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摘要：随着电气技术的快速发展，我国工业设备的自动化程度也越来越高。设备控制系统面临着大功率器件使用广泛化，电子产品小型化的发展趋势。控制系统的可靠性面临考验。本文将分析影响电气自动化控制系统可靠性的各种因素，进而提出提高可靠性的方法，从而不断提高电气自动化控制系统的可靠性。
关键词：电气；自动化控制系统；电磁干扰；可靠性
引言：可靠性是电气自动化控制系统的的主要属性之一，是考虑到时间因素的产品质量，对于提高系统的有效性、减少系统故障率和降低系统使用成本具有重要意义。因此，技术人员在设计和使用相应的控制系统时，应不断加强对该控制系统可靠性的研究，并根据影响可靠性的因素采取相应的对策，进一步提高电气自动化控制系统的可靠性。
一、电气自动化控制系统可靠性的影响因素
1.工作环境的影响
每一种行业的工作环境都是不同的，有些工作环境还十分恶劣。对于电气自动化控制系统，概括来说它具有三个方面的影响因素，分别是自然环境因素、机械环境因素和电磁干扰因素。
自然环境因素主要包含温度、湿度、大气压力，大气污染等，这些因素一旦超出允许范围便会导致电气自动化控制系统的性能下降，严重时还会使整个系统无法正常运转。例如大功率的元器件在使用时，单位时间内会产生很多的热量，如果不及时散热，则会导致系统温升过高，一旦超出某些元器件的允许范围，便会发生热故障。另外温度过低也会导致元件参数变化，如三极管放大倍数降低和晶体振荡器频率降低等都是典型的现象。湿度也会给电子设备的可靠性带来影响，尤其是在低温高湿的环境中，空气湿度如达到饱和状态会导致设备的元器件发生凝露现象，从而影响电子元器件的性能。虽然没有明确资料表明在高海拔地方，大气压力低会对电气元件可靠性有什么影响，但电解电容这种器件在气压低时可能更容易爆浆。电气设备的外绝缘一般都是依靠空气来保障的，其绝缘性能与大气条件有关。在大气污染环境下，尤其灰霾及大气污染物的存在和作用下，电气设备外绝缘故障将有新的特点，因而大气污染对设备的可靠性也会带来影响。另大气中的粉尘含量过高，在电器元件上容易沉淀，时间久了，堵塞散热通道，影响整个控制系统的可靠性。如果粉尘具有可燃性，浓度超过一定量时还有发生爆炸的危险。
机械环境因素包括振动，外部作用力的冲击。剧烈的振动或超负荷外部作用力的冲击，会使设备结构的灵活性减弱，严重时还会损坏控制系统中的某些电器元件，使控制系统不能正常运行，可靠性下降。另随着可移动设备的增多和设备的不断小型化，振动对电连接器可靠性的影响也是不容忽视的，研究表明当外界振动频率与连接器的某阶段固有频率相近时，会造成连接器簧片产生相应的共振模态，使连接器触点磨损加速甚至产生触点脱离接触区域现象而造成断路，进而影响电气自动化控制系统稳定性。
电磁干扰虽然是一种不可见的因素，但是却不能忽略这种因素给控制系统带来的影响。通常情况下，电气自动化控制系统中的电磁干扰来源一般有以下三个方面，第一，在大电流或高电压剧烈变化的部分导致感应电子剧烈移动的部位；第二，半导体电力电子器件具有非线性特点，使得回路电流形成方波，利用傅里叶级数分解为基波和各次谐波，而高次谐波也是电磁干扰源；第三，空间辐射电磁场主要是由电力网络、无线电广播、电视和雷达产生的，通常称为辐射干扰源。电气自动化控制系统在工作状态下充斥着各种电磁波，这种电磁波会逐渐增大设备的输出噪声，使工作失去稳定重心，同时还会给系统的安全带来影响，降低系统运行的可靠性。
2．相关人员操作维护不当
相关人员因操作维护不当也会对电气控制系统的稳定性产生影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因电气自动化的控制系统较为复杂，所以操作人员在不熟练的情况下违反规程错误操作，有时也会损坏电气设备。另外如果不及时对电气设备进行维护和保养，电气元件的使用时间可能会缩短，使用安全性会下降，从而影响控制系统的可靠性。
