測(cè)控技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用與創(chuàng)新策略

劉興松

（中國(guó)航發(fā)上海商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限責(zé)任公司，上海201306）

1 測(cè)控技術(shù)的相關(guān)概述

測(cè)控技術(shù)集計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、先進(jìn)控制理論、電子技術(shù)、光電技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，是對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行采集、處理、整理、顯示或輸出的過(guò)程，對(duì)多個(gè)行業(yè)均有重要作用[1]。它能夠迅速、有效地控制各種設(shè)備數(shù)據(jù)，具有自動(dòng)控制、報(bào)警功能，可轉(zhuǎn)換信息形式，根據(jù)一定的規(guī)則命令控制設(shè)備信息，以此進(jìn)行設(shè)備操控。測(cè)控技術(shù)是由多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)工程相互關(guān)聯(lián)的智能化技術(shù)，利用測(cè)控技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制的自動(dòng)化，提升系統(tǒng)功能的智能化。測(cè)控技術(shù)主要包含下3 個(gè)方面。

1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

在測(cè)控技術(shù)應(yīng)用中，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)作為重要部分，能夠使工作人員實(shí)時(shí)、全面地監(jiān)控各儀表系統(tǒng)，幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)儀表系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題及故障要點(diǎn)，制訂解決方案，有效提高工作人員監(jiān)控儀表系統(tǒng)的工作效率，確保工作人員能夠高效、科學(xué)地完成儀表系統(tǒng)監(jiān)控工作。在電氣工程中，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)通常應(yīng)用于遠(yuǎn)距離通信和遠(yuǎn)距離操作中。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)

該技術(shù)不僅是儀表測(cè)控技術(shù)的重點(diǎn)，也是儀表測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用方向和發(fā)展方向，將其合理用于自動(dòng)化電氣工程中，能夠?qū)嵤?、全面監(jiān)控電氣工程儀表設(shè)備，整合和連接不同工程系統(tǒng)檢測(cè)功能，構(gòu)成完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，以此監(jiān)控電氣工程，確保工程能夠穩(wěn)定、正常地運(yùn)行。

1.3 集中監(jiān)控技術(shù)

在儀表測(cè)控技術(shù)中，集中監(jiān)控技術(shù)主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及電氣工程控制站、電氣工程操作系統(tǒng)、電氣工程處理器等實(shí)現(xiàn)電氣工程系統(tǒng)的集中控制與全面監(jiān)控。在此情況下，集中監(jiān)控技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行監(jiān)控，并結(jié)合實(shí)際情況發(fā)送相應(yīng)的控制指令，使系統(tǒng)穩(wěn)定在系統(tǒng)所要求的范圍內(nèi)，以有效提高系統(tǒng)運(yùn)行效率及質(zhì)量。

2 測(cè)控技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用問(wèn)題

2.1 設(shè)備和技術(shù)較為落后

當(dāng)前，技術(shù)人員在儀表設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中存在設(shè)備加工精度低、密封水平有待提高的情況，導(dǎo)致儀表設(shè)備的生產(chǎn)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)圖的要求，造成在電氣工程應(yīng)用時(shí)難以達(dá)到良好的使用效果，不僅無(wú)法得到精確的電氣工程的運(yùn)行數(shù)據(jù)，而且穩(wěn)定性也欠佳[2]。雖然我國(guó)研制先進(jìn)儀器儀表水平已經(jīng)有很大的提高，但在一些方面還存在一定的欠缺，在應(yīng)用中效率相對(duì)較低。

2.2 測(cè)控技術(shù)研發(fā)力度不夠

隨著各行業(yè)對(duì)電氣工程提出了更高的要求，為準(zhǔn)確測(cè)試和控制電氣設(shè)備，對(duì)測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用也提出了新的挑戰(zhàn)。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)積極拓展測(cè)控技術(shù)應(yīng)用范圍，研究更多高效、穩(wěn)定的測(cè)控設(shè)備，提高建設(shè)工程資金占比。但是，部分企業(yè)只關(guān)注電氣工程整體性，導(dǎo)致對(duì)測(cè)控技術(shù)研究有所忽視，認(rèn)為其是測(cè)量與控制儀器的小環(huán)節(jié)，造成測(cè)控技術(shù)滯后，進(jìn)而阻礙了電氣工程的發(fā)展，無(wú)法滿足社會(huì)迅速發(fā)展的要求。

