探讨嵌入式的远程电气控制自动化系统

谢中鹏 武汉轻工大学电气与电子工程学院 408300



探讨嵌入式的远程电气控制自动化系统

谢中鹏 武汉轻工大学电气与电子工程学院 408300

【文章摘要】

随着科学技术的快速发展，在电气控制系统上的研究取得了新的突破。电气控制自动化系统在工厂中使用，常常是用来进行机电设备的管理工作。在远程电气控制自动化系统的研究中，融入了嵌入式系统，使远程电气控制自动化系统更科学、更方便。本文对传统的远程电气控制自动化系统与嵌入式远程监测系统进行分析，并探讨如何实现嵌入式的远程电气控制自动化系统及其发展趋势，确保机电设备的顺利运行，从而确保机电设备的顺利运行，提高企业的经济效益，对企业的发展具有积极意义。

【关键词】

嵌入式；远程；电气控制；自动化系统

0 前言

我国多数工厂，在机电设备管理工作中，采用了电气化系统进行管理，大大提高了机电设备的管理质量，但是，管理控制方式使用的依然是传统的分散式进行管理，该管理方式的弊端在于管理具有一定的局限性，随着电气设备的发展，已经满足不了人们的需求。但是，若是通过局域网建立一个环网进行远程控制设备，使机电设备得到远程操控，当机电设备出现问题时，可在第一时间里对其采取处理措施，此控制自动化系统体现了一体化性能，是机电设备理想的控制管理系统。

1 传统的远程控制系统及嵌入式远程监测系统分析

近年来，我国科学技术蓬勃发展，工业自动化有如雨后春不断涌现，人们对控制系统提出了更高的要求，工业生产中离不开自动化控制系统，该系统的研发建立在多媒体技术、计算机计算以及网络通信技术等之上，是多种技术结合之下所衍生的产物，具有理想的通讯功能，将人机有机结合，进行机电设备的控制与管理工作。但是，随着大型工业的发展，过程控制站的规模越来越广泛，功能发生了改变，愈加集中，现场传输信号、检测信号以及控制等，一一采用的是模拟信号，已经代替了集中监控、分散控制的方式。迫于大型工业的需求，电气设备研究工作依然在进行中，将有各中类型的电气设备推出，复杂化的电气设备给控制管理工作增大了难度，传统的DCS控制方式对其进行管理控制，问题百出，在今天已经不适用，太网的远程集控系统解决了一系列的问题，在工业生产中得到了认可，实现了现场控制，除了部分的仪表不能进行有效控制之外，其他的现场仪表完完全全可以进行高级控制，嵌入式的远程电气控制自动化系统将成为未来的发展趋势。

潜入式系统将计算机技术、控制技术以及通讯技术结合起来的一种技术，功能强大，其系统包括了微型操作系统、微电子芯片、设备驱动等，系统软件与硬件之间具有良好的协同性，人们可以根据实际需要，剪裁硬件与软件系统，此系统不但降低了成本，而且可以达到系统对体积、功耗的相关要求。嵌入式系统和传统的系统不同，其采用的是新型的技术，不但体积小、耗能低，更重要的是具有良好的性能，满足人们的需求，嵌入式系统不但在大型工厂机电设备管理中得到使用，在其他领域也得以使用。嵌入式远程电气控制自动化系统从诞生发展到今天，已经走过了30多年的发展历程，最初开始该系统只是单片机，发展到80年代时，采用了CPU，系统操作简单单一，进入90年代时，嵌入式系统才正式投入使用，发展到今天，嵌入式系统以将计算机等多种技术相互结合，系统功能更强大，尤其是Internet技术的融入，标志着嵌入系统技术迈入了远程控制时代，越来越多的服务器涌出，将其灵活的使用在嵌入式系统中，获取信息更加快捷方便，在科技技术迅速发展的今天，嵌入式的远程电气控制自动化系统在价格上也到了人们的要求，其将在更多的领域上被人们使用。

