电子信息化技术在工业电气自动化中的应用

沈 静

（湖北科技学院电子与信息工程学院,湖北 咸宁 437100）

当前，我国计算机技术迅猛发展，微电子技术不断得到突破，工业电气自动化在电子信息技术的推动下，朝着更深更广的方向发展，为现代工业生产提供强大的技术支持。在电子信息技术的应用下，工业电气自动化生产效率得到提升，还极大地促进了国民经济水平的增长，对提高综合国力意义重大。

1 电子信息技术概念与特点

电子信息技术是指利用计算机技术用0与1两个数字对信息进行编码，依靠光缆或者通信卫星传输和处理。本文以数字技术为例，其在电子信息技术中处于核心地位，可通过多样化形式传递信息，如图像、语音、字符等。在电子信息技术诞生前，此类信息媒体间的交流受阻，且信息量较少，通过该项技术的应用能使彼此间的联系更加紧密，有效扩充信息量，在实际应用中具有以下特点。

操作简便。该项技术操作简单，可准确鉴别和计算模拟量与数字量，降低人力、物力等资源的投入力度。在实际应用中，只需传达和指示相关命令，便可实现自动化开展，通过微波、电缆、光纤等传递信息。同时，微电子技术的应用让越来越多的企业意识到电子信息技术的价值，使电气自动化在工业领域的发展前景更加光明。

功效卓越。电子信息技术的应用不但可提高电气自动化的应用效率，还支持自用自查，使工业生产更加标准规范，生产结构得以优化，节约大量成本投入，使生产质量得到切实保障。开放系统在工业电气生产中的应用，有助于生产技术更新换代、效率提升，将该项技术的性价比优势充分体现出来。例如，在工业电气运行中，传统变电站被赋予数字化特征，依靠微机采集和配置相关硬件，促进数字化程度提升，减少设备占用的空间，为生产运行提供更多便利，还可减少成本投入，为自我管控提供更多便利[1]。

安全可靠。电子信息技术包含电气系统、网络系统等内容，在应用期间不但可减少一般设备应用量，还可提高灵活性、便捷性与准确性。现阶段，工业电气中光纤网络、数字互感器等日益普及，可使工业生产更加安全高效，例如，仪器仪表数字化发展，可提高平衡性与准确性，获得广阔的应用前景。

2 电子信息技术在电气自动化中的应用措施

与国外相比，我国电子信息技术起步较晚，开发利用时间较短，人才与规范化标准短缺，限制了其在工业电气领域的应用。在实际应用中，需要通过完善程序化操作、提高智能安装效率、科学应用虚端子等方式，使电气自动化得以优化创新，在工业领域实现高速发展。

2.1 完善程序化操作

为提高电气自动化效率，应对程序化操作进行完善，具体措施如下。一是提高调度命令准确度，针对审核通过的票据，可先存储在计算机内，再设置直观形象的人工界面，最后设置开关、闸刀等安全设备。通过上述程序可完善系统功能，促进自动化水平提升。其次，对工作状态进行模拟，通过系统功能测试使操作更加安全稳定。在上述操作完毕后，便可实现无人值班、自动运行。在实际工作中，还要保证设备与外界装置的有效衔接，提高信息技术利用率，确保自动化操作高效运行。在上述操作完毕后，系统运行得以完善，能促进工业生产的顺利开展[2]。

2.2 提高智能安装效率

在电气自动化运行中，依靠光纤技术可促进智能安装效率提升。在现实操作中，应加强相关信息的收集与利用，对间隔层、智能终端进行正确操作，以完成各项工作目标[3]。在终端操作期间，还要配备相应装置，使安全跳闸、测控遥控与信息传输得到切实保障，实现电气自动化；还应对程序接口进行改良，使PC平台、ERP系统、MES系统间的连接更加便捷，维护连接稳定性，可采用TCP/IP通信标准，完善电气自动化程序。依靠上述操作可满足用户在软硬件方面的需求，加快信息传输速度，实现PC平台自动化目标。对此，在实践期间应注重智能安装，充分发挥信息技术优势，促进工业自动化迅猛发展[4]。

2.3 合理应用虚端子

在电气自动化应用中，虚端子GOOSE的作用不容小觑，主要体现在测控装置与智能终端方面，二者应做到实时数据连接。在现实应用中，通过对虚端子的科学使用可促进装置操作效率提升，科学掌控线路、接口、开关等内容，实现装置保护、远程遥控，结合实际需求灵活调整档位，使不同信号均得到有效处理。同时，还可利用虚端子进行温度测量，使操作活动能够顺利开展。受虚端子特点影响，其在电气工作中的创新作用更加显著，通过合理应用，可充分实现智能化目标[5]。

2.4 采用光纤连接

电子信息技术应用期间，采用间隔层与智能终端完成数据采集与分析工作。在电气自动化应用中，可通过光纤连接的方式强化电子信息技术在自动化中的可靠性，由此提高精准率。此外，自动化运行还应创建程序接口，并对接口实施标准化处理，确保PC平台自动化，对ERP与MES系统间的连接问题进行处理，将通信标准定义为TCP/IP。通过标准化接口满足用户需求，由此提高软硬件数据的交换率，促进通信质量提升，使智能结果得以优化。

