中，其控制效果將也會(huì)有明顯提升。

2 儀器儀表相關(guān)技術(shù)

2.1 傳感技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)信息的有效采集，在儀器儀表基礎(chǔ)功能設(shè)計(jì)中，主要依賴傳感技術(shù)。儀表數(shù)據(jù)的顯示，利用的便是內(nèi)部傳感器件，而儀器儀表控制精度的提升，也依賴于傳感精度的提高。所用傳感器性能不同，其在工業(yè)生產(chǎn)中所能獲取到的信息質(zhì)量及數(shù)量也不同，高性能儀器儀表的設(shè)計(jì)，需要應(yīng)用到高品質(zhì)的傳感技術(shù)，這也是自動(dòng)化儀表發(fā)展的重要方向。

2.2 人機(jī)界面技術(shù)

儀器儀表的顯示與操作，均需要用到人機(jī)界面技術(shù)。對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)，不論是要獲取儀器儀表顯示值，還是要進(jìn)行儀表操作，首先要解決的便是如何將儀器儀表功能可視化，而人機(jī)界面技術(shù)便可解決這一問(wèn)題。借此，儀器儀表操作人員通過(guò)在界面編輯上傳工作信息，便能夠控制生產(chǎn)過(guò)程，以儀器儀表為媒介參與到自動(dòng)化控制之中，而且人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，也為儀器儀表功能多樣化提供可能。

2.3 模塊通訊技術(shù)

在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，儀器儀表通常是作為控制終端存在，其所收集的數(shù)據(jù)還需經(jīng)通訊模塊傳輸至控制中心。而在通信模塊設(shè)計(jì)中，通常采取局域網(wǎng)的模式，利用常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的數(shù)據(jù)連接，但關(guān)鍵要保證傳輸準(zhǔn)確性。為此，在儀器儀表通訊模塊設(shè)計(jì)時(shí)，主要利用光纖接入，以保證工業(yè)電氣高效可靠的自動(dòng)化生產(chǎn)。對(duì)于生產(chǎn)及控制信息傳輸可靠性要求，可組建以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，確保生產(chǎn)控制信息可靠傳達(dá)，使得儀器儀表作用發(fā)揮也更有保障。

2.4 系統(tǒng)集成技術(shù)

在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，儀器儀表的存在往往是分散的，僅能對(duì)部分工序起控制效果，要想全面提升電氣自動(dòng)化控制效果，還需借助系統(tǒng)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面監(jiān)控。在該技術(shù)的應(yīng)用中，需要有通信模塊支撐并配以專業(yè)化的集成設(shè)備，覆蓋工業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程。

2.5 智能化技術(shù)

伴隨通信與智能技術(shù)的發(fā)展，智能制造的概念在工業(yè)生產(chǎn)中被更多地提及，這也是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。儀器儀表作為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，需應(yīng)以智能化技術(shù)得以優(yōu)化，為智能化生產(chǎn)提供可靠的設(shè)備基礎(chǔ)。信息化疊加智能化使得工業(yè)生產(chǎn)更為高效、靈活，因此對(duì)儀器儀表進(jìn)行智能化改造升級(jí)，融入智能化技術(shù)及高效通信部件，可推動(dòng)工程生產(chǎn)的信息化建設(shè)，有效解決小批量、差異化產(chǎn)品的生產(chǎn)問(wèn)題，提高工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值。

3 工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表設(shè)計(jì)特點(diǎn)

為更好地理解儀器儀表設(shè)計(jì)要求，需從整體上了解工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)，具體如下：

1）儀器儀表能耗最小化原則：由于電氣自動(dòng)化儀表由電力供能，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生直接電耗，也會(huì)間接導(dǎo)致電能損失。因此，在設(shè)計(jì)儀器儀表時(shí)，要符合節(jié)約生產(chǎn)成本的要求，從降耗的角度優(yōu)化儀表設(shè)計(jì)，保證設(shè)備運(yùn)行效率。

2）儀器儀表維修難度和維修費(fèi)用預(yù)估原則：工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備故障難以規(guī)避，在設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)其維修難度及費(fèi)用加以預(yù)估，降低儀器儀表維修的資金和時(shí)間成本，還要考慮其功能拓展需求。

3）安全設(shè)計(jì)原則：在對(duì)儀器儀表進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，若有設(shè)計(jì)遺漏，導(dǎo)致出現(xiàn)絕緣問(wèn)題，將會(huì)加大儀器儀表故障危害，威脅工業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定，所以儀器儀表的安全設(shè)計(jì)很重要。

