電子信息化技術在工業電氣自動化中的應用

沈 靜

（湖北科技學院電子與信息工程學院,湖北 咸寧 437100）

當前，我國計算機技術迅猛發展，微電子技術不斷得到突破，工業電氣自動化在電子信息技術的推動下，朝著更深更廣的方向發展，為現代工業生產提供強大的技術支持。在電子信息技術的應用下，工業電氣自動化生產效率得到提升，還極大地促進了國民經濟水平的增長，對提高綜合國力意義重大。

1 電子信息技術概念與特點

電子信息技術是指利用計算機技術用0與1兩個數字對信息進行編碼，依靠光纜或者通信衛星傳輸和處理。本文以數字技術為例，其在電子信息技術中處于核心地位，可通過多樣化形式傳遞信息，如圖像、語音、字符等。在電子信息技術誕生前，此類信息媒體間的交流受阻，且信息量較少，通過該項技術的應用能使彼此間的聯系更加緊密，有效擴充信息量，在實際應用中具有以下特點。

操作簡便。該項技術操作簡單，可準確鑒別和計算模擬量與數字量，降低人力、物力等資源的投入力度。在實際應用中，只需傳達和指示相關命令，便可實現自動化開展，通過微波、電纜、光纖等傳遞信息。同時，微電子技術的應用讓越來越多的企業意識到電子信息技術的價值，使電氣自動化在工業領域的發展前景更加光明。

功效卓越。電子信息技術的應用不但可提高電氣自動化的應用效率，還支持自用自查，使工業生產更加標準規范，生產結構得以優化，節約大量成本投入，使生產質量得到切實保障。開放系統在工業電氣生產中的應用，有助于生產技術更新換代、效率提升，將該項技術的性價比優勢充分體現出來。例如，在工業電氣運行中，傳統變電站被賦予數字化特征，依靠微機采集和配置相關硬件，促進數字化程度提升，減少設備占用的空間，為生產運行提供更多便利，還可減少成本投入，為自我管控提供更多便利[1]。

安全可靠。電子信息技術包含電氣系統、網絡系統等內容，在應用期間不但可減少一般設備應用量，還可提高靈活性、便捷性與準確性。現階段，工業電氣中光纖網絡、數字互感器等日益普及，可使工業生產更加安全高效，例如，儀器儀表數字化發展，可提高平衡性與準確性，獲得廣闊的應用前景。

2 電子信息技術在電氣自動化中的應用措施

與國外相比，我國電子信息技術起步較晚，開發利用時間較短，人才與規范化標準短缺，限制了其在工業電氣領域的應用。在實際應用中，需要通過完善程序化操作、提高智能安裝效率、科學應用虛端子等方式，使電氣自動化得以優化創新，在工業領域實現高速發展。

2.1 完善程序化操作

為提高電氣自動化效率，應對程序化操作進行完善，具體措施如下。一是提高調度命令準確度，針對審核通過的票據，可先存儲在計算機內，再設置直觀形象的人工界面，最后設置開關、閘刀等安全設備。通過上述程序可完善系統功能，促進自動化水平提升。其次，對工作狀態進行模擬，通過系統功能測試使操作更加安全穩定。在上述操作完畢后，便可實現無人值班、自動運行。在實際工作中，還要保證設備與外界裝置的有效銜接，提高信息技術利用率，確保自動化操作高效運行。在上述操作完畢后，系統運行得以完善，能促進工業生產的順利開展[2]。

2.2 提高智能安裝效率

在電氣自動化運行中，依靠光纖技術可促進智能安裝效率提升。在現實操作中，應加強相關信息的收集與利用，對間隔層、智能終端進行正確操作，以完成各項工作目標[3]。在終端操作期間，還要配備相應裝置，使安全跳閘、測控遙控與信息傳輸得到切實保障，實現電氣自動化；還應對程序接口進行改良，使PC平臺、ERP系統、MES系統間的連接更加便捷，維護連接穩定性，可采用TCP/IP通信標準，完善電氣自動化程序。依靠上述操作可滿足用戶在軟硬件方面的需求，加快信息傳輸速度，實現PC平臺自動化目標。對此，在實踐期間應注重智能安裝，充分發揮信息技術優勢，促進工業自動化迅猛發展[4]。

2.3 合理應用虛端子

在電氣自動化應用中，虛端子GOOSE的作用不容小覷，主要體現在測控裝置與智能終端方面，二者應做到實時數據連接。在現實應用中，通過對虛端子的科學使用可促進裝置操作效率提升，科學掌控線路、接口、開關等內容，實現裝置保護、遠程遙控，結合實際需求靈活調整檔位，使不同信號均得到有效處理。同時，還可利用虛端子進行溫度測量，使操作活動能夠順利開展。受虛端子特點影響，其在電氣工作中的創新作用更加顯著，通過合理應用，可充分實現智能化目標[5]。

2.4 采用光纖連接

電子信息技術應用期間，采用間隔層與智能終端完成數據采集與分析工作。在電氣自動化應用中，可通過光纖連接的方式強化電子信息技術在自動化中的可靠性，由此提高精準率。此外，自動化運行還應創建程序接口，并對接口實施標準化處理，確保PC平臺自動化，對ERP與MES系統間的連接問題進行處理，將通信標準定義為TCP/IP。通過標準化接口滿足用戶需求，由此提高軟硬件數據的交換率，促進通信質量提升，使智能結果得以優化。

