浅谈工业电气自动化控制技术

浅谈工业电气自动化控制技术

魏列龙

山钢集团莱芜分公司炼铁厂

摘要：进入二十一世纪后，工业电气自动化控制技术逐步形成一套完整的技术体系，尤其是PLC、人工智能、变频调速等主流技术，在工业电气自动化控制领域得到普遍推广和应用。从实际应用效果可以看出，这些技术不仅提高生产效率、改善了作业条件，并且也给工业产值的持续稳步增长提供了强大的技术支撑。基于此，本文将着重围绕PLC、变频调速、人工智能等自动化控制技术在工业生产领域的具体应用展开论述，旨在强调电气自动化控制技术在促进推进工业生产现代化、自动化、智能化方面所发挥的关键性作用。

关键词：工业电气自动化；PLC；人工智能；变频调速

科技是第一生产力，尤其在工业生产领域，以电气自动化控制技术为代表的先进科技，不仅稳固了工业生产总值在国民经济总量中的主体地位，同时，也推进了工业现代化、自动化与智能化发展进程。因此，工业生产型企业应当充分发挥电气自动化控制技术的应用优势，并持续进行创新与改进，进而使电气自动化控制技术的最大价值得到充分体现。

1 PLC技术在工业生产中的具体应用

1.1 PLC的基本结构与工作原理

PLC主要包括两种形式，一种为整体式，一种为模块式，其中，整体式PLC主要由CPU、I/O板、显示面板、内存及电源组成，模块式PLC主要由CPU、I/O模块、内存、电源、底板及机架构成，如图1所示。

图1：PLC的基本结构

在PLC进入工作状态以后，首先需要进行输入采样，在这一阶段，PLC对输入系统的各类数据依次进行扫描，然后将这些数据信息统一存储在I/O映象区。在用户程序执行阶段，PLC控制器遵照自上至下的顺序对用户程度进行扫描，并通过逻辑运算的方法，来获取数据的分析结果，接下来，结合运算结果来刷新逻辑线圈在系统RAM存储区中的对应位的状态，最后来执行与之相对应的功能指令。在输出刷新阶段，CPU根据I/O映象区的状态数据对所有的输出进行锁存电路处理，这时，输出数据将直接导入系统外设，进而可以驱动外设正常运行[1]。

1.2 PLC在工业生产的应用效果

目前，在工业生产领域，PLC技术已经在各种电气设备当中得到广泛应用，并且PLC的高可靠性、良好的抗干扰能力以及易于维修的特性为工业生产型企业创造了丰厚的经济效益。以PLC的开关量逻辑控制功能为例，该功能可以对工业生产设备的定时、运算、计数进行逻辑控制，这不仅改善了产品加工质量，并且单位时间内的生产效率也得到大幅提升。另外，PLC还具有模拟量控制功能，在工业生产当中，各种类型的机械设备的温度、压力、流量、液位等参数都属于模拟量，借助于PLC技术，能够使这些模拟量与数字量之间实现自由转换，进而可以对模拟量参数进行有效控制。比如设备的运行温度一旦超出最高限值，系统能够将设备的运转状态信息及时反馈给终端操作人员，并且可以将运行温度控制在最为适合的范围之内，无形当中便延长了机械设备的使用寿命。

2 变频调速技术在工业生产中的具体应用

2.1 变频调速的概念及优势分析

所谓变频调速主要是通过改变电动机工作电源频率的方式来达到改变电机转速的目的，近年来，为了积极响应国家提出的“节能降耗”的号召，变频调速技术在工业生产领域得到大面积推广和应用。该技术具有控制精度高、调速范围宽、能量消耗少等特点，在实际生产当中，如果电动机转速过快，便会消耗大量的电力能源，并且也会增加设备的磨损度，而运用变频调速技术以后，可以根据实际情况，来改变电动机的工作电源频率，频率下降的同时，电动机转换也随之下降，但是，设备的正常运行状态并不会发生改变。

2.2 变频调速技术在工业生产中的应用效果

以中央空调为例，在变频调速技术出现之前，中央空调的运行过程将消耗大量的电力能源，无形当中便增加了工业生产型企业的经济负担。为了降低能耗成本，企业对中央空调进行了变频改造。比如冷冻水泵由两个温度传感器与变频器构成，以此来控制冷冻水的出水及回水温度。而空调的设定频率为45HZ，冷温水系统的最低运行频率为30HZ，一旦温差达到5℃以上，可以自由切换频率。在冷冻水泵进入到正常的运行状态以后，现场工作人员可以开启第二台主机，开启方式以软启动为主。如果制冷量超过实际需求，主机则立即停止运行。其中，变频调速原理是设定值随着频率的改变而改变。在变频器频率为30HZ时，流量最小。当冷却水泵开启后，如果温度达到37℃，其频率也将直接达到45HZ。从这一点可以看出，在应用变频调速技术以后，频率发生若发生改变，风机转速也会随之改变，而这一过程恰恰可以节省大量的电力能源，同时，空调的制冷效果也会始终保持最佳状态，冷却水泵控制方案如图2所示。

图2：中央空调冷却水泵控制方案

3 人工智能技术在工业生产中的具体应用

3.1 人工智能技术的特点

人工智能技术牵涉行为学、心理学、控制学等多门学科，在工业生产当中，人工智能技术的遗传算法、神经网络以及专家系统的智能化控制优势逐步凸显出来。其中，人工智能技术较为显著的特点主要是具有强大的学习能力、快速的信息处理模式、精准的计算与运算模式。比如在数据处理过程中，人工智能系统可以模拟人的思维，对数据信息进行深入挖掘与剖析，然后筛选出更加实用、更加高级的信息资源

[2]。

3.2 人工智能技术在工业生产中的应用效果

目前，在工业生产领域，利用人工智能技术的场景随处可见，以汽车零配件加工领域为例，最为常见的人工智能系统是专门用来生产汽车零配件的“机械手”，这种自动化、智能化操作装置不仅可以独立完成各种零配件加工任务，并且，加工精度与加工速度也有了明显改善。这种机械手的工作原理主要是事先将程序指令写入系统当中，在传感器的作用下，这些指令将直接传达给机械手，然后根据程序指令的具体操作内容进入到作业生产状态。这种智能加工、智能制造的方式不仅推进了工业自动化与智能化的发展进程，同时，也给工业生产企业创造了可观的经济收益。

结束语：

从电气自动化控制技术在工业生产中的实际应用效果可以看出，这种融合了计算机、微电子及人工智能的综合性技术不仅使工业生产格局发生了巨变，同时，也给工业生产总值的持续稳步增长注入了源源不断的驱动力。因此，工业生产型企业应当紧紧抓住这一机遇，在对现有的自动化控制技术进行升级改造的同时，引进更多的有助于提高生产效率、改善产品质量、节省生产成本的新型技术，以此来创造更多的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]余洁.电气自动化控制技术在工业系统中的应用[J].中国测试,2021,47(08):168.

[2]李安业.工业电气自动化控制技术的问题及对策[J].数字通信世界,2020(01):109.