網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用

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摘要：本文介紹了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從總設(shè)計(jì)方案、硬件與軟件設(shè)計(jì)、各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度分析了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的具體應(yīng)用，并闡明了系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；電氣工程；自動(dòng)化；微機(jī)；保護(hù)系統(tǒng)

電氣工程與自動(dòng)化，已經(jīng)基于多個(gè)技術(shù)初步得以實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建了多個(gè)自動(dòng)操作系統(tǒng)。從筆者的角度分析，使用多個(gè)技術(shù)建立系統(tǒng)，并融合其它技術(shù)，搭建平臺(tái)，用平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理與操作，即優(yōu)化硬件與軟件的設(shè)計(jì)，利用系統(tǒng)向平臺(tái)命令。

1網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用，可改變電氣工程原有的控制思路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能控制。使用智能化的控制方案，提高電氣工程管理的效率，使控制更加精密，同時(shí)，它也會(huì)使管理與控制更加便利，即減少了人員的使用，用系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力的輸送，做到管理的高效化與實(shí)時(shí)性，充分體現(xiàn)它的優(yōu)越性。另外，其管理方式也趨于統(tǒng)一，對(duì)所有環(huán)節(jié)與設(shè)備都可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在其中的具體應(yīng)用，不僅局限于現(xiàn)有的技術(shù)，也會(huì)適當(dāng)融和其它技術(shù)等，建立系統(tǒng)，設(shè)置平臺(tái)，編寫程序代碼，用系統(tǒng)的模塊來(lái)檢測(cè)電氣工程的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)控制器的自動(dòng)化操作。

2.1總設(shè)計(jì)方案

使用者登錄系統(tǒng)后，連接系統(tǒng)使用的服務(wù)器，隨后連接網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電氣工程操作模式與數(shù)據(jù)，控制其運(yùn)行，同時(shí)，在系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建多個(gè)模塊，把自動(dòng)化的各環(huán)節(jié)分別加入到模塊內(nèi)，通過(guò)控制模塊來(lái)控制電氣工程的自動(dòng)化操作，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警，以保證電力輸送的安全。

