测控技术在电气工程中的应用与创新策略

刘兴松

（中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，上海201306）

1 测控技术的相关概述

测控技术集计算机控制技术、先进控制理论、电子技术、光电技术、自动检测技术及网络技术于一体，是对自动化系统信号进行采集、处理、整理、显示或输出的过程，对多个行业均有重要作用[1]。它能够迅速、有效地控制各种设备数据，具有自动控制、报警功能，可转换信息形式，根据一定的规则命令控制设备信息，以此进行设备操控。测控技术是由多个自动化系统工程相互关联的智能化技术，利用测控技术可以实现设备控制的自动化，提升系统功能的智能化。测控技术主要包含下3 个方面。

1.1 远程监控技术

在测控技术应用中，远程监控技术作为重要部分，能够使工作人员实时、全面地监控各仪表系统，帮助工作人员及时发现仪表系统运行问题及故障要点，制订解决方案，有效提高工作人员监控仪表系统的工作效率，确保工作人员能够高效、科学地完成仪表系统监控工作。在电气工程中，远程监控技术通常应用于远距离通信和远距离操作中。

1.2 现场总线监控技术

该技术不仅是仪表测控技术的重点，也是仪表测控技术的应用方向和发展方向，将其合理用于自动化电气工程中，能够实施、全面监控电气工程仪表设备，整合和连接不同工程系统检测功能，构成完整自动监控系统，以此监控电气工程，确保工程能够稳定、正常地运行。

1.3 集中监控技术

在仪表测控技术中，集中监控技术主要是通过网络及电气工程控制站、电气工程操作系统、电气工程处理器等实现电气工程系统的集中控制与全面监控。在此情况下，集中监控技术根据系统的需求进行监控，并结合实际情况发送相应的控制指令，使系统稳定在系统所要求的范围内，以有效提高系统运行效率及质量。

2 测控技术在电气工程中的应用问题

2.1 设备和技术较为落后

当前，技术人员在仪表设计与制作过程中存在设备加工精度低、密封水平有待提高的情况，导致仪表设备的生产无法满足设计图的要求，造成在电气工程应用时难以达到良好的使用效果，不仅无法得到精确的电气工程的运行数据，而且稳定性也欠佳[2]。虽然我国研制先进仪器仪表水平已经有很大的提高，但在一些方面还存在一定的欠缺，在应用中效率相对较低。

2.2 测控技术研发力度不够

随着各行业对电气工程提出了更高的要求，为准确测试和控制电气设备，对测控技术的应用也提出了新的挑战。因此，相关企业应积极拓展测控技术应用范围，研究更多高效、稳定的测控设备，提高建设工程资金占比。但是，部分企业只关注电气工程整体性，导致对测控技术研究有所忽视，认为其是测量与控制仪器的小环节，造成测控技术滞后，进而阻碍了电气工程的发展，无法满足社会迅速发展的要求。

3 测控技术应用于电气工程的创新策略

3.1 分散测控体系仪表测控技术的应用

分散测控系统仪表测控技术应用于电气工程中，能够实时监控和准确分析系统设备的运行情况，保障测控体系接收下行指令信息，完成测控设备的协调，进而控制电气工程，还能对仪表不同类型的运作信息进行保存，准确、便捷地为操作人员提供记忆信息及参数，确保后续诊断工作顺利进行，优化整体体系构造。在应用过程中，分散测控处理器包含应用程序和自治控制处理器，执行控制和监控设备的任务。自治控制处理器是用于处理器中应用程序的中间件，与数据字段发布功能相连接，即其他自治控制处理器，构建多对多组件通信模型。该模型中，可指定组件为数据产生的发布者，同时，指定需要数据为输入数据。应用程序之间的消息由数据和交易代码构成，交易代码是数据字段唯一标识符，可在逻辑上实现应用程序通信的定义。该技术易于扩展和升级现有系统，激活、安装新的应用程序无须修改现有系统，主要是通信体系结构通过信息中心数据类型标志的添加，实际测试后，以新的应用程序替换现有程序，其步骤如下：（1）测试应用程序，根据交易代码和在线处理接收同等数据；（2）测试应用程序，根据接收数据构建临时数据，将其发布至具备测试标志的数字字段；（3）在线应用程序进行临时数据接收，处理数据和发布结果，由日志记录程序完成最终接收。

3.2 仪表测控抗干扰技术的运用

测控信号通常为缓慢变化的交变信号或直流信号，需要通过长距离传输，易受到外界干扰，设备仪器的信号、电场及电磁波辐射等均会以不同方式、途径串扰至测控系统，对仪表测控造成干扰。为此，必须合理应用仪表测控抗干扰技术，保证数据能够有效传输。常用抗干扰技术如下：

