基于儀器儀表的自動(dòng)化控制及應(yīng)用研究

王懷軍

【摘? 要】近年來，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，儀表自動(dòng)化控制也得到了十分普遍的運(yùn)用。從運(yùn)用優(yōu)勢(shì)上說，儀表自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)不僅能夠有效地提升自動(dòng)化生產(chǎn)效率，還能夠大程度節(jié)省人力、物力資源，對(duì)于促進(jìn)企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展具有重要的價(jià)值。同時(shí)，由于生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提升，強(qiáng)化儀表的自動(dòng)化管理則是促使儀表自動(dòng)控制與管理水平顯著提升的關(guān)鍵所在。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基于儀器儀表的自動(dòng)化控制及應(yīng)用研究提出了一些建議，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】基于儀器儀表;自動(dòng)化控制;應(yīng)用研究

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國(guó)很多科學(xué)技術(shù)已經(jīng)不斷的適應(yīng)發(fā)展需求，用到日常生活中來，這就讓自動(dòng)化和智能化成為當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)。也正是因?yàn)檫@種趨勢(shì)才能夠讓儀器儀表的研究有了突破。現(xiàn)在儀器儀表很大程度的提升了自身工作效率并且錯(cuò)誤率也在下降，這意味著我國(guó)未來儀器儀表的自動(dòng)化控制和應(yīng)用的道路只會(huì)越來越好。

1、儀表自動(dòng)化控制技術(shù)

1.1程序化控制技術(shù)

程序化控制技術(shù)主要指在自動(dòng)化儀表控制中引進(jìn)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)編程控制技術(shù)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木幊碳夹g(shù)來加持儀表自動(dòng)化控制的效率與靈活特性。從程序化控制技術(shù)的應(yīng)用效果來看，首先，程序化控制技術(shù)為儀表自動(dòng)化控制提供了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦蚧芸胤绞剑@對(duì)于促進(jìn)生產(chǎn)控制智能化可起到重要作用;其次，程序化控制技術(shù)的應(yīng)用使得應(yīng)用軟件程序替代了傳統(tǒng)的機(jī)械電子零部件，此時(shí)儀表工作的故障幾率得以顯著降低，且工作過程中的故障排除效率顯著提升;最后，程序化控制自動(dòng)化儀表，其使用壽命也得以明顯延長(zhǎng)。

1.2人機(jī)界面控制技術(shù)

人機(jī)界面控制技術(shù)為企業(yè)的生產(chǎn)管理工作實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面控制，在管控上得以優(yōu)化之后，生產(chǎn)管理工作效率無疑會(huì)大程度提升。但是，就當(dāng)前而言，大部分的儀表控制室中采用的依舊為常規(guī)的一對(duì)一管理模式，在這一模式下，人機(jī)界面控制工作效率、處理速度等都不容樂觀，故而針對(duì)此現(xiàn)象提倡企業(yè)可以控制室分散對(duì)應(yīng)多項(xiàng)裝置，如以LDC與CRT顯示模式為輔助，以此來縮減復(fù)雜的操作流程，為管理控制提供良好的優(yōu)化基礎(chǔ)。

1.3自動(dòng)化儀表的種類

溫度檢測(cè)儀表是最為常見的自動(dòng)化儀表，其工作原理應(yīng)用了在開展生產(chǎn)期間溫度傳感器的工作數(shù)值，通常情況下自動(dòng)化儀表中使用的溫度傳感器為雙金屬溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)或者熱電偶溫度計(jì)。在進(jìn)行傳感器選取時(shí)需要考慮到被測(cè)物體的溫度區(qū)間和其化學(xué)性質(zhì)。在進(jìn)行傳感器安裝工作或者檢測(cè)設(shè)備測(cè)試期間，為了使傳感器能夠正常運(yùn)行在安裝導(dǎo)線時(shí)必須采取相應(yīng)型號(hào)互相補(bǔ)償?shù)陌惭b方式，以此來增加其工作靈敏度與精準(zhǔn)度。同時(shí)，目前在進(jìn)行生產(chǎn)期間常用的檢測(cè)設(shè)備包含現(xiàn)場(chǎng)壓力表、壓力開關(guān)和壓力變送器，其工作原理利用了壓力傳感器測(cè)量結(jié)果之間的差值，通過采用壓力傳感器能夠在一定程度上對(duì)生產(chǎn)期間生產(chǎn)空間內(nèi)部的壓值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨時(shí)對(duì)其產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)做出反饋。

