童琳

摘 要：為了提升電氣自動化設(shè)備可靠性，本文首先對測定影響其可靠性因素的系統(tǒng)進行設(shè)計，然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計明確影響可靠性因素，最后針對相應(yīng)的影響因素提出了 3 點提升電氣自動化設(shè)備可靠性有效策略。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；可靠性；策略

1.引言

現(xiàn)階段，隨著國家大力倡導(dǎo)自動化、智能化、智慧化，電氣自動化設(shè)備在各領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加，涉及到我們生活方方面面。在國內(nèi)，電氣自動化早在 20 世紀(jì) 50 年代就已經(jīng)開始發(fā)展，它是由傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、電機拖動技術(shù)等融合于一體組成，能夠完成設(shè)備自動控制功能的設(shè)備[1] 。隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，電氣自動化設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活越來越趨于正?；?。此外，電氣自動化也逐漸的向模塊化、系統(tǒng)化、智能化方向發(fā)展，它的工作化境通常較為復(fù)雜多變，進一步提高其運行的可靠性是保證生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要前提。

2.測定電氣自動化設(shè)備可靠性影響因素

2.1可靠性檢測方法

目前，對于電氣自動化設(shè)備的可靠性測試方法主要有實驗室可靠性測定方法、保證試驗測定方法以及現(xiàn)場可靠性測試方法[2] 。首先，實驗室可靠性測試方法主要在封閉實驗室環(huán)境下對設(shè)備進行測試，實驗室環(huán)境是模擬自動化設(shè)備現(xiàn)場運行環(huán)境，包括并對其施工條件和運行環(huán)境的模擬。在進行實驗過程中需要它所承受的應(yīng)力與實際運行時相同，并對實驗過程中的累計失效次數(shù)與時間等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到最終設(shè)備的可靠性指標(biāo)。第二，保證試驗可靠性測定方法進行的時間是在設(shè)備生產(chǎn)后，但是還未投入市場時，這種測定方法屬于無故障性質(zhì)測試，主要是對電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)主體中不同元器件進行測試，在測試過程中，如果發(fā)現(xiàn)存在問題的元器件，需要查看元器件的指數(shù)分布情況，對失效銷量與時間變化規(guī)律進行分析和研究。該方法測試時間較長，因此大規(guī)模批量生產(chǎn)的設(shè)備只能夠?qū)Σ糠謽悠窚y量，測試無法全面，而且電路相對復(fù)雜，一般多應(yīng)用于可靠性較高的自動化設(shè)備。第三，該方法測試環(huán)境是自動化設(shè)備現(xiàn)場運行環(huán)境，在實際設(shè)備運行過程中記錄、整理與分析測試過程中的各項可靠性數(shù)據(jù)，并通過計算實現(xiàn)設(shè)備可靠性基本指標(biāo)。由于在真實的操作環(huán)境下，使得設(shè)備性能測試更加直觀。

2.2電氣自動化設(shè)備測試系統(tǒng)的設(shè)計

電氣自動化設(shè)備主要是由電氣元件、傳感器以及電機等組件構(gòu)成。本文采用PC104 總線技術(shù)，并在VC++開發(fā)環(huán)境下，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)電氣自動化設(shè)備的快速檢測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

圖 1 電氣自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

從結(jié)構(gòu)圖中可知，該系統(tǒng)主要是由信號調(diào)理與變換模塊、主控計算機模塊以及人機交互界面等三部分主城，利用傳感器對設(shè)備性能參數(shù)實時采集并傳回至主控計算機中，然后主控計算機將該性能參數(shù)與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，獲取設(shè)備可靠性檢測結(jié)果。

（1）硬件選型與設(shè)計

在硬件上，主控計算機只要采用具有穩(wěn)定性好、體積較小、功能強大等特點且在復(fù)雜環(huán)境下可以實現(xiàn)設(shè)備檢測功能的主板均可，接口數(shù)量滿足功能需求，擁有 LCD/LVDS/CRT 等顯示接口，自帶千兆以太網(wǎng)口，采用固態(tài)硬盤，可以使用 Windows7 以上版本、Linux 等當(dāng)下流行操作系統(tǒng)。

信號調(diào)理與變換模塊主要是圖 1 中的 AD/DA 變換模塊，在本文要求 DA 板具有 8 路通道，電壓范圍在-5-+5V 范圍內(nèi)。因為 AD 板擁有較為有限的開關(guān)量，所以 DA 板的選擇 需要 8 路輸入與輸出開關(guān)量在電路中應(yīng)用，如 SD-1824。AD 板選擇能夠進行 PC104 總線數(shù)據(jù)采集的 SD161P，主要是采集電源電壓。SD161P 芯片擁有自帶 1 路 D/A 通道和 16 路A/D 同等，24 路可編程開關(guān)量輸入輸出，

