关于工厂电气实验室建设的研究

何绿林 杨伟 李晋伟 李雁兵

摘要：工厂电气实验室以先进技术、自控产品、计量、仪表、电气装置为核心，集人员培训、设备检测、技术研发、远程诊断于一体化，具有自动化、计量仪表、电气技术高级培训、现场故障的模拟与仿真、硬件性能测试、远程故障的监视与诊断、岗位练兵和资格考核、系统开发优化、超前技术储备以及提供紧急设备备件和提供工具、软件、资料等功能，为技术人员提供一个系统优化，软件开发、学习培训，技术交流的开放基地。

关键词：电气自动化;变频器;PLC;技术交流;实验

1、工厂电气实验室建设的基本原则

从工厂中电气技术人员的工作任务出发，本着服务现场，跟踪专业前沿基础的原则，在充分利用工厂中现有的备品备件的基础上，收集和整理控制设备，关键配件，搭建电气实验室，实验室配备的设备不仅仅是实验设备，同时也是工厂中各生产线的关键备件库，在应急情况下，随时可以补充到现场，以供紧急调用。

2.工厂电气实验室建设的必要性

2.1可帮助解决现场故障问题。

从控制系统对生产的重要性来看，一旦系统出问题，将严重影响生产的正常运行，所以处理故障时，一方面要查找故障的原因，另一方面马上组织恢复生产。事实上，好多系统问题并不是马上就能分析判断透彻，为了减少故障对生产的影响，往往在做初步的分析判断后就匆匆组织恢复生产，然后再进行详细的研究和分析，制定出防范措施，可一旦系統恢复生产后，现场就没有了实际的系统软、硬件环境，就不能对所出现的故障进行模拟仿真，就不能对故障结果进行再现，就不能对故障原因进行实事求是的分析和判断，也就不可避免地接二连三重复地出现相同的故障。

2.2可开展技术交流和技术培训。

能让更多的技术人员接触更多的新技术，而又不影响现场的维护检修工作，组织技术交流和技术培训，要达到好的培训效果，就得按照技术培训中的课程进行实际反复的练习，这就需要有一个好的培训实验场所，能按照培训要求的软、硬件环境开展每个环节的练习与实践，这样才能收到事半功倍的培训效果。

2.3应对电气后备技术人才的培养。

随着工厂检修人员的结构优化，在应对日常工作和系统集中检修维护工作时，明显地暴露出熟练技能人员短缺的问题。搭建电气试验系统平台，充分利用现有的维护人员，对收集到的资料进行消化和掌握，加紧培训、培养后备技术人员，为工厂的检修维护和技术改造打下良好的基础。

2.4系统软、硬件编程、工具和手册资料的共享。

工厂中电气控制产品品种多，型号复杂，备品备件分散，在系统出现问题时，又不能及时地准备齐全相应的软件、编程工具和手册资料，给生产的维护带来了不必要的损失，所以有必要对现有的控制系统软、硬件，编程工具以及手册资料进行收集管理，对现场的应用程序进行有计划的备份，实现集中管理，建立技术储备中心，既可以减少重复投资成本和重复储备成本，又实现资源共享，提供应急状态下的调用。

3.电气实验室建设内容及基本功能的描述

3.1建设内容

（1）建设3-5个PLC系列实验平台，包括ControlLogix5000控制器实验平台、SLC500控制器实验平台、S7-1200控制器实验平台，S7-200控制器实验平台;

（2）建设2-3个触摸屏实验平台，包括MCGS触摸屏实验平台、PanelView触摸屏实验平台、KTP西门子触摸屏实验平台;

（3）建设3-6个变频器控制调试实验平台，包括ABB的ACS600系列变频器实验，施耐德ATV系列变频器实验，西门子6SE70系列变频器实验，罗克韦尔的PowerFlex系列变频器实验，森兰SB系列变频器实验;

（4）建设压力、热工仪表、电动调节等仪器仪表调试平台;

（5）建设1个无线网络传输控制实验平台;

（6）建设电气传动实验平台、网络控制实验平台以及液压传动系统仿真、技术资料、备件中心。

3.2 基本功能的描述

通过硬件环境，结合其控制产品的应用现状，建立以AB公司ControlLogix系列PLC为核心的平台，集Siemens、AB产品及现场总线技术为一体的实验室。通过软件环境，以硬件仿真器、应用软件仿真的形式创建软实验室环境。实验室应具备以下功能：

（1）搭建AB公司SLC500、PLC5以及ControlLogix等系列PLC基于DH+网、以太网以及ControlNet网络环境下的各类实验环境，还可搭建ControlLogix平台下DeviceNet总线环境下的电机、变频器等各类实验环境。

（2）开展软启动、变频器相关知识和控制原理，以及在不同控制接口下的实验。

（3）开展无线网络监控技术实验，把生产现场设备运行状态传输至手机屏幕实验。

（4）通过仿真环境，可以模拟仿真现场工况大部分工艺环境下的信号，实现工业控制系统的动画与联调。

（5）通过软件环境和变频装置的通讯驱动接口软件，为实现不同厂家工控计算机设备与其他厂家变频装置的互连和程序控制创建模拟和实验平台，积累不同厂家工控产品与变频装置集成于同一控制系统的经验和方法。

（6）具备对各种类型，各种厂家的变频和软启动器进行实验室调试和学习的功能。提供对传动新产品，新技术进行跟踪学习和测试的实验环境，进行软启动器，变频器控制原理及相关知识的普及以及在不同控制接口下的实验。

（7）兼备现场变频装置的离线维护，故障诊断及测试。

（8）针对各车间目前应用较为广泛的罗克韦尔、ABB，西门子，施耐德等国外著名变频器制造公司的核心产品，有针对性地选择其低压交流变频器，软启动器等有代表性的产品与电机拖动进行配套，在实验室进行浓缩建设。既能在本实验室进行独立的实验调试，又能借助实验室以Ethernet TCP/IP、DeviceNet、ControlNET、ModbusPlus等网络通讯协议，实现远程和本地控制的低压传动实验室。

结束语

工厂中电气实验室建成投用后，能为电气技术人员提供了技术交流、技术讲座、技术培训的实验室环境，为年轻的技术人员提供了技术学习平台，从而更快、更好的成长，为培养后备技术人才创造了良好的环境。

参考文献：

[1]郑艳旭，马学东，李明.如何做好企业电气设备管理[J].山东工业技术，2015（14）：163.