电气自动化流水线中的计算机控制技术

2021-04-12

智能城市 2021年3期

（陇南师范高等专科学校，甘肃陇南 742500）

电气工程自动化流水线集微电子技术、数字技术、人工智能技术为一体，是新时期工业机器人技术领域中的重要组成部分。工业电气自动化生产环节复杂，流程繁多，在管理过程中面临能耗大、运维频率高、故障排查困难等问题。以数控机床为例，变频调速技术的应用，改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的，简化了机器的调速控制，降低了机器能耗和维修率。电气自动化流水线中的计算机技术对整个电气控制系统起到较好的协调配置作用，将流水线各个环节机组纳入计算机的监控范畴，对正常运作的参数评估和故障及异常情况的管理均有积极意义。

1 电气自动化流水线应用计算机控制技术的必要性意义

电气工程和电气自动化生产应用计算机控制技术已经衍生发展出多种形式，包括远程监控、集中式监控、现场总线监控等方式。计算机控制技术的应用打破了传统人工监管的局限性，提升了工作效率和管理质量。从现实意义的角度来看，电气工程及其自动化流水线的开展取决于需求，考虑到信息数量和连带影响，计算机控制技术的应用使生产要素分配更加合理，资源配置得以优化，管理成本减少。相较于传统工艺化生产，计算机控制技术提高了信息处理的效率，提升了运行系统的控制水平，且不需要构建额外的管理模型。

1.1 提高信息处理效率

电气工程及其自动化各个环节涉及大量的信息参数，为了保证流水线正常运作，常规的人为管理无法保证工作质量不下降，尤其是一些异常数据和故障情况会产生连带反应，牵涉其他环节，在具体细节尚未明确或不确定后果时，可能会导致生产工作停滞。计算机控制技术基于智能系统的应用，能够高效处理相关生产工作的异常信息，及时发现不良工作方式和设施设备的异常情况，保障自动化流水线高效有序运作，提升企业经济效益。

1.2 提高电力运行系统控制能力

传统电气工业生产对劳动力的专业素养要求较高，但基层岗位的工作质量随工作时间存在呈线性变化，工作时间越长，工人越疲惫，工作效率和产品质量会降低，导致资源浪费。电气自动化流水线在某种意义上是为了摆脱人工岗位的不足，确保每一个产品质量均符合标准。比如PLC技术在电气运行系统中的模拟量控制，录入生产期间的具体的电流、电压、压强、温度、重力等因素参数，将模拟量进行数字化和离散化转换，锁存后进行模拟输出，合理规划生产方案。减少用电能耗和设备损耗。电力运行系统的控制能力能够保证自动化流水线的稳定性和实用性，对后期控制管理工作有重要影响[1]。

1.3 不需要额外构建控制模型

高精密性、高灵敏性的电气电子元件对控制器的控制模型要求严格，为了保证其性能和使用寿命，应明确生产和使用上限，完整的控制模型需要相应的理论和技术支持，还应做好异常情况和复杂问题的应对措施。计算机控制技术的应用能够代替多项人为管理环节，能够基于电气自动化流水线的相关参数匹配具体的管理模型，是一种从内部衍生的功能，与电气工程和自动化生产相适应，提高了自动化工程的精确度，促进了电气工程的长远稳定发展[2]。

2 计算机技术在电气自动化流水线中的应用模块

2.1 信息采集模块

电气自动化流水线的一体化流程是极其重要的，各个生产环节的参数数据均应经过长期试运模拟，才可应用智能、数字化管理。因此，信息采集模块是自动化流水线前期的基础工作。如果没能掌握真实准确的生产信息，很可能在中间环节出现差错，造成不可中和的矛盾。大数据背景下，信息采集模块是数字化、智能化管理不可或缺的一部分，数据获取和处理是工业自动化生产的动力。

