電子信息工程中的自動(dòng)化技術(shù)研究

蔣小徐

（成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司 四川 成都 610200）

1 引言

電子信息工程在高科技迅速發(fā)展的時(shí)代愈發(fā)受到關(guān)注?，F(xiàn)代科技競(jìng)爭(zhēng)要求電子信息工程具有更短的開發(fā)周期、更優(yōu)的開發(fā)效果以及更低的開發(fā)成本。以往人工開發(fā)的方式用例繁雜眾多，無法滿足上述要求，且存在諸多困難。因此，研究自動(dòng)化技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用就具有非常重要的意義。

2 電子信息工程與自動(dòng)化技術(shù)

2.1 電子信息工程

電子信息工程是憑借電子技術(shù)傳遞、搜集、篩查、應(yīng)用的技術(shù)工程，涉及了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及通信設(shè)備制造設(shè)備、傳感技術(shù)以及相關(guān)微電子、元器件制造技術(shù)等多種技術(shù)。電子信息工程涉及了電子設(shè)備維護(hù)與應(yīng)用、辦公自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試安裝、機(jī)電設(shè)備智能控制規(guī)劃組織、通信設(shè)備以及家用電子產(chǎn)品電路調(diào)試維護(hù)等[1]。

2.2 自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合信息論、控制論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、液壓氣壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的技術(shù)，與系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)、傳感器存在一定關(guān)系。當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)支持下的工具類型主要由ANN（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、HMI（人－機(jī)用戶界面）、DCS（分布式控制系統(tǒng)）、SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）、PLC（可編程邏輯控制器）等，主要應(yīng)用于機(jī)電一體化、工業(yè)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

3 電子信息工程中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

3.1 提高工程作業(yè)效率

以往電子信息工程分析管理技術(shù)為手工模式，在軟硬件管理場(chǎng)景中需要頻繁進(jìn)行PCB單板單元接口命令的輸入，涉及了多個(gè)元器件以及單板端口，步驟較為繁瑣，效率不高。而通過自動(dòng)化技術(shù)，可以利用以機(jī)器為主宰的操作行為代替人為驅(qū)動(dòng)，大大增加規(guī)定用時(shí)內(nèi)工程操作效率[2]。

3.2 高效利用工程資源

現(xiàn)有電子信息工程成套設(shè)備分系統(tǒng)模塊基數(shù)巨大、版本號(hào)眾多、接口種類繁雜，組合后復(fù)雜程度更高，對(duì)工程資源的高效率利用提出了較大難題。甚至?xí)蛉藶橐蛩匾鸩槐匾馁Y源損耗。而通過引入自動(dòng)化技術(shù)，可以從根本上規(guī)避輸入指令錯(cuò)誤引發(fā)的資源損耗，配合自動(dòng)切換工程操作界面自動(dòng)調(diào)取資源，實(shí)現(xiàn)工程資源的高效率利用。

4 電子信息工程中的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)踐措施

4.1 辦公室管理自動(dòng)化

辦公自動(dòng)化（OA）是電子信息工程領(lǐng)域自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的代表，主要是在通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，以工作流概念為基礎(chǔ)，以人為主體，將語言、數(shù)字、圖像信息的存儲(chǔ)、篩查、應(yīng)用功能容納為一個(gè)整體，并在人-機(jī)接口界面中完整展現(xiàn)，促使企業(yè)內(nèi)部人員可以更加便捷地相互分享信息，脫離以往繁雜而低效的手工作業(yè)模式，為管理決策科學(xué)、高效提供依據(jù)[3]。

4.1.1 系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)主要是為企業(yè)創(chuàng)造一個(gè)集成的辦公環(huán)境，而集成的辦公環(huán)境建設(shè)需要以建設(shè)統(tǒng)一的內(nèi)部通信平臺(tái)為前提。在內(nèi)部通信平臺(tái)建成完畢之后，可以內(nèi)部通信平臺(tái)為中介，以郵件的形式，與因特網(wǎng)之間開展信息交互，進(jìn)而以解決部門與部門之間的協(xié)同工作問題為切入點(diǎn)，規(guī)劃內(nèi)部工作流程自動(dòng)化與不同類別文檔管理自動(dòng)化方案，配合車輛調(diào)度管理、檔案管理、物品領(lǐng)用管理等輔助辦公系統(tǒng)的運(yùn)行，真正達(dá)成單位內(nèi)部信息系統(tǒng)構(gòu)建與重組目標(biāo)。在辦公自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中，可以B/S（瀏覽器/服務(wù)器）的構(gòu)建，綜合考慮訪問速度、運(yùn)行安全性，在需求優(yōu)化的基礎(chǔ)上，以接口聯(lián)系系統(tǒng)端與瀏覽器；而用戶工作界面、少部分事務(wù)邏輯、主要事務(wù)邏輯則分別通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、前端、服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化客戶端計(jì)算機(jī)載荷，降低用戶總體成本。同時(shí)采用Sql Server 2010數(shù)據(jù)庫，維護(hù)辦公系統(tǒng)中全部表單，滿足數(shù)據(jù)承載要求。