2 何实现嵌入式的远程电气控制自动化系统

2.1实现的方式分析

嵌入式的远程电气控制自动化系统，能满足人们对机电设备进行远程控制，在工业中，主要是使用台网远程集控系统实现远程控制，该系统之所以可进行远程控制，主要原因是每一个节点都设置有数字智能设备，智能设备当中均安装有微处理器，微处理器具有校正、采样、线性化以及A/D转换等控制功能，每一个功能模块均进行合理的分类，模块的分配结核控制系统结构特点、控制策略与功能模块库的特点做分配，分配好的模块需要连接，连接的实现采用到的是组态软件，组态软件将其连接之后，便可执行常规控制，将原来在DCS站中所进行的控制工程，转移到现场进行分散控制，分散控制更加直观掌握到设备的情况，控制更具有时效性。远程电气自动化控制系统，设计人员在设计过程中，控制变量难度较大，需要对大量的逻辑量进行控制，辅机启动与停止工作，这一系列的过程，有关的设备都根据程序开展相关的动作，对设备进行控制、保护等。除此之外，辅助车间的控制也不可忽视，顺序控制对工程过程进行有效掌控，PLC技术的使用，使顺序控制工作更独立化。但是，设计人员要注意PLC的选型工作，不同的PLC会给控制系统造成不同的影响，一般情况下，选择PLC时，多是结核县城的通讯协议实际情况进行选择，或者是可以和网络开着那通讯交换信息为优先选择，根据实际情况，选择适合的PLC。嵌入式的电气自动化控制系统在实际控制当中，逻辑量控制、模拟量控制，这两项工作紧密结合在一起，不可将其分开，设备与设备之间相互影响，设备投入与运行过程中，其他设备工作状态的影响对其均造成一定的影响，并且受到整个系统的控制，整个系统的运行状态对其均有控制的能力。

2.2层次结构合计分析

远程控制系统层次结构是整个系统中不可或缺的一部分，此部分设计是实现远程控制系统的关键。系统层次一共分为三层，即远程信息管理层、设备层以及网路层，每一层都具有其功能特点，远程信息管理层该层是整个系统的核心，对所有的机电设备进行一体化控制，数据集成、底层传输集成为远程信息管理层提供了管控平台，可将集成子系统采用动态模式的方式显示出来，功能健全，例如，对机电运输装备进行有效的管理，使机电设备管理、生产自动化这两项结合在一起。使用时，采用管控一体化对机电设备进行指挥，调度操作系统，机电设备接收到信号之后，按照下达的指令进行操作，安全性良好，并且在操作的过程中，若是出现故障，可在第一时间里做出响应。另外，可将与生产有关的各种信息集成起来，系统所收集到的数据信息，均来自管控服务器中，掌握管控服务器信息的情况，具有联动性的特点。为了掌握所有机电设备的运行情况，在现场设置一个监控站、远程管理控制中心设置一个大屏幕，对所有的机电设备进行监控，掌握其运行工况，做出正确的指挥，确保机电设备的安全运行。设备层与网络层相对于远程信息管理层其系统层次结构较为简单，设备层和被控制的机电设备直接联系在一起，可将本地控制获取的信息显示出来，体现了对本地单元设备进行控制与维护，并且，还能进行数据传输，数据传输经过远程信息管理层当中的中央调度室、局域网，两者协同进行数据的传输工作，本地控制、远程控制化为一体进行机电设备的管理工作。而网络成则是使用到了光纤技术，其功能是将各种协议的数据信息全部接入，为现场总线、太网提供一个有效的传输路径，将数据信息进行交换、传输。