2、儀器儀表誤差控制及選擇原則

自動(dòng)化儀器儀表在實(shí)際應(yīng)用過程中主要有絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差以及傳導(dǎo)誤差等3種。通常情況下，的生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，各種外部環(huán)境以及內(nèi)部因素都會(huì)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境形成巨大影響，從而導(dǎo)致儀器儀表在實(shí)際工作中會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，而這種誤差通常情況下是無法避免的，但是可以通過采取合理措施進(jìn)行有效控制，首先，在實(shí)際針對(duì)儀器儀表進(jìn)行選擇的過程中，必須要充分結(jié)合儀器儀表的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量范圍值來進(jìn)行合理選擇，這樣才能將誤差控制在最小程度，只有充分保證各種儀器儀表能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，就能夠進(jìn)一步提升儀器儀表測(cè)量的精確性以及運(yùn)行可靠性。

2.1經(jīng)濟(jì)有效性和高精度選擇原則

為了能夠充分保證實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，并對(duì)生產(chǎn)作業(yè)成本進(jìn)行有效控制，首先必須要充分保障在實(shí)現(xiàn)儀器儀表精確測(cè)量以及準(zhǔn)確計(jì)量的基礎(chǔ)上，對(duì)各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行合理處理。鑒于此，在實(shí)際進(jìn)行一系列的選擇過程中，要充分結(jié)合實(shí)際作業(yè)環(huán)境的具體需求。與此同時(shí)，在有效提升儀器儀表測(cè)量精度的同時(shí)，還要做儀器儀表的成本經(jīng)濟(jì)型進(jìn)行充分考慮，通過綜合分析后才能夠達(dá)到一定一個(gè)選擇實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)確性的有效兼顧。

2.2 安全可靠性原則

只有在充分實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)完整性以及持續(xù)性的前提下，才能夠有效提升其經(jīng)濟(jì)效益，一旦在生產(chǎn)作業(yè)過程中出現(xiàn)故障或者是維修等狀況必然會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益造成影響。鑒于此，為了能夠進(jìn)一步提升生產(chǎn)作業(yè)效率，首先必須要充分保障各種儀器儀表的運(yùn)行安全可靠性;如果實(shí)際選擇的儀器儀表運(yùn)行可靠性較低，則必然會(huì)導(dǎo)致其后期的維修成本增加，甚至?xí)o企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)損失。如此可知，在實(shí)際針對(duì)自動(dòng)化儀器儀表進(jìn)行選擇的過程中，在充分保證運(yùn)行可靠的前提下，來選擇其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

3、基于儀器儀表的自動(dòng)化控制及應(yīng)用研究

3.1儀器儀表在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

將儀器儀表和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，可以利用硬件和軟件來提升性能。在這其中可以分布的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這就可以將原來單獨(dú)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的設(shè)備淘汰，利用現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，這種功能可以讓設(shè)備隨時(shí)進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)采集，并且還能夠進(jìn)行分類儲(chǔ)存。將儀器儀表和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，可以在多方面執(zhí)行任務(wù)，并且是高效率。在這些信息采集之后可以被傳動(dòng)到需要的部門，方便及時(shí)使用。

3.2將儀器儀表的構(gòu)成和功能進(jìn)行改進(jìn)

如果想要讓自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行普及和大面積使用，這就需要讓儀器儀表作為支撐，在這個(gè)前提下還能將儀器儀表的發(fā)展進(jìn)行推動(dòng)，從而促進(jìn)發(fā)展。將現(xiàn)在的儀器儀表和智能軟件、硬件相結(jié)合是必然趨勢(shì)，這樣做可以將測(cè)量速度和性能提升，并且將測(cè)量功能進(jìn)行拓展。將現(xiàn)在的智能算法加入到儀器儀表中，可以讓儀器儀表的工作效率更加快，將整體的工作速度提升起來，還可以完善和提升性能現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)。例如使用遺傳的算法。在儀器儀表系統(tǒng)方面可以讓微處理器和微控制器進(jìn)行幫助，因?yàn)橄到y(tǒng)是獨(dú)立的，這兩者進(jìn)行結(jié)合可以讓模糊控制算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。這樣做的好處就在于不用拿形成數(shù)據(jù)當(dāng)作參考，然后來比較，只需要將以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行借鑒，就可以將系統(tǒng)規(guī)則總結(jié)出來，適合數(shù)字模型有著奇妙聯(lián)系的。這期間在進(jìn)行綜合芯片的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，將離線功能計(jì)算出來，可以把預(yù)定的數(shù)據(jù)控制和分析。

