電氣工程自動化控制技術(shù)探析

臧兆奇+趙洋

摘 要：工業(yè)加熱爐控制系統(tǒng)經(jīng)歷了一個發(fā)展的過程，隨著自動化技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)等的發(fā)展，加熱爐控制技術(shù)也在朝著自動化、智能化方向發(fā)展，然而，實際發(fā)展中依然存在問題和不足。本文分析了工業(yè)加熱爐電氣自動控制技術(shù)的實際與理論發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：工業(yè)加熱爐；電氣自動控制技術(shù)；理論；實踐；發(fā)展

加熱爐是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)必不可少的設備，隨著電氣工程技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)加熱爐得益于這一技術(shù)的支持也在朝著自動化控制方向發(fā)展，同時，現(xiàn)代信息技術(shù)、計算機技術(shù)也在逐漸地應用于加熱爐控制中，發(fā)揮著不可替代的重要作用。

1 工業(yè)加熱爐電氣自動控制主流技術(shù)

1.1 數(shù)字傳動技術(shù)

現(xiàn)代化電子信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，使得全數(shù)字調(diào)速技術(shù)逐漸發(fā)展并成熟，該技術(shù)日前在工業(yè)企業(yè)得到了深入而有效地運用。同普通的模擬仿真系統(tǒng)對比起來，該系統(tǒng)體現(xiàn)出良好的自動化、智能化、動靜結(jié)合、安全、便于調(diào)試與維修等優(yōu)勢。數(shù)字性的可控硅整流設備正在逐漸取代初始的交流供電設備。

1.2 PLC控制技術(shù)

現(xiàn)階段，加熱爐電氣自動控制技術(shù)正在隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展與時俱進地發(fā)展，正在從傳統(tǒng)的儀表與繼電器邏輯控制邁向PLC、DCS控制，選擇FieldBus總線控制技術(shù)用來控制設備現(xiàn)場，而且計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等也都逐漸被應用于基礎自動化級控制中，依靠PLC來選配基礎自動化硬件，如果是體積較大、規(guī)模較大的控制系統(tǒng)則通常選擇PLC來負責電控系統(tǒng)的控制，對應的回路控制則主要依靠DCS控制。集散控制系統(tǒng)也在現(xiàn)代技術(shù)的推動和支持下朝著上、下兩大方向發(fā)展，前者為CIMS計算機集成制造系統(tǒng)，后者則為FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。未來的DCS系統(tǒng)也勢必要朝著CIMS的方向前進。

1.3 計算機網(wǎng)絡技術(shù)的運用

計算機網(wǎng)絡技術(shù)是新時期蓬勃發(fā)展的一項技術(shù)，在各個行業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛而深入地運用，在工業(yè)加熱爐電氣自動化控制系統(tǒng)中，計算機網(wǎng)絡技術(shù)也發(fā)揮著不可替代的功能和作用。計算機網(wǎng)絡技術(shù)是把來自于各個地域、各個空間、各類功能的計算機設備通過網(wǎng)絡線路鏈接起來，再通過網(wǎng)絡軟件來鏈接這些設備、軟件，達到數(shù)據(jù)傳輸、資源共享等目的。計算機網(wǎng)絡技術(shù)應用于工業(yè)加熱爐電氣自動化控制系統(tǒng)，主要負責各項電氣設備之間的數(shù)據(jù)傳輸、信息傳遞、資源共享等。例如：不同的工業(yè)加熱爐之間通過計算機網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)實現(xiàn)了相互間的信息傳輸，加熱爐不分類型、型號、資源位置，在網(wǎng)絡系統(tǒng)的輔助支持下，都能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。其中多處理機的問世也為故障問題的定位與解除創(chuàng)造了有利條件，當電氣自動控制系統(tǒng)某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)將及時作出反饋，解決問題。計算機網(wǎng)絡技術(shù)作為一項強大的信息處理、傳遞技術(shù)，在整個工業(yè)加熱爐電氣自動控制系統(tǒng)中占據(jù)十分關(guān)鍵地位，提高了加熱爐電氣自動控制工作效率，加強了整個工業(yè)系統(tǒng)間的協(xié)作，增進了工作人員之間的溝通，創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟效益。

