工业控制过程中电气与自动化仪表的使用及相关控制

2018-02-15杜晓宇

机械管理开发 2018年12期

杜晓宇

（太原理工大学，山西太原 030024）

引言

如果将电气及自动化仪表比作是人手脚与眼睛，那么电气及自动化仪表将会把工业生产现场的有关信息，以可视的方式传达到控制器中，控制器根据实际情况将命令下达给设备，最终电气及自动化设备会完成命令中要求的操作，从而实现工业中的有效控制。电气及自动化仪表是整个工业控制系统的基础，发挥着至关重要的作用，影响着企业的生产效益和经济利益。

1 电气设备和自动化仪表概述

工业生产中，电气设备包含电力系统的发电设备和输电设备、电力监控设备以及相关保护设备等，在工业控制过程中，电气设备中有电加热器和电动机等，随着时代的发展和进步，电气设备已经开始朝着智能化的方向发展。

温度仪表、液位仪表以及压力仪表都是自动化仪表中的一种，目前有不少智能电力仪表也开始进入自动化仪表的范围。自动化仪表经常用来对火电厂的温度进行检测，除此之外，还有对污水处理厂的流量进行监测，自动化仪表除了可以对设备进行监测，还能够将实时数据上传到控制器，实现处理和报警的功能，最终达到工业自动化控制的目的。

2 电气设备和自动化仪表在工业控制过程中的应用

2.1 监测环节的应用

工业控制过程中，电气及自动化仪表需要对控制目标实时进行监测，监测行为贯穿于整个工业生产过程，当生产工作停止，电气及自动化仪表的监测也会停止。以某净水厂为案例，该净水厂的净化系统就是电气及自动化仪表的监控目标，在进行净水的过程中主要有三个环节，第一个环节是进水，第二个环节是净水，最后一个环节是出水，工作人员在进水工序中，需要对流量仪进行水量的设置，但是这项工作是有持续性的，工作人员不可能一天走在这里观察，而且人为进行测量不一定准确。因此，该净水厂使用了电气及自动化仪表设备，也就是自动化流量仪，将流量计、PLC和工控机、电动阀、泵等设备都应用在自动化流量仪中，这样情况下，该净水厂中水流量超出限度就会自动关闭阀门和停止水泵工作，并且进行自动化调节与控制，从而提高净水厂设备的工作效率，降低资源浪费。但是工作人员需要将记录功能在监测中添加，所有的检测内容都会被保存下来，这些数据看似毫无意义，却对电气及自动化仪表的总结与分析起到重要的数据参考作用[2]。

2.2 执行环节的应用

电气及自动化仪表的执行环节主要是为了衡量工业生产与自动化执行，指的是电气及自动化仪表在自动化控制中对发令器的要求进行操作，执行环节主要是根据电气及自动化仪表的情况相互配合操作，以净水厂的案例阐述，如果净水厂的电气及自动化仪表工作没有异常情况，设备只会进行监测，如果设备损坏导致水厂中有大量的水涌入，长时间发展下就会导致净水厂的净化效果降低，工作效率持续下降。因此，使用电气及自动化仪表可以有效规避这种风险，如果流量仪发现水量的变化处于常规时，处理器就会发出警报，工作人员在控制室中就能接收到通知，开始观察设备的使用情况。如果水的流量持续性加大，最终超过了安全值，那么流量计就会将信息反馈到控制系统中，控制系统中的处理器会根据执行器的情况下达有关命令，进行进水口封闭与停泵的操作，也可以将备用蓄水池打开，将大流量的水引入其中，从而使净水厂的净化系统可以避免水流蔓延带来的损失。

某电力公司通过将过时的分布式控制系统（DCS）更换为罗克韦尔自动化的PlantPAx过程自动化系统，实现了前所未有的电厂绩效，其中包括将启动时间缩短了30%，除此以外，PlantPAx系统还能帮助该公司的工作人员更好地符合排放等方面的各类法规，控制系统实现了自动化，操作人员可以直接从控制面板中对电厂的设备使用情况进行实时监测[3]。

2.3 保护环节的应用

工业控制过程中，保护环节主要是建立在监测环节与执行环节基础上得以实现的，如果被监测的目标在生产中出现了异常，保护环节能够对被监测目标进行保护，防止由于设备的过限操作造成损失，这也是对工业自动化控制系统的保护。

在工业生产过程中，尤其是电力相关的企业，工作经常会涉及到很多大型电力设备，例如在铸造厂中应用到的退火炉，加入的时候设备产生的功率和电流会非常大，如果继续使用下去，一旦电流超过了安全电力的界限，就会导致设备和零部件被损坏，甚至会造成电力危险。在过去铸造厂生产中，主要是依靠人工的方式对退火炉进行控制，但是这存在落后性，如果电流存在瞬间电流，退火炉无法在第一时间内被控制，同样会造成设备的损害和企业的损失。因此使用电气及自动化仪表可以有效避免这种情况，当电流瞬间变大，电流表可以将这时候的信息反馈给电气及自动化仪表处理器中，处理器可以根据实际情况将命令向设备中下达，电气设备和自动化仪表受到命令后立即将电源切断，实现了高效节能的电气及自动化仪表控制操作，避免了设备和零部件以及控制系统的损坏。

3 工业电气自动化仪表的有效控制

3.1 重视控制自动化仪表

随着时代的进步和发展，我国工业中基本实现了电气及自动化仪表的应用，但是部分工业生产企业对电气及自动化仪表的正确使用存在问题，只重视电气及自动化仪表的功能，忽略对电气及自动化仪表的控制管理，特别是一些大型企业中为了提高效率就会安装自动化程度高的电气及自动化仪表，使用的时候却没有注重控制管理与日常保养维修，导致设备经常出现故障。对此，企业在投入资金的同时还应该聘用有专业电力管理知识水平的人才，充分发挥对电气及自动化仪表的使用和保障作用。

3.2 加强对电气及自动化仪表的管理

企业在购买电气及自动化仪表时，应选择优质产品，既能够保障电气及自动化仪表的质量，同时还能够满足对生产中数据和计算的要求，设备不仅要有准确性，安装的时候也要便利。电气及自动化仪表购买后在进行安装的时候必须有专业人员在一旁负责，并且专业人员还要定期对电气及自动化仪表进行维护管理，检查的时候如果发现存在隐患，建议立即停止使用，并结合具体情况分析，找出故障存在的原因，及时排除故障，并做好后期检查和维护保养的工作。对于已经老化的电气及自动化仪表应该作为重点检查的目标，及时更换设备，对所有的信息进行记录，为后期的检查工作提供数据参考。