測控技術在電氣工程中的應用與創新策略

劉興松

（中國航發上海商用航空發動機制造有限責任公司，上海201306）

1 測控技術的相關概述

測控技術集計算機控制技術、先進控制理論、電子技術、光電技術、自動檢測技術及網絡技術于一體，是對自動化系統信號進行采集、處理、整理、顯示或輸出的過程，對多個行業均有重要作用[1]。它能夠迅速、有效地控制各種設備數據，具有自動控制、報警功能，可轉換信息形式，根據一定的規則命令控制設備信息，以此進行設備操控。測控技術是由多個自動化系統工程相互關聯的智能化技術，利用測控技術可以實現設備控制的自動化，提升系統功能的智能化。測控技術主要包含下3 個方面。

1.1 遠程監控技術

在測控技術應用中，遠程監控技術作為重要部分，能夠使工作人員實時、全面地監控各儀表系統，幫助工作人員及時發現儀表系統運行問題及故障要點，制訂解決方案，有效提高工作人員監控儀表系統的工作效率，確保工作人員能夠高效、科學地完成儀表系統監控工作。在電氣工程中，遠程監控技術通常應用于遠距離通信和遠距離操作中。

1.2 現場總線監控技術

該技術不僅是儀表測控技術的重點，也是儀表測控技術的應用方向和發展方向，將其合理用于自動化電氣工程中，能夠實施、全面監控電氣工程儀表設備，整合和連接不同工程系統檢測功能，構成完整自動監控系統，以此監控電氣工程，確保工程能夠穩定、正常地運行。

1.3 集中監控技術

在儀表測控技術中，集中監控技術主要是通過網絡及電氣工程控制站、電氣工程操作系統、電氣工程處理器等實現電氣工程系統的集中控制與全面監控。在此情況下，集中監控技術根據系統的需求進行監控，并結合實際情況發送相應的控制指令，使系統穩定在系統所要求的范圍內，以有效提高系統運行效率及質量。

2 測控技術在電氣工程中的應用問題

2.1 設備和技術較為落后

當前，技術人員在儀表設計與制作過程中存在設備加工精度低、密封水平有待提高的情況，導致儀表設備的生產無法滿足設計圖的要求，造成在電氣工程應用時難以達到良好的使用效果，不僅無法得到精確的電氣工程的運行數據，而且穩定性也欠佳[2]。雖然我國研制先進儀器儀表水平已經有很大的提高，但在一些方面還存在一定的欠缺，在應用中效率相對較低。

2.2 測控技術研發力度不夠

隨著各行業對電氣工程提出了更高的要求，為準確測試和控制電氣設備，對測控技術的應用也提出了新的挑戰。因此，相關企業應積極拓展測控技術應用范圍，研究更多高效、穩定的測控設備，提高建設工程資金占比。但是，部分企業只關注電氣工程整體性，導致對測控技術研究有所忽視，認為其是測量與控制儀器的小環節，造成測控技術滯后，進而阻礙了電氣工程的發展，無法滿足社會迅速發展的要求。

3 測控技術應用于電氣工程的創新策略

3.1 分散測控體系儀表測控技術的應用

分散測控系統儀表測控技術應用于電氣工程中，能夠實時監控和準確分析系統設備的運行情況，保障測控體系接收下行指令信息，完成測控設備的協調，進而控制電氣工程，還能對儀表不同類型的運作信息進行保存，準確、便捷地為操作人員提供記憶信息及參數，確保后續診斷工作順利進行，優化整體體系構造。在應用過程中，分散測控處理器包含應用程序和自治控制處理器，執行控制和監控設備的任務。自治控制處理器是用于處理器中應用程序的中間件，與數據字段發布功能相連接，即其他自治控制處理器，構建多對多組件通信模型。該模型中，可指定組件為數據產生的發布者，同時，指定需要數據為輸入數據。應用程序之間的消息由數據和交易代碼構成，交易代碼是數據字段唯一標識符，可在邏輯上實現應用程序通信的定義。該技術易于擴展和升級現有系統，激活、安裝新的應用程序無須修改現有系統，主要是通信體系結構通過信息中心數據類型標志的添加，實際測試后，以新的應用程序替換現有程序，其步驟如下：（1）測試應用程序，根據交易代碼和在線處理接收同等數據；（2）測試應用程序，根據接收數據構建臨時數據，將其發布至具備測試標志的數字字段；（3）在線應用程序進行臨時數據接收，處理數據和發布結果，由日志記錄程序完成最終接收。

3.2 儀表測控抗干擾技術的運用

測控信號通常為緩慢變化的交變信號或直流信號，需要通過長距離傳輸，易受到外界干擾，設備儀器的信號、電場及電磁波輻射等均會以不同方式、途徑串擾至測控系統，對儀表測控造成干擾。為此，必須合理應用儀表測控抗干擾技術，保證數據能夠有效傳輸。常用抗干擾技術如下：

