電氣自動化控制設備的可靠性探析

王蘭濤，李繼勇

（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津 301500）

進入21世紀以來，電氣自動化技術伴隨著大量的市場應用和行業推廣，其技術的先進性和創新程度獲得了顯著的提升。在先進制造業和傳統行業的變革與轉型時期，電氣自動化控制技術不但能為企業節省大量的人力物力成本，也有助于提升生產制造過程的先進性和智能水平。同時，也很好地順應工業4.0的時代發展背景，為企業贏得更大的市場競爭力。

1 電氣自動化控制設備可靠性的影響因素

1.1 環境因素

電氣自動化控制設備很容易受到環境的影響，從而出現一系列問題。濕度、溫度、氣壓、污染均會影響設備正常運行，如設備過熱、結構遭到破壞、設備運行問題頻發，嚴重者將會直接導致設備罷工，對鋼鐵企業的生產造成尤為不利的影響[1]。

1.2 元器件質量因素

在電氣自動化控制設備中有許多電子元器件，這些元器件的和質量如果得不到保障，就會影響設備的可靠性。一部分元器件的生產廠家不重視質量，只圖利益，這樣就會在生產元器件的過程中不重視質量監督和控制，導致元器件質量參差不齊，如果在沒有對元器件進行嚴格檢驗的情況下就投入使用，就會給設備帶來嚴重的安全隱患。

1.3 電磁波干擾因素

電氣自動化控制設備的運行環境通常比較惡劣，這是因為在環境中會充斥許多磁場，各種電磁波會對設備的運行造成不利影響。電磁波干擾所帶來的主要影響時設備運行不夠穩定，而這就會導致電氣自動化控制設備可靠性不斷下降[2]。

2 電氣自動化控制設備可靠性測試方法

2.1 出廠前性能測試

電氣設備在完成產線組裝和制造后，在出廠前必須要經過多輪性能測試。這一過程主要關注設備本身是否存在質量問題以及各項功能的運行穩定狀況。通過規范化、系統化的出廠前測試環節，可提早發現電氣自動化設備中存在的運行異常，并針對測試所得的數據計算出相應故障率，從而采取對應的解決辦法提升設備的運行穩定性。對于鋼鐵企業電氣自動化設備運行時故障率較高的零部件和元器件，可根據檢測結果在出廠前進行反復的試驗和修復。盡量從源頭保證設備的整體可靠性。測試過程中應嚴格遵照國家相關標準和行業標準，借助黑箱檢測和智能化檢測平臺，全面的對設備的功能性和可靠性進行監測評估，以此保證產品質量和整體素質。另一方面，設備生產過程中也應該加強監督與管理。流水線作業的組裝環節和零部件的生產制造環節都應該落實跟蹤管理方式。可采取二維碼標注作為信息共享的方式，在其中錄入生產數據和負責相應工序的人員信息，再利用數據共享網絡和云計算平臺對數據進行統一分析管理，實現生產全程可追溯，共同確保產品的質量與投入市場后的設備運行可靠性。

2.2 實驗室模擬仿真測試

鋼鐵廠的電氣設備在現場運轉和應用過程中，其環境具有一定的特殊性。出廠前的標準化測試難以模擬這種環境，此外相關檢測項的設定也可能存在與實際偏差較大的情況。為此，還需要設置模擬現場環境進行仿真測試的環節。通過搭建接近實際生產環境的模擬功能測試空間，盡量還原相關環境影響因素，并對電氣設備的運行數據進行周期性的采集和統計，客觀分析設備可靠性的影響因素及作用程度，在此基礎上總結出設備可靠性的實質性影響因素。此類方法需要依賴于模擬環境的真實程度，而在環境搭建的過程中應盡量減少與電氣設備運行狀態無關的其它影響因素，有效控制隨機事件的產生。并通過大量重復性實驗抵消其對真實數據帶來的影響。在實驗室中采取模擬仿真測試的方法耗時周期一般較長，因此更適用于大批量電氣設備的產品功能檢測和可靠性評估[3]。