A/D 轉(zhuǎn)換輸入電壓在-5V-+5V 范圍內(nèi)。

信號調(diào)理模塊主要是當(dāng)主控計算機和測試設(shè)備之間存在連續(xù)

信號交互時，信號在沒有變換直接傳輸至主控計算機上，導(dǎo)致信號超過 A/D 板的電壓信號輸入范圍，此時采用該模塊紀(jì)念性信號調(diào)理，從而達到保護 AD 板的目的。本文選擇利用定位器將信號分壓后分配給CD4051 芯片，然后信號再如松之AD 轉(zhuǎn)化通道。CD4051 芯片是多路模擬選通開關(guān)芯片，用于節(jié)省 AD 通道而設(shè)計。

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計

本文軟件設(shè)計運行操作系統(tǒng)為 Windows 7，軟件開發(fā)環(huán)境為VC++6.0，采用 C++作為編程語言。系統(tǒng)運行流程圖如圖 2 所示。

圖 2 電氣自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)流程圖

系統(tǒng)上電啟動時，首先是完成自檢，呈現(xiàn)出開機界面，并完成初始化。然后對模式進行選擇，電氣自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)模式一般有自動測試和交互測試兩種模式可供選擇，前者測試模式不需要人工的干預(yù)能夠直接完成系統(tǒng)測試，而后者則需要操作人員按照人機交互界面，按照制定步驟一步步完成測試。對測試模式選定后，對設(shè)備進行檢測，將最終的檢測結(jié)果保存于數(shù)據(jù)庫中，至此完成本次測試。

3.影響電氣自動化設(shè)備可靠性因素

從上面對電氣自動化設(shè)備可靠性檢測過程、結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)，影響電氣自動化設(shè)備可靠性因素主要有以下幾個方面：

（1）電氣自動化設(shè)備所運行環(huán)境。在受到環(huán)境中溫度、氣壓、大氣污染等因素的影響[3] ，可能會使得電氣自動化設(shè)備運行過程中溫度過高、機構(gòu)運行不靈活、元器件損壞、運行不穩(wěn)定等問題。

（2）設(shè)備設(shè)計及元件選型。對于設(shè)備設(shè)計過程中，元件選型不合適或者器件質(zhì)量不合格，在長時間的使用時，芯片性能下降，難以實現(xiàn)控制設(shè)備的長期使用，存在潛在的可靠性隱患，最終導(dǎo)致電氣自動化設(shè)備的可靠性下降。

（3）電磁波干擾。通常來說，電氣自動化設(shè)備所運行的環(huán)境中都充滿電磁場和電磁波，而很多電氣自動化設(shè)備都對電磁波抗干擾能力較差，當(dāng)受到電磁場或者電磁波干擾時，設(shè)備性能下降，可靠性也隨之嚴(yán)重降低。

（4）機械作用力影響。電氣自動化設(shè)備在運輸過程中由于受到震動、離心加速力、沖擊等因素的影響，時常使得設(shè)備內(nèi)部元器件損壞，也容易導(dǎo)致設(shè)備性能參數(shù)產(chǎn)生變化，甚至引發(fā)疲勞損失，導(dǎo)致設(shè)備可靠性嚴(yán)重下降。

結(jié)語

科技進步的需求促進電氣自動化設(shè)備的快速發(fā)展，電氣自動化設(shè)備運用領(lǐng)域逐漸廣泛，各種系統(tǒng)對于它的依賴性在不斷加強，它的可靠性將直接影響整個系統(tǒng)的是否繼續(xù)運行。如何提高電氣自動化設(shè)備可靠性是當(dāng)下各領(lǐng)域所要關(guān)注的重要問題。本文首先通過系統(tǒng)設(shè)計的方式來確定影響電氣自動化設(shè)備的影響因素，然后針對相應(yīng)因素提出相應(yīng)提升設(shè)備策略。

參考文獻：

[1] 鄧維鋒.對電氣自動化控制設(shè)備進行可靠性測試的探討[J].中國科技縱橫，2010（18）：141-141.

[2] 宣朋.電氣自動化控制設(shè)備的可靠性分析[J].科研，2015（2）：181-181.

[3] 仝志勇.電氣自動化控制設(shè)備的可靠性分析[J].工程技術(shù)（全文版），2016（09）：200-200.

（作者身份證號碼：130123197310090023）