數(shù)字技術在工業(yè)電氣自動化中的應用與創(chuàng)新

張 玉，喬征瑞

(鄭州工商學院，河南 鄭州 451400)

0 引 言

在21世紀初，數(shù)字技術得到了前所未有的快速發(fā)展，這使得工業(yè)、醫(yī)療、科研乃至人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活都發(fā)生了極大轉(zhuǎn)變。現(xiàn)階段，隨著數(shù)字技術的廣泛應用，涉足工業(yè)電氣自動化領域，見圖1。作為工業(yè)信息化發(fā)展下的高新科技產(chǎn)品，工業(yè)電氣自動化的重要性不言而喻，但不論是在電力電子技術開發(fā)，還是電力系統(tǒng)應用等方面的研發(fā)工作，均離不開數(shù)字化技術的支持。而數(shù)字化技術也是具有運算簡便、程序清晰等諸多優(yōu)點，在工業(yè)電氣自動化方面的廣泛應用已成大勢所趨，筆者就其具體應用展開深入的探討分析。

圖1 數(shù)字技術在部分行業(yè)的應用圖示

1 工業(yè)電氣自動化中數(shù)字技術應用的優(yōu)勢概述

縱觀工業(yè)電氣自動化的發(fā)展本質(zhì)是計算機技術與傳統(tǒng)工業(yè)技術融合滲透的產(chǎn)物，在數(shù)字化技術等一系列先進科學技術的支撐下，表現(xiàn)出巨大的應用優(yōu)勢。

1.1 數(shù)字技術可靠性高

數(shù)字技術的可靠性則表現(xiàn)為精確性及廣泛性2方面，具體而言，工業(yè)電氣領域由符合既定邏輯的相關數(shù)據(jù)組成指令，且這一指令在發(fā)揮指導作用時也具有智能化的特征，這也極大的提升了整個系統(tǒng)的可靠度。由此可見，在實際應用的過程中，數(shù)字技術各種精確的信息數(shù)據(jù)均是保障工業(yè)電氣生產(chǎn)工作高效安全的重要內(nèi)容。據(jù)統(tǒng)計，當前數(shù)字技術于該領域的普及率也是高達70%以上，眾多的工業(yè)儀器儀表等也均實現(xiàn)了由模擬技術向數(shù)字技術的轉(zhuǎn)變。

1.2 數(shù)字技術可操作性強

具體分析可知，數(shù)字技術的應用流程頗為簡潔，相關工作人員只需做好命令傳達工作。目前數(shù)字技術于工業(yè)領域的應用也是愈發(fā)廣泛，其不僅具有較強的邏輯性，同時也能為工業(yè)生產(chǎn)帶來極大的便利。例如，數(shù)字化技術可以幫助工業(yè)電氣領域較好的識別數(shù)據(jù)量及模擬信號正常與否，這一功能也幫助企業(yè)有效減少了操作失誤，進而避免造成資源浪費的現(xiàn)象。此外，數(shù)字技術也是涉及微電子技術的相關操作及應用，這也為電氣自動化中電子技術的應用創(chuàng)造了有利條件，因而在一定程度上推動了工業(yè)產(chǎn)業(yè)信息化及自動化建設之發(fā)展。

1.3 數(shù)字技術性價比高

從性價比來看，數(shù)字技術于工業(yè)電氣領域的應用也是極富優(yōu)勢，其幫助工業(yè)電氣自動化實現(xiàn)了自查、自診斷等系列功能，且具有智能化及標準化程度高等優(yōu)勢，均使得工業(yè)生產(chǎn)成本及質(zhì)量得到了有效控制，因而性價比方面也呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。具體而言，數(shù)字技術的廣泛應用也在一定程度上為工業(yè)電氣領域的發(fā)展奠定了基礎，諸如化學儀器分析中，數(shù)字技術的應用既可以通過控制環(huán)境及條件以為樣品測試提供既定環(huán)境，同時也具備定位、在線分析等功能，即可以有效把控相關信息數(shù)據(jù)的輸入輸出，進而快速的完成相應的操作服務。對于一些難以測試的化學儀器而言，也可以通過儀器、技術的聯(lián)用更好的分析復雜的自動化任務，這一處理方式也極大的提升了計算結(jié)果的準確性。總之，自動化技術于工業(yè)電氣自動化方面的運用優(yōu)勢顯著，不論是性價比還是可操作性，都是數(shù)字技術能夠在工業(yè)領域進一步推廣應用的重要因素。

