淺析工廠中電氣自動化控制技術的應用研究

馮少強 魏志穎 孫涵

黑龍江科技大學 黑龍江 哈爾濱 150022

引言

隨著我國科學技術的不斷創新與發展，人們的物質生活得到極大滿足，社會生產力顯著提升。電氣自動化的應用在一定程度上提高了工廠的生產效率，降低工人勞動強度，推動工業現代化、智能化發展。電氣控制技術是電氣自動化的核心方式，其實際應用范疇充分展示出工廠的自動化生產水平。

1 電氣自動化控制技術

電氣自動化控制技術是基于電子信息理論，將多個發動機關聯作為動力源，應用范疇較為廣泛。自動化控制技術的優勢在于其具有顯著的普適性，無論工廠規模大小，實際加工生產中均可應用該項技術[1]。自動化控制技術具有較高的生產效率，在同等工作時間內能夠提升產品加工效率。但電氣自動化控制技術同樣存在缺點，其在實際運用過程中安全性有待增強。對于工廠加工生產而言，安全是一切行動的前提，只有保障生產安全，才能有效開展生產活動[2]。

2 工廠中電氣自動化控制技術的應用實例

2.1 變配電消防分閘監控系統設計中電氣自動化控制技術的應用

對于任何工廠而言，火災自動報警裝置是確保工廠安全生產的前提。本次應用實例分析的卷煙廠共計包括19個防火區域，每個區域范圍內的非消防電源開關均有4個配電室集中管控。因此，在切斷非消防電源時需要將配電室內的斷路裝置作分閘處理，在該廠的變配電消防分閘監控系統設計過程中，主要分為兩種消防分閘回路模式[3]：

2.1.1 消防聯動裝置通過電源柜自帶中間繼電裝置來控制非消防回路的分閘。

2.1.2 通過消防聯動裝置提供相應的無源常態觸點，控制非消防回路的分閘。

兩種消防分閘回路模式均可實現。通過與消防專業人員的溝通后，動力中心與配電中心采用方案一，將中間繼電裝置的無源常態觸點與配電監控系統內的DI模塊關聯，從而對消防分閘數據傳輸信號進行實時監控；制絲中心和卷包中心采用方案二，該方案在實際應用過程中需要額外加裝一個中間繼電裝置，將其線圈關聯至斷路裝置的并聯線圈回路內，將觸點處于常態化工作模式，同時將其接入DI模塊，從而對消防分閘數據傳輸信號進行實時監控。通過將電氣自動化控制技術引入變配電消防分閘監控系統中，不僅降低了生產加工設備的停機時間，而且顯著提升相關工作人員的工作效率，確保設備供電的安全性和可靠性。

2.2 煙箱外形檢測剔除中電氣自動化控制技術的應用

在卷煙廠的內部生產過程中，需要將生產后的卷煙打包，然后在包裝成條，做好將條煙進行裝箱[4]。但由于箱皮折疊相對較為松散，卷煙密封后存在折疊不工整的情況。若采取人工篩選方式，不僅勞動強度大，而且人工篩選穩定性薄弱。因此，采用電氣自動化控制技術解決方案，對其中涉及的問題卷煙密封盒進行自動剔除操作，在剔除不合規產品時能夠實現報警功能。

根據實際需求本次將采用立式架構模式，將光電傳感裝置安裝在立式架構模式的適當位置處，構成立體自動檢測裝置。在實際操作過程中依據卷煙密封盒通過光電傳感裝置的時間來判斷是否為殘次品，若檢測時間高于設定閾值，則默認是殘次品。對于報警裝置而言，其采用漫反射光電傳感裝置，剔除單件卷煙密封盒時，設置為低頻提示音；剔除多件卷煙密封盒時，設置為高頻提示音。這樣工作人員就能夠根據聲音頻率判斷出剔除殘次品的情況，剔除單件卷煙密封盒殘次品時，報警裝置發出持續不間斷的5s聲光報警；剔除多件卷煙密封盒殘次品時，報警裝置發出2次/s的蜂鳴與光閃。

通過時間頻率試驗數據的統計，可知：當卷煙密封盒通過檢測裝置的時間為1860ms時，檢測成功率最優，幾乎達到100%。因此將卷煙密封盒通過檢測裝置的時間設定為1860ms，通過PLC程序的優化與設計，最終實現控制[5]。

2.3 自動運料小車中電氣自動化控制技術的應用

在卷煙廠的煙絲加工車間內，需要將篩選完畢的煙絲移動到下一工序位置處，對煙絲進行真空回潮操作。若采用人工運輸的模式，不僅人工成本較高，同時勞動強度較大，整體工作效率較低。此時引入電氣自動化控制技術，實現運料小車的自動化控制。在實際應用過程中，智能自動化運料小車的工作方式主要分為三種，即：

2.3.1 手動工作模式。在采用手動工作模式時，需要將控制開關劃至手動操控位置處，按“前進”按鍵，運料小車將做前行的動作，松開“前進”按鍵或劃至“卸料限位”控制處，運料小車將做停止動作；當運料小車停在卸料限位時，按“卸料”按鍵，運料小車將開始進行卸料動作，松開“卸料”按鍵將停止工作。

2.3.2 單周期工作模式。在采用單周期工作模時，需要將控制開關劃至單周期操控位置處，運料小車將停在“加載極限”位置處，按“開始”按鍵，運料小車加載工作15s；當運料小車裝滿運輸的材料時，將自動前行至“卸料限位”控制處，當運料小車停在卸料限位時，運料小車將開始進行卸料動作，卸料工作10s后自動停止，后退至裝料限位控制處，一個單周期運行完畢。