3 工業焊接控制平臺通信系統設計

在工業系統創建中，現場總線技術得到普及應用。為滿足系統通信需求，實現短期內信息快速傳輸的目標，實時通信顯得十分必要，可及時解決工業生產中遇到的突發情況。實時系統是在電子信息技術的支持下研發的，當事件或數據一起產生時，可迅速反饋給上級，并第一時間將結果傳遞給用戶，幫助其解決問題，確保系統運算結果準確，維護系統正常運行。

3.1 通信協議選擇

TCP/IP屬于面向連接的通信協議，代表數據在電子設備內的傳輸標準，同時也使互聯網的接入標準得以確定。從協議分層模型層面來講，TCP/IP協議可分為四個層次，每層需求均由下一級支持網絡實現。該協議為面向連接，只適用于點與點間的通信，且要通過三次動作創建連接，在通信完畢后會解除連接。端口連接的方式包括兩種：一種為TCP服務器被動開啟連接；另一種為TCP客戶端主動開啟連接。服務器內的接收連接應創建端口連接，使其穩定性進一步增強。TCP需要將雙方IP地址與端口號連接起來，依靠端口連接完成數據傳輸與交換。在TCP穩定度方面，主要包括以下幾種形式。

TCP可將數據劃分為不同數據塊，當其運輸出一個數據包后，便可開啟定時裝置，準備接收目標端的認定結果。如果接收到源于其他點的連接數據，就會發出一個確認；如果未能接收到數據或者未及時傳輸確認，TCP就會重新發送該報文段。TCP還帶有延時確認功能，如果該功能尚未開啟，就立即確定；如果該功能開啟，定時器就會對時間點進行確定。

TCP將始終保持首部與數據檢驗之和，檢驗和為點與點間，在傳輸圖內主要檢驗數據中的全部改變。如若接收信息的檢驗和不正確，則TCP便會拋棄該報文段，不會對其確認接收。

TCP還具有流量控制功能，與之連接的各個點均帶有特定緩沖區。TCP接收端只可容忍其接收的緩沖數據，這也會影響主機緩沖區流出。因TCP具有較強的穩定性，所創建的連接網也可促進信息高效傳輸。如若電路與計算機間想要相互通信，便要依靠協議轉換器來完成，使通信傳輸更加實時可靠。

3.2 DSP程序總體設計

結合用戶的現實需求，利用電子信息技術創建工業控制系統，該系統主要具備以下功能：一是可同時操控平臺內的各項設備，有多樣化模塊分布；二是具有數據實時處理能力；三是在焊接期間會產生較大的電磁干擾，該系統應擁有較強的抗干擾能力；四是系統平臺內模塊數量較多，信息交流量較大，控制較為復雜，應具有強大的運算能力。為滿足上述功能要求，最大限度減少空間資源占用，可利用各部分中斷的方式，單獨對局部進行修正和升級，以免整個平臺出現紊亂，甚至在特殊場合可利用獨立節點來完成。該系統中主控軟件如圖1所示。

圖1 DSP軟件結構

3.3 實驗程序設計

現有焊接系統普遍以單片機為核心，利用RS232串行接口通信，針對面板操作、主流控制等設計獨立模塊，不同模塊間利用兩路RS485總線通信。因8位單片機的運算速度較慢，無法實現多項功能集成，且節點數量眾多。RS485總線為半雙工結構，在相同時間僅支持接收或者傳輸信息。總線網絡采用主從結構，禁止多條信息同時傳輸，也難以達到準確判斷要求。對此，本系統采用數字信號處理器，核心主控器芯片為TMS320F2812，使計算能力更強，其指令周期較短，僅為6.67 ns，且主頻率較高，處理能力與準確度方面占有優勢，主要的硬件特點如表1所示。

在本系統設計中，采用LabVIEW圖形連接程序圖，其作為圖形化編程語言，可利用圖標代替文本進行應用程序編輯。程序運行流程對節點走向起決定作用。LabVIEW利用圖形表示函數，通過連線的方式表示數據走向，還帶有數據采集與分析等功能，可對大量函數進行存儲。LabVIEW的應用具有以下功能：提供不同圖形控件，此種方式可使枯燥的編程更加有趣；可與其他語言混合編程，具有快捷方便、簡單實用等特點，適用范圍較廣；硬件接口較為豐富，可與其他設備相連接；可對接口數據分析處理，內含超過600個分析函數；該項技術應用范圍較廣，拓展功能較強，且內部模塊豐富，可在諸多領域應用。利用LabVIEW編程需要數據傳輸，設置遠程IP地址與本機IP地址后，再設置端口號6010與5000，通過設置斷點的方式進行通信連接測試，針對程序進行調試，并對傳輸數據長度進行計算，讀取數據地址。在系統設計期間，需要傳輸和接收多組數據，通過程序調試記錄下錯誤頻率，由此確定傳輸時間，對系統穩定性進行檢驗。

表1 硬件系統特點

在抗干擾設計方面，因工業焊接中常常出現電磁干擾問題，在系統設計中需要采取硬件抗干擾措施。本文采用隔離與接地設計方式，確保焊機內強電與弱電兩部分間信號緊密關聯，預防電路干擾產生，便要對兩部分干擾分別處理，確保裝置系統正常運行，如圖2所示。

4 結論

圖2 DSP光電耦合隔離

綜上所述，在現代社會背景下，工業產業發展速度飛快，電氣自動化在生產中的應用越發廣泛，且地位不斷提升。在實際應用中，應注重多方內容相互協調，加大控制力度，在電子信息化技術的基礎上構建工業焊接控制平臺通信系統，從通信協議選擇、DSP程序總體設計、實驗程序設計等方面著手創新設計方法，使電子信息技術朝著自動化方向轉型發展，為工業轉型與持續發展貢獻更多力量。