許銘軒 郝麗娟

1. 內(nèi)蒙古科技大學信息工程學院 內(nèi)蒙古 包頭 014010；

2. 唐鋼國際工程技術(shù)有限公司 河北 唐山 063000

引言

在現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展過程中，電氣工程一直扮演著重要的角色，對于社會的進步和人們生活水平的提高具有重要價值。在現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展中，持續(xù)推動自動化技術(shù)的發(fā)展，將其廣泛應(yīng)用于電氣工程中，能夠在最大程度上提高自動化生產(chǎn)的水平，更有效滿足人們生活生產(chǎn)生活對于工業(yè)產(chǎn)品的需求。因此，加強對電氣自動化在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的研究，分析電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢，預測電氣自動化技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢，對于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的價值和意義。

1 電氣自動化技術(shù)的基本概述

電氣自動化技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防科研等領(lǐng)域的一種現(xiàn)代高新技術(shù)，包含了電氣技術(shù)、電氣設(shè)備技術(shù)、電氣自動化技術(shù)等多個門類，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)“設(shè)計-安裝-調(diào)試-維護-改造”等多樣化功能一體化發(fā)展和自動化控制的專業(yè)技術(shù)[1]。在當前的國民經(jīng)濟發(fā)展中，電氣自動化技術(shù)發(fā)揮了極其重要的價值，其觸角已經(jīng)延伸到社會各行各業(yè)的生產(chǎn)實踐活動中，大到宇宙飛船的研究，小到一個開關(guān)及按鈕的設(shè)計，都會應(yīng)用到電氣自動化技術(shù)。因此，通過電氣自動化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)軟件技術(shù)與硬件技術(shù)的融合，體現(xiàn)了電力電子控制以及計算機等多門學科的融合性特點，為工業(yè)生產(chǎn)提供更好的技術(shù)支持。

在實踐應(yīng)用的過程中，可以通過電氣自動化技術(shù)實現(xiàn)對各類機械設(shè)備的自動化控制，實現(xiàn)各類機械設(shè)備的自動化的改造，確保人為輸入和設(shè)定的各類信息、指令和命令等，能夠及時做出快速、準確的判斷。同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信息與輸出結(jié)果的匹配，有效滿足人們在生產(chǎn)生活中的實際需要。在科學技術(shù)的發(fā)展過程中，不斷推動了電子自動化技術(shù)的發(fā)展，從最初的電氣式控制、軟件式控制發(fā)展到現(xiàn)如今的計算機控制、無線信號控制等，推動了電氣自動化技術(shù)的升級，也推動現(xiàn)代工業(yè)機械的生產(chǎn)實現(xiàn)[2]。例如，應(yīng)用電氣自動化中的可編程邏輯控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的有效控制，全面提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和整體水平。通過可編程邏輯控制技術(shù)與通信、互聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的融合發(fā)展，促進各類信息技術(shù)與自動化控制技術(shù)、管理技術(shù)、制造技術(shù)的充分融合，更好地提高連續(xù)化生產(chǎn)的效率，推動國民經(jīng)濟獲得更好的發(fā)展。

2 電氣自動化技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用優(yōu)勢

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)能夠為企業(yè)的生產(chǎn)注入強勁的動力，它是一項決定了企業(yè)在現(xiàn)代環(huán)境中的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)水平的關(guān)鍵技術(shù)，它的廣泛應(yīng)用是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要標志。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，能夠全面提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高信息傳輸能力，全面降低人工勞動強度，為企業(yè)的發(fā)展提供更強的支持。在具體的應(yīng)用中，電氣自動化技術(shù)還呈現(xiàn)出諸多優(yōu)勢和特點。

2.1 工控系統(tǒng)抗干擾力能力更強

在工業(yè)設(shè)備控制過程中，通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)能夠提高工業(yè)設(shè)備控制的效率。例如采用西門子S7-1500型號PLC能夠適應(yīng)各類場景的工業(yè)環(huán)境。在應(yīng)用過程中，西門子S7-1500型號PLC根據(jù)實際需求編制并存儲具體的操作程序和各種指令，從而實現(xiàn)模擬式和數(shù)字式的信息輸出和輸入，實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場機械和電氣、儀表設(shè)備的控制。同時，還能夠優(yōu)化設(shè)計外圍設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)集成，根據(jù)生產(chǎn)的需求擴展功能[3]。在此過程中，西門子S7-1500型號PLC運用大量的現(xiàn)代集成電路技術(shù)，整個生產(chǎn)的工藝非常嚴格，內(nèi)部的電路也應(yīng)用了最先進的抗干擾技術(shù)，進而提高了整個控制系統(tǒng)的可靠性。通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)能夠持續(xù)增強工控系統(tǒng)的抗干擾能力，同時還會還具備硬件自檢功能，及時發(fā)現(xiàn)故障并發(fā)出預警，更有利于強化對系統(tǒng)的維護，提高生產(chǎn)的效率。