2.2 系统建模模块

计算机控制技术在电气生产中不需要构建额外的控制模型，但整体的控制系统仍然依附于各个硬件设施和软件系统，对仪器设备的参数整合分析，为流水线的良好运作进行调配，确保自动化控制的精准性，节约生产成本。控制系统建模的关键部分是异常检测和故障排查，如果不能及时发出警报，确保时效性，会影响各个生产环节的安全性和效率，需要人工代替管理，失去了自动化管理的意义。因此，基于实际生产的动态控制模块是极其必要的。

由于PLC技术集数字化、现场总线和信息传递三个方面为一体，计算机控制技术的应用成效显著，以智能动态控制系统取代以往控制生产工序的人工，具备全方位监控生产过程的优点，能够提升控制的精密性，实现各个生产环节的完美衔接[3]。

3 计算机控制技术的应用实践探析

3.1 PLC技术

PLC控制系统主要是由通信模块、IO接口、存储单元等组成，该系统的使用过程中，可根据生产过程中的实际需求进行调节，能够优化生产过程。PLC技术本质属于一种可编辑逻辑的控制器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出优化控制管理。在电气工程生产中，PLC技术结构在开关量控制、模拟量控制、数字量控制和数据信息采集监控等环节均有较好应用，与电子仪器机械设备的适应性较高。尤其涉及电源系统的管理和监测，对数控和集成化管理有一定优势[4]。

在集中控制系统中的应用中，PLC技术通过编程设计与应用，能够有效加强机电管制与操作细节处理水平。相较于传统机械电气控制的分步管理，按照流程次序逐步排查技术故障问题[5]。PLC技术能够基于整体系统的运作，根据故障问题精确把握源头，通过中央处理器明确具体细节，节省了人为管理的时间和精力。在分散式控制系统的应用主要体现在保护性和安全性上，分散式控制装置中，可以实行短暂的隔离控制，可在调试工作中与部分系统装置连接做好相关的调试工作。

电气工业生产过程中，机械电气装置的产品参数由于需要控制产品的精度与规格，在具体操作时，需要格外注意产品质量，面对数额庞大的订单时，机械电气装置的有效控制意味着生产质量与效率，PLC技术通过编程设计，对相关生产参数的严格控制与管理，能够在保证正常生产符合参数产品的同时，严格筛选不符合标准要求的产品[6]。PLC技术能够对相关参数予以修正，及时报警提醒，促进信号转化效率的提升，降低生产参数对系统稳定性的影响。

在实际运行的过程中，可以发挥出让模拟信号与数字信号互相转化的作用[7]。由于数字信号抗干扰能力较强，此方式可以促进整个控制系统抗干扰能力的提高，并且为了避免信号失真，在对信号予以转化前还会对生产参数进行消除与处理[8]。

3.2 GOOSE 虚端技术的应用

作为数字技术在工业电气自动化中的具体表现形式之一，GOOSE虚端技术的应用较好地解决了终端信息的控制与调控，能够实现工业生产中的二次信息改良，使用户理解信息的过程更加简单明了，使工业电气自动化的生产变得更加顺利。GOOSE虚端技术是近年来电气行业继电保护发展的新领域。在大多数电气自动化生产中，交直流混联的设施仪器比例较高，继电保护装置是确保其正常运作的基础，不误动、不拒动、强容错的保护原理需要依赖高精密算法[9]。

如今，仪器设备种类繁多，电网架构复杂，电路层次多样，一旦存在异常情况，如果不能实现多IED之间信息的清晰明确传递，包括传输跳合闸信号/指令命令，现场总线管理和集成式管理无法提升效率。GOOSE技术对传统二次回路的改良与替代，使信号管理、温度调试和信号的管理等非电量信息得到更为便捷的操控；MMS网、GOOSE网采用双网配置，简洁方便、结构清晰、层次分明，将相关接口组屏进行集中[10]。

通过MMS网对各IED与主机之间的通信管理，以实现GOOSE跳闸保护、测控遥控及联闭锁等功能性操作，在机组运行、汽机电液调节等环节中应用成效显著。