工業(yè)電氣自動化中智能控制的應(yīng)用

羅 喜

中國輕工業(yè)長沙工程有限公司 湖南 長沙 410114

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)日趨成熟，逐漸被應(yīng)用各行各業(yè)當(dāng)中，進(jìn)而推動了社會的發(fā)展與進(jìn)步。在工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域，通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，而且釋放了企業(yè)的勞動生產(chǎn)力，提高了工業(yè)生產(chǎn)的安全性，為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究分析工業(yè)電氣自動化中智能控制的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 工業(yè)電氣自動化發(fā)展的主要影響因素

2.1 信息技術(shù) 近年來，以計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等組成的信息技術(shù)，逐漸成為人們?nèi)粘９ぷ骱蜕畈豢扇鄙俚囊徊糠帧Ｔ擁?xiàng)技術(shù)的應(yīng)用提高了信息獲取、處理和傳輸?shù)男剩瑢?shí)現(xiàn)了信息的及時共享和處理，尤其是隨著微電子器件以及光電氣器件的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高了信息技術(shù)的應(yīng)用有效性。在工業(yè)電氣自動化發(fā)展領(lǐng)域，信息技術(shù)的應(yīng)用，為智能控制提供了基礎(chǔ)支持，進(jìn)一步的推動了工業(yè)生產(chǎn)的智能化、自動化發(fā)展。

2.2 固體電子學(xué) 所謂固體電子學(xué)，就是在半導(dǎo)體以及集成電路的發(fā)展推動下，電氣自動化技術(shù)與物理科學(xué)之間的交叉日漸頻繁，進(jìn)一步推動了現(xiàn)代工業(yè)電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)光子學(xué)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

3 電氣工程自動化中智能控制技術(shù)應(yīng)用的必要性

3.1 降低人工成本，實(shí)現(xiàn)無人化控制 通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，減少了人工操作的步驟，最大化的壓縮了工業(yè)生產(chǎn)的時間，提高了工業(yè)電氣自動化的運(yùn)行效率。同時智能控制系統(tǒng)在保障電氣自動化系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時，還能根據(jù)所采集到的信息，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，提高電氣自動化的運(yùn)行效率和產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，減少了系統(tǒng)的故障頻次，降低了企業(yè)的人工成本支出，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 簡化運(yùn)行步驟，提高運(yùn)行效率 相比較傳統(tǒng)的技術(shù)而言，智能控制技術(shù)的最大的優(yōu)勢在于控制模型步驟的省略以及緊密系數(shù)的提高。傳統(tǒng)的控制技術(shù)模式下，收到技術(shù)水平的限制，電氣自動化在遇到一些復(fù)雜操作時，還需要借助人工來完成，即便是這樣，也不能較好的完成復(fù)雜的分析與操作，給整個工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量造成不利的影響。而智能控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅忽略了控制模型步驟，而且解決了模型識別所造成的障礙，進(jìn)一步提高了工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量。

3.3 提高數(shù)據(jù)處理能力 利用計算機(jī)強(qiáng)大的處理能力，智能控制技術(shù)能夠更加精準(zhǔn)的對數(shù)據(jù)進(jìn)行掌控和處理，即便是龐大的數(shù)據(jù)量，也能取得良好的處理效果和處理效率。同時，針對控制對象的不同，智能控制系統(tǒng)可以結(jié)合控制對象的差異性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，采用相對使用的自動控制策略，實(shí)現(xiàn)了模擬“人”的思維來運(yùn)行，極大的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效能。

3.4 改善設(shè)備設(shè)計 工業(yè)電氣自動化設(shè)計過程中，主要是依靠產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合相關(guān)的機(jī)械物理學(xué)理論來開展產(chǎn)品的設(shè)計工作。傳統(tǒng)的電氣產(chǎn)品在設(shè)計過程中相對單一，且只能依靠人工來完成設(shè)計工作，最終的設(shè)計方案也難以滿足產(chǎn)品的最佳性能要求。通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，利用遺傳算法以及專家系統(tǒng)等技術(shù)，提高了電氣產(chǎn)品的設(shè)計效率，降低了研發(fā)周期。除此之外，還能利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模擬邏輯等技術(shù)來對工業(yè)電氣自動化的電氣設(shè)備進(jìn)行改善優(yōu)化。

