工業電氣自動化儀器儀表控制探討

趙云鵬

（大慶油田自動化儀表有限公司，黑龍江 大慶 163000）

很多工業領域都離不開電氣自動化技術，隨著科學技術的不斷進步，不斷地向著信息化和智能化方向發展，很多自動化技術都與計算機技術、軟件技術有著密切的關系。工業自動化技術提高了企業的生產效率，推進了企業管理方式的創新，隨著新技術的不斷應用，也促進了自動化技術的更新。

1 電氣儀器儀表技術

（1）系統集成技術。作為工業自動化關鍵技術之一的系統集成技術，重點對數據通訊模塊單元、物理層的電氣元器件的配置和系統分析等方面進行設計，可以更便捷地對每個生產環節進行監測。與此同時，該技術多是針對規模較大的生產進行系統設計，可以促進生產效率的提升，控制好企業生產成本，促進企業的經濟效益提升。

（2）傳感技術。對控制對象的運行數據進行實時監測和信號傳送是傳感技術需要解決的問題，所以該技術多應用于工業控制系統的信號監測和控制，可以給主控制系統提供判斷和分析的數據，是實現工業自動化必不可少的重要技術之一。

（3）智能技術。該技術也可稱作為智能控制技術，在儀器儀表方面得到了大范圍的應用，可以提高測量控制系統工作效率，實現與信息技術的有效結合，在具體運用該技術時應該對企業的生產要求進行全面的考慮，從而優選出更加適宜的智能設施和控制方法。

（4）人機界面技術。工業自動化技術的應用需要加強對人機界面設計和研究，應該根據控制對象和使用環境具體情況，選擇適應性的硬件。同時，根據控制系統對于控制的要求，設計好操作界面和上位機控制程序，做好生產運行數據的處理和分析，根據需要對數據進行存儲和傳送。對人機界面功能進行完善，操作人員使用起來才會更加便利，有利于對系統控制對象的調整和控制。人機界面傳出控制指令后，通過信號傳輸通道對執行機構進行操控，從而達到生產的要求。還應該做好人機界面的后期維護和升級，對歷史數據進行備份。

2 工業電氣自動化儀器儀表控制系統的組成

（1）PLC 控制模塊。工業電氣自動化控制系統由多個部件組成，PLC 是重要的控制模塊，是整套控制系統的下位機，連接傳感器、執行機構和人機界面系統，如果此控制模塊出現問題，控制系統會面臨癱瘓的風險。做好控制信號的屏蔽，避免由于受到電磁信號的影響出現信號失真的問題，執行機構便不會按著設計好程序進行動作，嚴重情況下還會引發事故。必須保證每個所選的傳感器和執行機構的質量，安裝前應該進行質量檢查，關鍵件可以送到檢測機構再次驗證質量。在PLC 模塊正常運行時，還應該加強對電氣元件的檢查，保證電氣元件可以正常運行，如果出現故障及時進行維修和更換。

（2）通訊模塊。工業電氣自動化儀器儀表離不開運行信號和采集數據的傳送，通訊功能模塊承擔著整個控制系統的信息傳送和接收任務。通訊模塊與傳感器、人機界面設備間的信號傳送多采用串口、CAN 口或以太網口進行數據交互，在系統設計時，必須保證相互間通訊協議的一致性，避免后數據交互時產生困難。當前，工業控制多采用以太網通信端口進行數據通訊，采用TCP/IP 通信協議，在企業內部組建局域網絡，避免通信模塊占用過多的資源和設備，還可以保證數據傳輸信號的穩定性和精準性，實現全天候的信號傳輸，還可以利用光纖進行數據通信，可以有效地減少數據傳輸過程中的出現錯誤的可能性，防止外界對信號產生的干擾。

（3）中央控制模塊。中央控制單元多采用微機技術，由于計算機可以集中多個控制端口，可以和多種設備進行連接，從而實現不同的控制任務，可以根據控制工藝的要求，選擇數據處理精度和運行速度滿足應用情況的高性能計算機，可以有效地提高控制系統的運行效率，方便工作人員進行操作。計算機的監控界面可以采用組態軟件、VB 或VC 語言進行編寫，采用與下位機PLC 相同的通訊協議，并開發滿足控制系統要求的應用程序，從而實現與PLC 之間的數據交互，可以分擔通信網絡的負載，各種設備的運行情況可以在人機界面中實時的顯示出來，工作人員可以根據控制要求，在人機界面上設置工藝參數，從而實現對整個控制系統的集中控制。

