電子信息技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

韓 波,鄭慶強(qiáng),韓玉勇,倪 飛（通信作者）

（1棗莊職業(yè)學(xué)院 山東 棗莊 277800）

（2棗莊科技職業(yè)學(xué)院 山東 棗莊 277599）

（3江蘇省鹽城技師學(xué)院 江蘇 鹽城 224002）

0 引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，電子信息技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前世界最為重要的技術(shù)之一。而工業(yè)電氣自動(dòng)化在電子信息技術(shù)的加持之下，電氣自動(dòng)化的發(fā)展越來(lái)越深入，電子信息技術(shù)也在其中提供了越來(lái)越多的技術(shù)支持。通過(guò)應(yīng)用電子信息技術(shù)，電氣自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了越來(lái)越高的生產(chǎn)效率，并不斷推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)了生產(chǎn)能力的提升，以及綜合國(guó)力的增強(qiáng)。

1 電子信息技術(shù)概念與特點(diǎn)

電子信息技術(shù)首先是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的。通過(guò)對(duì)0和1這兩個(gè)數(shù)字組成的二進(jìn)制程序，電子信息技術(shù)可以對(duì)信息進(jìn)行編碼，并依托于光纜或通信衛(wèi)星等各種手段，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、接收和處理。數(shù)字技術(shù)在電子信息技術(shù)的諸多領(lǐng)域當(dāng)中具有十分重要的地位。通過(guò)數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)各種途徑的信息傳遞[1]。既可以傳輸簡(jiǎn)單的字符，也可以傳輸圖像和語(yǔ)音等復(fù)雜信息。在電子信息技術(shù)誕生之前，信息媒體交流并不十分順暢，并且只能承載較小的信息含量。而電子信息技術(shù)的應(yīng)用，使得信息的傳遞更加便捷和迅速，也使得不同主體之間形成了更為緊密的連接，信息的傳輸量也被成倍擴(kuò)大，在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中具有諸多優(yōu)勢(shì)之處。

1.1 操作便捷

與人類以往發(fā)明的其他技術(shù)不同，電子信息技術(shù)并不需要多么高超的專業(yè)知識(shí)才能夠完成操作。同時(shí)，電子信息技術(shù)也使得計(jì)算量與數(shù)字量大幅減少，從而降低了對(duì)于人力、財(cái)力以及物力等各方面資源的投入。在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用當(dāng)中，相關(guān)工作人員只需要下達(dá)準(zhǔn)確的指令，就可以通過(guò)電子信息技術(shù)來(lái)自動(dòng)化操作并通過(guò)光纜、微波等多種途徑對(duì)信息進(jìn)行傳播和通信。而與此同時(shí)，越來(lái)越多的企業(yè)也開(kāi)始對(duì)微電子技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。企業(yè)也因此意識(shí)到了電子信息技術(shù)巨大的發(fā)展?jié)摿Α＿@一技術(shù)的應(yīng)用為工業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)了廣闊的發(fā)展空間。

1.2 功效卓越

電子信息技術(shù)能夠極大地提升電氣自動(dòng)化的應(yīng)用效率，并且能夠完成自用自查，完善工業(yè)生產(chǎn)體系，推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，理清生產(chǎn)流程，使人力物力等成本得到有效節(jié)約，確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品保質(zhì)保量。開(kāi)放系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用，可以有效使生產(chǎn)技術(shù)革新的速度加快，提升生產(chǎn)效率，發(fā)揮出新技術(shù)巨大優(yōu)勢(shì)[2]。

如圖1所示，比如對(duì)于工業(yè)電氣運(yùn)行來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的變電站實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，

通過(guò)微機(jī)采集與相關(guān)硬件配置等方式，有效提高數(shù)字化程度，使設(shè)備的體積得以縮小，從而節(jié)約出大量的空間，提升生產(chǎn)運(yùn)行的效率，減少成本支出，使變電站的自我管控更加便捷和高效。

圖1 傳統(tǒng)的變電站數(shù)字化系統(tǒng)

1.3 安全可靠

電子信息技術(shù)的組成部分有電氣系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。在對(duì)電子信息技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用后，可以使一般設(shè)備降低應(yīng)用量，而且能夠使技術(shù)的應(yīng)用更加靈活便捷，使生產(chǎn)的過(guò)程更加精準(zhǔn)可控。在當(dāng)前階段，工業(yè)電氣設(shè)備當(dāng)中，也開(kāi)始越來(lái)越多地應(yīng)用光纖網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字互感器等新型電氣化設(shè)備。這些設(shè)備的應(yīng)用可以確保工業(yè)生產(chǎn)的安全高效。比如，儀表的數(shù)字化能夠使信息的顯示更加便捷，進(jìn)而使平衡性與準(zhǔn)確性得到有效提升，使應(yīng)用的前景更加開(kāi)闊。

