淺析儀表自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

范文斌(青海油田采油三廠， 青海 海西州 816400)

淺析儀表自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

范文斌(青海油田采油三廠， 青海 海西州 816400)

本文首先對(duì)儀表自動(dòng)化的發(fā)展歷史和分類進(jìn)行了闡述，然后分析了儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在今后的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)其發(fā)展提出了建議。

儀表自動(dòng)化技術(shù);自動(dòng)控制;發(fā)展建議

儀表自動(dòng)化是一個(gè)分支，屬于電氣自動(dòng)化專業(yè)，儀表自動(dòng)化因其與信息采集有直接的密切關(guān)系，使其自身有較強(qiáng)的重要性和特殊性，是電氣自動(dòng)化中非常關(guān)鍵的一部分，設(shè)備的正常運(yùn)行有賴于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)性的監(jiān)控，而由人完成監(jiān)控的全過(guò)程無(wú)疑是對(duì)人力的一種浪費(fèi)，難以實(shí)現(xiàn)，然而儀表自動(dòng)化的特性，確保可以在無(wú)人操作的情況下自動(dòng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量和記錄，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。還可根據(jù)生產(chǎn)需要，對(duì)相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行二次加工與處理。在設(shè)備方面，工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都離不開儀器儀表，通過(guò)高性能的儀器儀表來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和控制，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化。

1 自動(dòng)化儀表的相關(guān)歷史

工業(yè)過(guò)程檢測(cè)控制儀表是工業(yè)自動(dòng)化儀表的前身。自動(dòng)化儀表的發(fā)展初期，儀表包括兩種，一是機(jī)械式；二是液動(dòng)式，而其功能也比較簡(jiǎn)單，只包括記錄、檢測(cè)和一些稍簡(jiǎn)單的聯(lián)動(dòng)控制，應(yīng)用領(lǐng)域也僅限于化工、熱動(dòng)力和冶煉等持續(xù)熱力生產(chǎn)的過(guò)程。電氣機(jī)械式、電子管類、電動(dòng)式等類型的調(diào)節(jié)儀表出現(xiàn)于近代，與此同時(shí)，隨著集成電路、半導(dǎo)體的不斷發(fā)展，儀表自動(dòng)化的發(fā)展方向逐漸邁向小體積、高精度的發(fā)展方向，通過(guò)人們的不斷研究?jī)x表自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)最大限度的結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，這也就是儀表自動(dòng)化在真正意義上的開始。微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用顯現(xiàn)于二十世紀(jì)七十年代末期，這就將儀表自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展帶向一個(gè)新的高度。在此之后，電子、計(jì)算機(jī)等新型技術(shù)都開始應(yīng)用與儀表自動(dòng)化，這就將儀表自動(dòng)化從常規(guī)模式帶向數(shù)字化、自動(dòng)化儀表調(diào)節(jié)器發(fā)展、程序控制器發(fā)展的方向，形成一種電氣結(jié)合、模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換相結(jié)合的新局面，這被認(rèn)為是儀表自動(dòng)化的新開端。儀表自動(dòng)化在八十年代初至今呈現(xiàn)新的發(fā)展模式，開始向大規(guī)模集成化的方向發(fā)展，與此同時(shí)，儀表的不同類別越加專業(yè)和模塊化，不斷整合自動(dòng)化儀表的各個(gè)模塊，從而適應(yīng)現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)的需要。

2 自動(dòng)化儀表的測(cè)試分類

現(xiàn)在人類日常生活都能發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化儀表的廣泛應(yīng)用。按測(cè)量數(shù)據(jù)的不同進(jìn)行分類，在工業(yè)生產(chǎn)中，儀表可分為以下幾類：