2.2硬件與軟件設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)。其中包括2部分，一是計(jì)算機(jī)硬件，二是具有測(cè)控功能的硬件，前者可選擇的設(shè)備是不同類型的計(jì)算機(jī)，比如臺(tái)式、工控機(jī)等，后者是數(shù)據(jù)輸入的接口，檢測(cè)到電氣工程操作的各個(gè)信號(hào)，把信號(hào)放大，調(diào)整格式后變成數(shù)字信號(hào)，另外每個(gè)接口的連接也需要線路，這些線路有不同的名稱，同時(shí)，為順利采集數(shù)據(jù)，也會(huì)在硬件內(nèi)加入數(shù)據(jù)采集卡。其硬件要求如下：數(shù)據(jù)采集卡是數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)姆绞街唬巡杉ú宓絇CI插槽內(nèi)以后，系統(tǒng)自動(dòng)采集讀取卡內(nèi)的數(shù)據(jù)，建立A/D連接，后用外部的數(shù)據(jù)儲(chǔ)備器。用該方式收集數(shù)據(jù)，可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定，也符合數(shù)據(jù)精度的要求；連接線路，其有多條重要的連接線路，其中GPIB總線與串口總線的連接，是影響工程檢測(cè)與控制的重要環(huán)節(jié)，前者是用通信協(xié)議連接設(shè)備，把數(shù)個(gè)設(shè)備連接，用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程觀測(cè)設(shè)備的使用，出現(xiàn)問(wèn)題后，可及時(shí)進(jìn)行處理，而它也可以預(yù)先編程，系統(tǒng)已經(jīng)確定的程序，控制設(shè)備操作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)操作。后者，是在使用儀器與控制模塊之間連接，建立系統(tǒng)的虛擬操作。除這2個(gè)總線外，另外2種總線的連接也會(huì)影響到系統(tǒng)的運(yùn)行效率。一是VXI為高速計(jì)算機(jī)總線，它具有開(kāi)放的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程高效、穩(wěn)定，滿足了系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)靈活化的要求，特別是數(shù)據(jù)的高頻傳輸中，可充分體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。二是對(duì)于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線，是通過(guò)串行局域網(wǎng)連接總線，使用協(xié)議與多個(gè)控制器。由此，可完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，待所有硬件安裝到位后，可為系統(tǒng)的運(yùn)行打好硬件基礎(chǔ)。（2）軟件設(shè)計(jì)。它是用工具設(shè)置一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為軟件的使用提供平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)上，可開(kāi)發(fā)出圖形化的設(shè)計(jì)，選擇LaVIEW軟件，選擇編程語(yǔ)言后，創(chuàng)建了開(kāi)發(fā)環(huán)境。這個(gè)環(huán)境下，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)硬件的功能，控制系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)的通訊，借此，是借由軟件各方面的設(shè)計(jì)，明確管理內(nèi)容的優(yōu)化，根據(jù)每臺(tái)設(shè)備使用的特點(diǎn)與要求，及時(shí)了解其運(yùn)行的基本特征，得到數(shù)據(jù)后，用系統(tǒng)的分析功能逐一進(jìn)行分析。軟件中模塊的設(shè)計(jì)，是借用多個(gè)編程思想，把各工程進(jìn)行的基本情況錄入到系統(tǒng)內(nèi)，細(xì)化分析，拆分成多個(gè)數(shù)據(jù)后，放到具有實(shí)踐功能的模塊內(nèi)，而若是較為復(fù)雜的模塊，可在模塊內(nèi)分級(jí)，建立子模塊，把程序逐級(jí)分層，逐層的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。對(duì)此，模塊的具體設(shè)計(jì)，是以自動(dòng)化為前提，加入智能技術(shù)，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，智能診斷機(jī)械故障，并用人工智能技術(shù)來(lái)控制。另外，在軟件設(shè)計(jì)中也會(huì)使用CAD技術(shù)。該技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的更新后，內(nèi)部功能更加完善。它在電氣工程與自動(dòng)化的使用，是用CAD技術(shù)精確繪制工程圖形，進(jìn)行圖形的繪制。其方式是：打開(kāi)軟件后，選擇菜單的新建文件，選定的格式是dwg，用limits限定繪圖區(qū)域后，使用各繪圖工具進(jìn)行繪制，包括“矩形”“直線”“曲線”，繪制后把圖片放到系統(tǒng)內(nèi)，如果后期需更改圖形，可使用多個(gè)快捷命令，根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)提高繪圖與修改的效率。

2.3各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)：這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)置是用線路連接，設(shè)置保護(hù)功能，對(duì)每臺(tái)設(shè)備給出不同的保護(hù)措施。其使用的零件有微處理器、并串接口等，內(nèi)部子系統(tǒng)是模擬量采集與開(kāi)關(guān)輸入。主系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是把收集到的數(shù)據(jù)放到存儲(chǔ)器內(nèi)，分析后確定是否運(yùn)行繼電保護(hù)功能，而其保護(hù)的設(shè)備是單片機(jī)，所以其使用中會(huì)接入外部設(shè)備，運(yùn)行中，處理器會(huì)借助各接線與外部的存儲(chǔ)器通訊，確定保護(hù)功能后，向外擴(kuò)展。模擬采集的設(shè)計(jì)，是通過(guò)設(shè)備間的A/D連接，把預(yù)先處理的模擬量變成數(shù)字量，同時(shí)，多路轉(zhuǎn)換是用電子開(kāi)關(guān)，在每個(gè)通道內(nèi)設(shè)置二進(jìn)制地址，微機(jī)把信號(hào)輸出后，MPX自動(dòng)選擇某個(gè)通道，用開(kāi)關(guān)來(lái)打通通道。開(kāi)關(guān)量輸出系統(tǒng)，是借由系統(tǒng)內(nèi)的電回路，打開(kāi)輸出回路，接收信號(hào)，而為避免其他因素干擾，輸入、輸出的運(yùn)行中也會(huì)使用電耦合設(shè)備。上述是硬件的使用。軟件的內(nèi)部程序有主程序、中斷程序、故障處理程序，這些程序的操作，是用軟件中的程序語(yǔ)言來(lái)編寫程序，其中主程序與中斷程序的設(shè)計(jì)是：主程序的操作有初始化、全面檢查等，即進(jìn)行編程的初始化操作，讀取內(nèi)部開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，放到儲(chǔ)存單元內(nèi)，以為自動(dòng)檢查判斷開(kāi)關(guān)量是否變化，并讓運(yùn)行的軟件、硬件自檢。中斷程序是處理不同參數(shù)中，若需要及時(shí)處理，可在任一時(shí)間發(fā)出終端的請(qǐng)求，微機(jī)快速響應(yīng)并處理，操作中的中斷方式是采樣期間中斷、串行口的中斷。監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是運(yùn)用系統(tǒng)的控制功能，與區(qū)域監(jiān)控連接，從自動(dòng)化的操作中，以及系統(tǒng)建設(shè)的階段性來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成是主控中心、區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控、前端與網(wǎng)絡(luò)。其前端設(shè)計(jì)是在工程所在的空間內(nèi)，安裝監(jiān)控服務(wù)裝置，這些裝置與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接，由此提出的要求是：依照規(guī)范設(shè)置處理功能，整理圖像與聲音，根據(jù)突發(fā)情況，調(diào)整攝像頭的光圈、焦距，一旦發(fā)現(xiàn)異常，進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像。路線是從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，根據(jù)圖像的顯示，控制、管理并存儲(chǔ)，存儲(chǔ)設(shè)備是足夠容量的硬盤與外部設(shè)備。系統(tǒng)服務(wù)器是整體操作的平臺(tái)，負(fù)責(zé)的工作是接收并存儲(chǔ)視頻信息，進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，查詢信號(hào)，同時(shí)也會(huì)使用管理功能，管理人員的進(jìn)入與設(shè)備處理。