1.4 性價(jià)比高

通過(guò)對(duì)電子信息技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠有效提高電氣自動(dòng)化平臺(tái)的智能化程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備安全更為便捷的維護(hù)。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)電子信息技術(shù)，維修工作人員能夠快速查明故障的來(lái)源和基本情況，從而避免了在遇到故障問(wèn)題時(shí)通過(guò)逐個(gè)排查的方式對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行查找，使維護(hù)工作的效率得到有效提升，使有關(guān)方面的人力物力成本投入得到有效降低。除此之外，電子信息技術(shù)還推動(dòng)了自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)，從而讓工業(yè)設(shè)備能夠自動(dòng)運(yùn)行，使企業(yè)的人力成本支出得到顯著降低，具有極高的性價(jià)比[3]。

1.5 促進(jìn)發(fā)展

通過(guò)在傳統(tǒng)工業(yè)電氣行業(yè)當(dāng)中，對(duì)電子信息技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠使傳統(tǒng)工業(yè)電氣行業(yè)的自動(dòng)化程度得到有效提高，進(jìn)而使行業(yè)的整體生產(chǎn)效率得到顯著提升，并提升生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)于原材料的利用程度，滿足國(guó)家對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)的建設(shè)需求，促進(jìn)社會(huì)和行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。

2 電子信息技術(shù)如何在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用

與那些已經(jīng)在電子信息技術(shù)領(lǐng)域取得成就的國(guó)家相比，我國(guó)的電子信息技術(shù)在發(fā)展的時(shí)間方面仍然處于劣勢(shì)，還沒(méi)有較為深入地開(kāi)發(fā)利用，在有關(guān)領(lǐng)域的人才方面也較為匱乏，相關(guān)規(guī)則與標(biāo)準(zhǔn)的制定也并不十分規(guī)范。這樣的現(xiàn)實(shí)情況顯然無(wú)益于我國(guó)電子信息技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，必須不斷完善程序化操作的邏輯，在智能安裝當(dāng)中取得更為出色的效率，對(duì)虛端子進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，從而有效推動(dòng)電氣自動(dòng)化地發(fā)展創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的飛速發(fā)展與進(jìn)步。

2.1 完善程序化操作

程序化操作能否得以完善，是電氣自動(dòng)化效率能否得到提升的必要前提。在具體的技術(shù)操作層面，首先可以使命令調(diào)度實(shí)現(xiàn)更高的準(zhǔn)確程度，對(duì)于那些已經(jīng)審核通過(guò)的票據(jù)，可以先儲(chǔ)存起來(lái)，再設(shè)計(jì)人工界面使其直觀形象，最后再完成開(kāi)關(guān)與閘刀等安全設(shè)備的設(shè)置。這些程序的完善能夠使自動(dòng)化水平得到有效提高。其次是模擬工作狀態(tài)。系統(tǒng)功能測(cè)試能夠帶來(lái)更加安全穩(wěn)定的操作環(huán)境。通過(guò)這一測(cè)試，能夠盡早發(fā)現(xiàn)實(shí)際操作過(guò)程當(dāng)中所遇到的問(wèn)題，進(jìn)而通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的解決實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班與自動(dòng)運(yùn)行。最后，在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)確保設(shè)備與外界裝置之間形成有效的連接，使信息技術(shù)的利用效率得到有效提高，使自動(dòng)化操作能夠確保運(yùn)營(yíng)的效率。在完成這些操作之后，就能夠使系統(tǒng)運(yùn)行得到較好的完善，從而順利開(kāi)展工業(yè)生產(chǎn)。

2.2 提高智能安裝效率

在電氣自動(dòng)化的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，光纖技術(shù)能夠使智能安裝的效率得到有效提升。在現(xiàn)實(shí)操作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)有關(guān)信息的收集與分析利用進(jìn)行充分的關(guān)注，對(duì)間隔層與智能終端進(jìn)行更為準(zhǔn)確的操作，從而使各項(xiàng)工作內(nèi)容能夠得以順利完成。在終端的具體操作層面，應(yīng)當(dāng)設(shè)置有關(guān)的裝置，確保安全跳閘、測(cè)繪遙控與信息傳輸?shù)鹊玫接行ПＵ?，?shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化。在應(yīng)用接口方面，也應(yīng)當(dāng)不斷優(yōu)化，爭(zhēng)取使PC平臺(tái)、MES系統(tǒng)以及ERP系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)更好更便捷的連接，同時(shí)使連接更加穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)TCP/IP通信標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，可以使電氣自動(dòng)化程序更加完善。以上操作可以使用戶在軟硬件方面的需求得到充分滿足，使信息傳輸?shù)乃俣雀涌旖?，依托于PC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。針對(duì)這一方面，應(yīng)當(dāng)充分注意智能安裝，使信息技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)能夠得到有效利用，使工業(yè)自動(dòng)化取得更好的發(fā)展。

