工业4.0 背景下电气自动化系统的智能化升级路径研究

引言

伴随信息技术的飞速发展，智能化控制技术在当今多数领域都得到了比较普遍地运用。在电气自动化控制领域，智能化技术的运用也愈加成熟。伴随着智能化技术引入电气自动化控制领域，不仅在一定程度上能够提高控制系统的自动化水平，提升智能程度，还会相应的提升工作效率，并改善产品质量。

一、工业4.0 背景下电气自动化系统智能化升级的关键技术

（一）智能传感器与执行器技术

在工业 4.0 的浪潮席卷而来时，智能传感器与执行器技术形成了电气自动化系统智能化的基础，智能传感器拥有高精度感知、自校准以及数据预处理等相关功能，可以对温度、压力、振动等多维度工业数据进行实时性采集，并且借助边缘计算部件展开初步分析。执行器结合智能控制算法，可依据传感器的反馈对设备运行参数进行精准调节。例如，在智能制造生产线当中，智能传感器可以迅速检测出产品尺寸偏差，执行器会马上调整机械臂动作，如此一来大幅度提升了生产精度与效率，还减少了人工干预[1]。

（二）高级控制算法与自适应系统

高级控制算法和自适应系统构成了实现电气自动化系统智能化调节的关键因素，依靠机器学习、模糊控制算法等，该系统可对复杂工业过程进行构建模型，动态优化控制策略。自适应系统能够实时监测设备当前的运行状态和设备外部环境的变化，自动调节控制参数，以保障系统稳定的运行。例如，在化工生产过程中，一旦原料成分出现波动，自适应系统借助算法迅速修正反应釜温度和压力控制曲线，防止生产故障发生，提升产品质量的一致性，并可依据历史数据进行学习，持续优化控制逻辑，以适应多样化的生产需求。

（三）机器人技术与自动化设备的集成

工业 4.0 时代，机器人技术与自动化设备的集成是提升生产柔性的关键，工业机器人依靠精密伺服控制及视觉识别技术，可以和数控机床、传送带等自动化设备实现数据互通并协同开展作业，借助工业互联网相关平台，机器人可以接收到实时生产指令，调整作业路径与节奏，以适应多品种、小批量的生产模式。例如，在汽车制造车间中，焊接机器人与搬运机器人借助集成系统可以实现无缝配合，依据车型的切换自动对工作流程做出调整，可以缩短生产切换时间，提升生产线的灵活性以及产能。

（四）能源管理与优化技术

在工业 4.0 的大背景下，能源管理与优化技术对于电气自动化系统而言有着相当关键的意义，此项技术借助智能电表以及能源监测传感器来收集各个设备的能耗数据，再结合大数据分析构建起能源消耗模型，该系统可识别出能耗高峰以及低效设备，制定出动态节能策略，像自动调节非关键设备的运行功率、优化生产线的启停时间等[2]。在钢铁企业当中，能源管理系统可以对高炉、轧机等设备的能耗分配进行协调，以此降低单位产品的能耗，达成绿色生产目的，减少碳排放量，实并现企业的可持续性发展。

二、工业4.0 背景下电气自动化系统的智能化升级路径的实施策略

（一）现有系统的评估与升级规划

对现有的电气自动化系统展开全面细致的评估，这是进行升级的关键步骤，需要组建一支专业的团队，借助设备性能检测以及数据采集分析等一系列方法，来梳理系统的硬件配置、软件功能及运行过程中存在的瓶颈问题，如老旧传感器精度不够、控制算法的滞后性等相应情况，结合企业的实际生产需求以及行业技术发展的趋势，制定分阶段的升级规划，优先替换核心生产环节中效率低下的设备，逐步接入智能模块以实现数据的相互连通，并预留扩展接口以便适应未来的技术迭代发展。

（二）企业信息化与数字化转型

企业信息化及数字化转型为电气自动化系统的智能化升级提供了支持，构建统一的工业互联网平台，消除生产设备、管理系统之间的数据障碍，实现设计、生产、物流等环节的信息共享，借助部署 MES、ERP 等数字化工具，把自动化系统的实时生产数据和企业管理数据进行融合分析，对生产计划以及资源调配加以优化。如某电子企业经过数字化转型，能使自动化生产线数据和订单系统相互联动，实现按需产出，减少库存周转时间，大大缩短生产周期。

（三）人员培训与技能提升

人员培训与技能提升是保证智能化升级可切实落地的关键，针对不同岗位制定分层培训计划，对操作工人开展智能设备操作以及数据监控等基础技能培训，针对技术人员着重强化智能算法应用以及系统集成等专业能力的培养，对于管理人员普及工业4.0 理念和数字化管理思维。可以和高校合作，建立生产实训基地，或引入外部专家举办专题讲座，结合实际生产案例开展实操训练。如某汽车零部件企业依靠持续的培训，让员工掌握了智能生产线的故障诊断以及参数优化技能，使得设备停机时间减少，充分发挥出智能化系统的效能。

（四）安全性与隐私保护措施

在智能化实现升级的进程中，安全性以及隐私保护这两方面内容需要自始至终贯穿于整个过程。从技术方面来看，可以采用加密传输这种方式，对访问权限进行分级等一系列手段，来保障工业数据在采集阶段、存储阶段以及共享阶段的安全。同时还要部署防火墙以及入侵检测系统，以此来防范网络攻击行为。管理层面上，需要制定数据安全方面的规章，明确规定数据使用的规范要求，并且定期开展安全审计工作以及漏洞排查工作，针对生产数据当中所包含的商业机密，借助数据脱敏等相关技术来避免信息出现泄露的情况，这样做契合了智能化管理的需求，又成功守住了企业核心信息的安全防线。

结语：

在工业 4.0 背景下，电气自动化系统朝着智能化方向进行升级是产业发展的必然趋势，其中关键技术可为这种升级给予技术方面的支撑，而实施策略则可以保障升级可切实落地，凭借这样的措施，能提高工作效率、促进产品质量的提高，加强企业竞争力，并实现企业的持续发展。然而在升级的过程当中，需要对技术应用以及安全隐私保护进行平衡。

参考文献：

[1] 陈祥 , 李城城 , 王振蒙 , 等 . 基于智能化技术的电气自动化控制系统研究与实现 [J]. 中国设备工程 , 2024, (15): 28-30.

[2] 李传龙 . 电气自动化系统中的智能化技术应用 [J]. 集成电路应用 , 2024, 41 (04): 168-169.

作者简介：孙俊山（1977 .11-）籍贯： 山东潍坊，性别 ：男最高学历：本科，研究方向： 电气技术，单位：，邮编：