3 測(cè)控技術(shù)應(yīng)用于電氣工程的創(chuàng)新策略

3.1 分散測(cè)控體系儀表測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用

分散測(cè)控系統(tǒng)儀表測(cè)控技術(shù)應(yīng)用于電氣工程中，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和準(zhǔn)確分析系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況，保障測(cè)控體系接收下行指令信息，完成測(cè)控設(shè)備的協(xié)調(diào)，進(jìn)而控制電氣工程，還能對(duì)儀表不同類型的運(yùn)作信息進(jìn)行保存，準(zhǔn)確、便捷地為操作人員提供記憶信息及參數(shù)，確保后續(xù)診斷工作順利進(jìn)行，優(yōu)化整體體系構(gòu)造。在應(yīng)用過(guò)程中，分散測(cè)控處理器包含應(yīng)用程序和自治控制處理器，執(zhí)行控制和監(jiān)控設(shè)備的任務(wù)。自治控制處理器是用于處理器中應(yīng)用程序的中間件，與數(shù)據(jù)字段發(fā)布功能相連接，即其他自治控制處理器，構(gòu)建多對(duì)多組件通信模型。該模型中，可指定組件為數(shù)據(jù)產(chǎn)生的發(fā)布者，同時(shí)，指定需要數(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序之間的消息由數(shù)據(jù)和交易代碼構(gòu)成，交易代碼是數(shù)據(jù)字段唯一標(biāo)識(shí)符，可在邏輯上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序通信的定義。該技術(shù)易于擴(kuò)展和升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)，激活、安裝新的應(yīng)用程序無(wú)須修改現(xiàn)有系統(tǒng)，主要是通信體系結(jié)構(gòu)通過(guò)信息中心數(shù)據(jù)類型標(biāo)志的添加，實(shí)際測(cè)試后，以新的應(yīng)用程序替換現(xiàn)有程序，其步驟如下：（1）測(cè)試應(yīng)用程序，根據(jù)交易代碼和在線處理接收同等數(shù)據(jù)；（2）測(cè)試應(yīng)用程序，根據(jù)接收數(shù)據(jù)構(gòu)建臨時(shí)數(shù)據(jù)，將其發(fā)布至具備測(cè)試標(biāo)志的數(shù)字字段；（3）在線應(yīng)用程序進(jìn)行臨時(shí)數(shù)據(jù)接收，處理數(shù)據(jù)和發(fā)布結(jié)果，由日志記錄程序完成最終接收。

3.2 儀表測(cè)控抗干擾技術(shù)的運(yùn)用

測(cè)控信號(hào)通常為緩慢變化的交變信號(hào)或直流信號(hào)，需要通過(guò)長(zhǎng)距離傳輸，易受到外界干擾，設(shè)備儀器的信號(hào)、電場(chǎng)及電磁波輻射等均會(huì)以不同方式、途徑串?dāng)_至測(cè)控系統(tǒng)，對(duì)儀表測(cè)控造成干擾。為此，必須合理應(yīng)用儀表測(cè)控抗干擾技術(shù)，保證數(shù)據(jù)能夠有效傳輸。常用抗干擾技術(shù)如下：

1）隔離技術(shù)，一方面是通過(guò)絕緣方式確保導(dǎo)線間不會(huì)出現(xiàn)漏電流，要求導(dǎo)線絕緣材料的絕緣電阻、耐壓等級(jí)等符合規(guī)定要求；另一方面是做到合理配線，信號(hào)線盡量離開干擾源。例如，平行敷設(shè)信號(hào)線與動(dòng)力線時(shí)，需保持二者之間的間距，線路交叉則盡可能垂直。而導(dǎo)線穿管敷射使信號(hào)線和電源線處于不同導(dǎo)線管中，信號(hào)幅值不同的信號(hào)線，也不能安裝在相同導(dǎo)線管內(nèi)。金屬匯線槽敷射中，利用金屬隔板將不同幅值電纜、導(dǎo)線隔開，主要是由于多芯電纜不宜應(yīng)用幅值不同的信號(hào)線。

2）屏蔽與抑制技術(shù)，用金屬導(dǎo)體防護(hù)被屏蔽的信號(hào)線、組合件與元件，可抑制電流型噪聲耦合，達(dá)到屏蔽的作用。并且用雙絞線替代平行線，也是抑制磁場(chǎng)干擾的有效方式。

3）接地保護(hù)技術(shù)，通過(guò)接地保護(hù)設(shè)備抑制干擾，保護(hù)人身安全?？煞譃楸景步拥?、屏蔽接地、信號(hào)回路接地和保護(hù)接地。保護(hù)接地是用電儀表在電氣設(shè)備正常的情況下，對(duì)不帶電的金屬和接地體進(jìn)行金屬連接，如果儀表板意外帶電，能夠通過(guò)接地電阻轉(zhuǎn)移接地短路電流。工作接地需確保儀表可靠、精確地工作，包含本安儀表接地、屏蔽接地和回路接地。

4）軟件抗干擾技術(shù)，電氣工程中，環(huán)境復(fù)雜性較強(qiáng)，硬件抗干擾措施在某些時(shí)候并不能很好地實(shí)現(xiàn)抗干擾，導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。在這種情況下，可以采用軟件抗干擾的方式來(lái)減輕和避免此種意外事故。常用軟件抗干擾技術(shù)包含實(shí)施控制系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)備份法和互監(jiān)視法、控制軟件運(yùn)行的自監(jiān)視法。

