数字技术在工业电气自动化中的应用

2018-08-14俞智炯

通信电源技术 2018年6期

关键词：信息流端子总线

俞智炯，吴程

（江苏省江阴中等专业学校，江苏无锡 214400）

0 引言

当前，基于数字理念的电气自动化应用已在工农业领域和军事领域，甚至人们的生活领域得到广泛普及。在工业电气自动化中，数字技术的应用非常深入，呈现的技术内容也相当丰富，具备重要的功能优势。

1 数字技术在工业电气自动化中的作用

数字技术的应用在相当程度上降低了工业电气自动化工作的整体危险性，同时也提高了生产工作效率，为企业经济效益的提升带来巨大帮助。

在技术应用方面，工业电气自动化中采用高于250 kV的高压环境局部放电、全波冲击和截波冲击等特殊试验技术，这些技术试验的内容具有高度危险性，传统工业生产方法实施时会存在较大的安全隐患，严重威胁生命财产安全。若采用数字技术则可有效降低试验的危险性，保障工业生产安全。数字技术在工业电气自动化领域的应用优势主要有以下两点。

第一，它能够稳定工业自动化控制平台，对工业电气自动化控制平台进行数字化控制，并以数字化技术为基础开发全新的操作系统。而且设计的全新系统在操作指令方面全面有效，操作简便且稳定性良好，可满足长时间运行要求，从而稳定控制工业自动化控制平台。

第二，它能够提高整个工业电气自动化设备的控制水平与生产效率。例如，数字技术采用的总线分布式自动控制系统可以集合采集、处理信息技术内容，保证各个设备的运行参数稳定，优化工业电气自动化水平。同时，它也可以实现对工业电气自动化设备的有效监测与控制，快速发现并处理异常参数问题，全面提升电气自动化设备的控制水平与生产效率。

2 数字技术在工业电气自动化中的应用优势

当前，人们之所以选择数字技术，主要是因为它在工业电气自动化中的应用具有明显的技术优势，比如它的可靠性极高。利用数字化技术优势改造电气自动化设备的具体范例比比皆是，诸多新型仪器都能实现数字化技术体系构架，进而结合工业电气自动化技术构建一套完善且功能齐全的智能化电气系统。此外，它还能大幅度减少电气设备的使用数量，从根本上节约大量成本。例如，在工业电气自动化锅炉的设备改造过程中，便利用电脑终端配合锅炉仪表共同实现数字化控制，从而能够通过网络实时更新传输仪表动态数据。根据企业技术部门相关数据的统计，基于数字技术的工业电气自动化应用已经非常广泛，应用效率整体提升75%，在工业电气自动化体系的技术含量提升方面作用明显，起到了良好的保障作用。

其次，数字技术的可操作性极强。数字技术的运用依赖计算机与互联网技术的相互支撑，可实现对自动化设备的有效操作与控制，配合输入终端执行相关重要指令，也可快速识别分析指令内容，全面提高指令输出的准确性。此外，数字技术具有极强的信息接收与逻辑分析能力，能够及时校正发现的错误，保证系统的安全运行。数字化技术提供的操作平台也倾向于开放平台设计，其所有程序代码都已实现标准化，且利用率得到大幅度上升。无论程序本身是否发生改变，都能够做到在原有基础上修改代码，减少了编程用时，提高了工作效率。

最后，数字技术具有可观的经济性。当前，工业电气自动化中数字技术的应用已相对成熟，表现出较强的智能化优势，例如它可以优化工业电气系统中的自查、自用和自诊技术体系，为实际的工业生产提供技术保障，从侧面体现出其较强的经济性。同时，数字技术可在保证工业生产质量的基础上有效节约生产成本。例如凭借数字技术与相关仪器的组合应用能实现对某些复杂任务的快速有效执行，体现出强大的计算能力与较高的计算准确性，为技术人员提供更加准确有效的检测数据。运用了数字技术的工业电气自动化设备能有效提高自身工业电气生产性价比，降低工业电气生产成本达30%左右[1]。

3 数字技术在工业电气自动化中的创新应用

数字技术在工业电气自动化中的创新应用具有数量众多、类型丰富且技术功能广泛的特点，可满足工业电气自动化各领域的技术要求。

3.1 虚端子技术的应用

3.1.1 虚端子技术的功能

虚端子技术是工业电气自动化生产应用中的创新技术类型，多用于传统的二次回路改造过程，可优化电气自动化系统线路，使线路更加简捷，系统调试功能更加细腻。虚端子一般安装在测控装置与智能终端之间，能有效控制信息传输线路与电力线路，实现不同装置间信息的快速交换，整体上提升工业电气自动化的智能化水平，保证环境测试的安全稳定运行。虚端子对传统二次回路的改造也具有技术突破性，进一步提升了数字技术背景下的业电气自动化设备的性能，拥有极强智能终端控制能力。