3 工业焊接控制平台通信系统设计

在工业系统创建中，现场总线技术得到普及应用。为满足系统通信需求，实现短期内信息快速传输的目标，实时通信显得十分必要，可及时解决工业生产中遇到的突发情况。实时系统是在电子信息技术的支持下研发的，当事件或数据一起产生时，可迅速反馈给上级，并第一时间将结果传递给用户，帮助其解决问题，确保系统运算结果准确，维护系统正常运行。

3.1 通信协议选择

TCP/IP属于面向连接的通信协议，代表数据在电子设备内的传输标准，同时也使互联网的接入标准得以确定。从协议分层模型层面来讲，TCP/IP协议可分为四个层次，每层需求均由下一级支持网络实现。该协议为面向连接，只适用于点与点间的通信，且要通过三次动作创建连接，在通信完毕后会解除连接。端口连接的方式包括两种：一种为TCP服务器被动开启连接；另一种为TCP客户端主动开启连接。服务器内的接收连接应创建端口连接，使其稳定性进一步增强。TCP需要将双方IP地址与端口号连接起来，依靠端口连接完成数据传输与交换。在TCP稳定度方面，主要包括以下几种形式。

TCP可将数据划分为不同数据块，当其运输出一个数据包后，便可开启定时装置，准备接收目标端的认定结果。如果接收到源于其他点的连接数据，就会发出一个确认；如果未能接收到数据或者未及时传输确认，TCP就会重新发送该报文段。TCP还带有延时确认功能，如果该功能尚未开启，就立即确定；如果该功能开启，定时器就会对时间点进行确定。

TCP将始终保持首部与数据检验之和，检验和为点与点间，在传输图内主要检验数据中的全部改变。如若接收信息的检验和不正确，则TCP便会抛弃该报文段，不会对其确认接收。

TCP还具有流量控制功能，与之连接的各个点均带有特定缓冲区。TCP接收端只可容忍其接收的缓冲数据，这也会影响主机缓冲区流出。因TCP具有较强的稳定性，所创建的连接网也可促进信息高效传输。如若电路与计算机间想要相互通信，便要依靠协议转换器来完成，使通信传输更加实时可靠。

3.2 DSP程序总体设计

结合用户的现实需求，利用电子信息技术创建工业控制系统，该系统主要具备以下功能：一是可同时操控平台内的各项设备，有多样化模块分布；二是具有数据实时处理能力；三是在焊接期间会产生较大的电磁干扰，该系统应拥有较强的抗干扰能力；四是系统平台内模块数量较多，信息交流量较大，控制较为复杂，应具有强大的运算能力。为满足上述功能要求，最大限度减少空间资源占用，可利用各部分中断的方式，单独对局部进行修正和升级，以免整个平台出现紊乱，甚至在特殊场合可利用独立节点来完成。该系统中主控软件如图1所示。

图1 DSP软件结构

3.3 实验程序设计

现有焊接系统普遍以单片机为核心，利用RS232串行接口通信，针对面板操作、主流控制等设计独立模块，不同模块间利用两路RS485总线通信。因8位单片机的运算速度较慢，无法实现多项功能集成，且节点数量众多。RS485总线为半双工结构，在相同时间仅支持接收或者传输信息。总线网络采用主从结构，禁止多条信息同时传输，也难以达到准确判断要求。对此，本系统采用数字信号处理器，核心主控器芯片为TMS320F2812，使计算能力更强，其指令周期较短，仅为6.67 ns，且主频率较高，处理能力与准确度方面占有优势，主要的硬件特点如表1所示。

在本系统设计中，采用LabVIEW图形连接程序图，其作为图形化编程语言，可利用图标代替文本进行应用程序编辑。程序运行流程对节点走向起决定作用。LabVIEW利用图形表示函数，通过连线的方式表示数据走向，还带有数据采集与分析等功能，可对大量函数进行存储。LabVIEW的应用具有以下功能：提供不同图形控件，此种方式可使枯燥的编程更加有趣；可与其他语言混合编程，具有快捷方便、简单实用等特点，适用范围较广；硬件接口较为丰富，可与其他设备相连接；可对接口数据分析处理，内含超过600个分析函数；该项技术应用范围较广，拓展功能较强，且内部模块丰富，可在诸多领域应用。利用LabVIEW编程需要数据传输，设置远程IP地址与本机IP地址后，再设置端口号6010与5000，通过设置断点的方式进行通信连接测试，针对程序进行调试，并对传输数据长度进行计算，读取数据地址。在系统设计期间，需要传输和接收多组数据，通过程序调试记录下错误频率，由此确定传输时间，对系统稳定性进行检验。

表1 硬件系统特点

在抗干扰设计方面，因工业焊接中常常出现电磁干扰问题，在系统设计中需要采取硬件抗干扰措施。本文采用隔离与接地设计方式，确保焊机内强电与弱电两部分间信号紧密关联，预防电路干扰产生，便要对两部分干扰分别处理，确保装置系统正常运行，如图2所示。

4 结论

图2 DSP光电耦合隔离

综上所述，在现代社会背景下，工业产业发展速度飞快，电气自动化在生产中的应用越发广泛，且地位不断提升。在实际应用中，应注重多方内容相互协调，加大控制力度，在电子信息化技术的基础上构建工业焊接控制平台通信系统，从通信协议选择、DSP程序总体设计、实验程序设计等方面着手创新设计方法，使电子信息技术朝着自动化方向转型发展，为工业转型与持续发展贡献更多力量。