浅析工厂中电气自动化控制技术的应用研究

冯少强 魏志颖 孙涵

黑龙江科技大学 黑龙江 哈尔滨 150022

引言

随着我国科学技术的不断创新与发展，人们的物质生活得到极大满足，社会生产力显著提升。电气自动化的应用在一定程度上提高了工厂的生产效率，降低工人劳动强度，推动工业现代化、智能化发展。电气控制技术是电气自动化的核心方式，其实际应用范畴充分展示出工厂的自动化生产水平。

1 电气自动化控制技术

电气自动化控制技术是基于电子信息理论，将多个发动机关联作为动力源，应用范畴较为广泛。自动化控制技术的优势在于其具有显著的普适性，无论工厂规模大小，实际加工生产中均可应用该项技术[1]。自动化控制技术具有较高的生产效率，在同等工作时间内能够提升产品加工效率。但电气自动化控制技术同样存在缺点，其在实际运用过程中安全性有待增强。对于工厂加工生产而言，安全是一切行动的前提，只有保障生产安全，才能有效开展生产活动[2]。

2 工厂中电气自动化控制技术的应用实例

2.1 变配电消防分闸监控系统设计中电气自动化控制技术的应用

对于任何工厂而言，火灾自动报警装置是确保工厂安全生产的前提。本次应用实例分析的卷烟厂共计包括19个防火区域，每个区域范围内的非消防电源开关均有4个配电室集中管控。因此，在切断非消防电源时需要将配电室内的断路装置作分闸处理，在该厂的变配电消防分闸监控系统设计过程中，主要分为两种消防分闸回路模式[3]：

2.1.1 消防联动装置通过电源柜自带中间继电装置来控制非消防回路的分闸。

2.1.2 通过消防联动装置提供相应的无源常态触点，控制非消防回路的分闸。

两种消防分闸回路模式均可实现。通过与消防专业人员的沟通后，动力中心与配电中心采用方案一，将中间继电装置的无源常态触点与配电监控系统内的DI模块关联，从而对消防分闸数据传输信号进行实时监控；制丝中心和卷包中心采用方案二，该方案在实际应用过程中需要额外加装一个中间继电装置，将其线圈关联至断路装置的并联线圈回路内，将触点处于常态化工作模式，同时将其接入DI模块，从而对消防分闸数据传输信号进行实时监控。通过将电气自动化控制技术引入变配电消防分闸监控系统中，不仅降低了生产加工设备的停机时间，而且显著提升相关工作人员的工作效率，确保设备供电的安全性和可靠性。

2.2 烟箱外形检测剔除中电气自动化控制技术的应用

在卷烟厂的内部生产过程中，需要将生产后的卷烟打包，然后在包装成条，做好将条烟进行装箱[4]。但由于箱皮折叠相对较为松散，卷烟密封后存在折叠不工整的情况。若采取人工筛选方式，不仅劳动强度大，而且人工筛选稳定性薄弱。因此，采用电气自动化控制技术解决方案，对其中涉及的问题卷烟密封盒进行自动剔除操作，在剔除不合规产品时能够实现报警功能。

根据实际需求本次将采用立式架构模式，将光电传感装置安装在立式架构模式的适当位置处，构成立体自动检测装置。在实际操作过程中依据卷烟密封盒通过光电传感装置的时间来判断是否为残次品，若检测时间高于设定阈值，则默认是残次品。对于报警装置而言，其采用漫反射光电传感装置，剔除单件卷烟密封盒时，设置为低频提示音；剔除多件卷烟密封盒时，设置为高频提示音。这样工作人员就能够根据声音频率判断出剔除残次品的情况，剔除单件卷烟密封盒残次品时，报警装置发出持续不间断的5s声光报警；剔除多件卷烟密封盒残次品时，报警装置发出2次/s的蜂鸣与光闪。

通过时间频率试验数据的统计，可知：当卷烟密封盒通过检测装置的时间为1860ms时，检测成功率最优，几乎达到100%。因此将卷烟密封盒通过检测装置的时间设定为1860ms，通过PLC程序的优化与设计，最终实现控制[5]。

2.3 自动运料小车中电气自动化控制技术的应用

在卷烟厂的烟丝加工车间内，需要将筛选完毕的烟丝移动到下一工序位置处，对烟丝进行真空回潮操作。若采用人工运输的模式，不仅人工成本较高，同时劳动强度较大，整体工作效率较低。此时引入电气自动化控制技术，实现运料小车的自动化控制。在实际应用过程中，智能自动化运料小车的工作方式主要分为三种，即：

2.3.1 手动工作模式。在采用手动工作模式时，需要将控制开关划至手动操控位置处，按“前进”按键，运料小车将做前行的动作，松开“前进”按键或划至“卸料限位”控制处，运料小车将做停止动作；当运料小车停在卸料限位时，按“卸料”按键，运料小车将开始进行卸料动作，松开“卸料”按键将停止工作。

2.3.2 单周期工作模式。在采用单周期工作模时，需要将控制开关划至单周期操控位置处，运料小车将停在“加载极限”位置处，按“开始”按键，运料小车加载工作15s；当运料小车装满运输的材料时，将自动前行至“卸料限位”控制处，当运料小车停在卸料限位时，运料小车将开始进行卸料动作，卸料工作10s后自动停止，后退至装料限位控制处，一个单周期运行完毕。

