工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用與發(fā)展

摘要：工業(yè)自動(dòng)化是現(xiàn)代先進(jìn)工業(yè)科學(xué)的核心技術(shù)，是工業(yè)現(xiàn)代化的物質(zhì)基石，是工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。文章主要介紹了我國(guó)現(xiàn)代電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，并對(duì)電氣自動(dòng)化今后的發(fā)展趨勢(shì)做了些探討，還總結(jié)了我國(guó)工業(yè)電氣自動(dòng)化在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)電氣自動(dòng)化 發(fā)展 特點(diǎn) 趨勢(shì)

電氣自動(dòng)化這個(gè)專業(yè)從50年代開始在我國(guó)出現(xiàn)并發(fā)展，名稱為工業(yè)企業(yè)電氣自動(dòng)化。雖然國(guó)家對(duì)該專業(yè)做了幾次大規(guī)模的調(diào)整，但由于其專業(yè)面寬，適用性廣，一直到現(xiàn)在仍然煥發(fā)著勃勃生機(jī)。根據(jù)教育部的安排，它屬于工科電氣信息類，新名稱為電氣工程及其自動(dòng)化或自動(dòng)化。現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展進(jìn)步，原有的電力傳動(dòng)(電子拖動(dòng))控制的概念已經(jīng)無(wú)法再全面概括現(xiàn)代生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)中承擔(dān)第一線任務(wù)的全部控制設(shè)備。同時(shí)，現(xiàn)代工業(yè)電氣自動(dòng)化在我國(guó)各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，并取得不錯(cuò)的效果。

1 工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

OPC(OLE for Process ControI)技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61l3l 的頒布，以及Microsoft的Windows平臺(tái)的廣泛應(yīng)用，使得未來(lái)的電氣技術(shù)的結(jié)合，計(jì)算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。

1.1 IEC6113l標(biāo)準(zhǔn)使得編程接口標(biāo)準(zhǔn)化 目前，世界上有200 多家PLC 廠商，近400 種PLC 產(chǎn)品，不同產(chǎn)品的編程語(yǔ)言和表達(dá)方式各不相同，IEC61131使得各控制系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品的編程接口標(biāo)準(zhǔn)化。IEC6113l同時(shí)定義了它們的語(yǔ)法和語(yǔ)義。這就意味著不會(huì)有其他的非標(biāo)準(zhǔn)的方言。IEC6113l已成為了一個(gè)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。結(jié)構(gòu)化的編程方式使得程序更易管理，也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

1.2 Windows正成為事實(shí)上的工控標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái) 微軟的技術(shù)如Windows NT、Wind0WS CE和IntemetExplore已經(jīng)正在成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、語(yǔ)言和規(guī)范。PC 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，基于PC的人機(jī)界面已經(jīng)成為主流，基于PC 的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點(diǎn)正在被更多的用戶所采納。在控制層采用Windows作為操作系統(tǒng)平臺(tái)的好處就是其易于使用和維護(hù)以及與辦公平臺(tái)簡(jiǎn)單的集成。

2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

首先，在系統(tǒng)安排方面，用電設(shè)備分別安裝在各配電室和電動(dòng)機(jī)控制中心，配件數(shù)量多的，所要執(zhí)行的信息處理任務(wù)龐大，而維修工作也相對(duì)復(fù)雜。它與熱工系統(tǒng)相比，電氣設(shè)備操作的頻率低，一些系統(tǒng)設(shè)備在維持正常運(yùn)行時(shí)，可以經(jīng)過好幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間再操作一次；電氣設(shè)備所需要的保護(hù)裝置要求高，動(dòng)作速度快，一個(gè)保護(hù)動(dòng)作通常要在40ms以內(nèi)完成。電氣設(shè)備的構(gòu)造機(jī)構(gòu)本身具有聯(lián)鎖邏輯較簡(jiǎn)單、操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，而控制方式也主要是廠用電系統(tǒng)，其主要設(shè)備監(jiān)控需要接入DCS系統(tǒng)，如果兩臺(tái)系統(tǒng)一起運(yùn)行，一臺(tái)系統(tǒng)的檢修不得影響另一臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，需要考慮兩臺(tái)機(jī)組DCS電氣控制的模式，保證控制的穩(wěn)定性。根據(jù)電氣設(shè)備的主要特點(diǎn)我們知道，在構(gòu)建ECS時(shí)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、與DCS的聯(lián)網(wǎng)方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關(guān)鍵。除了要保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還要確保運(yùn)行時(shí)各種數(shù)據(jù)處理和信息收集的準(zhǔn)確性，同時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)急措施，確保電氣系統(tǒng)可以在最好的狀態(tài)下運(yùn)行。

3 電氣工程設(shè)計(jì)原則

3.1 優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)電能合理利用例如，我們?cè)谶M(jìn)行水庫(kù)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是設(shè)計(jì)的適應(yīng)性，就是必須為水利工作提供必要的動(dòng)力；為在水庫(kù)建筑物建設(shè)提供良好的環(huán)境；還應(yīng)滿足各項(xiàng)電力的符合和供應(yīng)要求；應(yīng)能保證電氣設(shè)備對(duì)于控制方式的要求，保證電氣設(shè)備能發(fā)揮最大的作用，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。其次設(shè)備的安全運(yùn)行，也是設(shè)計(jì)過程中考慮的關(guān)鍵，電氣線路應(yīng)有足夠的絕緣距離、絕緣強(qiáng)度、負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定的裕度；要保證供電和配電的安全運(yùn)行，以及要有可靠的防雷裝置；防雷設(shè)計(jì)，在保證水庫(kù)進(jìn)行特殊功能運(yùn)行的情況下，還應(yīng)有防靜電、防浪涌的技術(shù)措施；按水利建筑物的重要性與火災(zāi)潛在危險(xiǎn)程度制定必要的保護(hù)措施。在滿足水庫(kù)電力設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，完善電氣設(shè)備管理。

