工業自動化儀表及系統的智能化研究

李克

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照，276800）

工業自動化儀表及系統的智能化研究

李克

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照，276800）

信息化時代，隨著計算機網絡與通信技術的發展，作為工業自動化技術工具的自動化儀表也必將走向智能化。文章主要從工業自動化儀表及系統中的電源轉換技術、Flash存儲器、數字電位器、嵌入式Internet技術、軟硬件協同設計模式等幾方面探究了其智能化發展方向。

工業自動化儀表；智能化；新技術

0 引言

國外自動化儀表研究與應用起步早，并已經得到成熟應用。當前國際上自動化儀表已經朝著智能化和現場總線網絡技術方向發展，對復雜工況和惡劣條件的適應性不斷增強，解決了許多現場檢測難題。我國在自動化儀表在改革開放之后才得到較大發展，如今隨著我國經濟實力與信息化水平的不斷提升，高端裝備制造產業，作為我國一個重要的戰略性新興產業受到極大重視，工業自動化儀表及系統的智能化亦成為必然趨勢。

1 工業自動化儀表及系統智能化的可行性

近年來，工業自動化儀表及系統在數字化、網絡化、集成化、智能化方面取得了較快發展。數字化已基本全面鋪開，模擬儀表逐漸被數字化儀表和系統所取代，退出新建項目主流產品名目；無線通信的儀表和系統為工業自動化儀表及系統的網絡化奠定基礎，這種以有線數據通信為主，無線通信融入其中的儀表，已成為生產現場較分散行業的首選，而“移動互聯”及4G商業移動數據通訊的普及，將開啟工業自動化儀表及系統網絡化的又一新篇章；工業自動化儀表及系統的集成化依賴于數字化網絡化的發展，并不斷改變與完善工業自動化儀表及系統的硬件模塊，軟件功能及組態化，以及相應的工程設計、組織與并行工程方式等；而工業自動化儀表及系統的智能化正是在其數字化、網絡化、集成化不斷成熟的過程中，依托于電源轉換技術、Flash存儲器、數字電位器、RTOS、嵌入式Internet技術、軟硬件協同等新技術，以適應用戶更高需求為基礎而發展起來的。

2 工業自動化儀表及系統的智能化趨勢

2.1 電源轉換技術的應用

電源轉換技術進步推進工業自動化儀表及系統的智能化主要表現在兩方面，一方面是改進后的AC/DC增強了輸入壓力適應性，抗干擾能力和過壓、過流保護能力，傳統的自動化儀表采用模擬電源，輸入交流電壓，依次進行變壓器隔離、整流、濾波、穩壓，最終輸出直流電壓，改進后的AC/DC轉換是通過開關管、高壓隔離變壓器、濾波穩壓，最終輸出直流電壓。另一方面是DC/DC實現了電壓變換和隔離創新，將其工作溫度范圍擴大到-40℃至+80℃，工作效率大大提升，可靠性更強，平均無故障時間可達100 萬小時，增加了儀表的使用壽命。

2.2 Flash存儲器與數字電位器的應用

FLASH存儲器在工業自動化儀表及系統的應用，提高了儀表的讀寫速度，其擦除重復寫功能也極大地方便了用戶操作。而且FLASH 存儲器可實現斷電保存10 年之久，其價格低，容量大的特征更是受到廣泛青睞。數字電位器主要用于零點遷移、量程調整、對比度調節等，其優勢在于其掉電后電阻值依然保存，這就避免了傳統儀表掉電后重新調整對比度的弊端，無需安裝旋轉部件，且數字電位器的可靠性更高，并能在條件十分惡劣的環境下使用。因此，工業自動化儀表及系統中的Flash存儲器與數字電位器，已成為工業自動化儀表及系統智能化發展的必要硬件。

2.3 嵌入式Internet技術的應用

自動化儀表與Internet 聯接的設想早已提出，但存在著Internet各通信協議不匹配問題，Internet上的各種通信協議對計算機存儲器、運算速度等具有較高要求，一般儀器儀表多使用8位和16位MCU，支持TCP/IP 等Internet協議將占用大量系統資源。除了采用高性能的32位處理器及相應硬件平臺之外，對于現存的8位和16位儀器儀表，嵌入式也提供了網絡化的解決方案，比較典型的是嵌入式微型互聯網技術EMIT。通過EMIT技術接入InternetEMIT，網關選用高性能嵌入式處理器，并在該網關上實現網絡協議。嵌入式Internet技術在工業自動化儀表及系統的應用，發揮了系統的深度潛力，提高了原有的測量技術標準，改變了需在相同地點進行信息采集、分析和顯示的固定化模式，使人們能夠更自由地控制遠程儀器設備，推進工業自動化儀表及系統的智能化應用。

2.4 軟硬件協同設計模式的開發與應用

傳統的工業自動化儀表及系統設計是將軟硬件分開設計，再進行集成測試，若發現設計環節出錯，很可能要重新展開系統設計，既增加設計成本，又延誤開發周期。嵌入式系統的研究與應用，實現了工業自動化儀表及系統的軟硬件協同開發，首先劃分軟硬件功能，并形成一個最佳的分解方案，在開發硬件前，驗證好包含軟件、硬件的嵌入式系統所實現的功能。具體來講，可分為四個階段，即系統功能描述和劃分階段（對系統的功能和性能進行模擬驗證），軟硬件設計階段（根據設計目標和約束條件劃分軟硬件部分），協同模擬階段（通過通信和同步機制模擬驗證整個系統綜合，發現與修正設計偏差），軟硬件綜合階段（完成整個系統的設計）。

3 結束語

朝著智能化方向發展。如今，工業自動化儀表及系統的數字化、網絡化、集成化的不斷成熟，以及電源轉換技術、Flash存儲器、數字電位器、嵌入式Internet技術、軟硬件協同設計等新技術的應用，為工業自動化儀表及系統的智能化奠定了基礎。未來，工業自動化儀表及系統的智能化將為我國工業化發展與進步做出突出貢獻。

[1]薛曉渝,強慢.淺析工業自動化儀表與自動化控制技術[J].科技風,2015,(14):52.

[2]王耀德.淺談智能儀表在工業自動化控制中的應用[J].民營科技,2015,(04):1.

[3]卞正崗.工業自動化儀表及系統的智能化現狀和發展趨勢[J].自動化博覽,2014,(11):26-28.

隨著信息技術的不斷進步，工業自動化儀表及系統也正在

Research on the intelligence of industrial automation instrument and system

Li Ke
（Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.,Ltd，Rizhao Shandong,276800）

in the information age, with the development of computer network and communication technology, automation instrument, which is the tool of industrial automation technology, is also going to be intelligent. This article mainly from the aspects of power supply in the industrial automation instrument and system conversion technology, digital potentiometer, Flash memory, embedded Internet technology, hardware and software co design mode and explores the development direction of intelligent.

industrial automation instrument; intelligent; new technology

李克，男，1987年7月，籍貫山東萊州，本科，中級工程師，研究方向工業自動化與儀表。