【摘要】機(jī)電氣控制系統(tǒng)是保障工程機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的重要系統(tǒng)。本文總結(jié)了傳統(tǒng)所使用的機(jī)電氣控制系統(tǒng)所存在的不足，機(jī)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)水平差、系統(tǒng)故障率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性差，直接影響了工業(yè)生產(chǎn)效率，而采用貯備嵌入式微機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、PLC技術(shù)、深度指示器改造、交變頻制動(dòng)方式改造、安裝標(biāo)準(zhǔn)化電氣模塊、局域網(wǎng)技術(shù)、PWM整流控制技術(shù)等方式等改造方案，均能夠提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)控制能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；機(jī)電氣控制系統(tǒng)；技術(shù)改造

機(jī)電氣控制系統(tǒng)，是機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)中的保障體系，能夠確保機(jī)械平穩(wěn)運(yùn)行。目前，機(jī)電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛運(yùn)用在煤礦提升機(jī)設(shè)備、啟閉機(jī)、大型裝卸設(shè)備中。這些設(shè)備的主要特點(diǎn)是；有固定的工作周期和循環(huán)；工作過(guò)程中，對(duì)可靠性和安全性的要求高，強(qiáng)調(diào)平穩(wěn)和連續(xù)工作。在現(xiàn)代化和智能化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)下，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行也需要滿足數(shù)字化和自動(dòng)化的要求。在這一過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備需要在電氣系統(tǒng)中進(jìn)行技術(shù)改造，安裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)，保證設(shè)備的可靠運(yùn)作和可控。本文首先介紹了當(dāng)前機(jī)電氣控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并分析了當(dāng)前使用廣泛的貯備嵌入式微機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、PLC技術(shù)、深度指示器改造、交變頻制動(dòng)方式改造、安裝標(biāo)準(zhǔn)化電氣模塊、局域網(wǎng)技術(shù)、PWM整流控制技術(shù)這七種常用的機(jī)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造方案，以便于電氣控制人員進(jìn)行合理的技術(shù)改造方案選擇。

一、機(jī)電氣控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)的大型機(jī)械設(shè)備安裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)的比例較大，機(jī)械自動(dòng)化程度和安全控制水平較高。雖然取得一定成果，但是仍然存在一些問(wèn)題。

（一）機(jī)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)水平差

現(xiàn)階段，我國(guó)的大型機(jī)械設(shè)備大部分都設(shè)置了機(jī)電氣控制系統(tǒng)來(lái)保證設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行，但是現(xiàn)有的系統(tǒng)，往往技術(shù)含量較低、在操作過(guò)程中的局限性很大。目前，大部分都是采用80年代使用以繼電接觸控制系統(tǒng)為主自動(dòng)控制和機(jī)械式指示器實(shí)施監(jiān)控和保護(hù)，因此該系統(tǒng)的調(diào)控性能較差，監(jiān)控能力的精確程度低。

（二）機(jī)電氣控制系統(tǒng)故障率高

機(jī)械設(shè)備一旦出現(xiàn)異常運(yùn)行，很容易引發(fā)電氣故障。設(shè)備的任何部件所引發(fā)的電氣故障，都會(huì)影響到機(jī)電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行，有可能制動(dòng)介入故障和報(bào)警故障?！爸苿?dòng)介入故障”的主要包括了控制系統(tǒng)發(fā)生鋼絲繩過(guò)卷事故、探測(cè)器斷軸事故、制動(dòng)油路故障等等；而“報(bào)警故障”主要是在產(chǎn)生異常情況時(shí)，機(jī)電氣控制系統(tǒng)錯(cuò)判或未判該故障，錯(cuò)誤發(fā)出或沒(méi)有發(fā)出聲光報(bào)警，從而延遲和耽誤事故的處理。

（三）機(jī)電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性差

在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，環(huán)境條件的變化、參數(shù)設(shè)置的變化、溫度和壓力等的變化、電源穩(wěn)定性，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)電氣控制系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)環(huán)境的要求，需要進(jìn)行不斷調(diào)試；開機(jī)、關(guān)機(jī)、復(fù)位、變速等操作，都需要通過(guò)命令控制器來(lái)完成。這些操作難度大，系統(tǒng)穩(wěn)定性差；同時(shí)，調(diào)控工作需要耗費(fèi)大量的人力和技術(shù)，操作成本也較高，對(duì)維修技工人員的技術(shù)素質(zhì)也要求比較高。

二、機(jī)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)改造

改造傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，增設(shè)或更新其機(jī)電氣控制系統(tǒng)，有很多技術(shù)改造方案可以選擇。不同的方案，有不同的優(yōu)勢(shì)條件，適用于不同的機(jī)械設(shè)備條件和技術(shù)要求。