2 工業(yè)加熱爐電氣自動控制系統(tǒng)的理論發(fā)展

工業(yè)加熱爐自動控制理論也經(jīng)歷了一個發(fā)展過程，從最初的燃燒控制，單純?yōu)榱双@取相對平穩(wěn)的燃燒情況，達到最理想的燃燒目標，到后來的爐溫精度的把握，確保燃燒的充分性，科學控制燃燒成本。再到上個世紀七十年代，信息技術(shù)被應用到加熱爐電氣自動控制系統(tǒng)，逐漸進入了加熱爐信息化控制階段，目前來看工業(yè)加熱爐的信息化控制依然處于發(fā)展過程中，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)尚未實現(xiàn)徹底的計算機控制，依然依賴于人工操作。一些相對先進的工業(yè)企業(yè)依然利用計算機來取代儀表來進行基礎的PID控制，其成效也有待深入研究和開發(fā)。對于燃燒系統(tǒng)實行自動化、智能化控制，隨著現(xiàn)代智能技術(shù)的發(fā)展，多數(shù)選擇串級比值控制系統(tǒng)，發(fā)揮對溫度、流量等的控制，同時，也在逐步運用雙交叉燃燒控制，兩大控制系統(tǒng)要想達到對爐溫的高效調(diào)節(jié)與控制，前提需要加熱爐工況穩(wěn)定，如果加熱爐工況不穩(wěn)定、燃料熱值出現(xiàn)波動時，這兩大控制方法則無法發(fā)揮控制功能，也就無法達到最合理的燃燒控制。

現(xiàn)階段，一些測氧濃度儀表被運用在工業(yè)爐尾氣檢測中，通過檢測其中的氧氣濃度來調(diào)節(jié)空燃比，然而，因為氧化鋯的檢測容易受到一些因素的干擾，例如：穩(wěn)定因素、壓力因素等，當被檢測氣體中含有較多的雜物成分時，也將影響檢測結(jié)果，會帶來較大的維修工作量?？偟膩砜?，工業(yè)加熱爐電氣自動化控制依然有待于發(fā)展，信息技術(shù)、計算機系統(tǒng)的高速運算、高效數(shù)據(jù)采集與處理加工等功能依然未能充分發(fā)揮，導致這一局面的原因為：第一，參數(shù)檢測相對較難。其中煙氣中的氧氣含量檢測就是一大挑戰(zhàn)，因為氧化鋯不會被長時間使用，無法被有效維護，這樣則無法客觀、精準地檢測出煙氣中具體的氧份含量，使得系統(tǒng)不能達到閉環(huán)自動控制的效果。同時，其他的相關(guān)參數(shù)，如：燃料熱值、爐膛熱效率等一系列參數(shù)的檢測都具有一定的難度和挑戰(zhàn)。第二，數(shù)學模型無法創(chuàng)建。自動化控制系統(tǒng)無法創(chuàng)建一個精準、合理的數(shù)學模型，而且一些較為重要的參數(shù)，例如：熱工況、溫度等都無法確定，同時，工藝參數(shù)也處于不斷變化中，會受到多重因素的擾動，這樣就無法創(chuàng)建科學、有效又精準的數(shù)字模型，無法實現(xiàn)對系統(tǒng)的高效控制。第三，特性間的差異。通常來說工業(yè)加熱爐是一個非線性、強耦合、干擾大的系統(tǒng)，這樣就無法依靠傳統(tǒng)控制理論，也不能通過傳統(tǒng)的儀表加以控制，影響了單回路控制效果。第四，自動控制和工藝之間不符。加熱爐控制屬于一項綜合性控制系統(tǒng)，同特定工藝、計算機、爐體等之間存在著不可分割的聯(lián)系，這就需要全方位進行思考，才能達到預期的控制效果。

3 總結(jié)

加熱爐電氣自動化控制水平的提升要從工藝、技術(shù)等方面入手，要善于利用計算機系統(tǒng)，深入分析工業(yè)加熱爐的運行條件、工作流程等，立足于客觀實際來選擇科學的控制技術(shù)，從而打造出一個更加先進的自動化控制系統(tǒng)，有效適應工業(yè)加熱爐的復雜工作條件，支持并維護工業(yè)爐的高效率、節(jié)能化運轉(zhuǎn)。