3系統(tǒng)應(yīng)用

產(chǎn)品設(shè)計(jì)：電氣工程會(huì)衍生出多個(gè)電氣產(chǎn)品，而電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的操作。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，技術(shù)人員可根據(jù)各設(shè)備之間的連接，以及模塊控制的程序，整理數(shù)據(jù)與信息，隨后運(yùn)用系統(tǒng)內(nèi)的CAD技術(shù)，完成方案的設(shè)計(jì)。如此，可使用各項(xiàng)理論，解決實(shí)際操作中穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，降低設(shè)計(jì)難度。專家系統(tǒng)與遺傳算法：整個(gè)大系統(tǒng)可分成多個(gè)小系統(tǒng)，例如專家系統(tǒng)等。專家系統(tǒng)在使用時(shí)與遺傳算法配合，使用不同算法，模擬多個(gè)專家分析問(wèn)題的過(guò)程，待遇到問(wèn)題后，用這一方式?jīng)Q策。雖然這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在具體實(shí)踐中使用，但還需進(jìn)一步完善，擴(kuò)大發(fā)展空間。智能判斷故障：因?yàn)殡姎庠O(shè)備處于多個(gè)環(huán)境中，在自動(dòng)化的操作中，可能因?yàn)槠渌蛩赜绊?，出現(xiàn)故障，模塊的運(yùn)行停止。此時(shí)，系統(tǒng)可及時(shí)監(jiān)測(cè)到故障，即依照系統(tǒng)內(nèi)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，快速判斷，簡(jiǎn)化了判定的程度，隨后，系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制設(shè)備，停止其運(yùn)行，并更改電流輸送的渠道。如以發(fā)電機(jī)的故障為例，系統(tǒng)會(huì)使用神經(jīng)理論，同時(shí)使用模糊理論，由此，它既有模糊性的判斷，也有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，提高了故障判斷的準(zhǔn)確率。人工網(wǎng)絡(luò)的智能控制：這是未來(lái)必然的發(fā)展方向。目前電器工業(yè)也已經(jīng)在操作、管理中使用人工智能，用它控制后，可及時(shí)分析并處理故障，收集數(shù)據(jù)，控制各部分的運(yùn)行狀態(tài)。雖然這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的價(jià)值，使電氣工程的操作更加便捷，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率，但它仍需要隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，擴(kuò)大發(fā)展空間。

4結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電氣工程、自動(dòng)化的融合，是借由網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，融合其它技術(shù)的特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總思路，以及多個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用后，取得了良好的效果。即借由網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可優(yōu)化電氣工程的自動(dòng)化操作，提高設(shè)備管理的效率，優(yōu)化電氣工程的運(yùn)行。 

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作者:呂華燦 單位:中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院