4 自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)問(wèn)題

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，儀器儀表技術(shù)應(yīng)用暴露出較多問(wèn)題，具體為：一是在儀器儀表設(shè)備管理方面。盡管工業(yè)企業(yè)對(duì)儀器儀表等自動(dòng)化設(shè)備的管理較為重視，但由于相關(guān)設(shè)備數(shù)量多、技術(shù)性強(qiáng)，許多企業(yè)并不具備與之相匹配的維護(hù)能力，使得自動(dòng)化儀表因管理的缺失而出現(xiàn)性能下降、電耗增高、故障率升高等問(wèn)題，影響工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)效能。二是在儀器儀表操作性方面。盡管在設(shè)計(jì)時(shí)綜合運(yùn)用了儀表自動(dòng)化控制技術(shù)，但仍不能全面滿足設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的自動(dòng)操作性要求，對(duì)儀表使用性能的提升也較為不利。三是在信息系統(tǒng)安全性方面。工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)信息準(zhǔn)確性要求甚高，而儀器儀表控制系統(tǒng)信息模塊卻往往出現(xiàn)不兼容、數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，嚴(yán)重危及安全生產(chǎn)。四是在儀器儀表可靠性方面。受復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境影響，儀器儀表長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)存在較大故障可能，并且儀器儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有較高的故障診斷難度。五是在軟件可靠性方面。工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)，不僅依賴于儀器儀表，還對(duì)應(yīng)用軟件可靠性有所要求，然而卻因軟件設(shè)計(jì)漏洞及缺陷問(wèn)題，使得自動(dòng)控制穩(wěn)定性受限。

5 儀器儀表控制優(yōu)化的相關(guān)要求

5.1 進(jìn)一步完善理論體系

當(dāng)涉及到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，電氣自動(dòng)化儀器儀表的設(shè)計(jì)在滿足自動(dòng)化與智能化特征的同時(shí)還會(huì)用到一定的計(jì)算機(jī)技術(shù)，這就要求工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)需要掌握一套較為完善的儀器儀表控制理論體系，充分結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和目標(biāo)，選擇合適的計(jì)算機(jī)技術(shù)，與控制原理相對(duì)應(yīng)，在此基礎(chǔ)上確定電力控制目標(biāo)，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。

5.2 強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用

在儀器儀表的控制優(yōu)化中，技術(shù)應(yīng)用不容忽視，要明確不同環(huán)節(jié)的功能要求，合理分析系統(tǒng)功能，采取一定的量化措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程問(wèn)題并采取有效措施解決問(wèn)題。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，應(yīng)按照芯片設(shè)置要求，避免系統(tǒng)出現(xiàn)故障，保障系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

5.3 提高儀器儀表的管理水平

在工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)時(shí)，要結(jié)合儀器儀表的配置及使用狀況，優(yōu)選合適的維護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的有效控制，提高管理水平，具體如下：

1）在采購(gòu)儀器設(shè)備的過(guò)程中，一定要按照國(guó)家規(guī)范和要求，本著“具有較高的數(shù)據(jù)運(yùn)算的準(zhǔn)確性和可靠性以及好的設(shè)備安裝質(zhì)量”的原則進(jìn)行采購(gòu)。

2）在使用自動(dòng)化儀器儀表的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采取性能檢測(cè)措施并定期檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)儀器儀表故障趨勢(shì)或者超期使用，應(yīng)當(dāng)及時(shí)予以維修或更換并進(jìn)行記錄，確保自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取維修措施，保證自動(dòng)化儀器儀表正常工作，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

5.4 提高自動(dòng)化儀表操作維修人員技術(shù)水平

1）明確職責(zé)劃分，由專人負(fù)責(zé)儀器儀表的操作及維護(hù)工作，如實(shí)記錄儀器儀表的運(yùn)行狀況，為后續(xù)工作提供重要的數(shù)據(jù)支持，提高儀器儀表維修效率。

2）按時(shí)舉辦先進(jìn)的儀器儀表知識(shí)講座等活動(dòng)，使維修人員掌握和積累自動(dòng)化儀表維修技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，切實(shí)提高儀器儀表理論水平和實(shí)操能力。

6 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，工業(yè)生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化，并且伴隨著科技進(jìn)步，逐步實(shí)現(xiàn)智能化，工業(yè)生產(chǎn)效能顯著提升，其中，自動(dòng)化儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)信息獲取及過(guò)程控制中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，并且在技術(shù)應(yīng)用上涉及面甚廣，如傳感技術(shù)、集成技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)等。要想提高儀器儀表控制效果，應(yīng)在做好設(shè)備管理工作的同時(shí)，致力于儀器儀表理論體系的研究工作，不斷深化技術(shù)應(yīng)用，更好地滿足自動(dòng)化、智能化工業(yè)生產(chǎn)需求。