工業(yè)機械控制中電氣自動化應用
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摘要：電氣自動化技術(shù)是工業(yè)機械領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化、信息化和專業(yè)化的重要基礎。中國工業(yè)經(jīng)過幾十年的持續(xù)發(fā)展，目前已經(jīng)進入新的發(fā)展階段，智能化成為其發(fā)展的主要趨勢和方向。通過探討電氣自動化技術(shù)的應用實踐與前景展望，加快自動化、智能化、集成化以及現(xiàn)場無人化技術(shù)等在工業(yè)領(lǐng)域的應用進程，為國家的工業(yè)機械未來發(fā)展提供助力。
關(guān)鍵詞：電氣自動化；工業(yè)機械；控制系統(tǒng)
通過電氣自動化的應用，可以很好的保障工業(yè)機械的精細管理和穩(wěn)定運行。隨著科技的發(fā)展，越來越多的工業(yè)制造型企業(yè)開始使用先進的電氣自動化技術(shù)，以確保工業(yè)機械生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。尤其是隨著我國的人工成本逐漸提升，工業(yè)制造型企業(yè)規(guī)劃化生產(chǎn)規(guī)模的需求變化，電氣自動化技術(shù)已經(jīng)深入應用到工業(yè)機械控制的各個方面，呈現(xiàn)專業(yè)化、精細化、高精尖化的應用趨勢，在生產(chǎn)中發(fā)揮出不可替代的作用。從現(xiàn)階段電氣自動化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和實踐應用來看，我國在工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)取得很大的成就，但是同一些發(fā)達國家相比，離工業(yè)4.0戰(zhàn)略部署下的電氣自動化技術(shù)應用目標，仍然還有很大的提升空間?；诖?，本文從電氣自動化的基本原理和應用優(yōu)勢出發(fā)，探討發(fā)展現(xiàn)狀和未來前景，希望促進電氣自動化的加快應用，推動我國的工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域向智能化方向轉(zhuǎn)型。
一、電氣自動化的原理及其應用優(yōu)勢
（一）基礎原理
工業(yè)機械控制中的電氣自動化是應用機電技術(shù)實現(xiàn)的制動控制裝置，通過機電信息技術(shù)的滲透，使工廠的生產(chǎn)與運行等多個環(huán)節(jié)自動化，從而降低人工成本和工作量，提高運行效率。目前，電氣自動化控制已經(jīng)廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，實現(xiàn)了對各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控。隨著計算機與信息技術(shù)的更新迭代，電氣自動化控制系統(tǒng)逐漸向簡易化和智能化的方向發(fā)展。最大限度的使用電氣自動化控制技術(shù)，對于提高機械生產(chǎn)的專業(yè)性和精度，降低及其與協(xié)同的維修與檢修成本，減少成本并保證工作質(zhì)量，奠定了堅實的基礎。隨著我國工業(yè)4.0的戰(zhàn)略部署，電氣自動化技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，其發(fā)展與應用成為國家之間綜合實力對比的重要因素。在產(chǎn)業(yè)機械控制方面，科學技術(shù)的發(fā)展直接影響自動化水平的改善。在各個階段，根據(jù)科學技術(shù)水平，機械自動控制方法也不同。
（二）電氣自動化應用于工業(yè)機械控制中的優(yōu)勢
第一，電氣自動化借助計算機網(wǎng)絡技術(shù)，確保生產(chǎn)安全、專業(yè)、互聯(lián)?？刂乒I(yè)機械生產(chǎn)的電氣自動化技術(shù)必須與計算機網(wǎng)絡技術(shù)完全聯(lián)結(jié)。計算機對工業(yè)機械制造指令進行專業(yè)模擬計算，然后通過網(wǎng)絡進行機械控制，能夠充分結(jié)合先進的計算機技術(shù)、信息技術(shù)和機械控制技術(shù)，確保生產(chǎn)程序高效、專業(yè)和安全。第二，電氣自動化技術(shù)實現(xiàn)電腦對工業(yè)機械的控制，確保機器裝置的靈敏度。完全應用電氣自動化技術(shù)的前提是，相關(guān)的工業(yè)機械裝置能夠在最短的時間內(nèi)收到電氣自動化輸出的命令，確保能夠及時的對命令進行理解，然后按照指示實現(xiàn)工業(yè)機械的自動控制?？梢钥闯?，電氣自動化技術(shù)腦的應用在一定程度上實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)機械的生產(chǎn)自動化，降低了人工對機械的干預，避免生產(chǎn)中的過失和安全事故發(fā)生概率。