計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表融合淺析

戚彩虹

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表融合淺析

戚彩虹

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用為生產(chǎn)制造業(yè)帶來了先進(jìn)的智能化生產(chǎn)。而自動(dòng)化儀器儀表則是以其更高的精度、更清晰的顯示以及更為簡單的操作，廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。要進(jìn)一步發(fā)展自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)，就必須將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入進(jìn)去。現(xiàn)在自動(dòng)化儀器儀表與計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)融合，為自動(dòng)化儀器儀表的發(fā)展提供了新的契機(jī)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)；自動(dòng)化儀器儀表；融合

在研究計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表融合的過程中，需要我們重視對(duì)創(chuàng)新的理解，想方設(shè)法的將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)吸收進(jìn)來，從而給我們的自動(dòng)化儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)，我們還要積極的分析先進(jìn)的融合實(shí)踐案例，總結(jié)其中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為我們以后遇到的困難積累經(jīng)驗(yàn)，提高二者之間的融合適應(yīng)性，使自動(dòng)化儀器儀表不斷的向信息化、智能化方向發(fā)展，為以后的生產(chǎn)生活帶來更加便捷的服務(wù)。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)含義

廣義來說，計(jì)算機(jī)技術(shù)就是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中得到應(yīng)用的各種技術(shù)手段和技術(shù)方法，其與許多學(xué)科都關(guān)聯(lián)密切，如電子工程、應(yīng)用物理、通信技術(shù)等，具有十分明顯的綜合性特征。在與其具有密切關(guān)聯(lián)的眾多學(xué)科中，應(yīng)用物理學(xué)所取得的有關(guān)科研成果是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的前提條件；而電子技術(shù)，尤其是微電子技術(shù)的發(fā)展則推動(dòng)著計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟與發(fā)展。我們可以將計(jì)算機(jī)本身視為一個(gè)應(yīng)用十分廣泛的完整系統(tǒng)，論文主要針對(duì)計(jì)算機(jī)的嵌入式系統(tǒng)做出研究，其不同于通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是為特定應(yīng)用所設(shè)計(jì)的，一般僅針對(duì)某一種特殊的應(yīng)用。

2 自動(dòng)化儀器儀表

自動(dòng)化儀器儀表本身是一個(gè)系統(tǒng)，但其同時(shí)也是完整自動(dòng)化系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換信息形式，即將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)，是其最主要的功能，其中傳輸?shù)男盘?hào)可以是數(shù)字量或模擬量。因此，從本質(zhì)上來講，自動(dòng)化儀器儀表就是一種具有完善功能和強(qiáng)大性能的、由若干自動(dòng)化元件組成的自動(dòng)化技術(shù)工具。當(dāng)前，工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)自動(dòng)化控制過程中對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的應(yīng)用最為常見。

