电气自动化控制设备的可靠性探析

王兰涛，李继勇

（天津天钢联合特钢有限公司，天津 301500）

进入21世纪以来，电气自动化技术伴随着大量的市场应用和行业推广，其技术的先进性和创新程度获得了显著的提升。在先进制造业和传统行业的变革与转型时期，电气自动化控制技术不但能为企业节省大量的人力物力成本，也有助于提升生产制造过程的先进性和智能水平。同时，也很好地顺应工业4.0的时代发展背景，为企业赢得更大的市场竞争力。

1 电气自动化控制设备可靠性的影响因素

1.1 环境因素

电气自动化控制设备很容易受到环境的影响，从而出现一系列问题。湿度、温度、气压、污染均会影响设备正常运行，如设备过热、结构遭到破坏、设备运行问题频发，严重者将会直接导致设备罢工，对钢铁企业的生产造成尤为不利的影响[1]。

1.2 元器件质量因素

在电气自动化控制设备中有许多电子元器件，这些元器件的和质量如果得不到保障，就会影响设备的可靠性。一部分元器件的生产厂家不重视质量，只图利益，这样就会在生产元器件的过程中不重视质量监督和控制，导致元器件质量参差不齐，如果在没有对元器件进行严格检验的情况下就投入使用，就会给设备带来严重的安全隐患。

1.3 电磁波干扰因素

电气自动化控制设备的运行环境通常比较恶劣，这是因为在环境中会充斥许多磁场，各种电磁波会对设备的运行造成不利影响。电磁波干扰所带来的主要影响时设备运行不够稳定，而这就会导致电气自动化控制设备可靠性不断下降[2]。

2 电气自动化控制设备可靠性测试方法

2.1 出厂前性能测试

电气设备在完成产线组装和制造后，在出厂前必须要经过多轮性能测试。这一过程主要关注设备本身是否存在质量问题以及各项功能的运行稳定状况。通过规范化、系统化的出厂前测试环节，可提早发现电气自动化设备中存在的运行异常，并针对测试所得的数据计算出相应故障率，从而采取对应的解决办法提升设备的运行稳定性。对于钢铁企业电气自动化设备运行时故障率较高的零部件和元器件，可根据检测结果在出厂前进行反复的试验和修复。尽量从源头保证设备的整体可靠性。测试过程中应严格遵照国家相关标准和行业标准，借助黑箱检测和智能化检测平台，全面的对设备的功能性和可靠性进行监测评估，以此保证产品质量和整体素质。另一方面，设备生产过程中也应该加强监督与管理。流水线作业的组装环节和零部件的生产制造环节都应该落实跟踪管理方式。可采取二维码标注作为信息共享的方式，在其中录入生产数据和负责相应工序的人员信息，再利用数据共享网络和云计算平台对数据进行统一分析管理，实现生产全程可追溯，共同确保产品的质量与投入市场后的设备运行可靠性。

2.2 实验室模拟仿真测试

钢铁厂的电气设备在现场运转和应用过程中，其环境具有一定的特殊性。出厂前的标准化测试难以模拟这种环境，此外相关检测项的设定也可能存在与实际偏差较大的情况。为此，还需要设置模拟现场环境进行仿真测试的环节。通过搭建接近实际生产环境的模拟功能测试空间，尽量还原相关环境影响因素，并对电气设备的运行数据进行周期性的采集和统计，客观分析设备可靠性的影响因素及作用程度，在此基础上总结出设备可靠性的实质性影响因素。此类方法需要依赖于模拟环境的真实程度，而在环境搭建的过程中应尽量减少与电气设备运行状态无关的其它影响因素，有效控制随机事件的产生。并通过大量重复性实验抵消其对真实数据带来的影响。在实验室中采取模拟仿真测试的方法耗时周期一般较长，因此更适用于大批量电气设备的产品功能检测和可靠性评估[3]。

2.3 现场环境测试

经历过上述模拟仿真功能测试后，为了进一步验证现场实际运行状况下的设备可靠性，还需在现场实际工况下进行长期的规范化验证性运行。通过分析电气设备的运行数据，找到其中存在的规律性变化趋势及可靠性影响因素。通过真实环境下的测试与运行，确保采集到的设备数据准确，设备功能的评估客观、真实、有效。同时，现场测试还能够发现模拟测试时电气设备难以发现的质量缺陷等问题。可通过设置观察对照组，对不同工艺生产环节中设备的运行状况进行横向对比或组织各产线的生产工人和专业技术人员对设备的运行状况进行周期性的检测观察，汇总可能存在的设计缺陷或功能异常等情况。现场测试覆盖到各环节，监测和管理的人员也涉及到各工艺产线的技术人员和管理者，这样全面覆盖的隐患排查和漏洞检测机制能够充分保证电气设备的可靠性。

3 可靠性测试方法的选择方式

确定某一款自动化电气设备的性能所要使用的可靠性测试方案制定是一个系统而长期的过程。可靠性测试方法及方案的选择和制定要因地制宜，充分考虑到各种环境因素和实际工况因素等与设备关联的影响因素。当测试项本身存在类别上的差异和分布不规律时也应采取不同的方法，以保证测试内容的全面覆盖。设备自身的各种规格功能、主要参数指标及其适用的环境需按照测试程序的规范化标准，并充分参考其重点影响因素进行权衡。由于电气设备的可靠性会受环境因素的直接作用而产生较大的不确定性，因此测试过程中的场地因素和测试程序的完善度都应列入前期的考察范围。测试过程中要严格遵照相关技术标准和规范操作要求而执行，确保测试的程序规范化，采集的数据真实有效。另外，部分钢铁企业在电气自动化控制设备可靠性测试过程中，往往会着重关注其某一方面的素质和整体表现，而忽视了其他同类型性能指标的表现。而在实际应用时，这些被忽略的功能性标准也会影响到设备的整体运行稳定性。因此，测试环节必须充分保证测试的全面性和客观性，避免其对测试结果造成的干扰。