2 數(shù)字技術在工業(yè)電氣中的具體應用分析

在了解了數(shù)字技術于工業(yè)電氣領域運用優(yōu)勢的基礎上，進一步了解其具體的應用情況。據(jù)悉，現(xiàn)階段工業(yè)電氣中數(shù)字技術應用十分普遍，主要表現(xiàn)為在計算機操作系統(tǒng)中的應用等，相應的自動化控制操作儀器見圖2。

圖2 自動化控制操作儀圖示

2.1 數(shù)字技術在智能化電氣系統(tǒng)及網(wǎng)絡系統(tǒng)中的應用

具體分析可知，數(shù)字技術在工業(yè)電氣中的作用如下，即數(shù)據(jù)傳遞是通過自動化系統(tǒng)和智能系統(tǒng)之間的連接所實現(xiàn)的。與此同時，其也將借助于總線將智能化儀表、斷路器與計算機進行連接，這一操作方式變簡化了工業(yè)電氣生產(chǎn)的設備構(gòu)成。基于此，相關工作人員可以在工業(yè)生產(chǎn)控制室下達生產(chǎn)指令，即無需親自到現(xiàn)場便可以實現(xiàn)對整個工業(yè)電器系統(tǒng)的控制，保證其能夠自動完成正常運行。目前已有公司研發(fā)了有關工業(yè)電氣自動化控制的相關軟件，諸如ITA博途軟件便具備通信、診斷等各方面功能，在實際應用的過程中，為了達到統(tǒng)一標準，通常需要將工業(yè)電氣生產(chǎn)區(qū)進行連接，以此最大化的提升生產(chǎn)運行效率。

2.2 計算機操作系統(tǒng)及自動化控制系統(tǒng)

數(shù)字技術具有較強的邏輯判斷能力，利用這一能力便可以實現(xiàn)對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中相關信息資源的分類分享，由此便可以大幅度提高程序的使用率。具體而言，數(shù)字技術作為計算機技術快速發(fā)展下的產(chǎn)物，其可以有效利用計算機靈活的操作系統(tǒng)以提高整體的工作效率，于工業(yè)電氣領域而言，亦可以實現(xiàn)對相應自動化技術的改善。基于此，我國目前也是十分重視數(shù)字技術于計算機操作系統(tǒng)的應用，這對于工業(yè)電氣自動化而言，無疑也是極大的發(fā)展機遇。此外，數(shù)字技術也可以借助工業(yè)生產(chǎn)中央控制器來顯示數(shù)據(jù)，并對相關數(shù)據(jù)進行評估，這對于工業(yè)電氣自動化的發(fā)展有著很大的幫助。例如，當使用儀器檢測某一樣品時，若是運用了數(shù)字技術，則可以于較短的時間內(nèi)便完成對樣品數(shù)據(jù)的分析及結(jié)果評估操作，這就有效提高了工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)整體的經(jīng)濟效益。

2.3 數(shù)字技術在工業(yè)電氣自動化企業(yè)中的應用實例

當前數(shù)字技術于工業(yè)電氣自動化領域的應用已是頗為廣泛，此處以企業(yè)實例應用進行分析，從而對數(shù)字技術的實際應用有更為清晰的認識。具體如下：所選單位下屬企業(yè)有如下生產(chǎn)線運用了數(shù)字技術，即機械廠的同心牌塔機、大隊的供配電及高層電梯等，這些產(chǎn)品均于電氣自動化控制系統(tǒng)中融入了數(shù)字技術。其中塔機主要是在起重量限位、起升限位等方面實現(xiàn)了數(shù)字監(jiān)控，即運用傳感器采集塔機運行過程中的相關信息，并借助放大器、數(shù)字轉(zhuǎn)換、單片機等進行數(shù)據(jù)的處理，最后則是通過開關量輸入、輸出轉(zhuǎn)換實現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制。基于上述控制原理所設計的塔機控制系統(tǒng)成本也是偏低的，通常可以控制在5 000以內(nèi)，因而該單位也是大幅度推廣該控制系統(tǒng)的應用，由此也極大的提升了塔機的整體性能。在高層電梯中，數(shù)字技術的應用主要是在編程控制器方面，即可以通過編程控制器實現(xiàn)對高層電梯運行的自動化控制，這一系統(tǒng)可靠性高，且程序的設計也是十分方便。現(xiàn)如今，公司內(nèi)在進行PLC的設計時，通常也是借助圖形語言等編程方式，運用這一方式的初衷即公司內(nèi)電氣技術人員多具有較強的讀圖能力，因而基于此進行編程設計，勢必更易于技術人員接受，在編程方面也是靈活易于修改。