4.1.2 系統(tǒng)發(fā)展

近幾年，辦公自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)由單一功能設(shè)備向多功能復(fù)合設(shè)備轉(zhuǎn)變，簡(jiǎn)單鼓勵(lì)設(shè)備也逐步演變?yōu)橐噪娮佑?jì)算機(jī)以及信息通信網(wǎng)絡(luò)為支撐的智能設(shè)備，將計(jì)算機(jī)類（微型計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、電子會(huì)議設(shè)備等）、通信設(shè)備類（程控電話、微波通信、局域網(wǎng)等）、辦公機(jī)械類設(shè)備（激光打印機(jī)、掃描儀、碎紙機(jī)、噴墨打印機(jī)等）進(jìn)行了有機(jī)整合，辦公信息生成、輸入、處理、輸出、復(fù)制、存儲(chǔ)、歸檔、銷毀程序更加通暢[4]。當(dāng)前，辦公自動(dòng)化系統(tǒng)所依托的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由計(jì)算機(jī)逐步轉(zhuǎn)向了基于因特網(wǎng)的云端設(shè)備，CPU也由32位過渡到了64位，隨著辦公自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)設(shè)備比例的增加，海量存儲(chǔ)已成為可能。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)內(nèi)多媒體技術(shù)獲得了關(guān)注，數(shù)字圖像交換技術(shù)與手寫識(shí)別技術(shù)、語言識(shí)別技術(shù)實(shí)用價(jià)值更高，加速了辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的人性化。

4.2 工業(yè)數(shù)控設(shè)計(jì)自動(dòng)化

工業(yè)數(shù)控設(shè)計(jì)自動(dòng)化是將多種工藝手段匯集到一個(gè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)配的系統(tǒng)，可以避免因產(chǎn)品變化頻繁而導(dǎo)致勞動(dòng)強(qiáng)度過高的問題，為企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提升提供依據(jù)。一般工業(yè)數(shù)控自動(dòng)化設(shè)計(jì)包括主體、數(shù)控、伺服系統(tǒng)3個(gè)模塊，通過3個(gè)模塊的配合，可以順利完成自動(dòng)化加工任務(wù)。

主體主要包括主軸、機(jī)械傳動(dòng)、導(dǎo)軌、自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)幾個(gè)部分。主軸主要負(fù)責(zé)控制回轉(zhuǎn)精度，具有自動(dòng)調(diào)速功能（有級(jí)）；機(jī)械傳動(dòng)主要是攜帶可消除側(cè)隙齒輪副的螺旋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；導(dǎo)軌主要是貼塑導(dǎo)軌，可以保證低速進(jìn)給加工平穩(wěn)性；自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)是在隨機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置支持下，配合電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離合器定位。

數(shù)控裝置的核心是電子信息工程中的計(jì)算機(jī)及其軟件。核心軟件可以將各種信息傳遞給加工程序，數(shù)控裝置接收后可以進(jìn)行初步處理，并將調(diào)配命令發(fā)送給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在執(zhí)行過程中可以隨時(shí)將信息反饋至數(shù)控裝置，形成一個(gè)舊命令執(zhí)行?新命令發(fā)出循環(huán)。

伺服系統(tǒng)主要是利用CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制精密機(jī)械加工）裝置運(yùn)算電路發(fā)出脈沖信號(hào)，控制伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路完成不同類型位移。當(dāng)前伺服控制程序多集中于軟件內(nèi)，進(jìn)而經(jīng)軟件接口實(shí)現(xiàn)PLC（可編程邏輯控制器）、CNC的集成。通過將集成不同類別通信信息分別存放于指定位置，可以由系統(tǒng)對(duì)全部信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，結(jié)合接口信號(hào)當(dāng)前狀態(tài)，分析判斷，保證控制命令自動(dòng)下達(dá)準(zhǔn)確性。