3.5 故障診斷 工業(yè)電氣自動化運(yùn)行過程中，可能會受到各種因素的影響，發(fā)生故障，一旦無法采取有效的措施解決故障，勢必給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而如何準(zhǔn)確快速的定位故障及判斷故障原因是故障診斷的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的工業(yè)電氣自動化故障判斷過程中，對故障的診斷存在一定的誤差，且診斷流程相對繁瑣。例如對于變壓器的故障，往往需要對變壓器的油液揮發(fā)氣體進(jìn)行采集、分析才能確定具體的故障，不僅花費(fèi)較長的故障判定時間，而且檢測結(jié)果很容易受到一些不確定因素的影響。利用智能控制技術(shù)將電氣設(shè)備智能化，不僅可以隨時監(jiān)測電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)行情況，來優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，減少故障發(fā)生的頻次，而且還能利用專家系統(tǒng)等技術(shù)手段，分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及生命周期，提前預(yù)測設(shè)備故障，并預(yù)警相關(guān)工作著人員，采取對應(yīng)的措施解決故障，避免故障的擴(kuò)大化，生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步提升。

4 工業(yè)電氣自動化中智能控制的應(yīng)用

以造紙行業(yè)自動化為例，介紹智能控制在制漿造紙廠中的應(yīng)用。

4.1 智能控制在紙機(jī)真空控制方面的應(yīng)用 在制漿造紙自動化中，從上漿系統(tǒng)到紙業(yè)成型，成品紙的含水量一般為5%～8%，紙張成型的過程中需要一定的真空度將水抽走，但脫水與成型是一對矛盾統(tǒng)一體，紙成型的過程，脫水不能太快，太快會導(dǎo)致紙漿中的纖維來不及分布均勻就已成型，難以形成高質(zhì)量的成品紙。如脫水太慢則會導(dǎo)致已經(jīng)分散的纖維重新絮聚，在出伏輥時也達(dá)不到要求的濕強(qiáng)度及干度。因此穩(wěn)定的真空度是影響紙品質(zhì)量的重要因素之一。

現(xiàn)代真空設(shè)備多采取透平泵，較傳統(tǒng)水環(huán)真空泵效率更高，能耗更低，而其核心的技術(shù)就是透平泵本身及其智能控制系統(tǒng)，利用智能控制技術(shù)對變頻器實(shí)現(xiàn)模糊的調(diào)節(jié)控制，從而更加精確的控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時配合調(diào)節(jié)導(dǎo)流板，使得輸出的真空度穩(wěn)定且精確，從而保證了紙機(jī)各個真空點(diǎn)對真空度的需求。智能透平機(jī)的應(yīng)用相較于傳統(tǒng)方式有顯著的節(jié)能效果，很大限度的提高紙廠的經(jīng)濟(jì)效益和競爭力。

4.2 智能控制在制漿造紙行業(yè)水處理方面的應(yīng)用 整個系統(tǒng)由三個PLC控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)智能自動化控制，并設(shè)置了兩個監(jiān)控站，通過以太網(wǎng)冗余的方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)控層與控制層之間的通信。

水處理采用一套PLC控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)水處理智能控制，該系統(tǒng)引入了PLC智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對車間補(bǔ)給水、凝結(jié)水、汽水化驗(yàn)系統(tǒng)以及生活水循環(huán)水系統(tǒng)的自動化處理。其中PLC作為整個系統(tǒng)的控制器，主要是利用采集終端設(shè)備對相關(guān)設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行采集反饋至監(jiān)控層，并接收來自監(jiān)控層的指令對現(xiàn)場的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行智能化控制。而監(jiān)控層主要是利用各種軟件將PLC所發(fā)送的設(shè)備實(shí)時狀態(tài)信息進(jìn)行動態(tài)畫面的展示，并發(fā)出指令來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

4.3 加藥系統(tǒng)的智能控制策略 對于制漿造紙行業(yè)的廢水處理而言，廢水排放必須經(jīng)過嚴(yán)格處理才能滿足排放要求。其原因主要是受到水本身PH值以及化學(xué)平的含量影響，必須對化學(xué)水池進(jìn)行加藥來解決以上問題。而在加藥過程中，必須結(jié)合當(dāng)前水樣的PH值來決定具體的加藥量，為了解決傳統(tǒng)人工電廠加藥控制過程中，存在的采樣時間滯后、非線性等問題，本電廠在加藥智能控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，引入了模糊控制原理以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

一方面專家經(jīng)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身具有較高的自我學(xué)習(xí)能力，通過以上兩種算法的融合，實(shí)現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加藥控制系統(tǒng)的設(shè)計，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自我學(xué)習(xí)能力，來動態(tài)的對模糊規(guī)則以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保加藥控制系統(tǒng)可以結(jié)合實(shí)際環(huán)境的變化來做出最及時的調(diào)整，以滿足電廠的實(shí)際要求，實(shí)現(xiàn)了加藥的智能控制。

圖1 加藥智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)束語

綜上所述，作為一種全新的科技成果，智能控制技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步推動了現(xiàn)代工業(yè)的智能化、自動化發(fā)展，為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益，滿足了社會發(fā)展的需求。因此，相關(guān)工作者必須重視智能控制技術(shù)的應(yīng)用，不斷革新工業(yè)電氣自動化的設(shè)備，滿足智能控制的發(fā)展要求，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，推動我國工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。