2.3 合理應(yīng)用虛端子

虛端子GOOSE具有其他裝置所不具備的強(qiáng)大能力，與電氣自動(dòng)化技術(shù)也十分契合。這一技術(shù)的作用則集中體現(xiàn)在了測(cè)控裝置和智能終端這兩個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。在這兩個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，可以完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連接。如圖2所示，如果能對(duì)虛端子技術(shù)進(jìn)行之有效應(yīng)用，真正發(fā)揮其效用，就可以使對(duì)于裝置的操作更加方便快捷。對(duì)線路、開(kāi)關(guān)以及接口等，虛端子技術(shù)也可以對(duì)其詳細(xì)信息進(jìn)行掌握，并對(duì)裝置進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需求，對(duì)檔位進(jìn)行靈活調(diào)整，使不同信號(hào)都能夠得到高效的處理。除此之外，虛端子技術(shù)的應(yīng)用還能夠?qū)崿F(xiàn)溫度測(cè)量功能[4]。有關(guān)的操作活動(dòng)能夠完成得更加順利。在虛端子特點(diǎn)的影響之下，電氣工作能夠?qū)崿F(xiàn)更為顯著的創(chuàng)新創(chuàng)造。在虛端子技術(shù)的加持之下，能夠使智能化的目標(biāo)得到充分的實(shí)現(xiàn)。

圖2 sv直采和goose共口的保護(hù)設(shè)備測(cè)試方法技術(shù)

2.4 采用光纖連接

間隔層和智能終端應(yīng)用在電子信息技術(shù)當(dāng)中的主要作用就在于尋找與處理數(shù)據(jù)。而光纖作為一種高效的信息傳輸渠道，不僅可以使效率提高，也能夠使穩(wěn)定性得到增強(qiáng)，進(jìn)而更好地完成自動(dòng)化操作，并依托于此使準(zhǔn)確率得到有效提高[5]。與此同時(shí)，自動(dòng)化運(yùn)行還需要對(duì)程序接口進(jìn)行創(chuàng)建，并實(shí)現(xiàn)接口的標(biāo)準(zhǔn)化處理，在PC平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)有效的連接，并將通信標(biāo)準(zhǔn)定義為T(mén)CP/IP。通過(guò)對(duì)接口的標(biāo)準(zhǔn)化，能夠使用戶的需求得到更好的滿足，從而使軟硬件數(shù)據(jù)的交換效率得以提升，使通信的質(zhì)量得到切實(shí)保障，使整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量得到保障。

2.5 提高操作系統(tǒng)性能

在對(duì)電子信息技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，操作系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到工業(yè)自動(dòng)化的性能,所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中必須對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行合適的考量。一個(gè)合格的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在確保穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上，盡量提高生產(chǎn)實(shí)用性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮到實(shí)際應(yīng)用需求，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合該崗位操作的一般習(xí)慣，操作系統(tǒng)既可以維持設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，也可以在發(fā)生故障后對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效排查。操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)在執(zhí)行完程序之后對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行自動(dòng)排查，一旦發(fā)現(xiàn)某一步存在問(wèn)題或者操作存在危險(xiǎn)，就應(yīng)當(dāng)馬上發(fā)出警報(bào)，并暫停整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，從而確保工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線安全穩(wěn)定。

3 控制平臺(tái)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在工業(yè)系統(tǒng)當(dāng)中作用明顯，用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以使系統(tǒng)通信更好地實(shí)現(xiàn)其需求，以更快的速度完成信息傳遞，進(jìn)而建立起實(shí)時(shí)通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中可能會(huì)發(fā)生的各種突發(fā)性事件進(jìn)行及時(shí)處理。在電子信息技術(shù)的應(yīng)用之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。在出現(xiàn)具有一定價(jià)值的動(dòng)向之后，實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠快速將有關(guān)情況匯報(bào)給上級(jí)，并在最短的時(shí)間之內(nèi)將結(jié)果通知給用戶，從而為用戶解決遇到的實(shí)際問(wèn)題。在這一過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)的維護(hù)至關(guān)重要。

