電氣自動化控制設(shè)備的可靠性分析

楊申+李鴻軒+郭旭

摘要首先闡述了可靠性的定義及可靠性技術(shù)的發(fā)展，然后對提高自動化控制設(shè)備可靠性的現(xiàn)實意義作了深入分析，最后從設(shè)計、制作、維護(hù)三個方面出發(fā)，對提高自動化控制設(shè)備的可靠性提出了一些建議，從而有效地保證自動化控制設(shè)備與系統(tǒng)的安全可靠運行。

關(guān)鍵詞電氣自動化；可靠性；設(shè)計；制作

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0193-01

目前，自動化控制設(shè)備作為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的“眼睛”，以其高速性、準(zhǔn)確性以及可靠性等優(yōu)點，使得設(shè)備的使用者足不出戶就能對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行精準(zhǔn)控制，極大的提高生產(chǎn)效率的同時，也降低了危險環(huán)境之下工作人員的人身安全傷害系數(shù)。

1可靠性及其技術(shù)的發(fā)展

廣義上講，可靠性指的是在一定的時間和工作環(huán)境之中，電氣控制設(shè)備具有連續(xù)正常的工作能力；狹義的講，設(shè)備的可靠性還對設(shè)備使用壽命的做了進(jìn)一步的要求，這就需要控制設(shè)備具有一定的可維修能力。衡量控制設(shè)備的可靠性性能指標(biāo)，主要取決于控制設(shè)備中每個元器件的可靠性，一般來說，隨著大型集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，控制設(shè)備的可靠性隨著使用元件增多而降低。

可靠性技術(shù)是源于20世紀(jì)四五十年代的一門工程技術(shù)，自第一代半導(dǎo)體晶體管的誕生，既滿足了現(xiàn)代控制的技術(shù)需求，也使得以美國為代表的發(fā)達(dá)國家，將越來越多的精力放到電子元器件的可靠性技術(shù)的研究方面，最終形成了被廣泛認(rèn)可的可靠性管理、設(shè)計以及測驗標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，世界上很多知名的電器公司和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，都在積極致力于可靠性技術(shù)的研發(fā)工作，比較典型的是經(jīng)過三十多年的發(fā)展，依托于網(wǎng)絡(luò)而形成的DCS技術(shù)（集散控制系統(tǒng)），已經(jīng)大大延伸了自動控制設(shè)備的可靠性內(nèi)涵，通過對控制設(shè)備的分散式連接，實現(xiàn)了電氣自動化控制的高可靠性目標(biāo)。

2自動化控制設(shè)備可靠性的提高的現(xiàn)實意義

2.1 控制設(shè)備的可靠性的提高可保護(hù)核心組件

電氣自動化控制設(shè)備作為整個控制系統(tǒng)的組成單元，其可靠性的提升對整個自動化控制系統(tǒng)的正常運行起到關(guān)鍵性作用，在集散控制技術(shù)還不完善的時代，一臺控制設(shè)備如果出現(xiàn)了問題，就容易引發(fā)其它聯(lián)動設(shè)備的非正常工作，甚至?xí)φ麄€控制系統(tǒng)的核心組件造成嚴(yán)重?fù)p害，而通過提高控制設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性，則可向控制系統(tǒng)發(fā)出 及時糾錯或緊急停車的需求。比如，現(xiàn)在國家電網(wǎng)改造中的配電自動化項目中，只要輕點鼠標(biāo)就能將輸電故障迅速隔離，從而實現(xiàn)生產(chǎn)核心機(jī)組的安全控制，確保安全生產(chǎn)以及人們的安居樂業(yè)。

2.2 控制設(shè)備的可靠性可提高產(chǎn)品質(zhì)量與效率

“低投入、高產(chǎn)出”作為進(jìn)行工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所遵循的必不可少的原則，從生產(chǎn)角度來看，產(chǎn)品質(zhì)量與效率是企業(yè)賴以生存的生命線，而提高控制設(shè)備的可靠性，才是有助于企業(yè)實現(xiàn)上述目標(biāo)的主要途徑。這是因為，面對著復(fù)雜而多樣化的生產(chǎn)環(huán)境，很多不可抗拒的客觀因素，比如電磁干擾、高溫潮濕等，都會導(dǎo)致控制設(shè)備性能的下降，當(dāng)控制設(shè)備故障率和失誤率過高時，不僅會加大企業(yè)對控制設(shè)備維修的費用投入，也使得生產(chǎn)出來的產(chǎn)品廢品率急劇上升。由此可見，只有提高控制設(shè)備的可靠性，才能為企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和未來發(fā)展構(gòu)筑一條安全可靠的防線。

