工業(yè)控制過程中電氣與自動化儀表的使用及相關控制

杜曉宇

（太原理工大學， 山西 太原 030024）

引言

如果將電氣及自動化儀表比作是人手腳與眼睛，那么電氣及自動化儀表將會把工業(yè)生產現場的有關信息，以可視的方式傳達到控制器中，控制器根據實際情況將命令下達給設備，最終電氣及自動化設備會完成命令中要求的操作，從而實現工業(yè)中的有效控制。電氣及自動化儀表是整個工業(yè)控制系統(tǒng)的基礎，發(fā)揮著至關重要的作用，影響著企業(yè)的生產效益和經濟利益。

1 電氣設備和自動化儀表概述

工業(yè)生產中，電氣設備包含電力系統(tǒng)的發(fā)電設備和輸電設備、電力監(jiān)控設備以及相關保護設備等，在工業(yè)控制過程中，電氣設備中有電加熱器和電動機等，隨著時代的發(fā)展和進步，電氣設備已經開始朝著智能化的方向發(fā)展。

溫度儀表、液位儀表以及壓力儀表都是自動化儀表中的一種，目前有不少智能電力儀表也開始進入自動化儀表的范圍。自動化儀表經常用來對火電廠的溫度進行檢測，除此之外，還有對污水處理廠的流量進行監(jiān)測，自動化儀表除了可以對設備進行監(jiān)測，還能夠將實時數據上傳到控制器，實現處理和報警的功能，最終達到工業(yè)自動化控制的目的。

2 電氣設備和自動化儀表在工業(yè)控制過程中的應用

2.1 監(jiān)測環(huán)節(jié)的應用

工業(yè)控制過程中，電氣及自動化儀表需要對控制目標實時進行監(jiān)測，監(jiān)測行為貫穿于整個工業(yè)生產過程，當生產工作停止，電氣及自動化儀表的監(jiān)測也會停止。以某凈水廠為案例，該凈水廠的凈化系統(tǒng)就是電氣及自動化儀表的監(jiān)控目標，在進行凈水的過程中主要有三個環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)是進水，第二個環(huán)節(jié)是凈水，最后一個環(huán)節(jié)是出水，工作人員在進水工序中，需要對流量儀進行水量的設置，但是這項工作是有持續(xù)性的，工作人員不可能一天走在這里觀察，而且人為進行測量不一定準確。因此，該凈水廠使用了電氣及自動化儀表設備，也就是自動化流量儀，將流量計、PLC和工控機、電動閥、泵等設備都應用在自動化流量儀中，這樣情況下，該凈水廠中水流量超出限度就會自動關閉閥門和停止水泵工作，并且進行自動化調節(jié)與控制，從而提高凈水廠設備的工作效率，降低資源浪費。但是工作人員需要將記錄功能在監(jiān)測中添加，所有的檢測內容都會被保存下來，這些數據看似毫無意義，卻對電氣及自動化儀表的總結與分析起到重要的數據參考作用[2]。

2.2 執(zhí)行環(huán)節(jié)的應用

電氣及自動化儀表的執(zhí)行環(huán)節(jié)主要是為了衡量工業(yè)生產與自動化執(zhí)行，指的是電氣及自動化儀表在自動化控制中對發(fā)令器的要求進行操作，執(zhí)行環(huán)節(jié)主要是根據電氣及自動化儀表的情況相互配合操作，以凈水廠的案例闡述，如果凈水廠的電氣及自動化儀表工作沒有異常情況，設備只會進行監(jiān)測，如果設備損壞導致水廠中有大量的水涌入，長時間發(fā)展下就會導致凈水廠的凈化效果降低，工作效率持續(xù)下降。因此，使用電氣及自動化儀表可以有效規(guī)避這種風險，如果流量儀發(fā)現水量的變化處于常規(guī)時，處理器就會發(fā)出警報，工作人員在控制室中就能接收到通知，開始觀察設備的使用情況。如果水的流量持續(xù)性加大，最終超過了安全值，那么流量計就會將信息反饋到控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)中的處理器會根據執(zhí)行器的情況下達有關命令，進行進水口封閉與停泵的操作，也可以將備用蓄水池打開，將大流量的水引入其中，從而使凈水廠的凈化系統(tǒng)可以避免水流蔓延帶來的損失。