2.3.3 循環周期工作模式。在采用循環周期工作模式，需要將控制開關劃至循環周期操控位置處，按“開始”按鍵，運料小車將進入自動工作模式，運料小車工作一個單周期后，將返回至裝載極限，然后自動繼續下一個周期，直至直到按下停止按鍵。

三種運料小車的自動化控制模式，其均是通過交流接觸控制裝置的電機正反轉來實現的。其中運料小車的裝卸物料過程主要是由電磁閥進行操控，通過多次對運料小車控制程序的調試和優化，最終發現運料小車能夠通過電氣自動化控制實現生產所需的功能。

3 工廠中電氣自動化控制技術應用存在的問題

3.1 電氣自動化控制系統存在的問題

目前，由于各個工廠經濟實力、產品種類、生產模式等存在差異，使其對電氣自動化控制技術的重視程度不同，電氣自動化控制水平更是參差不齊。與此同時，由于各個工廠從事的行業屬性不同，采用的自動化控制設備的生產商也不同，從而很難對其自動化控制裝置的編程語言、通信協議等進行統一管理，相關技術人員也無法全面掌握市場流通的全部自動化控制設備的系統構建技術。

若工廠購買同一廠家的不同自動化控制設備，也可能存在不兼容的情況，甚至在使用過程中會造成安全事故或運行故障。同時由于設備廠商生產水平不同，使得市面上的接觸裝置、開關按鍵等零件設備的質量水平存在顯著差異，當工廠購買零部件設備時，難免不會碰到質量不過關、性能不高的殘次品，若是將這些殘次品應用到實際生產過程中，將會降低電氣設備使用壽命。

3.2 電氣自動化監控系統存在問題

現階段，部分工廠的電氣監控系統仍然無法全部覆蓋全部生產運行設備，在一定程度上無法滿足工廠電氣自動化裝置的監管需求，從而無法以設備故障報告的形式為工廠設備的全方位檢測提供憑證。相關技術人員獲取不到電氣設備故障報告，就無法精準的判斷設備存在的問題，這樣就會為電氣自動化裝置后期的運行埋下安全隱患。

如無法在第一時間及時處理電氣設備故障，勢必會造成無法估量的嚴重后果，甚至對工廠的人身安全、財產安全造成重大損失。大多數工廠應用的電氣自動化裝置質量相對不高，設備裝置在實際應用過程中無法實時的檢測故障，存在故障滯后、誤差等情況，從而在一定程度上造成工廠設備保護裝置燒壞、元件損壞等。

4 工廠中電氣自動化控制技術的應用前景

4.1 構建合理網絡體系架構

目前，電氣自動化控制系統還需要在不斷發展進程中變得更加規范化、智能化、便捷化等，這就需要構建科學合理的網絡體系架構，保證電氣裝置的安全穩定運行，從而在一定程度上彌補電氣自動化控制技術的不足。同時，需要強化工廠在計算機網絡應用層面的管理，實現工廠電氣設備管理體系和網絡健康體系的相互融合[6]。

將國際先進的電氣自動化控制技術、傳感器技術等引入工廠，使得工廠在實際運行過程中更加智能化、環保化。借助通信網絡主干線搭建的網絡體系架構，實現電氣設備監管全覆蓋，在一定程度上有效降低工作人員工作強度，提高電氣設備的監督管理效率。

4.2 開發統一應用系統平臺

由于市場上流通的電氣設備種類多樣，電氣生產廠商生產資質不同，同一零部件質量參差不齊，相互之間無法通用，這就為工廠在電氣設備采購、電氣自動化系統選型等方面造成不便。在實際應用電氣自動化控制系統時，大部分工廠在一定程度上均依賴于統一應用系統平臺、開放的系統開發環境、國際應用統一標準。

在工廠應用統一便捷的應用系統平臺時，不僅能夠在極大程度上降低工廠實際運用成本，而且還能夠降低設備采購的成本支出。例如，在目前的電氣自動化控制設備市場上，有很多可編程控制設備的廠商，如西門子、三菱等，其設備編程語言的開發環境、設備安裝形式等均存在顯著差異化。因此，需要根據工廠的實際運行概況，開發同一應用系統平臺，使其在實際應用過程中獲得最佳效果。

4.3 促進電氣控制的智能化

隨著我國科學技術水平的不斷提高，人工智能技術的發展日新月異，在工廠未來的發展進程中人工智能最終可能將全部替代傳統人工勞力。電氣自動化控制技術領域也應與時俱進，不斷追逐該領域的前沿技術，實現電氣自動化控制向神經網絡控制、模糊控制等智能化方面的變革，在今后的發展進程中可擴展其應用區域范疇。

例如，通過智能化技術手段實現電氣設備的自動切換、數據模擬量整合與分析；聚焦工廠內部重要電氣設備及運行系統，實現隨時隨地、跨時空的智能監管；借助網絡信息技術對電氣設備系統進行實時監測和監控，同時將獲取的設備故障等情況上傳終端網絡，使其能夠在第一時間對電氣設備故障進行處理。

5 結束語

基于上述的詳細分析，在工廠中科學合理的應用電氣自動化控制技術，其不僅能夠降低工人勞動強度，而且還能提高整體工作效率。電氣自動化控制技術的應用是增強我國工業現代化水平的核心體現，是科學技術創新發展及人們生活水平提升的重要標志。無論是電氣自動化技術理論，還是信息控制理論、電氣設備管理理論等，均需要與工廠實際應用相結合。在工業領域從事電氣設備管理、生產經營管理、設備零部件采購的相關人員，均需要將理論知識運用到工廠廠房的設備維護、產品檢測、設備安裝等環節。在實際中不斷探索電氣自動化控制技術的理論技能，在一定程度上確保電氣自動化控制技術在應用過程中的安全性和有效性。