电气自动化设备可靠性的强化策略探析

童琳

摘 要：为了提升电气自动化设备可靠性，本文首先对测定影响其可靠性因素的系统进行设计，然后根据系统设计明确影响可靠性因素，最后针对相应的影响因素提出了 3 点提升电气自动化设备可靠性有效策略。

关键词：电气自动化；可靠性；策略

1.引言

现阶段，随着国家大力倡导自动化、智能化、智慧化，电气自动化设备在各领域的应用不断增加，涉及到我们生活方方面面。在国内，电气自动化早在 20 世纪 50 年代就已经开始发展，它是由传感器技术、控制技术、计算机技术、电机拖动技术等融合于一体组成，能够完成设备自动控制功能的设备[1] 。随着经济结构发生转变，电气自动化设备在工业生产和日常生活越来越趋于正常化。此外，电气自动化也逐渐的向模块化、系统化、智能化方向发展，它的工作化境通常较为复杂多变，进一步提高其运行的可靠性是保证生产系统稳定运行的重要前提。

2.测定电气自动化设备可靠性影响因素

2.1可靠性检测方法

目前，对于电气自动化设备的可靠性测试方法主要有实验室可靠性测定方法、保证试验测定方法以及现场可靠性测试方法[2] 。首先，实验室可靠性测试方法主要在封闭实验室环境下对设备进行测试，实验室环境是模拟自动化设备现场运行环境，包括并对其施工条件和运行环境的模拟。在进行实验过程中需要它所承受的应力与实际运行时相同，并对实验过程中的累计失效次数与时间等数据进行统计分析，得到最终设备的可靠性指标。第二，保证试验可靠性测定方法进行的时间是在设备生产后，但是还未投入市场时，这种测定方法属于无故障性质测试，主要是对电气设备结构主体中不同元器件进行测试，在测试过程中，如果发现存在问题的元器件，需要查看元器件的指数分布情况，对失效销量与时间变化规律进行分析和研究。该方法测试时间较长，因此大规模批量生产的设备只能够对部分样品测量，测试无法全面，而且电路相对复杂，一般多应用于可靠性较高的自动化设备。第三，该方法测试环境是自动化设备现场运行环境，在实际设备运行过程中记录、整理与分析测试过程中的各项可靠性数据，并通过计算实现设备可靠性基本指标。由于在真实的操作环境下，使得设备性能测试更加直观。

2.2电气自动化设备测试系统的设计

电气自动化设备主要是由电气元件、传感器以及电机等组件构成。本文采用PC104 总线技术，并在VC++开发环境下，结合数据库技术，实现电气自动化设备的快速检测。系统结构图如图 1 所示。

图 1 电气自动化设备检测系统结构图

从结构图中可知，该系统主要是由信号调理与变换模块、主控计算机模块以及人机交互界面等三部分主城，利用传感器对设备性能参数实时采集并传回至主控计算机中，然后主控计算机将该性能参数与预设参数进行比较，获取设备可靠性检测结果。

（1）硬件选型与设计

在硬件上，主控计算机只要采用具有稳定性好、体积较小、功能强大等特点且在复杂环境下可以实现设备检测功能的主板均可，接口数量满足功能需求，拥有 LCD/LVDS/CRT 等显示接口，自带千兆以太网口，采用固态硬盘，可以使用 Windows7 以上版本、Linux 等当下流行操作系统。

信号调理与变换模块主要是图 1 中的 AD/DA 变换模块，在本文要求 DA 板具有 8 路通道，电压范围在-5-+5V 范围内。因为 AD 板拥有较为有限的开关量，所以 DA 板的选择 需要 8 路输入与输出开关量在电路中应用，如 SD-1824。AD 板选择能够进行 PC104 总线数据采集的 SD161P，主要是采集电源电压。SD161P 芯片拥有自带 1 路 D/A 通道和 16 路A/D 同等，24 路可编程开关量输入输出，

A/D 转换输入电压在-5V-+5V 范围内。

信号调理模块主要是当主控计算机和测试设备之间存在连续

信号交互时，信号在没有变换直接传输至主控计算机上，导致信号超过 A/D 板的电压信号输入范围，此时采用该模块纪念性信号调理，从而达到保护 AD 板的目的。本文选择利用定位器将信号分压后分配给CD4051 芯片，然后信号再如松之AD 转化通道。CD4051 芯片是多路模拟选通开关芯片，用于节省 AD 通道而设计。

（2）系统软件设计

本文软件设计运行操作系统为 Windows 7，软件开发环境为VC++6.0，采用 C++作为编程语言。系统运行流程图如图 2 所示。

图 2 电气自动化设备检测系统流程图

系统上电启动时，首先是完成自检，呈现出开机界面，并完成初始化。然后对模式进行选择，电气自动化设备检测系统模式一般有自动测试和交互测试两种模式可供选择，前者测试模式不需要人工的干预能够直接完成系统测试，而后者则需要操作人员按照人机交互界面，按照制定步骤一步步完成测试。对测试模式选定后，对设备进行检测，将最终的检测结果保存于数据库中，至此完成本次测试。

3.影响电气自动化设备可靠性因素

从上面对电气自动化设备可靠性检测过程、结果中不难发现，影响电气自动化设备可靠性因素主要有以下幾个方面：

（1）电气自动化设备所运行环境。在受到环境中温度、气压、大气污染等因素的影响[3] ，可能会使得电气自动化设备运行过程中温度过高、机构运行不灵活、元器件损坏、运行不稳定等问题。

（2）设备设计及元件选型。对于设备设计过程中，元件选型不合适或者器件质量不合格，在长时间的使用时，芯片性能下降，难以实现控制设备的长期使用，存在潜在的可靠性隐患，最终导致电气自动化设备的可靠性下降。

（3）电磁波干扰。通常来说，电气自动化设备所运行的环境中都充满电磁场和电磁波，而很多电气自动化设备都对电磁波抗干扰能力较差，当受到电磁场或者电磁波干扰时，设备性能下降，可靠性也随之严重降低。

（4）机械作用力影响。电气自动化设备在运输过程中由于受到震动、离心加速力、冲击等因素的影响，时常使得设备内部元器件损坏，也容易导致设备性能参数产生变化，甚至引发疲劳损失，导致设备可靠性严重下降。

结语

科技进步的需求促进电气自动化设备的快速发展，电气自动化设备运用领域逐渐广泛，各种系统对于它的依赖性在不断加强，它的可靠性将直接影响整个系统的是否继续运行。如何提高电气自动化设备可靠性是当下各领域所要关注的重要问题。本文首先通过系统设计的方式来确定影响电气自动化设备的影响因素，然后针对相应因素提出相应提升设备策略。

参考文献：

[1] 邓维锋.对电气自动化控制设备进行可靠性测试的探讨[J].中国科技纵横，2010（18）：141-141.

[2] 宣朋.电气自动化控制设备的可靠性分析[J].科研，2015（2）：181-181.

[3] 仝志勇.电气自动化控制设备的可靠性分析[J].工程技术（全文版），2016（09）：200-200.

（作者身份证号码：130123197310090023）