自動化儀表控制系統應用分析

王振中

摘要：在現代技術的推動下，工業生產過程當中自動化儀表設備發揮著越來越重要的作用，為了保證儀表的可靠、穩定的運行，需要依靠有關的控制系統加強對自動化儀表的控制工作，確保其作用能夠得到充分發揮，促進工業生產力的發展進步。文章在研究的過程中主要分析了自動化儀表控制系統基本情況，自動化儀表控制系統的特點，以及1§動化儀表控制系統的發展趨勢。

關鍵詞：自動化儀表；控制系統；應用；發展趨勢

當前，隨著智能技術發展的不斷深入，自動化儀表控制技術在設備管理當中得到了廣泛應用，特別是隨著嵌入式計算機的使用改變了當前自動化儀表的設計以及概念，并對控制系統的發展產生了深遠的影響。在我國裝備工業快速發展的過程當中，自動化儀器儀表以及控制系統作為神經中樞，發揮著重要的推動作用。

1.自動化儀表控制系統概述

1.1自動化儀表控制系統發展概述

在現代技術的推動下，我國制造業發展速度加快，在這一過程中我國對自動化儀表以及控制系統提出了更高的要求，在我國市場需求的推動下，我國自動化儀表控制系統技術得到不斷突破并在部分領域達到了世界先進水平。近年來，在世界經濟發展當中，自動化儀表在發展中國家得到了廣泛的應用，并且保持了較高的增長速度，相對于發展中國家發達國家自動化儀表控制技術的應用增長速度相對比較慢。雖然，近年來我國自動化產品在相關技術的推動下取得巨大的發展，但是，從整體上看和國外發達國家還存在一定差距，尤其是在高技術以及高附加值產品方面。

大型化以及復雜化是現代工業發展的重要趨勢。從國外自動化控制系統的發展趨勢來看，保證系統的高度可靠性是其重要的發展方向。在具體研究當中，自動化控制系統在原理以及結構設計上的創新，使得現場儀表復雜、容易損毀以及難以進行維修的現狀正在逐漸發生改變。相關企業甚至已經明確提出為其產品提供10年的保修期，并目在試用期也不需要維修以及調整產品。同時，隨著現場總線技術的快速發展，在具體應用中不僅能夠及時發現單個產品出現的故障，同時還可以對整個工程中成千上萬的工業自動化控制設備進行監控，可以進行預防性維護，極大地提高系統的可靠性。自動化控制儀器實物如圖1所示。

1.2自動化儀表及控制系統發展現狀

為了推動我國自動化儀表及控制系統的發展，我國政府對儀表行業的發展提供了大力支持，這樣使我國儀表行業在較短的時間內獲得了快速的發展，不僅形成比較健全的門類，同時布局也更加合理。目前，在我國政府的支持下，我國已經初步形成了具有一定技術基礎和規模的儀表工業基礎。同時，在我國培養了一批品牌企業，這極大地提高和擴大了我國自動化儀表以及控制系統的競爭力以及產業規模。隨著技術水平的不斷提高，當前我國企業已經初步具備了國際市場競爭能力。

在現代技術的推動下，當前系統軟件在應用中正在朝著便捷化發展，接口逐漸標準化，產業化方向更加傾向于專業化，并且其網絡開放化、規模大型化、功能模塊化發展趨勢更加明顯。當前一些前瞻性的技術已經得到應用，可以及時發現產品出現的故障并迅速進行診斷。新技術、新原理以及新材料的使用也使得現場儀表對復雜工況條件以及環境的適應性得到顯著提高，并且耐高溫、高壓和高壓差、強沖刷、強輻射等產品的出現也使絕大部分用戶現場檢測難題得到解決。無線通信、自適應、自診斷等技術實現的基礎都是由于應用了快速發展的高量程比、模塊化結構、紅外技術。

2.自動化控制系統技術的應用優勢分析

2.1存儲能力

在自動化儀表控制系統應用之前，之前的儀表控制系統當中，儀表運行的不同時期工作人員需要對儀表運行狀態進行記錄，這樣才能夠反映儀表的運行狀態的變化情況。即使在儀表控制系統當中使用了組合的邏輯電路以及時序電路，但是，也只能夠對某一特定時刻進行記錄，工作人員仍舊需要定期監控儀表的運行數據。如此，在工作當中不僅增加了工作人員的工作強度，還會導致記錄的數據不完整，難以通過記錄的數據準確地反映設備和管道內氣壓、溫度等相關參數的變化情況。但是，在自動化儀表控制系統當中，能夠對儀表的各項數據進行實時監控，并將儀器儀表在每階段的運行數據存入到控制系統中的中央處理器中。之后，可以根據監控需要歸檔和輸出不同階段的儀表運行數據，這為后期的分析處理以及設備管理工作提供了重要的依據。