2.2 工業(yè)控制場景的適應(yīng)性更強

電氣自動化技術(shù)的快速發(fā)展過程中，根據(jù)各類應(yīng)用場景進行產(chǎn)品開發(fā)，這就形成了不同尺寸、不同規(guī)格的產(chǎn)品體系，能夠被應(yīng)用于各種規(guī)模化生產(chǎn)的工控場合中。除了能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯層面的功能處理外，現(xiàn)代化的電氣自動化技術(shù)還具備極其強大的數(shù)據(jù)整合與計算能力，能夠適應(yīng)各種場景下的數(shù)字控制要求[4]。尤其是近年來DCS控制系統(tǒng)的功能控制單元更是大量涌現(xiàn)，能夠被廣泛應(yīng)用到溫度控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)等各類工業(yè)系統(tǒng)控制中，具有極強的適應(yīng)性，功能也日趨完善。例如艾默生Deltav-DCS系統(tǒng)，不僅含有常用DI/DO模塊、AI/AO模塊，還有熱電偶/熱電阻信號模塊，DP通信模塊，串口通信模塊。艾默生Deltav-DCS系統(tǒng)的DP通信模塊為作為主站可以與第三方的PLC進行DP通信，不僅能接收PLC系統(tǒng)的狀態(tài)信息，還能發(fā)送指令給PLC系統(tǒng)，驅(qū)動PLC完成現(xiàn)場設(shè)備的啟動、停止等功能。應(yīng)用艾默生Deltav-DCS系統(tǒng)的DP通信模塊，還可以與現(xiàn)場的馬達保護器、變頻器、電能計量表等含有DP通信接口的電氣設(shè)備進行通信，采集以上設(shè)備的狀態(tài)，并可以遠程參與控制。

2.3 控制設(shè)備的操作界面更簡單

在工業(yè)系統(tǒng)中通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，能夠使整個操作界面更加簡單清晰，使整個公共系統(tǒng)易學易用。西門子WINCC系統(tǒng)是一種傳統(tǒng)工控計算機上位畫面應(yīng)用軟件，能夠兼容西門子開發(fā)的如S7-200 Smart/S7-1200/S7-1500/S7-300/S7-400等PLC產(chǎn)品，尤其是以西門子PCS7系統(tǒng)為主要編程軟件的工業(yè)控制系統(tǒng)，其面向?qū)ο蟮木幊谭绞?，操作界面非常簡單，編程語言也在行業(yè)內(nèi)受到工程師的高度認可。即使不具備工業(yè)軟件專業(yè)知識背景的維護人員，或是不太了解計算機技術(shù)原理和語言的編程人員，也能夠通過短時間應(yīng)用該PCS7系統(tǒng)軟件實現(xiàn)對自動化項目上的設(shè)備的進行簡單的編程控制。再比如，現(xiàn)在的工業(yè)控制中普遍應(yīng)用的變頻器或軟啟動器，都有HMI控制面板，維護人員通過面板的中文化界面，可以對變頻器或是軟啟動器進行參數(shù)設(shè)置，也可以通過設(shè)備的“自學習”功能，完成現(xiàn)場電氣設(shè)備參數(shù)的自動識別，方便工業(yè)控制系統(tǒng)的維護人員或是調(diào)試人員對電氣設(shè)備進行調(diào)試。

2.4 控制系統(tǒng)的維護改造更方便

在工控系統(tǒng)中通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，更有利于后期的維護及改造。在PLC或DCS系統(tǒng)中采用的存儲邏輯，能夠在更大程度上減少外部接線，在維護和改造中能夠在更大程度上縮短施工的整個周期[5]。同時，還可以通過更改同一套設(shè)備上的程序，進而完成整個生產(chǎn)過程的優(yōu)化，更大程度上提高工控系統(tǒng)的應(yīng)用效率。通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)還能夠發(fā)揮較好的節(jié)能效率，在更大程度上降低電能傳輸過程中出現(xiàn)的損耗。當前PLC或DCS系統(tǒng)普遍都具備擴展功能，通過添加遠程控制站，可以對現(xiàn)有控制系統(tǒng)進行升級或是擴展，在應(yīng)用原有CPU的基礎(chǔ)上，通過添加I/O模塊和通信模塊，可以在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行有效的擴展，這樣能節(jié)約成本，提高原有設(shè)備的利用效率。