4 电气自动化在钢铁企业中的应用策略

4.1 PLC技术在钢铁工程电气自动化中的应用

（1）在钢铁工程的安全监控系统中的应用。PLC技术在整个安全监控系统中可以更好地完成监测、监控的工作，搜集钢铁工程的整体运转效率，集中监测工程的数据情况，统一将数据输送到控制中心，对数据进行深入挖掘和分析，方便钢铁工程的管理人员可以实时了解电气设备的运行情况。PLC技术在安全监测系统中一旦发现电气设备的故障问题，可以立即启动钢铁工程的自我保护装置，对故障问题的原因进行分析，发出停止设备运转的信号，给现场的所有工作人员发出预警信号，使钢铁工程的现场工作快速停止，将故障问题带来的损害降到最低，最大程度地确保了施工现场的人员生命安全。PLC技术在钢铁工程中的安全监测中具有很大的优势，有效维护钢铁工程的自动化运转，使得钢铁工程的自动化技术辅助和生产效率得到提高，保障工程的完善，发挥钢铁工程的最大化价值，促进钢铁工程的整体效率提升。

（2）加强钢铁工程中PLC技术应用人才的培养。基于PLC技术在钢铁工程中的应用优势，钢铁工程的管理人员应当重视专业技术人才的培养，掌握PLC技术的使用先进优势，对当前的系统和设备的使用进行全面掌控和操作，维护当前的钢铁工程生产和运输的现状，为此，钢铁工程的管理人员要对专业的技术人才进行定期培养，培养一批专业的保养和维护人员，做好日常的钢铁工程生产和运输工作，保障钢铁工程的安全生产环境，确保钢铁工程的整个电气自动化发展趋势可以稳定向前。在钢铁工程的生产中融入PLC技术，挖掘电气设备的巨大生产潜能，发挥电气自动化的优势确保整个钢铁工程的生产质量，为此整个生产过程需要PLC技术的辅助。研发出新型的PLC技术自动化控制系统，使生产过程得到全面的维护和保障。专业的人才管理也使PLC技术在使用中更加专业、快捷，使得整个钢铁工程的生产系统效率和质量得到保障和提升。

4.2 有效地控制生产管理活动

第一，钢铁企业通常都需要以制造模子为内容，先模拟出钢铁生产加工制造的整个环节流程，当然这都是在应用现代化的计算机和多媒体技术的基础上开展的。第二，钢铁企业还需要合理优化自身的生产运营模式，根据生产运营过程中出现的利弊来优化制造流程，这在很大程度上有利于钢铁生茶加工流程更加科学化，同时也为新钢铁工艺以及新产品面世创造条件。第三，钢铁企业在不断加快制造速度时，可以适当建立钢铁企业生产管理控制系统，通过电气自动化技术以及专家研究、网络分析与设计和事例推演等手段尽可能提高钢铁企业生产的自动化和制造水平。第四，为了高效处理钢铁生产中存在的问题，需要对钢铁生产环节的比例系数数据进行合理分析，从而实现钢铁生产制造流程的高效化与科学化。

4.3 实现远程操控

远程操控技术属于一种智能化的技术，它满足了时代发展的需求，以智能化控制为基础和前提，是一种先进的操作手段，是我国机械自动化未来发展的必然趋势。随着我国科技水平的提升，钢铁设备逐渐代替了劳动力，这在一定程度上降低了劳动成本支出，促进了钢铁设备朝着智能化的方向发展和进步。机械智能化将人工智能和计算机技术有效结合在一起，有效地控制了自动化的全过程。同时在机械自动化发展和控制中积极引入了先进的生产技术，加快了钢铁设备智能化发展的进程。除此之外，相关工作人员要明确远程操作的具体流程，保证软件和硬件到位，提高软件和硬件的配合度，实现钢铁设备的智能化发展。提升自动化操作技术水平有利于降低施工成本支出，提高技术水平。当机械自身完成整个操作后，可以有效地解决突发故障。

4.4 运用智能化技术

智能化的技术可以提高电气控制方面的精准程度。电气化的工程的数据都是通过计算机自动进行采集和统计的，这样可以更加的简化电气操作的过程。科技技术是推动电气自动化的重要的依靠，可以说计算机信息技术是电气自动化全面发展的一个重要的基础。钢铁系统不同于其他的行业它的涵盖面非常的广阔，涉及的领域也是重要的所以单纯的依靠人工来采集数据样本是不科学的。用计算机技术采集数据可以更加科学和精确的得到电气工程方面的数据。智能化的技术在电气工程之中的实际应该是可以在很大程度实现电气工程的自这样动化的水平的。比如说在电气工程出现故障通过智能化的技术是可以很技术的诊断出来的。电气工程的机构相对复杂，有些故障可以说是非常隐秘的，但是对电气工程的负面影响还是比较大的，对电气设施的维护带来了一定程度的负面的影响。运用智能化的技术是可以提供故障诊断的专业技术的，降低了对人工的依赖程度[4]。

综上所述，电气自动化技术对于钢铁企业的发展以及市场竞争力的提高是极为必要的，同时也能够促进企业自身核心竞争力的形成，并且尽可能做到保障企业产品的生产质量，控制企业生产成本，最终实现企业生产的绿色可持续。因此，为保证我国钢铁企业能够在世界市场占有一席之地，就需要钢铁企业加大对生产线自动化水平的重视与投入，并且引起国家的重视，支持自动化技术研发，给予足够的人力物力的支持，使钢铁行业获得稳定发展。