儀器儀表中的自動化控制及其應用

摘 要 隨著社會，科技的不斷進步與發展，智能化技術獲得了很好的發展，并且獲得可越來越廣泛的應用。儀器儀表在很多行業的占據了基礎技術工具的作用，儀器儀表的自動化控制化技術為人們的生產生活帶來了極大的方便。本文主要對儀器儀表中的自動化控制及其應用進行研究。

【關鍵詞】儀器儀表 自動化控制 應用

進入21世紀以來，計算機以及人工智能獲得了很大的發展，并且儀器儀表在各個行業中獲得了很大的發展。比如來講，在國際市場上，儀器儀表的自動化在機械設備，電子設備，監控設備中發揮著非常重要的作用。自動化儀表在整個的系統中起著中樞系統的作用，能夠實時的對整個系統的運行狀態進行監督。當系統在運行的時候，當設發生故障的時候，儀器儀表能夠及時的檢測側到并且及時的提醒相關的工作人員進行故障的分析以及故障的解決。除此之外，自動化儀表還能夠及時的對調整設備的關鍵參數做出有效的參考值。所以，對于自動化儀表的控制以及應用具有十分重要的意義。

1 自動化儀器儀表的基本簡介

對于自動化儀器儀表的介紹，主要包括以下幾個部分：

1.1 自動化儀器儀表的基本概念

自動化儀器儀表，是具有多能能的原組器件，結合的很多的科學知識與技術，在物理，化學等等方面發揮著非常重要的作用。在使用過程中，充當著設備以及工具的角色，能夠有效，快速的測出我們需要的數據。從廣義上來講，儀器儀表具有報警，自動控制以及傳遞信號等等的功能。其在使用過程中所起的作用就是將信息進行形式上的轉換，對輸入對信息按照一定的規則進行轉換，變成我們所需要的信號的形式。

自動化儀器儀表不是一個器件，而是很多自動化原件的組合，其實現的主要功能就是實現自動化。就目前的發展情況來看，自動化儀器儀表主要涉及的領域包括流量控制，壓力控制以及溫度控制等等的內容，其功能具有很強的自動化控制性，在很多行業中得到了廣泛的應用，比如說是國家電網，煤礦開采，智能家居控制得等等。對于一般的自動化儀表來講，按照功能主要包括以下幾個模塊：傳感器模塊，變送器模塊，以及顯示器模塊。這些模塊有各自功能，將信號的采集，收集，分析以及表達有機的結合在一起，最終可以將測量的結果很直觀的表現在儀表中。

1.2 自動化儀器儀表的應用范圍

自動化儀器儀表的應用范圍是十分廣泛的，包括基礎的血庫以及應用科學的各個領域，比如其可以應用于環保儀器儀表，這種儀器儀表能夠實時的檢測出環境的污染源，以及分析環境的質量，這種儀器儀表的使用有利于治理我國的水污染，大氣污染等等，符合人民的利益；對于電工儀器儀表來講，其對我國智能電網的建設以及推進我國電力用戶信息采集系統具有非常重要的意義；工業自動化儀器儀表在我國工業行業中占據了舉足輕重的作用，具有重要的應用價值。由此可以看出，儀器儀表對于社會的進步與發展起著推動的作用。

2 我國儀器儀表自動化控制發展現狀

我國是發展中國家，相比于其它的發達國家來講，儀器儀表的起步晚，發展時間短，起點較低，但是就目前的發揮情況來講，我國的儀器儀表在各個方面的發展速度，發展質量還是很好的，比如說在產品構造以及元器件的制造方面都取得了很好的成就，這些成就的發展，都歸功于我國經濟的迅速發展。在我國的“十二五”期間，國家在資源的壓力之下開始重視新興行業的發展，鼓勵支持引導自主研發，不斷提高自主研發水平，不斷增加應用市場的需求，比如說是為了更好的實現綠色發展，實現節能環保的目的，這樣的政策需求直接促進了核電，風能，水能，太陽能等等這些方面的發展；除此之外，由于交通運輸行業的發展以及電子商務的發展，這樣的背景之下，使得物聯網，智能電網，建設軌道交通業獲得了迅猛的發展。這些行業的發展，在某種意義以及某些程度上來講，這些行業的發展促進了自動化儀器儀表的應用于與發展。在國際社會上，現代化智能技術對于提高儀器儀表行業的整體水平來講具有非常重要的意義。

3 儀器儀表自動化控制及其應用

隨著科學技術的不斷發展，人們對于世界的認知能力，認知水平，在不斷的提高，很多東西已經不能夠滿足人們的需求以及求知欲。為了能夠更好的滿足人們的需求，人們研究出比現存的更為先進的理論，更為實用的新材料，更為精準的原器件，并將這些原理，材料，器件應用到儀器儀表的研究與開發過程中。在未來的發展過程中，儀器儀表朝著微型化，智能化，網絡化的方向發展。對于儀器儀表自動化控制及其應用來講，主要包括以下幾個部分：