3.1 通信協(xié)議選擇

TCP/IP通信協(xié)議的應(yīng)用場(chǎng)景主要在于連接領(lǐng)域，作為一種通信標(biāo)準(zhǔn)滿足各種類別的電子設(shè)備進(jìn)行通信與傳輸?shù)男枨?。這一協(xié)議主要針對(duì)的就是連接領(lǐng)域，適用于一對(duì)一的通信，并且需要經(jīng)過(guò)一系列操作實(shí)現(xiàn)對(duì)連接的創(chuàng)建，在實(shí)時(shí)通信結(jié)束之后再對(duì)連接進(jìn)行解除。服務(wù)器內(nèi)的接收連接應(yīng)當(dāng)通過(guò)創(chuàng)建端口連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，這一操作能夠有效提高其穩(wěn)定性。TCP需要連接雙方的IP地址和端口號(hào)，并依托于端口連接實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和交換工作。在TCP的穩(wěn)定程度方面，應(yīng)當(dāng)主要涵蓋到以下幾個(gè)方面：TCP能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，從而形成不同的數(shù)據(jù)模塊，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包被其輸出之后，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)裝置的自動(dòng)開(kāi)啟，從而對(duì)目標(biāo)端接收情況的認(rèn)定工作進(jìn)行準(zhǔn)備。接收來(lái)自其他設(shè)備的連接數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)對(duì)該設(shè)備發(fā)出確認(rèn)信號(hào)。如果沒(méi)有接到數(shù)據(jù)或者并未對(duì)數(shù)據(jù)接收的情況進(jìn)行及時(shí)確認(rèn)，TCP就會(huì)對(duì)該段進(jìn)行重新發(fā)送。除此之外，TCP還具備延時(shí)確認(rèn)功能。TCP技術(shù)還可以完成流量控制，可以在各個(gè)連接點(diǎn)之間設(shè)立緩沖區(qū)，從而使接收端能夠容納一定程度的緩沖數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)主機(jī)緩沖區(qū)的流出產(chǎn)生影響。TCP的穩(wěn)定程度極高，因而也能夠創(chuàng)建高效的傳輸信息渠道。而如果想要實(shí)現(xiàn)在電路和計(jì)算機(jī)之間的相互通信，就必須通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使通信傳輸更加牢靠。

3.2 DSP程序總體設(shè)計(jì)

通過(guò)電子信息技術(shù)可以根據(jù)用戶當(dāng)前階段的實(shí)際需要，創(chuàng)建出適合的工業(yè)控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)通常具備以下幾個(gè)功能：首先是能夠?qū)ζ脚_(tái)內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行同時(shí)操控，具備多樣化的模塊分布。其次是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，再次是能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程中以及外界產(chǎn)生的電磁干擾進(jìn)行有效抵抗。最后是具有大量的模塊，因而具有較大的信息交流量，控制系統(tǒng)也較為復(fù)雜，需具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力。而要想使以上這些要求得到滿足，就必須提高對(duì)空間資源的利用效率，通過(guò)部分中斷的方法進(jìn)行局部升級(jí)。在某些特殊的情況之下，甚至可以通過(guò)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)來(lái)完成升級(jí)活動(dòng)。

3.3 實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)

當(dāng)前階段的控制平臺(tái)，通信系統(tǒng)通常將單片機(jī)作為核心。而單片機(jī)很難實(shí)現(xiàn)對(duì)于多項(xiàng)功能的集成，且具有較大的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。單片機(jī)的使用帶來(lái)了諸多問(wèn)題，也限制了程序的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)步。數(shù)字信號(hào)處理器顯然是更為合適的選擇?？梢酝ㄟ^(guò)應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理器獲得更強(qiáng)的計(jì)算能力、更短的指令周期以及更高的主頻率。數(shù)字信號(hào)處理器在數(shù)據(jù)處理能力和準(zhǔn)確程度方面都具有更高的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，信息領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)發(fā)展為人們的生活帶來(lái)了巨大改變，工業(yè)產(chǎn)業(yè)也因此受益匪淺。電氣自動(dòng)化也開(kāi)始應(yīng)用到更多領(lǐng)域當(dāng)中，在這些領(lǐng)域中具有重要的作用。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，充分注意到對(duì)各方面內(nèi)容的協(xié)調(diào)，從而使控制的力度得到有效提升。通過(guò)電子信息化技術(shù)的應(yīng)用，能夠在電氣自動(dòng)化當(dāng)中實(shí)現(xiàn)控制平臺(tái)通信系統(tǒng)的構(gòu)建、通信協(xié)議的選擇以及程序設(shè)計(jì)等方面的發(fā)展與創(chuàng)新。通過(guò)這些領(lǐng)域的發(fā)展與創(chuàng)新，能夠推動(dòng)電子信息技術(shù)不斷地向著自動(dòng)化的方向邁進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展進(jìn)步，產(chǎn)生新的形態(tài)，發(fā)展成符合新時(shí)代的新工業(yè)。