侯 姍，王喜柱

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030600）

0 引 言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，并廣泛應(yīng)用于各大研究領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)一直是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)線發(fā)展的主要趨勢(shì)。作為我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的核心產(chǎn)業(yè)之一，現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的電氣自動(dòng)化不僅是現(xiàn)代科技和自動(dòng)化管理的基礎(chǔ)，而且是現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)化最重要的技術(shù)之一。數(shù)字技術(shù)作為現(xiàn)代新興技術(shù)，已經(jīng)開始與現(xiàn)代電氣自動(dòng)化控制技術(shù)相融合，通過應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，可從各個(gè)層面提高現(xiàn)代工業(yè)的實(shí)際工作量，提高現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平。數(shù)字技術(shù)具有明顯的操作便捷性和智能性特征，可以模擬、識(shí)別各類數(shù)據(jù)信息，將其應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)電氣自動(dòng)化，不僅可以保證現(xiàn)代電氣自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)安全，而且可以大大降低工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的社會(huì)化升級(jí)[1]。

1 數(shù)字技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)分析

1.1 自動(dòng)化設(shè)施操作性更強(qiáng)

數(shù)字化技術(shù)的研究和應(yīng)用主要以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，借助相關(guān)軟件操作系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)邏輯性更強(qiáng)，而且可以有效模擬、識(shí)別各類信息，減少人力資源應(yīng)用和相關(guān)費(fèi)用支出。現(xiàn)代工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)具有可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，工作人員只需將相應(yīng)的指令性代碼輸入到指定的控制程序中，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行[2]。

1.2 自動(dòng)化設(shè)施性價(jià)比更高

數(shù)字技術(shù)提升電氣自動(dòng)化設(shè)備性價(jià)比主要由使用效率和使用可靠性決定?，F(xiàn)代工業(yè)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)中，數(shù)字技術(shù)可以全方位提高電氣自動(dòng)化設(shè)備在使用、調(diào)查和診斷方面的高效性，還可以提高相關(guān)生產(chǎn)和通信數(shù)據(jù)的獲取效率，在保證自動(dòng)化生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，節(jié)省生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)生產(chǎn)性價(jià)比。例如在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)中，化學(xué)儀器的使用一直比較復(fù)雜，而數(shù)字技術(shù)不僅可以提高檢測(cè)樣品定位分析數(shù)據(jù)的精確度，而且可以在線評(píng)估相關(guān)數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)錄入結(jié)果數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)快捷操作。

2 數(shù)字技術(shù)在電氣自動(dòng)化電子監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

隨著現(xiàn)代工業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)量和種類越來越多，電纜數(shù)量增加，成本提高，直接影響自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際可靠性[3]。應(yīng)用集中監(jiān)控系統(tǒng)可以有效提高操控效率，協(xié)調(diào)電氣設(shè)備整體運(yùn)行，應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)可以進(jìn)一步升級(jí)、提高自動(dòng)化監(jiān)控力度。

2.1 集中式電子監(jiān)控

這種監(jiān)控方式是現(xiàn)代電氣自動(dòng)化領(lǐng)域最常見的監(jiān)控結(jié)構(gòu)之一，主要優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行維護(hù)成本較低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；但是，系統(tǒng)防護(hù)較低，而且由于該監(jiān)控方式所利用的集中式主要特點(diǎn)是將監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的的各個(gè)功能插件集中在一起，統(tǒng)一由一個(gè)中央處理器進(jìn)行處理，因此中央處理器的內(nèi)層運(yùn)行壓力極大，緩存任務(wù)相當(dāng)繁重。如果采用集中式電子監(jiān)控方式，中央處理器處理速度變慢，集中數(shù)據(jù)監(jiān)控文件不再直接進(jìn)入CPU，而是先進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)在線緩存和分析整理，具有相同特征編碼或接口的監(jiān)控文件會(huì)統(tǒng)一進(jìn)入CPU運(yùn)存空間，實(shí)現(xiàn)視頻、音頻、圖像轉(zhuǎn)化，提高設(shè)備運(yùn)行效率，大大減少運(yùn)營(yíng)支出。

2.2 電子遠(yuǎn)程監(jiān)控

與集中式監(jiān)控系統(tǒng)相比，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)更多應(yīng)用于大型遠(yuǎn)程測(cè)控機(jī)械。傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)可以同時(shí)控制多個(gè)CPU，雖然減少了大量電纜，但是增加了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)總線，包括CAN線和Lwenwork線等，綜合通信度并不高，詳情如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控圖