第三，電氣自動化技術(shù)可以提高工業(yè)機械生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在工業(yè)生產(chǎn)中，要使用大量的電控系統(tǒng)來保證設備穩(wěn)定和正常操作。比如，對電源的控制，隨著科學技術(shù)進步，電源控制逐漸變成了住宅企業(yè)和能源企業(yè)等一些重工業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。電觸點運行不穩(wěn)定的話，容易發(fā)生故障，影響生產(chǎn)穩(wěn)定。技術(shù)人員面對這個問題時，可以利用PLC來交換，通過編程軟件和輸入相應參數(shù)，對PLC進行有效調(diào)節(jié)，在一定程度上減少故障率。第四，電氣自動化技術(shù)幫助工業(yè)企業(yè)降低人工成本，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級和節(jié)約化發(fā)展。整個工業(yè)機械活動的自動控制，大大降低了員工的勞動負擔和工作壓力，降低對普通勞動力的應用，節(jié)省了更高質(zhì)量的人才，使他們的工作效率得到更好的保證。同時，生產(chǎn)技術(shù)得到革新，為企業(yè)管理和未來發(fā)展規(guī)劃做好基礎。因此，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，廣泛應用電氣自動化技術(shù)，有助于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和抗風險的能力，有效推進改革和創(chuàng)新。
二、電氣自動化在工業(yè)機械控制中的具體應用
（一）工序自動化應用
工序自動化是電氣自動化技術(shù)應用的重要內(nèi)容，也是最為關(guān)鍵的應用目標。通過電氣自動化來控制整個機械生產(chǎn)過程。只要相關(guān)技術(shù)人員對制造工序中的各個步驟制定生產(chǎn)基準計劃，建立起電氣自動化設備、系統(tǒng)與機械設備的互聯(lián)，就可以自動控制從原料加工到最終產(chǎn)品輸出的所有工序。通過電氣自動化技術(shù)，將具有高風險和高質(zhì)量要求的工作任務分離，由計算機和系統(tǒng)發(fā)出指令，控制機械設備完成，避免了人工勞動造成的安全隱患和產(chǎn)品質(zhì)量問題，保證機械制造產(chǎn)品的品質(zhì)。
（二）集成化應用
目前，我國的工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)，主要是固定裝配線生產(chǎn)模式。通過電氣自動化的綜合應用，整合整理機械制造的各個生產(chǎn)工序。借助中央控制室、PLC現(xiàn)場、智能儀表、計算機、變頻器、電纜等等沒實現(xiàn)分布控制。將工業(yè)生產(chǎn)各個過程的工作內(nèi)容，分發(fā)給各系統(tǒng)的計算機等設備。通過集成化的控制系統(tǒng)保證機械制造各個過程的合理分配和合作，為生產(chǎn)工藝進步，產(chǎn)品品質(zhì)提升，提供保障。
（三）智能化應用
隨著智能時代的到來，工業(yè)機械生產(chǎn)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量要求越來越高。通過集成高級智能控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)和其他先進科學技術(shù)，逐步實現(xiàn)電氣自動化的智能應用，實現(xiàn)工業(yè)機械生產(chǎn)的人工智能控制。智能型的自動化技術(shù)能夠?qū)碗s的生產(chǎn)過程進行遠程控制，包括采集與處理開關(guān)量的數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控機械設備和信息系統(tǒng)，及時發(fā)出預警信息并予以解決方案及實施，輔助生產(chǎn)工藝改造與創(chuàng)新。工業(yè)機械生產(chǎn)和人工智能技術(shù)的結(jié)合，使機械生產(chǎn)活動更加專業(yè)，通過智能控制和數(shù)據(jù)模擬，大大提高了機械控制的智慧。以風力發(fā)電項目中的人工智能控制為例，風力發(fā)電自動控制系統(tǒng)充分利用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)和模糊邏輯技術(shù)，使風力發(fā)電系統(tǒng)具有更強的自適應性和容錯能力，通過對機械參數(shù)的自動識別與校對，控制荷載頻率，大大提高機組的可靠性和穩(wěn)定性。
（四）虛擬化應用
在產(chǎn)業(yè)機械的控制中，可以使用電氣自動化的虛擬化特點，來減少制造工序中出現(xiàn)的廢棄物過多，原料資源配置效率偏低的問題。通過綜合利用計算機網(wǎng)絡技術(shù)、機械制造技術(shù)和信息模擬技術(shù)，模擬機械生產(chǎn)的相關(guān)過程，提供實際工業(yè)機械制造的實驗數(shù)據(jù)。通過生產(chǎn)流程模擬和虛擬控制，有效降低對原材料的消耗，并且實現(xiàn)靈活的組合，能夠減少費用節(jié)約資源。