3设备元器件选型不合理或质量不合格
控制系统在设计选型中，如果所选元器件与设备参数不匹配，例如元器件的保护电流范围高于实际运行电流，元器件的正常保护功能就起不了作用；如果元器件的保护电流值过低于额定电流，元器件便会频繁报故障，系统无法正常运行，最终影响系统的可靠性。同样如前文所述设计选型如果忽略环境因素的影响，也会导致控制系统可靠性下降。另外，近几年在市场领域中，电气元器件的生产厂家开始逐渐增多，其生产质量良莠不一。个别厂家不正当竞争，为了在价格上取得优势，一味的偷工减料而降低了元器件的性能。一旦这些不合格的电器元器件在控制系统内使用，肯定会对电气自动化控制系统整体的可靠性产生不良影响。
二、鉴于以上影响电气自动化控制系统可靠性的各种因素的分析，笔者认为为了提高控制系统可靠性，应着力在设备出厂前的选型设计和出厂后厂家的系统安装维护两个方面。
1.在设备出厂前要做好系统电气元件的选型，做好系统冗余设计，提高系统可靠性。
影响控制系统可靠性的因素是多方面的，包括环境因素，机械因素等。如果在设计之初，根据设备要求和现场具体环境，按规合理选型便能避免很多问题的发生。合理选型一是要注意选择质量合格有信誉保证的产品，二是要选择符合系统参数要求的型号。国家和相应机构对于产品是否合格，是有一整套评价体系的，所有的产品出厂前都应通过相应测试。例如许多电气产品会有CE标志，CE标志是产品进入欧盟国家及欧盟自由贸易协会国家市场的“通行证”。是产品允许在欧洲市场上流通的最低技术标准。所以是否有CE标识可以作为我们选择合格产品的参考。系统参数要求包括额定电压、额定电流、额定功率、IP防护等级等，在这里特别说下 IP防护等级，IP防护等级是有IEC所起草的电器防尘侵入和防湿气侵入特性的等级。根据环境特点，选择IP防护等级越高的产品，产品的可靠性便越高。
冗余设计是提高系统可靠性的重要途径，能在一定条件下系统允许出现故障而不影响系统功能的发挥，大大提高系统的可靠性。冗余设计即采用备用的硬件或软件参与系统的运行或处于准备状态，一旦系统出现故障，能自动切换，保证系统不间断的正常工作。
2.在设备应用厂家，要做好系统的安装维护提高电气自动化控制系通的可靠性。
v建立良好的电磁兼容环境，抑制电磁干扰，使电气自动化控制系统可靠工作。例如，使用完善的屏蔽体防止外部辐射进入本系统，也可防止本系统的干扰量向外辐射。屏蔽体要保持完整性，对系统单元所在的门缝、通风孔和电缆孔等须妥善处理，屏蔽体要有可靠接地；设计合理的接地系统，小信号、大信号和产生干扰的电路尽量分开接地，接地电阻尽可能小；电机电缆和信号电缆要分开铺设，必要时可用光缆代替长电缆；系统单元之间保持较大的隔距以减轻相互之间的影响。
系统所在的空间要保持适宜的温度和干燥度，必要时要加装空调，架设通风系统。系统只有在良好的温湿环境中，可靠性才会更高。另外，在控制系统的日常使用中要加强系统的维护保养，严格系统的操作管理，提高系统可靠性。
结语：电气自动化控制系统是一个相对复杂的系统，影响系统正常运行的因素多种多样。在面对控制系统可靠性的问题时，希望本文能够给大家提供一些有益的借鉴，具体问题具体分析，采取科学有效的方法提高电气自动化控制系统运行的可靠性。
参考文献：
[1]韩晗，王鑫，董亮，等.浅议化工机械设备的防腐设计及设施[J].中国化工贸易，2013（5）：59.
[2]李春艳，董欢，李立波.化工机械设备的腐蚀原因及应对策略研究[J].中国石油和化工标准与质量，2013（25）：33.
[3]赵中敏.机床电器[J].冗余设计在PLC控制系统中的应用，2007（3）：42.
论文作者:田宁
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
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