因?yàn)楝F(xiàn)代電氣自動(dòng)化應(yīng)用控制的通信量過大，所以整體應(yīng)用效果不理想。為了解決上述問題，現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)確、靈活運(yùn)用到監(jiān)控設(shè)備中。利用現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以使總線監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計(jì)具有更加精確的針對(duì)性，不同CPU運(yùn)行區(qū)域具有不同的監(jiān)控功能，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際自動(dòng)化設(shè)備的情況，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)分類設(shè)計(jì)。綜合應(yīng)用數(shù)字技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式，除了可以改善遠(yuǎn)程監(jiān)控方式外，還能有效減少大量系統(tǒng)監(jiān)控隔離器件，如監(jiān)控端口、系統(tǒng)I/O卡件、模擬量卡鍵等。部分電子自動(dòng)化智能設(shè)備可以直接就地安裝，與現(xiàn)場(chǎng)總監(jiān)控系統(tǒng)通過端口數(shù)據(jù)線進(jìn)行連接，減少了大量安裝工作，節(jié)省了大量的自動(dòng)化電氣控制電纜，減少了相關(guān)設(shè)備施工安裝維護(hù)的工程量，從而降低了電氣自動(dòng)化設(shè)備的綜合運(yùn)行成本。

3 數(shù)字技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 數(shù)字技術(shù)在電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)自動(dòng)化控制系通常選擇TPS分布式控制系統(tǒng)傳輸信號(hào)。日常運(yùn)行中，TPS分布式控制系統(tǒng)既可以采用一對(duì)多的信號(hào)傳輸形式，也可以選擇雙向傳輸。因?yàn)槎囗?xiàng)傳輸形式需要借助電纜，準(zhǔn)確度不高，所以應(yīng)用數(shù)字技術(shù)可以保證雙向傳輸方式使用的數(shù)字信號(hào)具有高度精確性，從而有效提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，保證電氣設(shè)備一直處于TPS控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)試狀態(tài)。

3.2 數(shù)字技術(shù)在電力負(fù)荷控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域，電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的主要作用是保證工業(yè)電氣設(shè)備能源電網(wǎng)的運(yùn)行安全和協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，其本質(zhì)工作是有效管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電力負(fù)荷輸出，從而提高自動(dòng)化設(shè)備控制的穩(wěn)定性。電力負(fù)荷控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)大型電阻器和傳感器的集成。傳感器可以感知電網(wǎng)電量和設(shè)備電量，并利用自身調(diào)節(jié)裝置，智能化調(diào)節(jié)電網(wǎng)電阻值，從而控制設(shè)備電流大小。應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，可以將模擬電網(wǎng)植入到電網(wǎng)管理設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備。當(dāng)監(jiān)控設(shè)備顯示電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的工作電流過大時(shí)，電阻開關(guān)將強(qiáng)行閉合，將電阻率升至最高點(diǎn)，提高電氣負(fù)荷，從而截?cái)嚯娏鳎ＷC電子自控化控制系統(tǒng)的安全。傳統(tǒng)的限電方式在電網(wǎng)負(fù)荷管理和控制方面，很難調(diào)配現(xiàn)代電氣設(shè)備的電力。應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)和模擬電網(wǎng)，可以升級(jí)電子負(fù)荷自動(dòng)化控制系統(tǒng)，有效解決這一情況，緩解供電不平衡的狀況。

4 實(shí)驗(yàn)分析

為了科學(xué)檢測(cè)數(shù)字技術(shù)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的升級(jí)作用，進(jìn)行了對(duì)比分析試驗(yàn)。設(shè)置對(duì)比組和實(shí)驗(yàn)組，對(duì)比組使用傳統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備；實(shí)驗(yàn)組在傳統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)升級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和操作系統(tǒng)。表1為傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際參數(shù)。

表1 系統(tǒng)參數(shù)表

保證實(shí)驗(yàn)組和對(duì)比組的電氣設(shè)備在48 h的工業(yè)生產(chǎn)期間正常運(yùn)行，記錄相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

5 結(jié) 論

工業(yè)電氣自動(dòng)化是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的導(dǎo)向和促進(jìn)作用。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，電氣自動(dòng)化設(shè)備不斷發(fā)展升級(jí)，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)可以提高自動(dòng)化設(shè)備的操作性、穩(wěn)定性和安全性，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益。