3提高自動化控制設(shè)備可靠性的幾點思考

3.1 以設(shè)計環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)，改善自動化控制設(shè)備的運行可靠性

對于自動化控制設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計，是改善其運行可靠性的基礎(chǔ)，這也成為現(xiàn)代控制技術(shù)的日益完善所帶來的直接成果。對于控制設(shè)備的可靠性設(shè)計，應(yīng)在立足于以往設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，摒棄那些有礙于可靠性功能實現(xiàn)的陳舊方法?？紤]到控制設(shè)備的自動化、集成化和經(jīng)濟(jì)性等多方面要求，對于設(shè)計部分來說，一方面，可采用簡化電路的方法，采用大規(guī)模或者超大規(guī)模的集成設(shè)計，有效的減少電路板的焊點，減少那些容易出現(xiàn)故障元件的使用次數(shù)；另外一方面，則要根據(jù)設(shè)備實現(xiàn)功能采用一些特殊設(shè)計方法，常見的有冗余設(shè)計、可靠性預(yù)測等，這些都有利于一部分設(shè)備出現(xiàn)故障時，控制系統(tǒng)不受此故障的影響。除此以外，在控制設(shè)備的設(shè)計階段，還要積極采納國內(nèi)外先進(jìn)的控制理論和技術(shù)，通過賦予自動化控制設(shè)備自診斷和容錯功能，使我國自動化控制設(shè)備的可靠性研發(fā)與國際水準(zhǔn)完美對接。

3.2 以制造環(huán)節(jié)為關(guān)鍵，提高自動化控制設(shè)備的使用可靠性

制造環(huán)節(jié)永遠(yuǎn)是決定控制設(shè)備可靠性能優(yōu)劣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，細(xì)微之處要從電子元器件的選用入手，以劣充優(yōu)是設(shè)備制作的一大禁忌，因此，在進(jìn)行電氣元器件選擇時要注意兩點：首先，要盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化的零件，這種通用性方便于后期的設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)工作，同時，還要從質(zhì)量上對元器件進(jìn)行嚴(yán)格把控，零部件的質(zhì)量不過關(guān)，也是造成控制設(shè)備可靠性下降的眾多因素之一，所以，對于設(shè)備元器件的選擇方面，一定要以通過國家嚴(yán)格質(zhì)量認(rèn)定的產(chǎn)品作為首選對象。其次，要充分考慮設(shè)備的應(yīng)用場合，可以通過加裝必要的防護(hù)和散熱等外圍設(shè)備來提高控制設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，依據(jù)設(shè)計圖紙對設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的裝配，如果發(fā)現(xiàn)有不合理地方及時進(jìn)行反饋，以提高控制設(shè)備安裝制作的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

3.3 以維護(hù)環(huán)節(jié)為重點，降低自動化控制設(shè)備的維修次數(shù)

從上文有關(guān)于可靠性的狹義定義來看，維護(hù)環(huán)節(jié)也成為延續(xù)設(shè)備使用壽命、提高設(shè)備穩(wěn)定性與可靠性的重點。近些年來，隨著智能手環(huán)、智能手表、行動記錄攝像機(jī)等可穿戴設(shè)備的出現(xiàn)，使得自動化設(shè)備的維修工作變得安全性更強(qiáng)、可靠性更佳。正因為定期維護(hù)和檢修的重要性不言而喻，隨著一些先進(jìn)的計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，很多自動化控制設(shè)備已經(jīng)初步實現(xiàn)了定期在線檢查的功能，甚至在維修保養(yǎng)過程中能夠運行一些簡單的仿真測試，這種融合了現(xiàn)場測試技術(shù)于一體的維護(hù)方式，對于提高自動化控制設(shè)備的可靠性是十分必要的。

4結(jié)束語

綜上所述，隨著自動化技術(shù)的更新?lián)Q代的節(jié)奏越來越快，更要將控制的可靠性作為電氣自動化設(shè)備設(shè)計制作的重點，通過提高控制設(shè)備的可靠性，有效的避免其運行過程中出現(xiàn)誤操作，最終能夠保護(hù)生產(chǎn)流程的完整性以及提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，這對于提高國民生產(chǎn)力和競爭力有著非?，F(xiàn)實的意義。

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作者簡介

楊申（1992-），男，山東東營人，本科（在讀），研究方向：電力系統(tǒng)。

李鴻軒（1993-），男，山東青州人，本科（在讀），研究方向：電力系統(tǒng)。

郭旭（1994-），男，山東濱州人，本科（在讀），研究方向：電力系統(tǒng)。

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