2.3 現場環境測試

經歷過上述模擬仿真功能測試后，為了進一步驗證現場實際運行狀況下的設備可靠性，還需在現場實際工況下進行長期的規范化驗證性運行。通過分析電氣設備的運行數據，找到其中存在的規律性變化趨勢及可靠性影響因素。通過真實環境下的測試與運行，確保采集到的設備數據準確，設備功能的評估客觀、真實、有效。同時，現場測試還能夠發現模擬測試時電氣設備難以發現的質量缺陷等問題。可通過設置觀察對照組，對不同工藝生產環節中設備的運行狀況進行橫向對比或組織各產線的生產工人和專業技術人員對設備的運行狀況進行周期性的檢測觀察，匯總可能存在的設計缺陷或功能異常等情況。現場測試覆蓋到各環節，監測和管理的人員也涉及到各工藝產線的技術人員和管理者，這樣全面覆蓋的隱患排查和漏洞檢測機制能夠充分保證電氣設備的可靠性。

3 可靠性測試方法的選擇方式

確定某一款自動化電氣設備的性能所要使用的可靠性測試方案制定是一個系統而長期的過程。可靠性測試方法及方案的選擇和制定要因地制宜，充分考慮到各種環境因素和實際工況因素等與設備關聯的影響因素。當測試項本身存在類別上的差異和分布不規律時也應采取不同的方法，以保證測試內容的全面覆蓋。設備自身的各種規格功能、主要參數指標及其適用的環境需按照測試程序的規范化標準，并充分參考其重點影響因素進行權衡。由于電氣設備的可靠性會受環境因素的直接作用而產生較大的不確定性，因此測試過程中的場地因素和測試程序的完善度都應列入前期的考察范圍。測試過程中要嚴格遵照相關技術標準和規范操作要求而執行，確保測試的程序規范化，采集的數據真實有效。另外，部分鋼鐵企業在電氣自動化控制設備可靠性測試過程中，往往會著重關注其某一方面的素質和整體表現，而忽視了其他同類型性能指標的表現。而在實際應用時，這些被忽略的功能性標準也會影響到設備的整體運行穩定性。因此，測試環節必須充分保證測試的全面性和客觀性，避免其對測試結果造成的干擾。

4 電氣自動化在鋼鐵企業中的應用策略

4.1 PLC技術在鋼鐵工程電氣自動化中的應用

（1）在鋼鐵工程的安全監控系統中的應用。PLC技術在整個安全監控系統中可以更好地完成監測、監控的工作，搜集鋼鐵工程的整體運轉效率，集中監測工程的數據情況，統一將數據輸送到控制中心，對數據進行深入挖掘和分析，方便鋼鐵工程的管理人員可以實時了解電氣設備的運行情況。PLC技術在安全監測系統中一旦發現電氣設備的故障問題，可以立即啟動鋼鐵工程的自我保護裝置，對故障問題的原因進行分析，發出停止設備運轉的信號，給現場的所有工作人員發出預警信號，使鋼鐵工程的現場工作快速停止，將故障問題帶來的損害降到最低，最大程度地確保了施工現場的人員生命安全。PLC技術在鋼鐵工程中的安全監測中具有很大的優勢，有效維護鋼鐵工程的自動化運轉，使得鋼鐵工程的自動化技術輔助和生產效率得到提高，保障工程的完善，發揮鋼鐵工程的最大化價值，促進鋼鐵工程的整體效率提升。

（2）加強鋼鐵工程中PLC技術應用人才的培養。基于PLC技術在鋼鐵工程中的應用優勢，鋼鐵工程的管理人員應當重視專業技術人才的培養，掌握PLC技術的使用先進優勢，對當前的系統和設備的使用進行全面掌控和操作，維護當前的鋼鐵工程生產和運輸的現狀，為此，鋼鐵工程的管理人員要對專業的技術人才進行定期培養，培養一批專業的保養和維護人員，做好日常的鋼鐵工程生產和運輸工作，保障鋼鐵工程的安全生產環境，確保鋼鐵工程的整個電氣自動化發展趨勢可以穩定向前。在鋼鐵工程的生產中融入PLC技術，挖掘電氣設備的巨大生產潛能，發揮電氣自動化的優勢確保整個鋼鐵工程的生產質量，為此整個生產過程需要PLC技術的輔助。研發出新型的PLC技術自動化控制系統，使生產過程得到全面的維護和保障。專業的人才管理也使PLC技術在使用中更加專業、快捷，使得整個鋼鐵工程的生產系統效率和質量得到保障和提升。