三、電氣自動化在工業(yè)機械控制中的應用前景
（一）技術(shù)發(fā)展
隨著經(jīng)濟高度化發(fā)展，供需市場不斷變化，我國工業(yè)制造領(lǐng)域所面臨的競爭越來越激烈。為了塑造企業(yè)在市場競爭環(huán)境下的核心競爭力，工業(yè)制造型企業(yè)也加大了對生產(chǎn)工藝與技術(shù)的創(chuàng)新，電氣自動化技術(shù)也因此不斷獲得新的突破。我國工業(yè)制造型企業(yè)按照自身的實際發(fā)展引進先進的生產(chǎn)設備，運用現(xiàn)代電氣自動化技術(shù)，持續(xù)獲得生產(chǎn)經(jīng)驗。在確保產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)改善的同時，盡最大努力降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，擴大市場企業(yè)比例，以在競爭中保持一定的市場份額?，F(xiàn)代電氣自動化技術(shù)與其它信息技術(shù)的融合程度加深，保證了監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集、保存、分析與處理。比如，OPC技術(shù)的出現(xiàn)與應用逐漸攝入，大數(shù)據(jù)技術(shù)與電氣自動化技術(shù)聯(lián)系日益緊密。通過網(wǎng)絡控制平臺的構(gòu)建，計算機技術(shù)與電氣自動化技術(shù)深入融合，充分展現(xiàn)出智慧型的特點，滿足了生產(chǎn)對控制系統(tǒng)的基本要求，使機械控制穩(wěn)定性和高效性不斷提升，實現(xiàn)控制系統(tǒng)與操作人員的協(xié)同性發(fā)展，技術(shù)體系得到全面升級。
（二）應用范圍
目前，絕大多數(shù)的工業(yè)制造型企業(yè)都采用了電氣自動化控制設備。因此，電氣自動化基本上適用于化工、電力、建筑材料、加熱、冶金、水處理等幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域。一般來說，PLC系統(tǒng)是控制工業(yè)生產(chǎn)過程，包括生產(chǎn)、處理、自動控制、監(jiān)控及其相關(guān)過程數(shù)據(jù)的收集等方面，主要目標是避免正確的測量、自動控制、實時監(jiān)控、減少勞動、人工危險活動的操作等。DCS系統(tǒng)被用于大規(guī)模自動控制，以實現(xiàn)檢測、監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)報告輸出、警報和其它功能。同時，工廠的ERP系統(tǒng)與MES實踐系統(tǒng)的對接，構(gòu)建統(tǒng)一、標準的系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡系統(tǒng)構(gòu)建的科學性提升，以及人工智能技術(shù)的融入，電氣自動化控制系統(tǒng)的自適用性和自組織性將進一步提升，與其它設備的聯(lián)合效應也將進一步擴大，這將使其在工廠中的應用更加廣泛與深入。
四、結(jié)語
電氣自動化技術(shù)是現(xiàn)代先進科學的核心技術(shù)，是工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志，電氣自動化的發(fā)展對工業(yè)社會的發(fā)展有著重要的影響。電氣自動化技術(shù)作為現(xiàn)代先進科學技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要代表，反向推動了工業(yè)制造型企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，充分利用內(nèi)部人才資源，提高企業(yè)核心競爭力。企業(yè)依靠電氣自動化和科學技術(shù)發(fā)展現(xiàn)代生產(chǎn)力，降低勞動強度，提高設備效率和信息傳輸能力，實現(xiàn)集約化發(fā)展。隨著計算機和信息技術(shù)的更新，電氣控制系統(tǒng)功能也將越來越完善，應用領(lǐng)域也將不斷延伸，在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸占據(jù)重要地位，成為決定企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)、發(fā)展速度、規(guī)模和水平的重要因素。企業(yè)管理人員應當重視電氣自動化技術(shù)的重要價值，加大技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新，進一步加大對電氣自動化技術(shù)的應用水平，以此為技術(shù)依托，推動企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。
作者:周家婕 單位:江海職業(yè)技術(shù)學院