某電力公司通過將過時的分布式控制系統(tǒng)（DCS）更換為羅克韋爾自動化的PlantPAx過程自動化系統(tǒng)，實現了前所未有的電廠績效，其中包括將啟動時間縮短了30%，除此以外，PlantPAx系統(tǒng)還能幫助該公司的工作人員更好地符合排放等方面的各類法規(guī)，控制系統(tǒng)實現了自動化，操作人員可以直接從控制面板中對電廠的設備使用情況進行實時監(jiān)測[3]。

2.3 保護環(huán)節(jié)的應用

工業(yè)控制過程中，保護環(huán)節(jié)主要是建立在監(jiān)測環(huán)節(jié)與執(zhí)行環(huán)節(jié)基礎上得以實現的，如果被監(jiān)測的目標在生產中出現了異常，保護環(huán)節(jié)能夠對被監(jiān)測目標進行保護，防止由于設備的過限操作造成損失，這也是對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的保護。

在工業(yè)生產過程中，尤其是電力相關的企業(yè)，工作經常會涉及到很多大型電力設備，例如在鑄造廠中應用到的退火爐，加入的時候設備產生的功率和電流會非常大，如果繼續(xù)使用下去，一旦電流超過了安全電力的界限，就會導致設備和零部件被損壞，甚至會造成電力危險。在過去鑄造廠生產中，主要是依靠人工的方式對退火爐進行控制，但是這存在落后性，如果電流存在瞬間電流，退火爐無法在第一時間內被控制，同樣會造成設備的損害和企業(yè)的損失。因此使用電氣及自動化儀表可以有效避免這種情況，當電流瞬間變大，電流表可以將這時候的信息反饋給電氣及自動化儀表處理器中，處理器可以根據實際情況將命令向設備中下達，電氣設備和自動化儀表受到命令后立即將電源切斷，實現了高效節(jié)能的電氣及自動化儀表控制操作，避免了設備和零部件以及控制系統(tǒng)的損壞。

3 工業(yè)電氣自動化儀表的有效控制

3.1 重視控制自動化儀表

隨著時代的進步和發(fā)展，我國工業(yè)中基本實現了電氣及自動化儀表的應用，但是部分工業(yè)生產企業(yè)對電氣及自動化儀表的正確使用存在問題，只重視電氣及自動化儀表的功能，忽略對電氣及自動化儀表的控制管理，特別是一些大型企業(yè)中為了提高效率就會安裝自動化程度高的電氣及自動化儀表，使用的時候卻沒有注重控制管理與日常保養(yǎng)維修，導致設備經常出現故障。對此，企業(yè)在投入資金的同時還應該聘用有專業(yè)電力管理知識水平的人才，充分發(fā)揮對電氣及自動化儀表的使用和保障作用。

3.2 加強對電氣及自動化儀表的管理

企業(yè)在購買電氣及自動化儀表時，應選擇優(yōu)質產品，既能夠保障電氣及自動化儀表的質量，同時還能夠滿足對生產中數據和計算的要求，設備不僅要有準確性，安裝的時候也要便利。電氣及自動化儀表購買后在進行安裝的時候必須有專業(yè)人員在一旁負責，并且專業(yè)人員還要定期對電氣及自動化儀表進行維護管理，檢查的時候如果發(fā)現存在隱患，建議立即停止使用，并結合具體情況分析，找出故障存在的原因，及時排除故障，并做好后期檢查和維護保養(yǎng)的工作。對于已經老化的電氣及自動化儀表應該作為重點檢查的目標，及時更換設備，對所有的信息進行記錄，為后期的檢查工作提供數據參考。

4 結語

隨著我國經濟的發(fā)展和工業(yè)化水平的日漸提高，工業(yè)設備變得越來越智能化和專業(yè)化，企業(yè)對生產的安全性越來越重視，智能化控制已經成為工業(yè)生產與發(fā)展的特色，在對電氣及自動化儀表進行設置的時候需要根據周圍的環(huán)境作為參考，保證設備的性能達到標準，實現工業(yè)控制過程的科學化和系統(tǒng)化。