需要注意的是，工業(yè)數(shù)控加工工件毛坯多為圓棒料，具有較大的加工余量，對(duì)于一個(gè)表面加工需要多次反復(fù)進(jìn)行。在自動(dòng)化編程實(shí)現(xiàn)前，應(yīng)進(jìn)行完整工業(yè)加工模型的構(gòu)建。完整的工業(yè)數(shù)控自動(dòng)化加工模型包括建模坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系兩種，后者需要依據(jù)G54/G55坐標(biāo)系指令，將數(shù)控工作臺(tái)上位置坐標(biāo)原點(diǎn)輸入到程序指定坐標(biāo)系內(nèi)，保證工件固定后加工坐標(biāo)系X坐標(biāo)與Y坐標(biāo)均處于固定不變狀態(tài)。而每一把裝夾在刀柄上刀的加工Z坐標(biāo)則需要重新輸入，以便在刀庫自動(dòng)化換刀功能執(zhí)行時(shí)全部刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值一次性輸入到補(bǔ)正寄存器內(nèi)。進(jìn)而在自動(dòng)化編程實(shí)現(xiàn)過程中，若編寫若干個(gè)程序段會(huì)導(dǎo)致編程工程量增加?；诖耍瑧?yīng)從數(shù)控加工系統(tǒng)車外圓、車螺紋、車端面等多形式循環(huán)功能入手，進(jìn)行加工程序簡(jiǎn)化。即選擇X軸上有關(guān)尺寸為直徑值的直徑編程方法，設(shè)定工業(yè)數(shù)控在X方向脈沖向量為Z方向脈沖當(dāng)量的1/2。特別是在經(jīng)濟(jì)型工業(yè)數(shù)控加工自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)時(shí)，Z軸脈沖當(dāng)量與X軸脈沖當(dāng)量應(yīng)為0.01 mm/P、0.005 mm/P。同時(shí)依據(jù)工件的實(shí)際輪廓，進(jìn)行刀具補(bǔ)償加工程序編寫。并根據(jù)刀具幾何形狀變化、刀具位置變化、刀尖圓弧半徑變化尺寸，將數(shù)值或圓弧半徑向存儲(chǔ)器輸入，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)控加工中刀具的自動(dòng)化補(bǔ)償。

4.3 控制系統(tǒng)電路診斷自動(dòng)化

控制系統(tǒng)電路診斷自動(dòng)化主要是在已知電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、輸入激勵(lì)信號(hào)、故障狀態(tài)下響應(yīng)的情況下，利用機(jī)器執(zhí)行整個(gè)診斷過程，及時(shí)判定故障元件參數(shù)、物理位置是否處于安全狀態(tài)。電路診斷自動(dòng)化包括測(cè)前模擬診斷、測(cè)后模擬診斷兩種。前者即依據(jù)模式識(shí)別原理在電路故障模擬前實(shí)施的診斷，是當(dāng)前電路自動(dòng)化診斷中實(shí)用價(jià)值較為突出的手段，常用的方法為直流故障字典法、時(shí)域故障字典法等；后者即在診斷用例設(shè)計(jì)完畢且達(dá)到評(píng)定審核要求后，由診斷系統(tǒng)依據(jù)診斷用例中描述的規(guī)程順序推進(jìn)，主要包括故障驗(yàn)證法、元件參數(shù)辨識(shí)法。

為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)前測(cè)后自動(dòng)化模擬診斷，需要依托近幾年涌現(xiàn)的電路診斷自動(dòng)化理論成果，比如，人工智能啟發(fā)式搜索策略、故障診斷專家系統(tǒng)、模糊模式識(shí)別等，逐步開展自動(dòng)化診斷腳本編寫、搭建診斷環(huán)境、執(zhí)行自動(dòng)化診斷腳本、發(fā)送診斷報(bào)告及反饋BUG等。

自動(dòng)化診斷腳本編寫主要是依據(jù)評(píng)測(cè)審核需求規(guī)格說明書進(jìn)行診斷用例編寫。同時(shí)利用自動(dòng)化工具有針對(duì)性的優(yōu)化操作指令，為操作指令實(shí)施復(fù)用（自動(dòng)執(zhí)行診斷階段計(jì)算機(jī)可讀指令）提供依據(jù)。

搭建診斷環(huán)境主要是依據(jù)診斷方案，利用必備服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、客戶端、掃描儀等硬件，以及與被診斷電路相關(guān)的數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、應(yīng)用等軟件，進(jìn)行測(cè)試框架設(shè)置。同時(shí)搭載虛擬機(jī)，判定所使用工具均處于校準(zhǔn)周期內(nèi)。

執(zhí)行自動(dòng)化診斷腳本主要是在診斷環(huán)境構(gòu)建完畢且不同類別工具完成校準(zhǔn)后，以操作平臺(tái)運(yùn)行正常（流量正常、上傳數(shù)據(jù)正常不間斷）為前提，啟動(dòng)診斷腳本。

發(fā)送診斷報(bào)告及反饋BUG主要是在自動(dòng)化診斷達(dá)到尾聲時(shí)，根據(jù)反饋結(jié)果，經(jīng)電子通信郵件發(fā)送診斷結(jié)果給需求方。與此同時(shí)，記錄診斷階段發(fā)現(xiàn)的電路缺陷，以文檔的形式子傳遞給相關(guān)方，避免相關(guān)方重復(fù)出現(xiàn)相關(guān)錯(cuò)誤。

5 結(jié)語

綜上所述，電子信息工程中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，不僅可以提高電子信息工程作業(yè)效率，而且可以保證工程資源的高效應(yīng)用。辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)電路診斷自動(dòng)化、工業(yè)數(shù)控設(shè)計(jì)自動(dòng)化是電子信息工程中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的主要表現(xiàn)，電子信息工程管理者可以根據(jù)具體需求，進(jìn)行相關(guān)模塊自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方案的規(guī)劃推進(jìn)，加速實(shí)現(xiàn)電子信息工程的多功能、數(shù)字化、人性化。