（1）功能多樣化。隨著儀器儀表的發(fā)展，新性能的優(yōu)化主要體現(xiàn)在多功能方面上，這其中最具有代表性的就是多功能的函數(shù)發(fā)生器，這種多功能體現(xiàn)在脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任一波形發(fā)生器等上，所以，自動(dòng)化儀器儀表不僅在性能上有所提高，且在測試功能上也提供了更好的解決方案。（2）智能化。當(dāng)今世界是一個(gè)智能普及的時(shí)代，從家用電器或各種通訊電子設(shè)備的發(fā)展情況看，智能化都是最重要的一個(gè)特點(diǎn)。對(duì)于自動(dòng)化儀器儀表而言，現(xiàn)在檢測與控制系統(tǒng)也逐漸趨向智能化這個(gè)特點(diǎn)。自動(dòng)化儀器儀表的進(jìn)一步發(fā)展涵蓋了很多人工智能的因素，即儀器儀表的使用已經(jīng)無需人的干預(yù)，一系列行為都可以自動(dòng)完成，在檢測或控制方面更加科技化。（3）網(wǎng)絡(luò)化。在如今網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都離不開網(wǎng)絡(luò)化，這其中自然包括自動(dòng)化儀器儀表的發(fā)展。一般的制度化儀器儀表是具有雙向通信功能的，但是這種功能與真正意義上的網(wǎng)絡(luò)通信還有很大差距。隨著當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器儀表在實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)上，在逐漸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，使現(xiàn)場測控材料可以就近登錄臨近網(wǎng)絡(luò)備案，且具備科學(xué)、高效的信息處理功能，所以，網(wǎng)絡(luò)化也是當(dāng)今自動(dòng)化以及儀表的發(fā)展特點(diǎn)之一。（4）微型化。在我們的日常生活中，很多電子設(shè)備都在外形上有所改觀，對(duì)于自動(dòng)化儀器儀表而言，微電子技術(shù)和威機(jī)械技術(shù)已經(jīng)對(duì)儀器的體積、功能和外觀進(jìn)行了智能整合，微型化的自動(dòng)化儀器同樣能夠完成信號(hào)的采集和處理。在某種程度上，微型化這一特點(diǎn)還能使自動(dòng)化儀器儀表在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮更重要的作用。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在自動(dòng)化儀器儀表中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于儀器儀表后的自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中，包含了多個(gè)具有極強(qiáng)功能性的模塊，通過儀器儀表的應(yīng)用方式進(jìn)行組合后，可以形成一個(gè)整體的電子系統(tǒng)，而這些模塊通常包含軟件與硬件兩個(gè)部分。在模塊組合的過程當(dāng)中，將各類計(jì)算機(jī)技術(shù)予以融入，能夠?qū)崿F(xiàn)儀器儀表自動(dòng)化的應(yīng)用方式，而不同的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用后，也能夠?qū)崿F(xiàn)不同的效用。（1）微電子技術(shù)視角。微電子技術(shù)能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷完善，從傳統(tǒng)的多芯片轉(zhuǎn)換成一個(gè)芯片能夠?qū)崿F(xiàn)多功能的現(xiàn)狀，在自動(dòng)化儀器儀表中將這種微電子技術(shù)在自動(dòng)化進(jìn)程中加以應(yīng)用，可以將電路中的微控制器進(jìn)行大面積的減少，這樣能夠有效的避免受到多方面的干擾，還能加強(qiáng)儀器儀表的安全可靠性，使其在實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)揮更好的功效。（2）嵌入式技術(shù)視角。儀器儀表自動(dòng)化中嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，能夠歸納為嵌入式微處理器的應(yīng)用，這種處理器的功耗低，運(yùn)行穩(wěn)定，比普通的處理器相比性能優(yōu)勢非常明顯，并且具有極強(qiáng)的兼容性。具體的應(yīng)用中，不僅能夠?qū)⑻幚硭俣却蠓嵘€具備了性能可靠性與智能化的特性。尤其是在 8 位及 16 位單片機(jī)的應(yīng)用中效果更顯著。（3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)視角。自動(dòng)化儀器儀表的發(fā)展離不開網(wǎng)絡(luò)的支持，在進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測的運(yùn)行過程中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠通過信息接口將計(jì)算機(jī)與儀器儀表進(jìn)行有效的鏈接，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作自動(dòng)化的工作方式。

4 計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表融合的實(shí)現(xiàn)途徑

4.1 對(duì)自動(dòng)化儀器儀表與計(jì)算機(jī)技術(shù)的理論研究提起重視

自動(dòng)化儀器儀表本身是一門交叉性學(xué)科，涉及了極為繁雜的學(xué)科內(nèi)容，再在其中融入計(jì)算機(jī)技術(shù)的話，就必須要有健全的技術(shù)理論體系作為其開展實(shí)踐探索的依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其理論—技術(shù)—應(yīng)用—實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)化發(fā)展進(jìn)程。因此，相關(guān)的研究人員應(yīng)該做好下面的幾項(xiàng)工作：（1）在專業(yè)課程的設(shè)計(jì)中滲透了計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化儀器儀表的相關(guān)知識(shí)，為后期二者的融合研究工作準(zhǔn)備好堅(jiān)實(shí)的優(yōu)秀人力資源。（2）鼓勵(lì)各領(lǐng)域?qū)＜铱鐚W(xué)科合作，對(duì)自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)融合的理論研討高度重視，為二者的互相融合打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。（3）在對(duì)自動(dòng)化儀器儀表和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行融合研究的同時(shí)，要對(duì)各個(gè)層面、各個(gè)方向的技術(shù)人才加強(qiáng)教育，充分發(fā)揮人才在兩種技術(shù)融合中的關(guān)鍵作用，從而為理論依據(jù)的健全做好保障工作。

