工业电气自动化中智能控制的应用

罗 喜

中国轻工业长沙工程有限公司 湖南 长沙 410114

1 引言

随着科学技术的发展，智能技术日趋成熟，逐渐被应用各行各业当中，进而推动了社会的发展与进步。在工业电气自动化领域，通过智能控制技术的应用，不仅提高了工业生产的效率，而且释放了企业的劳动生产力，提高了工业生产的安全性，为企业创造了更高的经济效益。因此，研究分析工业电气自动化中智能控制的应用具有重要的现实意义。

2 工业电气自动化发展的主要影响因素

2.1 信息技术 近年来，以计算机技术、网络通讯技术以及网络技术等组成的信息技术，逐渐成为人们日常工作和生活不可缺少的一部分。该项技术的应用提高了信息获取、处理和传输的效率，实现了信息的及时共享和处理，尤其是随着微电子器件以及光电气器件的广泛应用，进一步提高了信息技术的应用有效性。在工业电气自动化发展领域，信息技术的应用，为智能控制提供了基础支持，进一步的推动了工业生产的智能化、自动化发展。

2.2 固体电子学 所谓固体电子学，就是在半导体以及集成电路的发展推动下，电气自动化技术与物理科学之间的交叉日渐频繁，进一步推动了现代工业电气自动化技术的发展，同时还能够实现光子学系统、生物系统等领域的深入应用。

3 电气工程自动化中智能控制技术应用的必要性

3.1 降低人工成本，实现无人化控制 通过智能控制技术的应用，减少了人工操作的步骤，最大化的压缩了工业生产的时间，提高了工业电气自动化的运行效率。同时智能控制系统在保障电气自动化系统正常运行的同时，还能根据所采集到的信息，对系统进行调整和优化，提高电气自动化的运行效率和产品生产质量，减少了系统的故障频次，降低了企业的人工成本支出，提高了企业的经济效益。

3.2 简化运行步骤，提高运行效率 相比较传统的技术而言，智能控制技术的最大的优势在于控制模型步骤的省略以及紧密系数的提高。传统的控制技术模式下，收到技术水平的限制，电气自动化在遇到一些复杂操作时，还需要借助人工来完成，即便是这样，也不能较好的完成复杂的分析与操作，给整个工业生产质量造成不利的影响。而智能控制技术的应用，不仅忽略了控制模型步骤，而且解决了模型识别所造成的障碍，进一步提高了工业生产的质量。

3.3 提高数据处理能力 利用计算机强大的处理能力，智能控制技术能够更加精准的对数据进行掌控和处理，即便是庞大的数据量，也能取得良好的处理效果和处理效率。同时，针对控制对象的不同，智能控制系统可以结合控制对象的差异性、复杂性等特点，采用相对使用的自动控制策略，实现了模拟“人”的思维来运行，极大的提高了工业生产的效能。

3.4 改善设备设计 工业电气自动化设计过程中，主要是依靠产品的设计经验，再结合相关的机械物理学理论来开展产品的设计工作。传统的电气产品在设计过程中相对单一，且只能依靠人工来完成设计工作，最终的设计方案也难以满足产品的最佳性能要求。通过智能控制技术的应用，利用遗传算法以及专家系统等技术，提高了电气产品的设计效率，降低了研发周期。除此之外，还能利用神经网络以及模拟逻辑等技术来对工业电气自动化的电气设备进行改善优化。

3.5 故障诊断 工业电气自动化运行过程中，可能会受到各种因素的影响，发生故障，一旦无法采取有效的措施解决故障，势必给企业带来巨大的经济损失。而如何准确快速的定位故障及判断故障原因是故障诊断的关键。传统的工业电气自动化故障判断过程中，对故障的诊断存在一定的误差，且诊断流程相对繁琐。例如对于变压器的故障，往往需要对变压器的油液挥发气体进行采集、分析才能确定具体的故障，不仅花费较长的故障判定时间，而且检测结果很容易受到一些不确定因素的影响。利用智能控制技术将电气设备智能化，不仅可以随时监测电气自动化系统的运行情况，来优化系统运行参数，减少故障发生的频次，而且还能利用专家系统等技术手段，分析设备的运行状态及生命周期，提前预测设备故障，并预警相关工作着人员，采取对应的措施解决故障，避免故障的扩大化，生产效率得到进一步提升。

4 工业电气自动化中智能控制的应用

以造纸行业自动化为例，介绍智能控制在制浆造纸厂中的应用。

4.1 智能控制在纸机真空控制方面的应用 在制浆造纸自动化中，从上浆系统到纸业成型，成品纸的含水量一般为5%～8%，纸张成型的过程中需要一定的真空度将水抽走，但脱水与成型是一对矛盾统一体，纸成型的过程，脱水不能太快，太快会导致纸浆中的纤维来不及分布均匀就已成型，难以形成高质量的成品纸。如脱水太慢则会导致已经分散的纤维重新絮聚，在出伏辊时也达不到要求的湿强度及干度。因此稳定的真空度是影响纸品质量的重要因素之一。

现代真空设备多采取透平泵，较传统水环真空泵效率更高，能耗更低，而其核心的技术就是透平泵本身及其智能控制系统，利用智能控制技术对变频器实现模糊的调节控制，从而更加精确的控制电机转速，同时配合调节导流板，使得输出的真空度稳定且精确，从而保证了纸机各个真空点对真空度的需求。智能透平机的应用相较于传统方式有显著的节能效果，很大限度的提高纸厂的经济效益和竞争力。

4.2 智能控制在制浆造纸行业水处理方面的应用 整个系统由三个PLC控制设备来实现智能自动化控制，并设置了两个监控站，通过以太网冗余的方式实现监控层与控制层之间的通信。

水处理采用一套PLC控制系统来实现水处理智能控制，该系统引入了PLC智能控制技术，实现了对车间补给水、凝结水、汽水化验系统以及生活水循环水系统的自动化处理。其中PLC作为整个系统的控制器，主要是利用采集终端设备对相关设备的实时状态进行采集反馈至监控层，并接收来自监控层的指令对现场的相关设备进行智能化控制。而监控层主要是利用各种软件将PLC所发送的设备实时状态信息进行动态画面的展示，并发出指令来实现对现场设备的远程控制。

4.3 加药系统的智能控制策略 对于制浆造纸行业的废水处理而言，废水排放必须经过严格处理才能满足排放要求。其原因主要是受到水本身PH值以及化学平的含量影响，必须对化学水池进行加药来解决以上问题。而在加药过程中，必须结合当前水样的PH值来决定具体的加药量，为了解决传统人工电厂加药控制过程中，存在的采样时间滞后、非线性等问题，本电厂在加药智能控制系统的设计过程中，引入了模糊控制原理以及BP神经网络。

一方面专家经验无法实现自我学习，而神经网络本身具有较高的自我学习能力，通过以上两种算法的融合，实现模糊神经网络的加药控制系统的设计，利用神经网络的自我学习能力，来动态的对模糊规则以及相关参数进行调整，确保加药控制系统可以结合实际环境的变化来做出最及时的调整，以满足电厂的实际要求，实现了加药的智能控制。

图1 加药智能控制系统结构示意图

5 结束语

综上所述，作为一种全新的科技成果，智能控制技术的应用，进一步推动了现代工业的智能化、自动化发展，为企业创造了更高的经济效益，满足了社会发展的需求。因此，相关工作者必须重视智能控制技术的应用，不断革新工业电气自动化的设备，满足智能控制的发展要求，提高企业的生产效率，推动我国工业生产的可持续发展。