3.2 提高設(shè)備運(yùn)行效率，減少電能的直接或間接損耗我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)首先滿足建筑對(duì)運(yùn)行要求的制定和維護(hù)其安全運(yùn)行的前提下，盡力減少成本，最大程度的降低和減少各種消耗。選用節(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷、補(bǔ)償無(wú)功、減少線路損耗、降低運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用，提高電力設(shè)備的利用率，減少電能的直接或間接損耗。

3.3 合理調(diào)整負(fù)荷，提高設(shè)備利用率在滿足水工建筑物對(duì)使用功能的要求和確保安全的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)盡可能提高電能質(zhì)量、合理調(diào)整負(fù)荷、選取合理的設(shè)計(jì)系數(shù)、在特殊用電的情況下選擇合理的節(jié)能措施，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率節(jié)約電能。

4 自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展策略

4.1 采用統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái) 一個(gè)統(tǒng)一的開放平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用有著十分重要的作用，至少這個(gè)平臺(tái)可以支持一個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和使用，在每個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)可以起到積極的作用，這樣，不僅可以減少設(shè)備的消耗和使用成本，還能提高設(shè)備的利用率。統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)還應(yīng)滿足用戶另一個(gè)重要需求即開發(fā)平臺(tái)獨(dú)立于最終的運(yùn)行平臺(tái)。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況和客戶的具體要求來(lái)運(yùn)行代碼，將代碼下載到硬件PLC、基于Windows NT的軟件PLC、嵌入式NT系統(tǒng)還是基于Windows CE的控制系統(tǒng)中。這方面，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)還是可以滿足這些要求的。

4.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的架設(shè) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建對(duì)促進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展是有積極意義的，而對(duì)于一個(gè)成功完整的自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建也是非常重要的，整個(gè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要保證現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)之間的信息交流和數(shù)據(jù)傳遞是暢通無(wú)阻的。企業(yè)上級(jí)管理可以利用Internet/Intranet對(duì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督。現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，無(wú)論選擇那種通信主線，所用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必須可以實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化環(huán)境到控制級(jí)直至元件級(jí)的整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的通訊。而且，網(wǎng)絡(luò)中還包含了數(shù)據(jù)編輯、系統(tǒng)安全等各個(gè)方面，可以成長(zhǎng)為全集成化的自動(dòng)化系統(tǒng)。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口 一個(gè)合格的電氣化系統(tǒng)的另外一個(gè)關(guān)鍵因素在于有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口。我們根據(jù)現(xiàn)代Microsoft的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，如Windows2000、OPC、ActiveX和Win－dows CE的發(fā)展和運(yùn)用，不僅縮短了工作時(shí)間和降低了工作費(fèi)用，還便捷了辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)中各個(gè)數(shù)據(jù)和信息的交流共享。在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的平臺(tái)自動(dòng)化可以幫助問題的解決。使用WindowsNT/2000作為操作系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)辦公環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算機(jī)可以在電氣化管理和系統(tǒng)平臺(tái)之間建立接口。標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口還保證了不同程序之間的通訊問題，是電氣自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展的主要結(jié)構(gòu)。

5 工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

我們可以利用電氣自動(dòng)化來(lái)改變現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，節(jié)約有效的資源，降低成本費(fèi)用，以此來(lái)獲得更好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。大力發(fā)展電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)，可以將我國(guó)的電氣化使用提高到一定的水平，縮短與世界大國(guó)的發(fā)展距離，實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用。規(guī)范我國(guó)電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、規(guī)范化生產(chǎn)。工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)就是現(xiàn)代分布式、開放式的信息化。分布式的結(jié)構(gòu)可以保證網(wǎng)絡(luò)中建立起獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)分散，促進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；開放化就是要將系統(tǒng)與外界聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)各方的網(wǎng)絡(luò)連接，提高信息的處理能力；而信息化就是實(shí)現(xiàn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管控一體化。如今，我們已經(jīng)到了開創(chuàng)電氣自動(dòng)化的新時(shí)代了，實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，是我們對(duì)未來(lái)發(fā)展的展望。現(xiàn)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為了從價(jià)格上贏得優(yōu)勢(shì)，我們的電氣自動(dòng)化要吸取先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)提供條件。同時(shí)，將科學(xué)發(fā)展觀作為前進(jìn)的基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想，根據(jù)每個(gè)地區(qū)的部門的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)以人為本的發(fā)展要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，改變傳統(tǒng)的發(fā)展觀念，尋找一條合適的發(fā)展道路。時(shí)刻落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的理念，把“科學(xué)發(fā)展觀”貫徹到改革開放和我國(guó)“電氣自動(dòng)化”進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、國(guó)際化和全球化的過程上來(lái)。