电气自动化控制在工厂中的应用

陈呈

摘  要：电气自动化控制对工厂的生产和发展都有重要作用与意义，除了能减少生产成本，还能保证生产质量和效率，促进企业进一步生产，在激烈的市场竞争中站稳脚跟，获得更好的综合效益，包括经济效益和社会效益。

关键词：电气自动化;控制;工厂

1 工厂对自动化控制技术的应用现状分析

在工厂的很多生产设备当中都会用到自动控制技术，比如借助计算机分布式控制系统为工厂的生产设备实施集中操作管理及分布式控制。一些企业向外引进了以计算机为核心的联网监控技术，通过对计算机网络的合理应用，对整个工厂进行信息化监控，对监控视频系统和信息管理系统进行高度融合，以此实现远场操控及管理。通过对自动化控制的合理应用，能大量减少操作人员的数量。

在我国，工厂自动化控制和发达国家相比依然存在一定程度的差距，这主要表现在以下几个方面。

1）工厂的生产控制策略还缺乏全面性与系统性。工厂的生产环节之间往往紧密衔接，为了使订单和原材料之间实现直接挂钩，并保证产品质量，不可只注重热冷端之间主次关系，需要以冷端订单目录为依据，对热端生产投入进行合理安排，以此减少产品的库存，同时遵循有的放矢原则对生产计划进行安排。就目前来看，很多工厂因对生产时某些参数及其控制标准未能做到准确认识，使控制标准产生一定偏差，对产品生产进度与质量造成影响。

2）生产控制策略和算法还需要进行改进。工厂生产中，设备控制属于复杂问题，尤其是在生产能力不断提高的情况下，这一问题将显得更加复杂，这就对了生产控制策略及算法提出了更高的要求。但从目前情况看，自动控制技术还无法满足实际要求，仍需要进行针对性的改进。

2 工厂对电气自动化控制技术的实际应用

2.1 对集散控制系统的应用

集散控制主要是对工厂的生产工艺开展集中式管理和分散式控制，由以下三部分组成：其一，集中管理;其二，分散控制;其三，通信网络。工程师和操作人员为工厂的整个生产过程实施集中监控及管理，各站点间采用网络通信的方式进行信息交互。在大多数工厂中，以现场总线为基础的集散控制，属于开放与集成相结合的系统，在生产线上作为主力存在，它主要具有以下几点优势。

1）减少敷线方面的成本，使线路安装和维护都得以简化。

2）能同时对不同的过程变量进行传送，支持在线故障诊断与自动检测;将模拟型号替换成数字信号，能有效保证系统精度，提高仪表装置的可靠性与自主性。

3）由于现场总线具有双向性，所以可以在控制室对所有现场仪表设备进行标定及调整。

4）采用世界统一的标准，能为用户以自身实际情况为依据选择适宜的厂家及产品提供方便，无需考虑总线接口是否匹配等实际问题。

2.2 对PLC技术的应用

PLC是可编程逻辑控制器的英文简称，利用工业PC与相应的配套设备，可以对工厂的整条生产线进行逻辑化控制，具有很高的可靠性，且配置十分灵活，抗干扰能力强。伴随网络技术不断进步和发展，PLC将越来越趋向于网络化。在PLC之间、上位机与PLC之间，联网通讯将逐步向深入化与多样化等方向迈进。在此基础上，根据统一且通用的标准，以使网络达到集团化控制和远程集散式控制等为根本目标，在不同的厂家之间建立完善的控制系统，这必将在工厂的生产控制环节得到十分广泛的应用。

2.3 对变频调速技术的应用

工厂生产过程中，主要使用交流电机，其使用各占比一直很大。在这种情况下，若能在生产过程中引入变频调速技术，能在保证生产效率与质量的基础上减少能耗。另外，通过对闭环技术的合理应用，还能对生产质量予以严格控制，根据实际情况对生产线上的设备及配料进行适当调整。实践表明，在生产中引入变频调速技术后，能减少15%左右的用电，节能效果十分显著。

2.4 建立标准、统一且安全的程序结构

为提高系统应用功能，需要对开发系统实施分离，以此在技术上进行创新，确保工厂的信息管理、监管等实现一体化。此外，采用统一化电气自动化控制系统能减少生产成本，加快生产效率。基于此，所有工厂都应建立统一化程序。在实际工作中，还应建立完善的安全技术，这是系统重要组成部分之一，主要包括机器设备、系统操控及管理人员等方面的内容。比如，系统如果产生失控的问题，工厂无需花费过大费用来处理。

3 工业4.0对工厂电气自动化控制的重要意义

对于工业4.0，它最初由德国提出，主要是指借助CPS系统使生产过程中的所有环节都实现数据化与智慧化，进而使产品的供应达到及快速有效。要想从根本上实现工业4.0，必须配备好相应的硬件设施，当前我国快速兴起和发展的网络技术，能有效填补在网络配套上存在的空白，使硬件配置達到现阶段网络需求。与此同时，这样还能为工厂实现工业4.0目标提供可靠支持，确保电气自动化控制技术能在工厂生产中得到更好的应用和发展。

对工厂的电气自动化控制发展而言，工业4.0有显著指导意义，它的三大主题之一，即智能工厂，可以使整个生产系统实现智能化和网络化，使当前的单一化生产真正变成由订单决定实际生产。将订单作为导向，以客户订单为依据对工厂生产资源进行配置，结合订单需要的产品，从生产原料环节入手，设置成这份订单独特标签，不同的专用原材料对应相应的产品，在生产源头上进行控制;另外，将产品实际生产配置精准把控于生产进度控制，也就是在生产计划当中对生产时间及完全时间进行精确排列，最终实现对生产及能源成本的有效控制。在实现了智能工厂以后，企业要在不断升级改进生产工艺与生产设备的基础上，以产品线为依据对设备进行配置，以此提高所有生产设备的高效性与合理性。

4 结语

伴随时代的不断发展与行业需求不断改变，在工厂中进行自动化与智能化改造是一种大势所趋，比如通过对集散控制、PLC与变频调速等电气自动化技术的合理应用，除了能减少工厂的生产成本，使工厂生产达到环保节能目标，并且还能促进企业自身发展，充分发挥在市场中具有的竞争优势，确保企业保持在可持续性发展状态。另外，伴随工业4.0在不同行业中的应用，以及网络技术快速发展，各行业都将迎来重要工业变革。在这种情况下，工厂必须紧紧跟随电气自动化技术发展，使企业在将来的市场竞争当中充分保持一定竞争力，从而实现长远发展。

参考文献

[1]  孙献智.机械设备电气工程自动化与工厂供配电节能控制分析[J].科学技术创新，2020，10（19）：73-174.

[2]  解磊，吴风武，田萌.在生产工作中工厂电气自动化控制技术的应用[J].冶金管理，2020，11（3）：75;77.