4.2 為計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)的結(jié)合提供實(shí)踐層面的支持

當(dāng)前自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合普遍性停留在理論研究的層面，工作人員要為二者的融合實(shí)踐創(chuàng)造有利條件，主要可以通過以下幾個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：（1）營造良好的技術(shù)融合創(chuàng)新氛圍，對(duì)在計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)融合方面有著優(yōu)秀表現(xiàn)的人才實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)制度。（2）在文化建設(shè)中積極融入二者的融合技術(shù)，創(chuàng)造良好的技術(shù)融合氛圍，支持技術(shù)交流平臺(tái)的創(chuàng)建，從而整合相關(guān)技術(shù)信息，進(jìn)一步地完善二者的融合技術(shù)。（3）建立科學(xué)合理的績效考評(píng)制度，在制度當(dāng)中適當(dāng)?shù)丶{入對(duì)融合技術(shù)的創(chuàng)新，激勵(lì)更多的人參與到融合技術(shù)的創(chuàng)新中去，從而更好地促進(jìn)計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)的融合。（4）將計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)融合的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)列為工作重點(diǎn)，從實(shí)踐中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為以后更加完善融合方案的制定打好基礎(chǔ)。

5 自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)的發(fā)展趨勢

（1）儀器儀表結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。自動(dòng)化技術(shù)為儀器儀表在整個(gè)電力系統(tǒng)的應(yīng)用開辟非常廣闊的前景。在現(xiàn)如今運(yùn)用智能化的軟件和硬件已經(jīng)能夠輔助儀器儀表隨時(shí)準(zhǔn)確分析歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性能提高整個(gè)電力系統(tǒng)的性能和效率，比如運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或遺傳算法等智能技術(shù)使儀器儀表實(shí)現(xiàn)更加智能化和多功能化的性能。（2）儀器儀表運(yùn)行效率不斷提高。當(dāng)今時(shí)代計(jì)算機(jī)的軟件和硬件性能不斷提高，儀器儀表的自動(dòng)化水平也隨之提高。以往，在儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，都是以源代碼的形式向用戶提供虛擬儀器的。但是為了不斷提高運(yùn)行效率，很多廠家已經(jīng)開啟了一套全新的軟件驅(qū)動(dòng)規(guī)范，在虛擬儀器結(jié)構(gòu)與性能上獲得了很大的改進(jìn)，從而在人機(jī)交互的作用下自動(dòng)生成代碼。（3）支持遠(yuǎn)程測控需求。當(dāng)前的電子科技發(fā)展為儀器儀表的組建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了科學(xué)的系統(tǒng)，不僅提高了儀器儀表的生產(chǎn)效率，還可以共享資源，這也是現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的主要方向。計(jì)算機(jī)與儀器儀表不僅可以互相包容，還充分利用了目前已經(jīng)比較成熟的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，增強(qiáng)了測控系統(tǒng)的功能，擴(kuò)大了包含的范圍，未來的儀器儀表自動(dòng)化可以更好地進(jìn)行自動(dòng)測量和控制、存儲(chǔ)和顯示等。

6 結(jié)語

在計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表融合的研究過程中，要注重創(chuàng)新，努力思考如何吸收先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而為自動(dòng)化儀器儀表的自由性和網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)打好基礎(chǔ)；同時(shí)要積極分析各個(gè)地區(qū)的先進(jìn)實(shí)踐融合案例，吸取其先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，借助其克服計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表融合過程中的難關(guān)，加強(qiáng)二者融合的適應(yīng)性，通過此種方式優(yōu)化自動(dòng)化儀器儀表的功能，使之不斷向著信息化、智能化和現(xiàn)代化方向發(fā)展。

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1671-0711（2017）04（下）-0123-02