3.1.2 虚端子在工业电气自动化中的应用设计方案

在智能变电站建设过程中，需要采用可反映保护装置技术优化与技术衔接的虚端子设计方案，以保护装置间虚端子的联系，优化设计方法。比如，应用虚端子的智能变电站保护装置呈现的虚端子信息不存在接点、端子和接线，作为替代的是虚端子信息流图与标准虚回路联系图。

虚端子信息流图反映智能变电站的电气主接线配合继电保护的原理，也可客观反映某些间隔保护装置的实际逻辑关系，对保护装置的虚端子设计起到指导作用。以智能变电站中的110 kV变电站为例，其首先遵循国家电网所提供的标准来进行设计，进而加入变电站典型间隔保护虚端子，形成一套完整的信息流图。该虚端子信息流应用图如图1所示。

图1是以典型线路为主的虚端子信息图的一部分，此外还应包括主变高压侧保护虚端子信息流图与主变间隔保护虚端子信息流图。整体上，它的通用性与标准性表现极佳，可结合具体的技术方案配置调整相关的工业化电气自动内容，起到对调整的保护作用。

标准虚回路练习图则主要借助光缆介质搭接整个回路，一般虚回路会设计相对突出的3层光信号。其中，第一层主要为光缆两端的装置联系，可用于了解光缆的基本规格、芯数与其末端装置名称及规格；第二层为光芯两端的光口联系，它主要明确所隶属光缆的基本名称与光芯编号，包括末端装置的光口插板卡编号；第三层为每根光芯所传输的全部虚拟信号联系，能够分析并确定光纤的装置虚拟信号，明确末端虚端子的虚信号内容。

虚端子不仅可生成逻辑连线图、虚端子配置表，也能对工业电气自动化设备数据库进行第一时间动态更新，对工业电气自动化的数据传递正确性与唯一性的保障也非常到位[2]。

图1 拥有线路间隔保障的虚端子信息流应用图

3.2 智能终端技术的应用

智能终端技术在当前工业电气自动化中的应用也十分广泛，如在现场总线中便包含有CAN总线、RS-485总线和Prof i bus总线等多种类型，丰富了现有的中低压电气智能终端设备体系，实现强电一对一的基本控制状态。

从技术应用要求角度而言，它可以借助中低压电气智能终端设备实施对数字化测控装置与数字化保护测控装置的设计安排，在原有保护功能基础上增添测控、遥信、遥脉、网络通信和就地显示等多项技术功能，从而顺利完成工业电气自动化中交流采样、电度表脉冲信号分析与断路器远程分合操作等智能化操作。

CAN总线（Controller Area Network）基于总线标准设计智能终端设备配置，包括数据链路层和物理层。在该智能终端中，大量的微处理器会配合芯片附加到CAN接口上，再配合专业化芯片有效降低企业电气自动化运营成本。该总线类型受干扰概率较低，实时性检测的检错效果良好，且通信距离也能达到10 km以上，数据传输率维持在1 Mbit/s左右，有着极高的工作效率。

中低压电气智能设备是真正在结合智能终端应用后衍生的新技术类型，目前在我国各地区的火电厂领域都有着广泛应用，在促进我国电力工业与国家经济的快速发展上发挥着巨大作用[3]。

3.3 运输调度命令程序化操作技术的应用

运输调度命令也是当前工业电气自动化领域的主要应用之一，能够完善程序化操作的基本前提，控制开关与闸刀设备，完善系统功能和程序化操作，实现数字技术全面有效的自动化控制。例如，在运输机车信息台的车载功能应用方面，机车信息台本身能够接收来自于地面无线通信处理机发送的数据信息，进而结合机车厂区范围内随时接收到的无线通信处理机相关数据，并通过接收数据包的调度命令及对无线机车信号信息的相应判断，确认执行调度命令，通知车站处理机随时更改调整运输调度命令程序相关信息内容，并随时发送调度命令执行情况。从技术执行角度而言，调度机车信息台信号内容的记录时间应超过24 h，并要求能对调度命令实施编辑、保存和发布等管理措施，实现技术性内容的优化，完成该数字化运输调度命令在车载运输平台中的程序化操作[4]。