2.2優秀的計算與數據處理能力

在自動化儀表控制系統運行的過程中，通過在其內部嵌入微型計算機，能夠有效地提升控制系統的計算以及數據處理能力，從而有助于實現控制系統的數字化管理。同傳統的控制系統相比，自動化儀表控制系統能夠對儀表運行中的數據進行準確記錄，在對記錄的數據進行圖像化處理之后，可以將儀表在某一時間的運行數據變化情況通過圖表的方式形象地展現出來，這樣可以在圖像上對儀表的運行實際情況進行科學分析。自動化儀表控制系統完善了數據搜集、數據處理和數據分析功能，這樣有助于提高設備的維護水平和設備的管理效率，促進生產力提高。

2.3可擴展性良好

自動化儀表控制系統采用軟件程序代替了傳統復雜的硬件處理器，進而實現了系統的數字化管理，其本身就具有很強的可拓展性，不需要在系統的外部增加額外的硬件設備就能很好地提升系統的性能，而只需要在系統的內部安裝相應的應用軟件或者是對系統內部的軟件進行升級改造，就能夠起到拓展系統應用功能的作用。此外，在自動儀表控制系統當中還能夠提供可視化操作，這樣使程序設計變得更加簡單，使軟件升級工作也變得更加快捷，而不需要重復編程工作也不需要更改電路，這樣有利于在設計的過程中根據儀表的具體情況完成設計，在后期的維護管理當中也可以對系統功能進行有計劃的拓展。

3.自動化儀表控制系統發展分析

3.1自動儀表總現場發展趨勢

過程控系統自動化的現場設備一般被稱為現場儀表。現場儀表主要有變送器、在線分析儀表以及其他監測儀表。現場總線技術的應用，使組件集中和分布式測試變得更加簡單。當前，集中測控已經很難滿足進行復雜、大范圍以及遠程測控的需要，因此，需要及時組建可以滿足不同現場儀表數據的總線網絡，現場總線正是在這種環境下出現的。現場總線是在不同現場儀表和中央控制之間的一種開放的、數字化的、雙向多站的通信系統。當前，自動化技術的一個十分重要的表現方式就是現場總線，并為測控儀表的發展提供了重要的機遇。

3.2自動化儀表開放性發展趨勢

Windows/CE，Linux等嵌入式操作系統為系統軟件核心和高性能微處理硬件系統核心的嵌入式系統技術在測控儀器當中得到了越來越廣泛的應用，可以預見隨著自動化儀表控制系統的快速發展，未來儀器儀表和計算機之間的聯系將會變得更加緊密，Agilent公司就明確指出儀器儀表需要所有計算機的接口，例如打印機接口、USB接口等。測量所得到的數據確保可以通過USB接口存儲到移動存儲設備當中，這樣對儀器儀表設備的操作就像操作一臺電腦一樣簡單。儀器儀表上齊備的接口能夠確保其可以與多種現場測控儀表或者是執行器設備進行連接，在過程控制系統主機的支撐下，依托于網絡能夠形成具有特定功能的測控系統，這樣能夠有效實現多種智能化現場測控設備的開放式互連系統。

3.3網格化發展趨勢

由于現場總線技術使用了計算機數字通信技術，可以讓自動化控制系統和現場設備加入到工廠信息網絡中，并作這一網絡的底層，使智能儀表的作用能夠得到有效發揮。當前，網絡技術的在工業中應用日益廣泛，可以預見為了適應工業的發展，在未來有可能會出現以網絡結構體系作為要特征的自動化儀表，也就是IP智能現場儀表，例如基于嵌入式Internet的控制網絡結構，其主要特點體現在以下幾方面：Ethernet可以貫穿到網絡的不同層次中去，并能將其變成透明的，覆蓋整個企業的應用實體，它在真正意義上實現辦公自動化和工業自動化的無縫銜接，因此，將其看作是扁平化的工業控制網絡。由于其具備了良好的互連性以及拓展性，這使其成為一種真正的全開放網絡體系結構，實現了真正意義上的大統一。

4.結語

近年來，我國自動化儀表控制系統取得了快速的發展，但是，也必須認識到我國自動化儀表控制系統與國外相比還存在著很大的差距，因此，在我國自動化儀表控制系統發展中需要注重加強對國外技術的吸收和再創造，這樣才能促進我國自動化儀表控制系統不斷發展和完善，為其在我國工業建設中的應用奠定基礎。