探究工業(yè)電氣控制的聯(lián)合控制

袁文婷 李艷鈺

濟源職業(yè)技術學院，河南濟源，459000

【摘要】工業(yè)電氣控制技術在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中應用十分廣泛，對促進工業(yè)發(fā)展與滿足人們生活需求有著積極的促進作用。而當前工業(yè)電氣控制系統(tǒng)一般使用的是繼電器控制、DCS自動控制以及PLC控制器控制相結合的設計方案，即聯(lián)合控制的方法，在很大程度上優(yōu)化了設備的性能，同時降低了生產(chǎn)成本，有利于生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。本文在對電氣控制系統(tǒng)與聯(lián)合控制加以概述的基礎上，分析了電氣控制技術的發(fā)展歷程，并探討了聯(lián)合控制的實際應用。

【關鍵詞】電氣控制；控制系統(tǒng)；聯(lián)合控制；發(fā)展歷程

在電氣設備運行的過程中，不可避免會出現(xiàn)一系列的故障，因此需要優(yōu)良的電氣控制系統(tǒng)對設備加以控制切斷電源，并對故障產(chǎn)生的原因部分進行分析與監(jiān)視，以避免引發(fā)安全事故。因此，電氣控制系統(tǒng)應用的目的主要是為了保證設備運行的安全性與穩(wěn)定性，減少安全隱患。而對傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)加以優(yōu)化，是提升設備性能的重要途徑。

一、電氣控制技術發(fā)展歷程簡述

電氣控制技術是與工業(yè)發(fā)展進程緊密相關的。在電氣設備出現(xiàn)的早期，電氣控制系統(tǒng)最早是利用手動控制的，其設備簡單，但是操作卻需要耗費大量的人工勞動，且性能較差。而隨著社會生產(chǎn)的進一步發(fā)展，電氣控制技術也得到了極大的改善，尤其是在計算機技術飛速發(fā)展的當下，在融合了現(xiàn)代計算機技術之后，電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)由原來的繼電器控制系統(tǒng)，發(fā)展到了當前的以應用軟件為核心的自動化控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了計算機技術、電子技術、自控技術的融合，在很大程度上提升了電氣控制系統(tǒng)的性能，是科技發(fā)展的重要成果。

自20世紀30年代起，自動化的機械設備在零件加工行業(yè)開始應用，實現(xiàn)了自動生產(chǎn)，提高了勞動生產(chǎn)率。而自動化生產(chǎn)的應用，最核心的就是對原有的控制系統(tǒng)作出改變，使之能夠滿足新興生產(chǎn)方式的需要，這一時期繼電器控制系統(tǒng)開始嶄露頭角。繼電器控制系統(tǒng)中包括了繼電器、接觸器以及相關的按鈕與開關，構成簡單，易操作。但是這一系統(tǒng)存在著很大的缺陷性，即控制單一。一旦生產(chǎn)要求發(fā)生了變化，就要求將控制系統(tǒng)重新配線，再加上控制具有斷續(xù)性，很難保證連續(xù)性的生產(chǎn)活動，因此缺乏靈活性。

而到了60年代，美國率先完成了電氣控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，在結合了繼電器控制系統(tǒng)操作簡單、經(jīng)濟性強等優(yōu)勢的基礎上，將編程方法以及程序輸入方式作了簡化，并利用了微處理器，設計出來可編程控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在研發(fā)成功之后，得到了廣泛的關注，被多國的企業(yè)引進并創(chuàng)新，使得系統(tǒng)更新得到了飛速的發(fā)展，其功能也得以不斷的優(yōu)化，具備了數(shù)字運算、網(wǎng)絡通信、信息處理的特點，在當下依然適用。盡管可編程控制系統(tǒng)具備了很多優(yōu)點，能夠?qū)?shù)字量與模擬量進行控制，但是其最初的研發(fā)是在繼電器控制系統(tǒng)的基礎上進行的，具有內(nèi)在的聯(lián)系性。與此同時，部分對電氣控制技術要求不高的設備中依然采用了繼電器控制系統(tǒng)，因此可編程控制系統(tǒng)的應用與繼電器控制系統(tǒng)存在著沖突。

從70年代至今，在計算機技術的推動下，電氣控制系統(tǒng)在核心技術的應用方面有了根本性的變化，基于現(xiàn)代計算機技術出現(xiàn)了DDC系統(tǒng)、CIMS系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)等新興的控制系統(tǒng)，對電氣控制領域起到了極大的推動作用。

二、關于電氣控制系統(tǒng)及聯(lián)合控制的概述

（一）電氣控制系統(tǒng)

1.電氣控制是電氣設備系統(tǒng)的重要組成。傳統(tǒng)的電氣控制主要是繼電器控制，而隨著現(xiàn)代信息技術的不斷發(fā)展，計算機控制、模擬電路控制與數(shù)字電路控制也逐漸被推廣與應用，成為了當前電氣設備中控制系統(tǒng)的主流。