(1)壓力儀表類 工業(yè)生產(chǎn)中常見的一些情況是，一些生產(chǎn)工藝是需要經(jīng)過(guò)變化才能達(dá)到生產(chǎn)需要的，例如需要使用高壓讓材料發(fā)生變化，對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量最早的時(shí)候使用的是壓力計(jì)，觀察各個(gè)階段中對(duì)應(yīng)的壓力變化主要是采用導(dǎo)壓管道連接壓力計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。若是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的壓力不能進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，很可能會(huì)因?yàn)閴毫κ褂貌徽_造成設(shè)備的損害，甚至危害到工作人員的安全。按照測(cè)試原理區(qū)分，壓力表可分為：壓力傳感器、壓力變送器、特種壓力儀等等。應(yīng)用壓力測(cè)試方面，儀表自動(dòng)化的應(yīng)用就是使用壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)壓力變送器或位移平衡式調(diào)節(jié)器把采樣到的相關(guān)信號(hào)傳輸NDCS或控制芯片進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。

(2)流量流速儀表 流量流速儀表測(cè)量的數(shù)據(jù)是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)截面的流體質(zhì)量或體積的值，有時(shí)候還要對(duì)管道里的流體流過(guò)的累計(jì)體積或質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，是在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用較多的儀表之一。

(3)溫度儀表類 溫度不僅僅存在于自然中，在工業(yè)中也十分重要。物質(zhì)需要在一定的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，或者在氣體或液體的傳送過(guò)程需要溫度監(jiān)控，過(guò)去常使用熱電偶和熱電阻作為測(cè)溫儀器。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高集成度的智能溫控系統(tǒng)出現(xiàn)，利用總線技術(shù)，輸入熱電阻和熱電隅及其它采溫設(shè)備的信號(hào)到微電腦的控制芯片中，進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。

(4)物位儀表 物位儀表實(shí)際應(yīng)用實(shí)例主要有：測(cè)量原料或產(chǎn)品頁(yè)面位置；測(cè)試輸油管道中液面的位置等等。

3 儀表自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展方向及建議

儀表自動(dòng)化的發(fā)展要根據(jù)儀表發(fā)展方向而變化，儀表要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制要從系統(tǒng)構(gòu)造上來(lái)說(shuō)，主要包括測(cè)量數(shù)據(jù)的采集部分傳感器、數(shù)據(jù)處理可編程控制器、執(zhí)行功能執(zhí)行器等等。儀表自動(dòng)化的發(fā)展也應(yīng)從以下幾方面著手。

(1)傳感器的運(yùn)用 傳感器是儀表數(shù)據(jù)的采集部分，是儀表的主要部分，儀表自動(dòng)化的發(fā)展離不開傳感器的發(fā)展。新傳感器在飛速發(fā)展的當(dāng)今呈現(xiàn)出集成化、技術(shù)化的發(fā)展特點(diǎn)，融合了前饋、滯后、非線性等技術(shù)，已達(dá)到適應(yīng)復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

(2)可編程控制器的應(yīng)用 可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC，功能主要是分析傳感器采集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置下達(dá)指令。微處理器將一些復(fù)雜的功能用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，儀表也日益集成化、體積不斷縮小，這樣也能同時(shí)實(shí)現(xiàn)程序擦寫，豐富儀表的功能。

(3)調(diào)節(jié)器的運(yùn)用 隨著微型處理器的發(fā)展，八十年代初，調(diào)節(jié)器的發(fā)展也呈現(xiàn)智能化、數(shù)字化的特點(diǎn)。調(diào)節(jié)器的功能隨著數(shù)字式的設(shè)定和運(yùn)算功能的增強(qiáng)也在逐漸增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)的同時(shí)輸入，其他技術(shù)的運(yùn)用也使得工藝控制增強(qiáng)，操作便捷。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，調(diào)節(jié)器的應(yīng)用更加廣泛，發(fā)展也呈現(xiàn)智能化。

[1]丁向陽(yáng)，于麗麗.儀表自動(dòng)化應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)及建議[J].價(jià)值工程,2011,(21).

[2]陳為金.探析火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2012,(17).

范文斌(1987- )，男，青海西寧人，主要從事自動(dòng)化儀表工作。