有關(guān)儀表自動(dòng)化的總線化與開放化應(yīng)用分析

（天偉化工有限公司，石河子市，832000）王江玉

有關(guān)儀表自動(dòng)化的總線化與開放化應(yīng)用分析

（天偉化工有限公司，石河子市，832000）王江玉

儀表自動(dòng)化是現(xiàn)代電氣高度集成和自動(dòng)化的重要體現(xiàn)，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位，同時(shí)儀表自動(dòng)化在很多行業(yè)和領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用，讓制造生產(chǎn)的操作變得更加簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)自動(dòng)化儀表類型進(jìn)行總結(jié)，再對(duì)儀表自動(dòng)化的意義及功能進(jìn)行分析，對(duì)其重要發(fā)展方向進(jìn)行研究，分別探討了總線化應(yīng)用和開放化應(yīng)用，以期對(duì)于儀表自動(dòng)化的應(yīng)用和發(fā)展，起到一定的促進(jìn)作用。

儀表自動(dòng)化；總線化；開放化；

1 自動(dòng)化儀表類型

眾所周知，自動(dòng)化儀表大多是傳感器、儀器顯示器以及變送器等組成，對(duì)自動(dòng)化儀表進(jìn)行分類，根據(jù)測(cè)試類型將其分為以下四種：

1.1 流速流向表

這是比較常見的自動(dòng)化儀表，具體應(yīng)用領(lǐng)域是制造行業(yè)，具體作用是對(duì)液態(tài)物質(zhì)的流速、質(zhì)量、數(shù)量、體積進(jìn)行測(cè)量，可以輕易獲取單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)物體的質(zhì)量、體積等數(shù)據(jù)。具體是對(duì)單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)相應(yīng)的橫截面積流體的質(zhì)量、體積等進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量。除此之外，這類儀表還能對(duì)管道中一定時(shí)間之內(nèi)的流量所占的體積、質(zhì)量等進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。

1.2 物位儀表

物位儀表的具體功能是對(duì)測(cè)量物品或者是液面位置進(jìn)行檢測(cè)，多用于石油行業(yè)、電氣化工程等。對(duì)于生產(chǎn)裝置的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和測(cè)量，物位儀表在化工生產(chǎn)的應(yīng)用是對(duì)對(duì)試樣高度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)輸油管理油面位置進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)激光測(cè)距等。

1.3 溫度儀表

圖1 自動(dòng)化儀表

在一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)會(huì)涉及到高溫加熱，一些產(chǎn)品需要對(duì)溫度進(jìn)行控制，避免溫度過(guò)高或者過(guò)低而出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題，因此溫度儀表得到廣泛應(yīng)用，舉例說(shuō)明智能控溫系統(tǒng)可以對(duì)產(chǎn)品的熱電阻信號(hào)進(jìn)行收集并且傳給計(jì)算機(jī)。凡事生產(chǎn)過(guò)程涉及到溫度控制必須要用到此類儀表，將其應(yīng)用到溫度監(jiān)控的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。研究初期，溫度類儀表主要通過(guò)熱電阻和熱電偶對(duì)溫度進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和發(fā)展，智能化電子溫度儀表成為應(yīng)用的主流。整體而言，具有自動(dòng)化功能的溫度類儀表需要配合總線技術(shù)對(duì)采溫裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理。首先，通過(guò)采溫裝置對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的溫度變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，利用總線系統(tǒng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿㈦娔X控制芯片。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段溫度類自動(dòng)化儀表對(duì)采集的溫度度數(shù)范圍也更加廣泛，微電腦芯片的處理系統(tǒng)也不斷豐富其功能，甚至可以對(duì)采溫裝置傳輸來(lái)的溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，或者是直接報(bào)警，從而為操作人員決策提供數(shù)據(jù)支持。

1.4 壓力表

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)壓力進(jìn)行控制，從而滿足生產(chǎn)需求。電氣儀表從開始時(shí)壓力計(jì)測(cè)量方式逐漸發(fā)展起來(lái)，具體工作原理是通過(guò)導(dǎo)壓管道和壓力計(jì)連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)壓力進(jìn)行觀察和控制，利用壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，把獲取的數(shù)據(jù)信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，又計(jì)算機(jī)加工處理。這種觀察是以保護(hù)生產(chǎn)裝置為前提，避免壓力過(guò)高而導(dǎo)致設(shè)備損壞，也避免因?yàn)閴毫^(guò)低而對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生一定影響。一般而言，壓力類的儀表包括壓力傳感器、壓力變送器等，皆是利用儀表自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，具備數(shù)據(jù)傳輸和信息處理的功能。因此，壓力類儀表可以理解為生產(chǎn)過(guò)程中的保險(xiǎn)系統(tǒng)。