3.3系统的开发分析

在进行嵌入式远程电气自动化系统的设计中，软件设计工作占着举足轻重的地位，嵌入式实时操作系统μClinux为核心控制系统，可对多项任务做合理的调度工作，并进行科学的管理。实时多任务操作系统应用程序具有实时性，实时性主要表现在对任务进行中断处理，用户使用时，根据实际情况，采用μClinux的任务调度函数，调度函数开始工作时将最优先、最高的任务筛选出来，成功筛选滞后于，将任务与任务之间进行切换。人们对应用软件进行分类，分类的要求是根据任务划分及电气自动化远程集控系统的相关要求进行划分，将其划分为三大类，第一是测控基本功能实现任务，第二是保护功能任务，第三是人机互换任务，每一项任务都具有其特点，测控基本功能实现任务是进行数据信息的预处理、测量以及输出等，该任务的可靠性良好，并且任务实时性价高，测量、优先等级都十分理想。而数据预处理的目的是根据实际需要，进行采样数据的筛选工作，遵守的是低通滤波原则。保护功能任务顾名思义就是对设备进行保护，保护任务具有报警的功能，可以在设备出现问题的第一时间里接收到警报信息，安排人员进行处理。而人机交互功能是优先级最低的一项功能，显示器显示，键盘做出相应的反应。在嵌入式远程电气自动化控制系统中，实现系统任务，需要两个进程，而且类型不同，一个是网络服务程序，另外一个是本地数据采集程序，两个程序是相互的，本地数据采集程序负责的是外部信号的采集工作，采集到数据之后，数据处理模块对采集到的数据进行处理，处理的方式是数字虑波，完成之后进行数据的保存工作，保存模块进行数据的保存时，需要把公共缓冲区里储存的数据，根据格式要求进行保存，保存部位为Flash。而键盘模块的功能是为用户提供在现场工作时进行设备的控制，并收集有效参数。而网络服务程序的组成为CGI程序与Web server程序所构成，嵌入式Web server程序，其为后台运行服务，确保后台设备顺利运行，当客户需要帮助发出求助信息时，网络服务程序负责接收客户的求助信息，第一时间反馈。若是用户采用IE浏览器，求助信号向本地系统发出时，本地系统此时就会自动启动CGI程序，转换请求信号，将其转变成为适合服务器的格式，经过处理之后，CGI再做处理，转化成适合Web浏览器的格式，最终以HTTP的方式回馈给客户，顺利完成本地系统与客户端两者之间的相互操作。

4 嵌入式的远程电气控制自动化系统的未来发展趋势

嵌入式的远程电气控制系统与传统的系统相比，其具有体积小、功能大等特点，在民用、军用等各种领域被广泛使用，现在正慢慢走近人们的家庭、办公室当中。日常生活中，家用电器、工业中的数控 装置、测量仪表、控制机、现场总线仪表以及商业当中使用到的条形码阅读器等，均涉及到了嵌入式软件技术。近年来，随着我国科学技术的快速发展，对嵌入式的远程控制系统进行了深入研究，并取得了新的突破，嵌入式的远程控制系统随着互联网技术的发展，慢慢走向成熟，嵌入式的远程控制系统使用领域也在慢慢扩大，一直以来，人们要掌握到现场设备的信息，必须要开通专门的通信路线才可掌握到现场设备的实施情况，现在，嵌入式的远程控制技术，只需要采用网络就可对现场设备进行有效的控制，不受到距离的影响，只要有网络就可实现远程控制。嵌入式网路接入技术更方便，更快捷，将会成为未来发展的方向。在信息网络时代的今天，通信技术已经得到普遍，而未来通信技术的普及面将更加广泛，只需要网络就可实现远程控制，掌握现场的实际情况。

5 结束语

我国科学技术发展快速，但是，在对嵌入式实时系统的研究上，与发展国家相比依然存在一定的差距。价值嵌入式实时系统的研究难度大，开发过程中十分复杂，设计师在研究中，不但要考虑到初始要求、硬件与软件之间的权衡，还需要考虑到整个系统的成本、灵活性以及投入使用之后的速度等，都需要进行一一的考虑，确保设计出来的系统能满足人们提出的要求，确保测控任务具有可靠性、安全性等，能顺利和太网连接，进行远程控制，结构简洁操作方便，便于维修，在软件设计上，要满足用户可根据需要进行删除、修改。要达到这一要求，还需要做做深入的研究，力争在不远的将来，能打造出人们满意的嵌入式实时系。

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