（一）貯備嵌入式微機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)

貯備嵌入式微機(jī)系統(tǒng)是一種以應(yīng)用為中心、以微處理器為基礎(chǔ)，它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分。嵌入式微機(jī)硬件由一種集成電路芯片，是采用大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成，構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型系統(tǒng)；當(dāng)微機(jī)收集到外圍硬件設(shè)備信息后通過(guò)系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理，指令輸出控制并監(jiān)測(cè)輸出后完成的結(jié)果。這種貯備嵌入式微機(jī)多以模塊化單元到原本的電氣系統(tǒng)中，一般而言，嵌入式微機(jī)單元工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；具備了檢測(cè)功能。當(dāng)某一個(gè)外圍電器元件運(yùn)作異?；蛘呤У臅r(shí)候，可以利用這個(gè)貯備微機(jī)單元進(jìn)行檢測(cè)出來(lái)信息，根據(jù)信息指示直接替代該失效單元，維修速度快；從而保障系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可靠性。

（二）PLC技術(shù)

PLC以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，通過(guò)程序命令來(lái)控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的邏輯操作，例如；后備組件的保護(hù)，尤其是避免設(shè)備過(guò)載和過(guò)流；實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)減速、自動(dòng)執(zhí)行操作，對(duì)正在運(yùn)行設(shè)備，實(shí)施狀態(tài)顯示與分析，達(dá)到全過(guò)程控制；在系統(tǒng)異常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)各種故障，降低了人工誤報(bào)和不報(bào)的可能性；PLC系統(tǒng)的無(wú)觸點(diǎn)操作能夠?qū)崿F(xiàn)安全操作、保護(hù)操作工人的人身安全等等。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，降低對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能要求。特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。

（三）深度指示器改造

傳統(tǒng)使用的是深度指示器，體積大、笨重，在運(yùn)作過(guò)程中的誤差大、靈敏度低。目前的改造技術(shù)是將原本的機(jī)械式深度指示器，改造成數(shù)字式指示器或電子式指示器，來(lái)完成監(jiān)控工作。其中，電子式的指示器不僅能夠顯示設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，還能夠?qū)?shù)據(jù)繪制成實(shí)時(shí)狀態(tài)運(yùn)行圖，使得監(jiān)控工作被高度可視化，提高監(jiān)控效果。

（四）交變頻制動(dòng)方式改造

交變頻制動(dòng)，主要是利用電力半導(dǎo)體元件的通斷功能，將被調(diào)頻的電能傳送到電動(dòng)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)控。目前主要使用的變頻器是“交流一直流一交流”結(jié)構(gòu)，它適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電路，有效降低了電路中各種電子元件的使用消耗，拉長(zhǎng)了設(shè)備元件更換的時(shí)長(zhǎng)，增加了機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間間隔。

（五）其他技術(shù)

除了貯備嵌入式微機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、PLC技術(shù)、深度指示器改造、交變頻制動(dòng)方式改造之外，還可以在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)添加新組件（安裝插件或?qū)嵤┬碌目刂萍夹g(shù)）的方式，對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行改造，這樣可以有效降低技術(shù)改造的成本、操作難度較小。例如；（1）在系統(tǒng)中安裝標(biāo)準(zhǔn)化電氣模塊，局部更新某些核心元件，在改造過(guò)程中，要注意元件之間的兼容度和通訊能力；（2）采用局域網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)搭建整個(gè)系統(tǒng)之內(nèi)的局域網(wǎng)進(jìn)行通訊，借助信息共享，上級(jí)機(jī)位可以對(duì)下級(jí)機(jī)位進(jìn)行監(jiān)控；（3）采用PWM整流控制技術(shù)，對(duì)變頻器的前端輸入進(jìn)行控制，降低整個(gè)系統(tǒng)中的諧波干擾，提高抗干擾能力，保證安全運(yùn)行，同時(shí)有利于在故障時(shí)，快速準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)，快速進(jìn)行調(diào)試和維修。

結(jié)語(yǔ)；

機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，直接決定著該設(shè)備所服務(wù)的生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全。在電氣設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)中，進(jìn)行機(jī)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)改進(jìn)，能夠提高自動(dòng)化程度、降低事故發(fā)生率，使得系統(tǒng)安全可靠、便于控制、維修和調(diào)制，提高機(jī)械設(shè)備的工作效率。筆者認(rèn)為，貯備嵌入式微機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、PLC技術(shù)、深度指示器改造、交變頻制動(dòng)方式改造、安裝標(biāo)準(zhǔn)化電氣模塊、局域網(wǎng)技術(shù)、PWM整流控制技術(shù)等方式都是機(jī)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制改造的重要技術(shù)，能夠適用于不同控制要求、不同預(yù)算約束、不同可靠性要求的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。