2 儀表自動(dòng)化的意義及功能

儀表是電氣系統(tǒng)的重要組成部分，儀表在電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)收集到的信息進(jìn)行整合，從而為生產(chǎn)管理決策提供數(shù)據(jù)支持。儀表自動(dòng)化的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)裝置的數(shù)據(jù)測(cè)量與處理能力，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳送的功能。具體而言，儀表自動(dòng)化的功能包括以下幾個(gè)方面：

2.1 記憶儲(chǔ)存功能

儀表自動(dòng)化是從組合邏輯電路和時(shí)序電路類儀表開始得以發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)瞬時(shí)記憶而發(fā)展成實(shí)時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶。現(xiàn)階段儀表中添加微電腦設(shè)備的設(shè)置可以幫助儀表在通電的情況下保持長(zhǎng)時(shí)間的記憶目標(biāo)，而且可以隨時(shí)進(jìn)行記憶狀態(tài)的控制和調(diào)整，便于進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理。

2.2 拓展延伸功能

以前，儀表僅僅具有硬件邏輯電路，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成軟件設(shè)置，使得儀表從相對(duì)復(fù)雜繁瑣的處理器，逐漸進(jìn)化成核心程序系統(tǒng)。因?yàn)閷?duì)以往硬件中大量控制和定時(shí)電路進(jìn)行升級(jí)改造，使得儀表摒棄了繁雜的處理器，將其簡(jiǎn)化成軟件編程設(shè)計(jì)功能。換言之，儀表的擴(kuò)展延伸功能得益于儀表自動(dòng)化的電子智能化功能。

2.3 數(shù)據(jù)處理和計(jì)算功能

儀表和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合導(dǎo)致儀表在測(cè)量精度方面有所提升，微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力也大大提升了儀表自動(dòng)化水平，二者相輔相成。

3 儀表的總線化應(yīng)用

儀表的總線化應(yīng)用指的是過(guò)程控制系統(tǒng)和儀表自動(dòng)化應(yīng)用的結(jié)合，按照各種現(xiàn)場(chǎng)智能化儀表以及中央控制間應(yīng)用，具有高效、數(shù)字化、雙向、開放等特點(diǎn)。過(guò)去是采用集中測(cè)控呃方式對(duì)測(cè)控任務(wù)進(jìn)行管理，隨著測(cè)控形式、測(cè)控范圍、測(cè)控時(shí)間以及測(cè)控距離的要求逐漸提高，必須要通過(guò)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立一個(gè)可以為各種現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)資源共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就是在這個(gè)背景下儀表總線化應(yīng)用得以開發(fā)和應(yīng)用。

現(xiàn)階段，現(xiàn)場(chǎng)總線化技術(shù)成為儀表自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，也是儀表自動(dòng)化技術(shù)的重要發(fā)展方向，使得儀表自動(dòng)化技術(shù)不斷向高穩(wěn)定、高精度、高適應(yīng)、低能耗的方向發(fā)展。除此之外，儀表總線化技術(shù)生產(chǎn)企業(yè)為了對(duì)總線控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，以此而開發(fā)測(cè)試儀表和調(diào)解閥，大大完善了總線技術(shù)的應(yīng)用空間。所以，化工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表應(yīng)用總線化技術(shù)在一定程度上豐富了其功能，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)操作性和開放性的特點(diǎn)，可以把現(xiàn)場(chǎng)各種各樣的自動(dòng)化儀表及控制器連接在一起，從而形成一套現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，大大降低了維修費(fèi)用和安裝成本。

4 儀表的開放化應(yīng)用

儀表的開放化應(yīng)用實(shí)際上離不開計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，把計(jì)算機(jī)安裝到自動(dòng)化儀表的內(nèi)部，完成了計(jì)算機(jī)軟件與儀表開放性功能相互結(jié)合。現(xiàn)階段，大部分監(jiān)控儀器都是采用硬件軟件相聯(lián)結(jié)的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，硬件是具有較高性能的微處理器，這是設(shè)備的關(guān)鍵；軟件是windows、linux等嵌入式操作系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀表技術(shù)逐漸融合，也成為儀表自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。

現(xiàn)階段，儀表具有和普通計(jì)算機(jī)一樣的USB接口、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口、打印機(jī)接口等，從而提升了儀表開放性，利用USB接口應(yīng)用可以完成對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量工作，然后將其導(dǎo)入可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，這種功能的實(shí)現(xiàn)使得儀表設(shè)備更像是計(jì)算機(jī)一樣容易操作。針對(duì)具有諸多接口的儀表設(shè)備來(lái)說(shuō)，甚至能夠同多種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、控制儀表、執(zhí)行器設(shè)備等進(jìn)行銜接，主機(jī)負(fù)責(zé)過(guò)程控制，利用局域網(wǎng)形成具有特殊功能的測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了具有智能化、開放化的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備和互聯(lián)系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀表自動(dòng)化成為工業(yè)領(lǐng)域最為重要的發(fā)展方向，自動(dòng)化儀表也得以向精度高、結(jié)構(gòu)精巧、應(yīng)用便捷等功能轉(zhuǎn)變。

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1008-0899（2015）10-0051-03