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摘要：工業過程控制智能化是時展的方向，也是行業未來的客觀需求。在石油化工、醫藥等生產領域，人們在建設、改造生產過程中的電氣和自控設備時，都在設法提升其整體自動化水平，從而提升工作效率。自動化往往離不開電氣及自動化儀表，通過自控儀表可實現數據的遠程監控，通過電氣設備執行必要的回饋動作，將二者結合起來應用于工業過程控制中，便可顯著提升自動化水平，對其應用進行探究有利于技術的推廣和發展。

關鍵詞：電氣設備；自動化儀表；過程控制；應用

1前言

自動化儀表和電氣設備可以看作是人的眼睛和手腳，儀表將現場信息以可視的方式上傳到上位機控制器，再由控制器根據預編程序下達命令至電氣設備處，最終由各種電氣自動化設備完成所需要動作，從而實現過程控制自動化。自動化儀表和電氣設備是整個控制系統的基礎。常見的自動化儀表和電氣設備包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表、智能型電動機保護器、智能操作顯示終端等。

2電氣設備和自動化儀表概述

2.1電氣設備概述

電氣設備包括電力系統中的發/輸電設備、電機保護設備、電力監控設備等，在過程控制中，電氣設備主要包括：電動機、變頻攪拌器、電加熱器等。現代工業生產過程對各種電氣設備的智能化要求將越來越高。

2.2自動化儀表概述

自動化儀表主要指各種溫度儀表、壓力儀表、液位儀表等，同時各種智能電力儀表（如：智能電力多功能儀表）也屬于自動化儀表范疇。自動化儀表、電氣設備及上位機控制器組成了一個完整的自控系統回路。常見的自動化儀表應用包括火電廠的溫度監測、污水處理工廠的流量監測、鍋爐壓力監測等，這些監測行為除最基本的顯示功能外，還可將數據上傳至上位機控制器進行信號處理、報警、聯鎖等，最終由控制器發令給各執行器（電氣設備）以完成自動控制的功能。

3電氣設備和自動化儀表在工業控制過程中的應用

3.1電氣設備和自動化儀表在工業控制過程中的設計原理

傳統的工業過程主要是人工操作，現代工業為了加強安全生產并提高效率，遂引入了各種自動化儀表和電氣設備。工控過程自動化的設計原理主要有四點：①充分了解生產環境；②設備具有較高的智能化水平；③可實現遠程操作；④便于維護管理。對生產環境的了解是應用自動化儀表和電氣設備的基礎，如某工廠鍋爐的荷載通常情況下均在額定最大荷載之下，但按需要提高其荷載時，控制設定的安全數值也應等比例的提高，若簡單的設定為最大額定荷載，輕則造成資源浪費，重則造成工況不穩甚至發生生產事故。設備智能化主要體現在四個方面，測量、監控、調節、處理。仍以鍋爐為例，測量指儀表可實時檢測鍋爐狀態；監測是指鍋爐狀態可在上位機上實時觀察到；調節指設備擁有自動跟蹤調整以適應實際需求；處理指上位機發現鍋爐出現問題時通過下達必要指令至電氣設備終端，進行應急處理以使人員及時進行后續工作。如：監測到鍋爐液位偏低時，通過儀表發送信號至計算機，再通過計算機發出相應指令至電氣設備電控柜以啟動鍋爐補水泵等，同時相關參數如電流信號、故障狀態等可在上位機上進行追溯。遠程操作是智能設備的突出優勢，遠程控制的目的是根據需求隨時進行必要調節，比如設備端設定的安全負荷為鍋爐額定負荷的60％，但實際生產時需要鍋爐提供更多的動力以達到額定負荷的70％，該項調節工作便可由計算機遠程操作實現，通過程序數值的修改完成。便于管理是指所用電氣設備和自動化儀表以智能技術為支撐，以默認的設定程序作為工作依據，無需過度依賴人工操作，只要程序設定合理、計算機軟硬件性能正常，便可持續工作，管理上實現基本無人化。當熱，設備應用還應注意定期的維護和管理。以上四個原則是自動化儀表和電氣設備在工業過程控制中應用的基本雛形，也是在后續工作時應注意的內容。