1）隔离技术，一方面是通过绝缘方式确保导线间不会出现漏电流，要求导线绝缘材料的绝缘电阻、耐压等级等符合规定要求；另一方面是做到合理配线，信号线尽量离开干扰源。例如，平行敷设信号线与动力线时，需保持二者之间的间距，线路交叉则尽可能垂直。而导线穿管敷射使信号线和电源线处于不同导线管中，信号幅值不同的信号线，也不能安装在相同导线管内。金属汇线槽敷射中，利用金属隔板将不同幅值电缆、导线隔开，主要是由于多芯电缆不宜应用幅值不同的信号线。

2）屏蔽与抑制技术，用金属导体防护被屏蔽的信号线、组合件与元件，可抑制电流型噪声耦合，达到屏蔽的作用。并且用双绞线替代平行线，也是抑制磁场干扰的有效方式。

3）接地保护技术，通过接地保护设备抑制干扰，保护人身安全。可分为本安接地、屏蔽接地、信号回路接地和保护接地。保护接地是用电仪表在电气设备正常的情况下，对不带电的金属和接地体进行金属连接，如果仪表板意外带电，能够通过接地电阻转移接地短路电流。工作接地需确保仪表可靠、精确地工作，包含本安仪表接地、屏蔽接地和回路接地。

4）软件抗干扰技术，电气工程中，环境复杂性较强，硬件抗干扰措施在某些时候并不能很好地实现抗干扰，导致设备不能正常运行。在这种情况下，可以采用软件抗干扰的方式来减轻和避免此种意外事故。常用软件抗干扰技术包含实施控制系统的重要数据备份法和互监视法、控制软件运行的自监视法。

3.3 测控技术创新策略与实施验证

以某电气工程为例，为保证工程运行稳定、高效，积极采取了分散测控体系仪表测控技术和仪表测控干扰技术。电气系统自动化设备划分中，常规方式可将其分为设备操作和单元系统电气化部分，根据记录点原则及相关要求，无论是网控还是单元系统电气化，均包含在分散测控系统内。该分散控制系统设计中，将单元部件电气和网孔均包含其中，取消常规网控室，集中控制至中央控制室，检测公用电气系统与升压站中，利用网控自动化系统，综合考虑控制系统，保证任意部件停止运行而不会影响自动化网控系统，其他部件分散控制系统也能检测系统公用运行状态。因此，合理配置分散系统成为电气工程连接分散测控系统的关键点。经过多方面考虑，选择分散控制系统与自动化网控系统独立设计，工程中实时通信作为分散测控系统的核心，连接多个节点，包含操作员站、过程控制单元、工程师站、历史数据站等，最终实现组态信息、控制指令及实时数据的迅速、高效地传递。传输介质选用电缆，管传输方式为CSMA/CD，管理为以太网，且在人机接口形成另外通信网，利用IP 通信协议传输电厂文件数据与管理信息，提高通信网络可靠性，降低网络负荷。

在电气工程中设计振动、流量、压力、温度等报警联锁控制点，发生异常后，联锁控制程序可确保系统安全停车。但是，应用过程中，发现温度联锁控制无动导致设备停机，为电气设备的测量与控制造成压力，经过分析后，发现存在控制电缆屏蔽不佳、控制盘温度高、二次仪表塑料外壳的情况，使信号较弱的元件热电偶检测回路信号受到严重干扰，引发仪表频繁误动作。为此，将检测元件从热电偶更改为热电阻，提高其抗信号干扰能力；控制电缆更改成屏蔽电缆，减少信号干扰；降低信号干扰与控制设备温度；控制设备增加排风扇，降低设备温度，提高控制的可靠性

另外，在现场设备运行中，将现场通讯控制部分转移至主控制器，利于提升通信效果，减少信号干扰情况，获得良好效果。

电气工程调试单元部件分散测控系统与抗干扰能力后，将其投入运行中。结果表明，系统监视回路与指示均处于正常状态，运行中无特殊情况，电气设备控制操作稳定可靠，逻辑闭锁功能无异常，达到投入率与正确率100%效果。监视单元部件和设备操作、保护闭锁及运行情况均达标，且将部件元件与设备操作等纳入分散测控系统后，实现一体化电气工程控制，优化了电气工程的系统结构，完善系统功能，提高部件运行稳定性，维护部件也较为便捷，工程实践具有重大意义，可行性较高。

4 结语

综上所述，电气工程仪表测控技术对于行业发展具有重要作用，各部门也应明确仪表测控技术的意义，结合电气工程自动化需求，积极应用分散测控体系仪表测控技术与仪表测控干扰技术，实现仪表测控技术的改进和研发，有效推进测控技术的发展。