3 數(shù)字技術在工業(yè)電氣自動化中的創(chuàng)新探究

3.1 使用光纖連接方案

光纖連接方式的應用，可有效幫助工業(yè)電氣領域完成數(shù)據(jù)采集處理工作，由于在此過程中借助智能終端及間隔層進行操作，顯著增強了數(shù)字技術實際應用的可靠性。具體從工業(yè)電氣自動化的角度出發(fā)，可知其運作情況與程序接口標準化程度密切相關，因而如何解決該領域PC平臺所存在的相關問題便成為重點所在。與此同時，在數(shù)字技術應用于工業(yè)領域電氣自動化中時，相關工作人員確定通訊功能建設標準，通常可選用IP或是TCP，一旦確定建設標準，勢必能有效解決其實際運作過程中可能遇到的諸多問題。

3.2 巧妙運用GOOSE虛端子

GOOSE虛端子的有效應用，很大程度上實現(xiàn)了對工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)二次回路的改良，同時也為用戶在工業(yè)相關工程調(diào)試運行時提供了便利。GOOSE技術在工業(yè)電氣自動化方面的創(chuàng)新表現(xiàn)在：①GOOSE技術于自動化系統(tǒng)線路保護裝置、控制裝置等方面的運用，可以實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)電氣自動化系統(tǒng)開關、全線路的有效控制，這也使之具備了跳閘合閘的基本功能，進而可以保障整個系統(tǒng)運行環(huán)境的安全；②GOOSE虛端子技術大致上已成為二次回路的替代品，由此也使得溫度測試、信號管理等相關操作更為便捷，且整個過程都是借助智能終端完成的，因而節(jié)省了大量的人力物力，數(shù)據(jù)的處理分析效率大幅度提升；③GOOSE網(wǎng)絡在實際使用的過程中也具備簡潔方便等優(yōu)勢，因而其測控遙控、跳閘保護等功能的執(zhí)行也是快速精準，這也為工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)的運用提供了數(shù)據(jù)支撐。

3.3 數(shù)字技術在工業(yè)企業(yè)中的創(chuàng)新應用

以上述企業(yè)塔機為例進行分析，塔機所裝配的智能監(jiān)控系統(tǒng)即是對其自身運行及周邊環(huán)境進行有效保護。在實際運行過程中，PC104可以有效獲取塔吊的運行信息，后續(xù)則通過無線電發(fā)送至PC機端，PC機則主要負責處理所獲取的塔吊相關信息，處理完畢后則會將所得到的結(jié)果發(fā)送至塔吊安全運行控制系統(tǒng)，即PC104系統(tǒng)，進而通過自動化控制保證塔吊的安全運行。基于現(xiàn)有條件，擬結(jié)合無線自組網(wǎng)技術及三維立體計算技術實現(xiàn)創(chuàng)新應用，其中在舊技術條件下，數(shù)據(jù)傳輸電臺功率為2 W，其抗干擾能力偏弱，且運行速度較慢，僅為100 MS。而借助無線自組網(wǎng)技術，則完成了星狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的融合，從而實現(xiàn)了對塔式起重機的自主進出，且網(wǎng)絡通訊也具有斷電保護、高抗干擾等諸多性能。綜合分析可知，新型的無線自組網(wǎng)技術傳輸功耗低于100 MW，最高速率為15 MS，且聯(lián)網(wǎng)總數(shù)高達100臺，在一定程度上利于對塔群的安全管控。

4 結(jié) 語

數(shù)字技術作為文章研究的重點，全文結(jié)合其在工業(yè)電氣自動化領域的應用創(chuàng)新展開研究，據(jù)此可知，現(xiàn)階段數(shù)字技術應用優(yōu)勢愈發(fā)廣泛，且在未來的很長一段時間內(nèi)，數(shù)字技術都將保持其應用優(yōu)勢，在工業(yè)電氣及其他諸多領域充分發(fā)揮作用，保障生產(chǎn)安全，提升生產(chǎn)效率。基于此，也要求相關企業(yè)及研究人員進一步加強該技術的改革創(chuàng)新，以此促進我國數(shù)字技術的快速發(fā)展。