4.2 有效地控制生產管理活動

第一，鋼鐵企業通常都需要以制造模子為內容，先模擬出鋼鐵生產加工制造的整個環節流程，當然這都是在應用現代化的計算機和多媒體技術的基礎上開展的。第二，鋼鐵企業還需要合理優化自身的生產運營模式，根據生產運營過程中出現的利弊來優化制造流程，這在很大程度上有利于鋼鐵生茶加工流程更加科學化，同時也為新鋼鐵工藝以及新產品面世創造條件。第三，鋼鐵企業在不斷加快制造速度時，可以適當建立鋼鐵企業生產管理控制系統，通過電氣自動化技術以及專家研究、網絡分析與設計和事例推演等手段盡可能提高鋼鐵企業生產的自動化和制造水平。第四，為了高效處理鋼鐵生產中存在的問題，需要對鋼鐵生產環節的比例系數數據進行合理分析，從而實現鋼鐵生產制造流程的高效化與科學化。

4.3 實現遠程操控

遠程操控技術屬于一種智能化的技術，它滿足了時代發展的需求，以智能化控制為基礎和前提，是一種先進的操作手段，是我國機械自動化未來發展的必然趨勢。隨著我國科技水平的提升，鋼鐵設備逐漸代替了勞動力，這在一定程度上降低了勞動成本支出，促進了鋼鐵設備朝著智能化的方向發展和進步。機械智能化將人工智能和計算機技術有效結合在一起，有效地控制了自動化的全過程。同時在機械自動化發展和控制中積極引入了先進的生產技術，加快了鋼鐵設備智能化發展的進程。除此之外，相關工作人員要明確遠程操作的具體流程，保證軟件和硬件到位，提高軟件和硬件的配合度，實現鋼鐵設備的智能化發展。提升自動化操作技術水平有利于降低施工成本支出，提高技術水平。當機械自身完成整個操作后，可以有效地解決突發故障。

4.4 運用智能化技術

智能化的技術可以提高電氣控制方面的精準程度。電氣化的工程的數據都是通過計算機自動進行采集和統計的，這樣可以更加的簡化電氣操作的過程。科技技術是推動電氣自動化的重要的依靠，可以說計算機信息技術是電氣自動化全面發展的一個重要的基礎。鋼鐵系統不同于其他的行業它的涵蓋面非常的廣闊，涉及的領域也是重要的所以單純的依靠人工來采集數據樣本是不科學的。用計算機技術采集數據可以更加科學和精確的得到電氣工程方面的數據。智能化的技術在電氣工程之中的實際應該是可以在很大程度實現電氣工程的自這樣動化的水平的。比如說在電氣工程出現故障通過智能化的技術是可以很技術的診斷出來的。電氣工程的機構相對復雜，有些故障可以說是非常隱秘的，但是對電氣工程的負面影響還是比較大的，對電氣設施的維護帶來了一定程度的負面的影響。運用智能化的技術是可以提供故障診斷的專業技術的，降低了對人工的依賴程度[4]。

綜上所述，電氣自動化技術對于鋼鐵企業的發展以及市場競爭力的提高是極為必要的，同時也能夠促進企業自身核心競爭力的形成，并且盡可能做到保障企業產品的生產質量，控制企業生產成本，最終實現企業生產的綠色可持續。因此，為保證我國鋼鐵企業能夠在世界市場占有一席之地，就需要鋼鐵企業加大對生產線自動化水平的重視與投入，并且引起國家的重視，支持自動化技術研發，給予足夠的人力物力的支持，使鋼鐵行業獲得穩定發展。