2.3.3 循环周期工作模式。在采用循环周期工作模式，需要将控制开关划至循环周期操控位置处，按“开始”按键，运料小车将进入自动工作模式，运料小车工作一个单周期后，将返回至装载极限，然后自动继续下一个周期，直至直到按下停止按键。

三种运料小车的自动化控制模式，其均是通过交流接触控制装置的电机正反转来实现的。其中运料小车的装卸物料过程主要是由电磁阀进行操控，通过多次对运料小车控制程序的调试和优化，最终发现运料小车能够通过电气自动化控制实现生产所需的功能。

3 工厂中电气自动化控制技术应用存在的问题

3.1 电气自动化控制系统存在的问题

目前，由于各个工厂经济实力、产品种类、生产模式等存在差异，使其对电气自动化控制技术的重视程度不同，电气自动化控制水平更是参差不齐。与此同时，由于各个工厂从事的行业属性不同，采用的自动化控制设备的生产商也不同，从而很难对其自动化控制装置的编程语言、通信协议等进行统一管理，相关技术人员也无法全面掌握市场流通的全部自动化控制设备的系统构建技术。

若工厂购买同一厂家的不同自动化控制设备，也可能存在不兼容的情况，甚至在使用过程中会造成安全事故或运行故障。同时由于设备厂商生产水平不同，使得市面上的接触装置、开关按键等零件设备的质量水平存在显著差异，当工厂购买零部件设备时，难免不会碰到质量不过关、性能不高的残次品，若是将这些残次品应用到实际生产过程中，将会降低电气设备使用寿命。

3.2 电气自动化监控系统存在问题

现阶段，部分工厂的电气监控系统仍然无法全部覆盖全部生产运行设备，在一定程度上无法满足工厂电气自动化装置的监管需求，从而无法以设备故障报告的形式为工厂设备的全方位检测提供凭证。相关技术人员获取不到电气设备故障报告，就无法精准的判断设备存在的问题，这样就会为电气自动化装置后期的运行埋下安全隐患。

如无法在第一时间及时处理电气设备故障，势必会造成无法估量的严重后果，甚至对工厂的人身安全、财产安全造成重大损失。大多数工厂应用的电气自动化装置质量相对不高，设备装置在实际应用过程中无法实时的检测故障，存在故障滞后、误差等情况，从而在一定程度上造成工厂设备保护装置烧坏、元件损坏等。

4 工厂中电气自动化控制技术的应用前景

4.1 构建合理网络体系架构

目前，电气自动化控制系统还需要在不断发展进程中变得更加规范化、智能化、便捷化等，这就需要构建科学合理的网络体系架构，保证电气装置的安全稳定运行，从而在一定程度上弥补电气自动化控制技术的不足。同时，需要强化工厂在计算机网络应用层面的管理，实现工厂电气设备管理体系和网络健康体系的相互融合[6]。

将国际先进的电气自动化控制技术、传感器技术等引入工厂，使得工厂在实际运行过程中更加智能化、环保化。借助通信网络主干线搭建的网络体系架构，实现电气设备监管全覆盖，在一定程度上有效降低工作人员工作强度，提高电气设备的监督管理效率。

4.2 开发统一应用系统平台

由于市场上流通的电气设备种类多样，电气生产厂商生产资质不同，同一零部件质量参差不齐，相互之间无法通用，这就为工厂在电气设备采购、电气自动化系统选型等方面造成不便。在实际应用电气自动化控制系统时，大部分工厂在一定程度上均依赖于统一应用系统平台、开放的系统开发环境、国际应用统一标准。

在工厂应用统一便捷的应用系统平台时，不仅能够在极大程度上降低工厂实际运用成本，而且还能够降低设备采购的成本支出。例如，在目前的电气自动化控制设备市场上，有很多可编程控制设备的厂商，如西门子、三菱等，其设备编程语言的开发环境、设备安装形式等均存在显著差异化。因此，需要根据工厂的实际运行概况，开发同一应用系统平台，使其在实际应用过程中获得最佳效果。

4.3 促进电气控制的智能化

随着我国科学技术水平的不断提高，人工智能技术的发展日新月异，在工厂未来的发展进程中人工智能最终可能将全部替代传统人工劳力。电气自动化控制技术领域也应与时俱进，不断追逐该领域的前沿技术，实现电气自动化控制向神经网络控制、模糊控制等智能化方面的变革，在今后的发展进程中可扩展其应用区域范畴。

例如，通过智能化技术手段实现电气设备的自动切换、数据模拟量整合与分析；聚焦工厂内部重要电气设备及运行系统，实现随时随地、跨时空的智能监管；借助网络信息技术对电气设备系统进行实时监测和监控，同时将获取的设备故障等情况上传终端网络，使其能够在第一时间对电气设备故障进行处理。

5 结束语

基于上述的详细分析，在工厂中科学合理的应用电气自动化控制技术，其不仅能够降低工人劳动强度，而且还能提高整体工作效率。电气自动化控制技术的应用是增强我国工业现代化水平的核心体现，是科学技术创新发展及人们生活水平提升的重要标志。无论是电气自动化技术理论，还是信息控制理论、电气设备管理理论等，均需要与工厂实际应用相结合。在工业领域从事电气设备管理、生产经营管理、设备零部件采购的相关人员，均需要将理论知识运用到工厂厂房的设备维护、产品检测、设备安装等环节。在实际中不断探索电气自动化控制技术的理论技能，在一定程度上确保电气自动化控制技术在应用过程中的安全性和有效性。