3 電氣自動化技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用趨勢

在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展過程中，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也面臨日益激烈的競爭，各類生產(chǎn)企業(yè)要不斷提高生產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，才能在新經(jīng)濟環(huán)境中獲得更好的發(fā)展。為此，企業(yè)要謀求更大的發(fā)展，就必須全面提升自身的生產(chǎn)水平和裝配水平，持續(xù)推進自動化技術(shù)，才能夠更好地推動企業(yè)順應(yīng)時代發(fā)展的需求，滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。因此，在企業(yè)的發(fā)展中，應(yīng)當高度重視電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)水平，塑造市場競爭力。在未來，通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，能夠幫助企業(yè)構(gòu)建“集成化”的生產(chǎn)模式，建設(shè)“智能化”的應(yīng)用場景，實現(xiàn)“自動化”的工序設(shè)計，推進“無人化”的應(yīng)用模式，推動企業(yè)在新環(huán)境中獲得更好發(fā)展。

3.1 全面整合生產(chǎn)資源，構(gòu)建“集成化”的生產(chǎn)模式

企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過電氣自動化的應(yīng)用，能夠充分發(fā)揮集成效應(yīng)，對生產(chǎn)過程中的各類生產(chǎn)內(nèi)容、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)資源進行有效排序，充分整合整個生產(chǎn)工作。通過計算機制定局部功能，進一步細化到各個分支系統(tǒng)中，完成系統(tǒng)的集成化建設(shè)，確保系統(tǒng)之間有科學合理的明確的分工，在運行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)相互協(xié)作，進而完成機械設(shè)備的生產(chǎn)和制造，全面保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在后期的發(fā)展中，電氣自動化將不斷強化集成化的應(yīng)用模式，推動企業(yè)全面整合各項生產(chǎn)資源，構(gòu)建起全新的集成化生產(chǎn)模式，提高工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率

3.2 高度模擬生產(chǎn)活動，建設(shè)“智能化”的應(yīng)用場景

智能化是電氣自動化技術(shù)的主要特點之一，也是今后機械制造技術(shù)發(fā)展的主要方向。通過應(yīng)用計算機技術(shù)、智能化技術(shù)以及系統(tǒng)工程技術(shù)等，構(gòu)建起一種全新的、先進的智能化應(yīng)用技術(shù)，集合“機械制造技術(shù)”和“人工智能技術(shù)”，實現(xiàn)工控系統(tǒng)的革新。在此過程中，將把智能化技術(shù)融入機械制造的各個環(huán)節(jié)和系統(tǒng)中，以此來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)活動的高度模擬，在最大程度上提高機械設(shè)備的運行效率。因此，在今后的發(fā)展中，電氣自動化技術(shù)將不斷推動工業(yè)控制的智能化應(yīng)用水平。

3.3 自動控制生產(chǎn)流程，實現(xiàn)“自動化”的工序設(shè)計

在機械生產(chǎn)過程中，需要通過一定的工序來統(tǒng)籌整個生產(chǎn)流程，機械自動化就是通過應(yīng)用自動化技術(shù)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，使生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制，完成“原料篩選-初步加工-精細加工-產(chǎn)品成型-封裝打包-存儲運輸”等各個環(huán)節(jié)的自動化控制。在今后的發(fā)展中，電氣自動化技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于工序設(shè)計，能夠根據(jù)生產(chǎn)的實際工序流程，并按照相應(yīng)的標準編制具體的程序?qū)崿F(xiàn)自動化控制。還能夠完成各個過程的分工、調(diào)整等等，不斷提高機械設(shè)備生產(chǎn)的精度，實現(xiàn)工序設(shè)計的自動化。

3.4 強化專業(yè)知識培訓，推進“無人化”的應(yīng)用模式

在未來的發(fā)展中，電氣自動化技術(shù)將與人工智能化技術(shù)實現(xiàn)高度融合，更廣泛地應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備中，不斷推動應(yīng)用場景的無人化。同時，工業(yè)生產(chǎn)機械設(shè)備也將日趨走向小型化、多樣化的發(fā)展方向，不斷推動無人化管理的模式。為此，電氣化技術(shù)的廣泛應(yīng)用也將不斷增強企業(yè)的管理意識，加強對操作人員的專業(yè)知識培訓，不斷提高職業(yè)綜合素質(zhì)操作技能，積累豐富的機械自動化應(yīng)用知識，為企業(yè)的更好發(fā)展提供有效的保障，持續(xù)推進工業(yè)生產(chǎn)無人化的新發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)當強化電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好地實現(xiàn)各類生產(chǎn)機械設(shè)備的自動化控制和智能化控制，使整個生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)高效率生產(chǎn)連續(xù)生產(chǎn)，不斷提高機械設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高安全運行的保障。與此同時，還能夠更好地完成細致加工，使整個工業(yè)生產(chǎn)的流程更順暢、更智能。另外，通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠節(jié)約人力資源、物力資源，工業(yè)企業(yè)可以將更多優(yōu)勢資源應(yīng)用到企業(yè)的管理和創(chuàng)新中，不斷提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促使各個專業(yè)領(lǐng)域的核心競爭力得以快速提升，為國民經(jīng)濟的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。