3.2測量環節的實際應用

測量是自動化儀表的基礎功能，在進行目標數據測量時，儀表可以將所得的測量值保存下來以便于后續統計工作的開展進行[1]。

3.3監測環節的實際應用

監測是控制工作的中心環節之一，是指在應用了帶自動化儀表和智能電氣設備的控制系統后，實際應用中系統對控制目標進行的實時監測。這種監測是伴隨整個工作全程同步的，工作停止后，監測也同時停止，如：鍋爐液位的監測、電機轉速的監測、電動機故障狀態的監測等。以凈水廠的凈化系統作為監控對象為例，凈水過程包括進水、凈化、出水三個基本環節，中間還包括過濾、沉淀等，就進水工作而言，通常需通過設置流量儀的方式了解進水量，由于進水工作往往是長期、持續的，人員不可能隨時在進水口進行測量和觀察，而且人員測量和觀察也存在明顯的誤差，自動化流量儀從而有了使用的基礎需求，將流量計、上位機控制器（PLC、工控機等）、執行器（電動閥、電控柜、泵等）應用于流量監控過程中，當進水流量在合理范圍內時，流量計正常作業，當進水量過大或者過小時，流量計會發出信號至上位機，信號經上位機處理后發出指令至閥門或電控柜處，從而可實現流量超限關閥、停泵等自控控制和調節的動作。并以此保證了相關過程安全、高效的運作。需要注意的是，在實際應用中，可以將記錄功能添加到監測工作中，即對全天的監測內容進行記錄，該數據可以作為相關人員后續工作的有效支持，比如總進水量和總凈化水量的比值等。

3.4執行環節的實際應用

執行環節是控制的核心環節，該環節是衡量工業過程自動化執行結果的關鍵一步，是指在自控過程中對發令器指令的最終執行和動作。該環節功能的實現依賴于自動化執行儀表（如：電動閥）和電氣設備（電控柜等）的聯合工作。仍以凈水廠的凈水系統為例，當該系統的工作無異常時，控制設備只進行正常的監測工作，如果該水廠由于外部設備損壞等因素，會造成大量水流涌入，放任水流蔓延，可能造成凈化效果下降甚至設備、生產環境破壞，應用智能控制系統則可以避免該情況，當流量儀監測到水流量變化后，首先會發出警報，如果水流量持續增大，超過安全值，則流量計會將這一情況反饋給控制系統中央處理器，處理器再向執行器（泵、閥等）下達指令，從而可進行進水口封閉、停泵、開啟備用水池蓄水等操作，避免凈化系統非正常工作或水流蔓延帶來的破壞[2]。

3.5保護環節的實際應用

保護環節是建立在監測和執行兩個環節基礎上的，是指在監測對象發生異常時，對其進行保護防止其過限動作等產生不可逆轉的損失，該項工作也包括對控制系統本身的保護。以電力設備的控制系統為例，工業生產中很多時候會應用到大型電力設備，比如鑄造廠的退火爐，在進行電加熱作業時，由于設備功率大，產生的電流也是較大的，如果超過安全電流則會造成設備、加工部件損壞等問題，同樣，如果設備出現短路，也會帶來不良影響。傳統模式下，對退火爐的控制依賴人工和舊式設備，存在著一定的落后性，對瞬間電流等也無法及時把控、處理，應用智能設備可以避免上述情況。在退火爐工作時，智能電流表隨時監測其工作情況，尤其是較大交流，如果某一瞬間由于意外因素等造成瞬時電流急劇增大，電流表可以將該情況在一瞬間反饋給控制系統中央處理器，處理器將指令下達給電氣設備，根據默認的設定程序，電氣設備立即切斷電源，從而避免了退火爐、加工部件以及控制系統受到破壞[3]。類似的處理原則在壓力控制系統、流量控制系統、溫度控制系統等自動化控制系統中也是十分常見的，比如火電廠的溫度控制系統，當異常情況發生時，也會采取相應措施保證生產的安全。

4結束語

電氣設備和自動化儀表在工業控制過程中往往是同時出現、聯合工作的，連接兩類設備的是智能模塊的中央處理器，隨著工業設備越來越專業化、精細化，工業生產對安全越來越重視，智能控制成為工業發展的一大特色，在進行系統設計時，需注意了解生產環境、保證設備性能和智能化水平，同時確保可以進行遠程操作和控制，使其更好的應用于控制工作。

參考文獻：

[1]朱耿.電氣自動化控制設備可靠性測試研究[J].工程技術研究,2016,(8):115.

[2]張婷婷.電氣自動化控制設備的可靠性探析[J].工程技術研究,2017,(4):109-110.

[3]郝隆杰.芻議電氣自動化控制技術在工業生產中的應用[J].電子技術與軟件工程,2015,17:141.

作者：吳欣懋 單位：重慶化工設計研究院有限公司