现代工业仪表及工业自动化的过程控制分析

现代工业仪表及工业自动化的过程控制分析

王继勇

王继勇

北京万维佳和科技有限公司天津分公司天津市300385

摘要：随着我国经济的不断发展，工业化程度逐步提高，自动化仪表得到了广泛应用。自动化仪表的发展见证了国家经济的发展。但随着人工智能的兴起，我国经济正从过去粗放式的发展逐步转型，提质增效，向高端制造发展的时刻，自动化仪表所面临的挑战和机遇非常大，国家制造业的发展与仪表业的发展息息相关，无论在技术领域，还是在应用领域，国家经济这艘航母定会带动仪表业呈现出与以往不一样的风采。

关键词：工业仪表；工业自动化；控制

引言

我国的经济建设日渐完善，企业仪表设备在向着自动化的方向发展，相继的维护工作也渐渐的引起人们的重视。自动化仪表设备的维护，给设备的正常工作创造了环境，因此要不断的加强故障检修水平，时刻保证自动化仪表设备可以正常的运行。

1、电气设备和自动化仪表概述

1.1、电气设备概述

电气设备包括电力系统中的发/输电设备、电机保护设备、电力监控设备等，在过程控制中，电气设备主要包括：电动机、变频搅拌器、电加热器等。现代工业生产过程对各种电气设备的智能化要求将越来越高。

1.2、自动化仪表概述

自动化仪表主要指各种温度仪表、压力仪表、液位仪表等，同时各种智能电力仪表（如：智能电力多功能仪表）也属于自动化仪表范畴。自动化仪表、电气设备及上位机控制器组成了一个完整的自控系统回路。常见的自动化仪表应用包括火电厂的温度监测、污水处理工厂的流量监测、锅炉压力监测等，这些监测行为除最基本的显示功能外，还可将数据上传至上位机控制器进行信号处理、报警、联锁等，最终由控制器发令给各执行器（电气设备）以完成自动控制的功能。

2、电气设备和自动化仪表在工业控制过程中的应用

2.1、电气设备和自动化仪表在工业控制过程中的设计原理

传统的工业过程主要是人工操作，现代工业为了加强安全生产并提高效率，遂引入了各种自动化仪表和电气设备。工控过程自动化的设计原理主要有四点：①充分了解生产环境；②设备具有较高的智能化水平；③可实现远程操作；④便于维护管理。对生产环境的了解是应用自动化仪表和电气设备的基础，如某工厂锅炉的荷载通常情况下均在额定最大荷载之下，但按需要提高其荷载时，控制设定的安全数值也应等比例的提高，若简单的设定为最大额定荷载，轻则造成资源浪费，重则造成工况不稳甚至发生生产事故。设备智能化主要体现在四个方面，测量、监控、调节、处理。仍以锅炉为例，测量指仪表可实时检测锅炉状态；监测是指锅炉状态可在上位机上实时观察到；调节指设备拥有自动跟踪调整以适应实际需求；处理指上位机发现锅炉出现问题时通过下达必要指令至电气设备终端，进行应急处理以使人员及时进行后续工作。如：监测到锅炉液位偏低时，通过仪表发送信号至计算机，再通过计算机发出相应指令至电气设备电控柜以启动锅炉补水泵等，同时相关参数如电流信号、故障状态等可在上位机上进行追溯。远程操作是智能设备的突出优势，远程控制的目的是根据需求随时进行必要调节，比如设备端设定的安全负荷为锅炉额定负荷的60％，但实际生产时需要锅炉提供更多的动力以达到额定负荷的70％，该项调节工作便可由计算机远程操作实现，通过程序数值的修改完成。便于管理是指所用电气设备和自动化仪表以智能技术为支撑，以默认的设定程序作为工作依据，无需过度依赖人工操作，只要程序设定合理、计算机软硬件性能正常，便可持续工作，管理上实现基本无人化。当热，设备应用还应注意定期的维护和管理。

2.2、监测环节的实际应用

监测是控制工作的中心环节之一，是指在应用了带自动化仪表和智能电气设备的控制系统后，实际应用中系统对控制目标进行的实时监测。这种监测是伴随整个工作全程同步的，工作停止后，监测也同时停止，如：锅炉液位的监测、电机转速的监测、电动机故障状态的监测等。以净水厂的净化系统作为监控对象为例，净水过程包括进水、净化、出水三个基本环节，中间还包括过滤、沉淀等，就进水工作而言，通常需通过设置流量仪的方式了解进水量，由于进水工作往往是长期、持续的，人员不可能随时在进水口进行测量和观察，而且人员测量和观察也存在明显的误差，自动化流量仪从而有了使用的基础需求，将流量计、上位机控制器（PLC、工控机等）、执行器（电动阀、电控柜、泵等）应用于流量监控过程中，当进水流量在合理范围内时，流量计正常作业，当进水量过大或者过小时，流量计会发出信号至上位机，信号经上位机处理后发出指令至阀门或电控柜处，从而可实现流量超限关阀、停泵等自控控制和调节的动作。并以此保证了相关过程安全、高效的运作。需要注意的是，在实际应用中，可以将记录功能添加到监测工作中，即对全天的监测内容进行记录，该数据可以作为相关人员后续工作的有效支持，比如总进水量和总净化水量的比值等。

3、仪表自动化设备的维护技术

3.1、加强仪表自动化设备的日常维护

仪表自动化设备的维护工作不可小视，应该确立相应的管理系统，制定分级管理的维护策略，从而实现对仪表自动化设备的全面管理。时刻关注仪表自动化设备重要部件的运行情况，加强维护力度，争取可以在故障出现之前，提前发现问题，进而可以提前采取维护措施，保证仪表自动化设备时刻处在完美运行的状态中。而且一定要制定一个检查、清洗周期，保证电机、电位器等旋转零件的完好与清洁，还要及时的清理仪表自动化设备的仪表外壳，保证数据不被遮挡，关注插头、插座的状态，对其进行干燥维护工作。

3.2、针对仪表自动化当中的主要设备进行维护

闭环自动调节系统在仪表自动化设备当中占据重要地位，对其的维护工作十分重要。如果仪表自动化设备当中出现了系统失灵的糟糕情况，就应该迅速的采取维护措施，转换仪表自动化设备的工作状态，由自动变手动，然后结合仪表自动化设备的设计规范，重新计算合适的调节阀位置，而且要时刻关注仪表自动化设备对测量变化量的反馈情况。仪表自动化设备的调节系统并不简单，专业性非常的高，因此在对其进行维护之时，要有仪表设计人员加入到维护工作当中，以此实现快速准确的维护。在对仪表自动化设备当中的电动变送器进行维护的时候，一定要使铝片和平面线圈在准确的工作，而且要注意震荡电流的大小，及时调整，确保它处于最灵敏的状态。

结束语

仪表自动化设备在现代的生产生活当中已经被广泛的使用了，并且给生产生活带来了积极的作用。因此应该加大对仪表自动化设备的研究工作，加强对维护工作的研究，降低仪表自动化设备的故障发生率，并且在发现问题的时候，能够及时、快速、准确的对故障进行处理，尽早的让设备恢复正常运作，减少因故障带给企业的损失。

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