1）隔離技術，一方面是通過絕緣方式確保導線間不會出現漏電流，要求導線絕緣材料的絕緣電阻、耐壓等級等符合規定要求；另一方面是做到合理配線，信號線盡量離開干擾源。例如，平行敷設信號線與動力線時，需保持二者之間的間距，線路交叉則盡可能垂直。而導線穿管敷射使信號線和電源線處于不同導線管中，信號幅值不同的信號線，也不能安裝在相同導線管內。金屬匯線槽敷射中，利用金屬隔板將不同幅值電纜、導線隔開，主要是由于多芯電纜不宜應用幅值不同的信號線。

2）屏蔽與抑制技術，用金屬導體防護被屏蔽的信號線、組合件與元件，可抑制電流型噪聲耦合，達到屏蔽的作用。并且用雙絞線替代平行線，也是抑制磁場干擾的有效方式。

3）接地保護技術，通過接地保護設備抑制干擾，保護人身安全。可分為本安接地、屏蔽接地、信號回路接地和保護接地。保護接地是用電儀表在電氣設備正常的情況下，對不帶電的金屬和接地體進行金屬連接，如果儀表板意外帶電，能夠通過接地電阻轉移接地短路電流。工作接地需確保儀表可靠、精確地工作，包含本安儀表接地、屏蔽接地和回路接地。

4）軟件抗干擾技術，電氣工程中，環境復雜性較強，硬件抗干擾措施在某些時候并不能很好地實現抗干擾，導致設備不能正常運行。在這種情況下，可以采用軟件抗干擾的方式來減輕和避免此種意外事故。常用軟件抗干擾技術包含實施控制系統的重要數據備份法和互監視法、控制軟件運行的自監視法。

3.3 測控技術創新策略與實施驗證

以某電氣工程為例，為保證工程運行穩定、高效，積極采取了分散測控體系儀表測控技術和儀表測控干擾技術。電氣系統自動化設備劃分中，常規方式可將其分為設備操作和單元系統電氣化部分，根據記錄點原則及相關要求，無論是網控還是單元系統電氣化，均包含在分散測控系統內。該分散控制系統設計中，將單元部件電氣和網孔均包含其中，取消常規網控室，集中控制至中央控制室，檢測公用電氣系統與升壓站中，利用網控自動化系統，綜合考慮控制系統，保證任意部件停止運行而不會影響自動化網控系統，其他部件分散控制系統也能檢測系統公用運行狀態。因此，合理配置分散系統成為電氣工程連接分散測控系統的關鍵點。經過多方面考慮，選擇分散控制系統與自動化網控系統獨立設計，工程中實時通信作為分散測控系統的核心，連接多個節點，包含操作員站、過程控制單元、工程師站、歷史數據站等，最終實現組態信息、控制指令及實時數據的迅速、高效地傳遞。傳輸介質選用電纜，管傳輸方式為CSMA/CD，管理為以太網，且在人機接口形成另外通信網，利用IP 通信協議傳輸電廠文件數據與管理信息，提高通信網絡可靠性，降低網絡負荷。

在電氣工程中設計振動、流量、壓力、溫度等報警聯鎖控制點，發生異常后，聯鎖控制程序可確保系統安全停車。但是，應用過程中，發現溫度聯鎖控制無動導致設備停機，為電氣設備的測量與控制造成壓力，經過分析后，發現存在控制電纜屏蔽不佳、控制盤溫度高、二次儀表塑料外殼的情況，使信號較弱的元件熱電偶檢測回路信號受到嚴重干擾，引發儀表頻繁誤動作。為此，將檢測元件從熱電偶更改為熱電阻，提高其抗信號干擾能力；控制電纜更改成屏蔽電纜，減少信號干擾；降低信號干擾與控制設備溫度；控制設備增加排風扇，降低設備溫度，提高控制的可靠性

另外，在現場設備運行中，將現場通訊控制部分轉移至主控制器，利于提升通信效果，減少信號干擾情況，獲得良好效果。

電氣工程調試單元部件分散測控系統與抗干擾能力后，將其投入運行中。結果表明，系統監視回路與指示均處于正常狀態，運行中無特殊情況，電氣設備控制操作穩定可靠，邏輯閉鎖功能無異常，達到投入率與正確率100%效果。監視單元部件和設備操作、保護閉鎖及運行情況均達標，且將部件元件與設備操作等納入分散測控系統后，實現一體化電氣工程控制，優化了電氣工程的系統結構，完善系統功能，提高部件運行穩定性，維護部件也較為便捷，工程實踐具有重大意義，可行性較高。

4 結語

綜上所述，電氣工程儀表測控技術對于行業發展具有重要作用，各部門也應明確儀表測控技術的意義，結合電氣工程自動化需求，積極應用分散測控體系儀表測控技術與儀表測控干擾技術，實現儀表測控技術的改進和研發，有效推進測控技術的發展。