電氣自動化控制在工廠中的應用

陳呈

摘 ?要：電氣自動化控制對工廠的生產和發展都有重要作用與意義，除了能減少生產成本，還能保證生產質量和效率，促進企業進一步生產，在激烈的市場競爭中站穩腳跟，獲得更好的綜合效益，包括經濟效益和社會效益。

關鍵詞：電氣自動化;控制;工廠

1 工廠對自動化控制技術的應用現狀分析

在工廠的很多生產設備當中都會用到自動控制技術，比如借助計算機分布式控制系統為工廠的生產設備實施集中操作管理及分布式控制。一些企業向外引進了以計算機為核心的聯網監控技術，通過對計算機網絡的合理應用，對整個工廠進行信息化監控，對監控視頻系統和信息管理系統進行高度融合，以此實現遠場操控及管理。通過對自動化控制的合理應用，能大量減少操作人員的數量。

在我國，工廠自動化控制和發達國家相比依然存在一定程度的差距，這主要表現在以下幾個方面。

1）工廠的生產控制策略還缺乏全面性與系統性。工廠的生產環節之間往往緊密銜接，為了使訂單和原材料之間實現直接掛鉤，并保證產品質量，不可只注重熱冷端之間主次關系，需要以冷端訂單目錄為依據，對熱端生產投入進行合理安排，以此減少產品的庫存，同時遵循有的放矢原則對生產計劃進行安排。就目前來看，很多工廠因對生產時某些參數及其控制標準未能做到準確認識，使控制標準產生一定偏差，對產品生產進度與質量造成影響。

2）生產控制策略和算法還需要進行改進。工廠生產中，設備控制屬于復雜問題，尤其是在生產能力不斷提高的情況下，這一問題將顯得更加復雜，這就對了生產控制策略及算法提出了更高的要求。但從目前情況看，自動控制技術還無法滿足實際要求，仍需要進行針對性的改進。

2 工廠對電氣自動化控制技術的實際應用

2.1 對集散控制系統的應用

集散控制主要是對工廠的生產工藝開展集中式管理和分散式控制，由以下三部分組成：其一，集中管理;其二，分散控制;其三，通信網絡。工程師和操作人員為工廠的整個生產過程實施集中監控及管理，各站點間采用網絡通信的方式進行信息交互。在大多數工廠中，以現場總線為基礎的集散控制，屬于開放與集成相結合的系統，在生產線上作為主力存在，它主要具有以下幾點優勢。

1）減少敷線方面的成本，使線路安裝和維護都得以簡化。

2）能同時對不同的過程變量進行傳送，支持在線故障診斷與自動檢測;將模擬型號替換成數字信號，能有效保證系統精度，提高儀表裝置的可靠性與自主性。

3）由于現場總線具有雙向性，所以可以在控制室對所有現場儀表設備進行標定及調整。

4）采用世界統一的標準，能為用戶以自身實際情況為依據選擇適宜的廠家及產品提供方便，無需考慮總線接口是否匹配等實際問題。

2.2 對PLC技術的應用

PLC是可編程邏輯控制器的英文簡稱，利用工業PC與相應的配套設備，可以對工廠的整條生產線進行邏輯化控制，具有很高的可靠性，且配置十分靈活，抗干擾能力強。伴隨網絡技術不斷進步和發展，PLC將越來越趨向于網絡化。在PLC之間、上位機與PLC之間，聯網通訊將逐步向深入化與多樣化等方向邁進。在此基礎上，根據統一且通用的標準，以使網絡達到集團化控制和遠程集散式控制等為根本目標，在不同的廠家之間建立完善的控制系統，這必將在工廠的生產控制環節得到十分廣泛的應用。

2.3 對變頻調速技術的應用

工廠生產過程中，主要使用交流電機，其使用各占比一直很大。在這種情況下，若能在生產過程中引入變頻調速技術，能在保證生產效率與質量的基礎上減少能耗。另外，通過對閉環技術的合理應用，還能對生產質量予以嚴格控制，根據實際情況對生產線上的設備及配料進行適當調整。實踐表明，在生產中引入變頻調速技術后，能減少15%左右的用電，節能效果十分顯著。

2.4 建立標準、統一且安全的程序結構

為提高系統應用功能，需要對開發系統實施分離，以此在技術上進行創新，確保工廠的信息管理、監管等實現一體化。此外，采用統一化電氣自動化控制系統能減少生產成本，加快生產效率。基于此，所有工廠都應建立統一化程序。在實際工作中，還應建立完善的安全技術，這是系統重要組成部分之一，主要包括機器設備、系統操控及管理人員等方面的內容。比如，系統如果產生失控的問題，工廠無需花費過大費用來處理。

3 工業4.0對工廠電氣自動化控制的重要意義

對于工業4.0，它最初由德國提出，主要是指借助CPS系統使生產過程中的所有環節都實現數據化與智慧化，進而使產品的供應達到及快速有效。要想從根本上實現工業4.0，必須配備好相應的硬件設施，當前我國快速興起和發展的網絡技術，能有效填補在網絡配套上存在的空白，使硬件配置達到現階段網絡需求。與此同時，這樣還能為工廠實現工業4.0目標提供可靠支持，確保電氣自動化控制技術能在工廠生產中得到更好的應用和發展。

對工廠的電氣自動化控制發展而言，工業4.0有顯著指導意義，它的三大主題之一，即智能工廠，可以使整個生產系統實現智能化和網絡化，使當前的單一化生產真正變成由訂單決定實際生產。將訂單作為導向，以客戶訂單為依據對工廠生產資源進行配置，結合訂單需要的產品，從生產原料環節入手，設置成這份訂單獨特標簽，不同的專用原材料對應相應的產品，在生產源頭上進行控制;另外，將產品實際生產配置精準把控于生產進度控制，也就是在生產計劃當中對生產時間及完全時間進行精確排列，最終實現對生產及能源成本的有效控制。在實現了智能工廠以后，企業要在不斷升級改進生產工藝與生產設備的基礎上，以產品線為依據對設備進行配置，以此提高所有生產設備的高效性與合理性。

4 結語

伴隨時代的不斷發展與行業需求不斷改變，在工廠中進行自動化與智能化改造是一種大勢所趨，比如通過對集散控制、PLC與變頻調速等電氣自動化技術的合理應用，除了能減少工廠的生產成本，使工廠生產達到環保節能目標，并且還能促進企業自身發展，充分發揮在市場中具有的競爭優勢，確保企業保持在可持續性發展狀態。另外，伴隨工業4.0在不同行業中的應用，以及網絡技術快速發展，各行業都將迎來重要工業變革。在這種情況下，工廠必須緊緊跟隨電氣自動化技術發展，使企業在將來的市場競爭當中充分保持一定競爭力，從而實現長遠發展。

參考文獻

[1] ?孫獻智.機械設備電氣工程自動化與工廠供配電節能控制分析[J].科學技術創新，2020，10（19）：73-174.

[2] ?解磊，吳風武，田萌.在生產工作中工廠電氣自動化控制技術的應用[J].冶金管理，2020，11（3）：75;77.