3.1 改進儀器儀表性能與構造

自動化控制技術在很多方面都得到了廣泛的應用，其在儀器儀表中也占據了非常重要的作用，在很大程度上促進了儀器儀表的快速發展。其主要的作用包括包括以下幾個部分：

（1）自動化技術通過與儀器儀表，智能硬件以及智能軟件的有機結合，不斷的增加儀器儀表的測量功能，提高其的測量速度以及測量的準確性等等；

（2）其可以通過儀器儀表的智能算法中嵌入一系列先進的算法，譬如說是蟻群算法遺傳算法，神經網絡算法，二次型最優算法等等，這樣就能夠使儀器儀表的工作效率，速度，性能得到很好的提高，滿足人們對其的需求性；

（3）除此之外還可以通過模糊控制算法實施設計方式，也就是運用微型處理器，微型控制器（比如說單片機）來實現將各個獨立的儀器儀表體系有機的結合在一起。

通過這些一系列的改造可以將經驗很好的結合在一起，在進行現場芯片調節的時候，不再是采取傳統的方式來進行調節（通過有關的參數數據或者是數學模型，在結合芯片的現場調試，計算，分析等等來進行高興），改造后的調節方式更加簡單，調節效率更高。

3.2 設計虛擬儀器結構

在進行儀器儀表的改造過程中，很多的制造商在進行改造的過程中往往都會使用虛擬器，也就是以源代碼的方式供應給用戶，同時在結合虛擬儀器驅動器，就能夠做到即插即用，有效完成。除此之外，很多廠家對于VXI總線驅動規范也推出了一系列的相關的管理標準，不斷的提高構造方面的性能，這樣就能夠保證操作能力的提升，運行效率的提高。為了能夠更好的提高軟件的實用性，有效性以及高速新，需要從以下幾個方面來進行設置：首先需要做的就是對各個方面進行有關的轉變，也就是要不斷的加強驅動器的簡便性，直觀性以及運行效率著幾個方面；其二就是要在有關儀器儀表自動控制的開發平臺上，不斷加強對人機交互界面的優化，這樣就能夠更簡單的簡化代碼的編寫，降低有關的工作量；最后一點就是要實現智能化的管理，這種管理方式更加的簡單，方便，有關的用戶只需要對底層進行有關的設置，利用一些先進的控制方法，就能夠自動的實時的對系統進行檢測與維護，保證系統以及有關儀器的正常運行。

3.3 儀器儀表網絡化中的應用

在實際的應用過程中，我們往往會把計算機以及儀器儀表組建成網絡，也就是憑借智能化的軟硬件功能，比如說是模式識別，神經網絡的自適應，自學習，自組織以及聯想記憶的作用等等，能夠更更好的施展網絡上不一樣種類的計算機以及儀器儀表的潛力以及相關的資源優勢。這樣的組合，能夠更好的將計算機的優勢與儀器儀表的優勢組合起來。比如來講，現在在很多領域中都會讓儀器儀表與Web實施相連，使儀器儀表（譬如說是萬用表，示波器等等）連接到網絡中，并且能夠很好的將模式識別相關的軟件的作用結合在一起，從而實現將不同種類的儀器儀表區分開來的作用，并且能夠快速，準確的將臨界值測定出來，從而達到按照有關的特點做出對應的相應的目的。除此之外，很多企業在進行數據采集的時候，已經都轉變了傳統的數據采集模式，也就是單獨實行數據采集，轉而使用分布數據采集體系，這樣就能夠更好的實現遠程操作，更好的實現數據的實時監控，采集，存儲以及運用。網絡化測量具有智能化的優勢，這樣的優勢能夠更好的完成監控，采集等等的任務。儀器儀表的網絡化不僅僅能夠實現用戶的實時控制，還能夠滿足相關工作人員同時對一個生產過程進行檢測，數據采集等等目的，以達到能夠及時發現運行過程不合理，數據不正確的地方，及時的進行修正。

4 小結

隨著經濟科技的迅猛發展，人們對于儀器儀表的功能需求也在不斷增加。儀器儀表中的自動化控制技術的研發過程還在不斷的進行，以此來達到提升儀器儀表性能，不斷強化其功能，提高其適應性，增加其應用范圍的目的。儀器儀表的發展，能夠更好促進其在各個領域中的應用，促進社會的發展。本文主要對儀器儀表中自動化控制技術及其應用進行簡要的研究，希望讀者對其有一定的了解。

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作者簡介

劉佳（1984-），女，山東省煙臺市人。碩士研究生。畢業于煤炭科學研究總院，主要從事工業安全監控及儀器儀表的研發。

作者單位

中煤科工集團重慶研究院有限公司 重慶市 400037