繼電器控制系統(tǒng)。這一控制系統(tǒng)的核心是繼電器，主要是以繼電器為系統(tǒng)中心而構建其邏輯控制的網(wǎng)絡體系。在繼電器控制系統(tǒng)中，由于元件本身存在著缺陷性，與現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)相比性能不夠完善，因此其作為單一的控制系統(tǒng)已經(jīng)不常見。

2.模擬電路控制與數(shù)字電路控制。這兩類控制系統(tǒng)主要是以集成化電子線路為基本構造的電子系統(tǒng)，能夠?qū)υO備起到一個安全保護的作用。盡管這一控制系統(tǒng)的構造較為復雜，但是其運行速度是最快的，即使到了今天也仍然適用。

3.計算機控制系統(tǒng)。這一控制系統(tǒng)的核心是計算機，是以計算機為系統(tǒng)中心構建起來的網(wǎng)絡體系。在系統(tǒng)的外圍，其硬件往往是電子線路，因此與電子線路控制系統(tǒng)有著聯(lián)系性。但是相比之下，計算機控制更加富有柔性，能夠使系統(tǒng)在在不同應用軟件的控制下，完成不同的指令動作。隨著計算機技術的不斷進步，計算機控制系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展，出現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)等，前景廣闊。

基于系統(tǒng)中有誤繼電器的應用，能夠?qū)㈦姎饪刂葡到y(tǒng)分為觸點控制與無觸點控制這兩類。由于近年來人們生活水平的提高，使得大功率電氣設備的應用越來越廣泛，導致有觸點控制系統(tǒng)正初步被取消，而無觸點控制系統(tǒng)的使用范圍更大。

（二）聯(lián)合控制

聯(lián)合控制主要是指在同一個電氣設備的控制系統(tǒng)中，將繼電器控制系統(tǒng)、可編程控制器以及集散控制系統(tǒng)結合應用。聯(lián)合控制集合了這三種控制系統(tǒng)的優(yōu)點，使得單一電氣控制系統(tǒng)的性能得到了優(yōu)化。聯(lián)合控制系統(tǒng)中，繼電器充當?shù)氖峭〝嘀麟娫吹淖饔茫删幊炭刂破魇潜ＷC線路自動化控制的關鍵，通過遠程控制的方式對設備進行測量、參數(shù)修改、設備互約等。可以簡單認為，繼電器是聯(lián)合控制的基本元件，而可編程控制器與計算控制系統(tǒng)則是聯(lián)合控制的管理中心。

三、聯(lián)合控制系統(tǒng)的實際應用

對于電氣控制系統(tǒng)的選擇，應當從設備的具體情況來加以考慮，需要依據(jù)設備本身的運行方式、作用、生產(chǎn)工藝的因素，這樣才能夠滿足生產(chǎn)的需要。本文主要以某地區(qū)供熱站為例，分析了聯(lián)合控制系統(tǒng)的實際應用。

該供熱站的控制系統(tǒng)主要由水泵控制系統(tǒng)、輸煤控制系統(tǒng)以及風機控制系統(tǒng)這三部分組成。其中輸煤系統(tǒng)構成最為復雜，包括了斗式提升機、振動篩、卸料機等主要設備。其生產(chǎn)過程也較為復雜，為了優(yōu)化系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，就避免因為停機、跑料而導致的經(jīng)濟損失，應當對其控制系統(tǒng)作出優(yōu)化。輸煤系統(tǒng)的運行應當按照以下的啟動順序與停機順序來進行：

啟動順序：

電子秤→3#皮運機→2#皮運機→破碎機→振動篩→1#皮運機→電動給料機

停機順序：

電動給料機→1#皮運機→振動篩→破碎機→2#皮運機→3#皮運機→電子秤

通過分析以上的運行順序，如果在控制系統(tǒng)中單純采取繼電器控制系統(tǒng)的話，盡管成本較低且系統(tǒng)構造簡單，但是可能會導致跑料現(xiàn)象，從而威脅到現(xiàn)場工作人員的人身安全，因此其可靠性不足。且在整個輸煤系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)需要控制的設備數(shù)量較多，且不同的設備之間有著聯(lián)鎖性。如果繼電接點設置多，就會導致故障出現(xiàn)的幾率增大。與此同時，繼電接觸控制系統(tǒng)需要占用較大的空間，會占據(jù)大量的建筑空間，因此不可行。

結束語：

隨著工業(yè)電氣控制技術的不斷發(fā)展，聯(lián)合控制系統(tǒng)在當下具有相當大的優(yōu)勢，有利于生產(chǎn)活動的有序開展。聯(lián)合控制系統(tǒng)包括了繼電器控制系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)以及計算控制系統(tǒng)這三個關鍵的系統(tǒng)，但是在實際生產(chǎn)中不需要將三者都應用到。而是要從生產(chǎn)實際出發(fā)，同時要結合不同控制技術的特點與優(yōu)勢，選擇符合生產(chǎn)需要的控制系統(tǒng)。這樣才能適應企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場需要，實現(xiàn)技術性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一，并優(yōu)化設備性能，使之能夠安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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作者簡介：袁文婷，1987年12月，女，回族，河南濟源人，碩士研究生，助教，研究方向：電氣自動化。