3.3 測(cè)控技術(shù)創(chuàng)新策略與實(shí)施驗(yàn)證

以某電氣工程為例，為保證工程運(yùn)行穩(wěn)定、高效，積極采取了分散測(cè)控體系儀表測(cè)控技術(shù)和儀表測(cè)控干擾技術(shù)。電氣系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備劃分中，常規(guī)方式可將其分為設(shè)備操作和單元系統(tǒng)電氣化部分，根據(jù)記錄點(diǎn)原則及相關(guān)要求，無(wú)論是網(wǎng)控還是單元系統(tǒng)電氣化，均包含在分散測(cè)控系統(tǒng)內(nèi)。該分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將單元部件電氣和網(wǎng)孔均包含其中，取消常規(guī)網(wǎng)控室，集中控制至中央控制室，檢測(cè)公用電氣系統(tǒng)與升壓站中，利用網(wǎng)控自動(dòng)化系統(tǒng)，綜合考慮控制系統(tǒng)，保證任意部件停止運(yùn)行而不會(huì)影響自動(dòng)化網(wǎng)控系統(tǒng)，其他部件分散控制系統(tǒng)也能檢測(cè)系統(tǒng)公用運(yùn)行狀態(tài)。因此，合理配置分散系統(tǒng)成為電氣工程連接分散測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多方面考慮，選擇分散控制系統(tǒng)與自動(dòng)化網(wǎng)控系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)，工程中實(shí)時(shí)通信作為分散測(cè)控系統(tǒng)的核心，連接多個(gè)節(jié)點(diǎn)，包含操作員站、過(guò)程控制單元、工程師站、歷史數(shù)據(jù)站等，最終實(shí)現(xiàn)組態(tài)信息、控制指令及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的迅速、高效地傳遞。傳輸介質(zhì)選用電纜，管傳輸方式為CSMA/CD，管理為以太網(wǎng)，且在人機(jī)接口形成另外通信網(wǎng)，利用IP 通信協(xié)議傳輸電廠文件數(shù)據(jù)與管理信息，提高通信網(wǎng)絡(luò)可靠性，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

在電氣工程中設(shè)計(jì)振動(dòng)、流量、壓力、溫度等報(bào)警聯(lián)鎖控制點(diǎn)，發(fā)生異常后，聯(lián)鎖控制程序可確保系統(tǒng)安全停車。但是，應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)溫度聯(lián)鎖控制無(wú)動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，為電氣設(shè)備的測(cè)量與控制造成壓力，經(jīng)過(guò)分析后，發(fā)現(xiàn)存在控制電纜屏蔽不佳、控制盤溫度高、二次儀表塑料外殼的情況，使信號(hào)較弱的元件熱電偶檢測(cè)回路信號(hào)受到嚴(yán)重干擾，引發(fā)儀表頻繁誤動(dòng)作。為此，將檢測(cè)元件從熱電偶更改為熱電阻，提高其抗信號(hào)干擾能力；控制電纜更改成屏蔽電纜，減少信號(hào)干擾；降低信號(hào)干擾與控制設(shè)備溫度；控制設(shè)備增加排風(fēng)扇，降低設(shè)備溫度，提高控制的可靠性

另外，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行中，將現(xiàn)場(chǎng)通訊控制部分轉(zhuǎn)移至主控制器，利于提升通信效果，減少信號(hào)干擾情況，獲得良好效果。

電氣工程調(diào)試單元部件分散測(cè)控系統(tǒng)與抗干擾能力后，將其投入運(yùn)行中。結(jié)果表明，系統(tǒng)監(jiān)視回路與指示均處于正常狀態(tài)，運(yùn)行中無(wú)特殊情況，電氣設(shè)備控制操作穩(wěn)定可靠，邏輯閉鎖功能無(wú)異常，達(dá)到投入率與正確率100%效果。監(jiān)視單元部件和設(shè)備操作、保護(hù)閉鎖及運(yùn)行情況均達(dá)標(biāo)，且將部件元件與設(shè)備操作等納入分散測(cè)控系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)一體化電氣工程控制，優(yōu)化了電氣工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完善系統(tǒng)功能，提高部件運(yùn)行穩(wěn)定性，維護(hù)部件也較為便捷，工程實(shí)踐具有重大意義，可行性較高。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電氣工程儀表測(cè)控技術(shù)對(duì)于行業(yè)發(fā)展具有重要作用，各部門也應(yīng)明確儀表測(cè)控技術(shù)的意義，結(jié)合電氣工程自動(dòng)化需求，積極應(yīng)用分散測(cè)控體系儀表測(cè)控技術(shù)與儀表測(cè)控干擾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀表測(cè)控技術(shù)的改進(jìn)和研發(fā)，有效推進(jìn)測(cè)控技術(shù)的發(fā)展。