3 工業自動化系統分析設計理念及工作流程

（1）控制系統的分析設計思想。針對工業自動化集中控制來說，應該把控制系統中的所有功能和作用都進行匯總，讓它都集中到同一個處理器進行控制和操作，工作人員可以方便的進行管理和操作，控制的對象和采集的數據比較多，而且需要對重要信息資料進地存儲和保護，控制系統會存在運行速度變慢的現象。同時受到多種因素的影響，控制系統的可靠性很難得到有效保證。隨著互聯網信息技術、微處理器的性能的不斷進步，有效地保證了控制系統的性能要求，把傳感器采集到數據信號、執行機構的控制信號都可以采用通信電纜共同傳輸，組網的性能得到了大幅提升，控制系統的穩定性和可靠性得到了保證，極大地減小了系統出現故障的可能性。可以利用無線傳感器技術組建遠程監測控制系統，由于多種設備的運行會產生電磁干擾問題，所以在進行設計無線控制系統時，應該注重對于關鍵控制節點的詳細設計，從而保證無線控制系統性能可以滿足設計要求。

（2）對控制系統實際運行的分析。計算機輸出控制數據信息時，通訊管理模塊進行數據處理后傳送于通信網絡當中，執行設備便會接收該控制信號。前置設備進行數據處理之后，可以把數據保存到相應的存儲設備當中，在WEB 服務器控制下，可以把數據信息發送到局域網絡當中，工作人員就可以實現數據信息的共享。而對于RTU 遠程信號單元來說，遙測采集信號板會對每個設備的運行信號實現采集，之后會利用模數轉換設備進行信號轉換，從而發送到中央控制單元當中，把處理通過處理及時顯示到人機界面當中，可以為工作人員進行控制決策提供數據支持。

4 提高工業電氣自動化系統性能的措施

（1）實現智能控制和信息技術的結合。智能控制則取代了人為操作程序，不需要太多的工作人員，企業管理效率和生產效率會進一步提升，自動化儀器儀表技術實現設備運行信號的采集，經過通信網絡傳送到智能控制設備進行數據存儲、分析和處理。該種控制環節都可以通過智能控制器來完成，實現了傳感技術、微電子等技術的融合，可以集中到智能化儀表當中。在將來發展趨勢將把智能化控制和信息化控制實現進一步的隔合，把PLC 控制、集中控制的優勢充分發揮出來。

（2）應該加大科技研發資金投入力度，重視技術創新。創新，是一個國家和民族得到不斷壯大和發展的必然條件。創新需要一批高素質的專業技術人才，利用先進的科研設備不斷研發新的技術。在人才培養和先進科研設備都需要投入大量的資金，企業在預算時應該列出該部分的費用，保證研發工作可以正常開展，工業自動化儀器儀表控制技術具備的科技含量較高，很多新型的傳感器、控制器等的研制需要充足的資金給予支持，科研資金的中斷必然對研發工作產生影響，因此，應該加大對科研資金的投入。

（3）加強工業自動化系統開發平臺建設。工業自動化儀器儀表技術的開發需要應用統一的開發平臺，對于工業自動化控制系統的設計有著重要的意義。采用開發平臺可以開發出滿足工控要求的系統，對于系統的測試和聯調都起到一定的促進效果，有效減少控制設備的損耗率，發揮出控制設備的應用效能，滿足企業對于工業控制的實際需求，根據控制系統的特點和客戶的具體要求，采取統一的方式把控制程序下載到PLC 控制器、嵌入式Windows CE 等軟件平臺中。

（4）自動控制系統采用標準的通信接口。工業自動化系統得到成功運行的關鍵還在于具有標準化的通信接口，可以有效地節省通訊信號轉換時間和控制成本，可以與辦公自動化系統中實現數據信息共享，方便的和企業的ERP 系統、MES 系統進行數據交互。PLC 控制器可以與計算機中的應用軟件實現信息傳輸，與辦公環境共同采用標準的接口和通信協議，保證不同系統間的有效數據連接，是將來工業電氣自動化的發展方向。

5 結語

當前，信息技術快速發展進步，工業電氣自動化儀器儀表技術應該緊跟時代發展的步伐，不斷對技術進行創新實踐，把新技術應用于工業領域當中，對于提高我國科學技術整體水平，促進經濟轉型升級，提高自主創新能力都具有十分重要的意義。新控制技術的不斷應用，必將有效地提高生產效率，減輕工作人員的勞動強度，為企業創造更多的經濟效益。