3.3現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化線路布設(shè)

當(dāng)前所使用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，需要現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化線路，鋪設(shè)的這些線路，不僅指實(shí)體的線路，也指一些信息化的網(wǎng)絡(luò)線路。在自動(dòng)化線路鋪設(shè)的過程中，首先要保證自動(dòng)化線路能夠完整的收集到每一個(gè)儀器儀表所提供的數(shù)據(jù)，并且可以有效的與人機(jī)界面或者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合，保證能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快速的傳輸?shù)饺藱C(jī)界面中，從而可以提升數(shù)據(jù)的利用效率，并且保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。當(dāng)前使用的FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，可以將4萬臺(tái)儀器儀表同時(shí)接入到現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和控制回路中，并且其擁有5萬左右的控制回路，可以有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

3.4人機(jī)界面處理系統(tǒng)

人機(jī)界面處理系統(tǒng)的主要功能是將現(xiàn)場(chǎng)總線所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并且根據(jù)編程系統(tǒng)所給出的編寫指令來做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)反映。例如當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)總線中所給出的溫度信號(hào)過高時(shí)，通過人機(jī)界面中所編寫的程序，對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行接收和控制，從而給現(xiàn)場(chǎng)的工人一定的溫度過高信號(hào)，或者利用自動(dòng)化系統(tǒng)直接啟動(dòng)降溫設(shè)備，從而在第一時(shí)間內(nèi)，保證溫度能夠有效的降低。

3.5做好自動(dòng)化儀表設(shè)備生命周期的預(yù)防工作

（1）壽命管理。儀表自動(dòng)化設(shè)備的使用時(shí)間及使用性能是整個(gè)項(xiàng)目中的關(guān)鍵影響因素，因此必須加強(qiáng)設(shè)備的周期管理工作，采用科學(xué)的技術(shù)對(duì)設(shè)備發(fā)生故障的原因進(jìn)行研究，同時(shí)以此為依據(jù)制定合理有效的改善措施，以此來提高設(shè)備的使用壽命。（2）對(duì)DCS控制系統(tǒng)生命周期預(yù)防性維護(hù)。DCS控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)固、牢靠性，可以完成自主的診斷和報(bào)警活動(dòng)，針對(duì)關(guān)鍵儀表的操控回路運(yùn)用冗余配置。DCS設(shè)施的使用壽命比較長(zhǎng)，和現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備比較具有較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，另外在DCS設(shè)施出廠時(shí)就針對(duì)平均無問題時(shí)間與應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)均做了詳盡的表述，因此在針對(duì)設(shè)施展開清點(diǎn)、檢查與清潔維護(hù)時(shí)，就能夠按照DCS設(shè)施的出廠說明來實(shí)施。

3.6儀表設(shè)備生命周期維護(hù)

對(duì)儀表自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，不單是要確保設(shè)備正常運(yùn)行，更重要的是要在正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上最大限度的延長(zhǎng)設(shè)備壽命。在運(yùn)行過程中由于儀表自動(dòng)化設(shè)備的功能存在著不同，因此所使用的生產(chǎn)流程、環(huán)境也存在著很大的差異。由于受到生產(chǎn)流程和生產(chǎn)環(huán)境的影響，導(dǎo)致儀表自動(dòng)化設(shè)備的生命周期也存在著差異，主要是生命周期長(zhǎng)與短的問題。對(duì)于生命周期較短的儀表自動(dòng)化設(shè)備來講，要通過進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)措施來延長(zhǎng)其生命周期。這就需要從儀表自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)際使用環(huán)境入手，才能夠保證所制定的維護(hù)措施對(duì)儀表自動(dòng)化設(shè)備具有實(shí)際意義。在對(duì)儀表自動(dòng)化設(shè)備的生命周期進(jìn)行分析時(shí)，要從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的角度出發(fā)，把維修成本以及生命周期的預(yù)算作為設(shè)備維護(hù)管理的參考依據(jù)。檢修人員還可以對(duì)儀表自動(dòng)化設(shè)備故障制定緊急預(yù)案和相應(yīng)的防護(hù)措施來提高儀表自動(dòng)化設(shè)備的生命使用周期。對(duì)于任何一種設(shè)備而言，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障。因此，要對(duì)儀表設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，通過把內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分來把故障進(jìn)行劃分，以便更好地保障儀表自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分時(shí)，主要是對(duì)測(cè)量?jī)x表控制系統(tǒng)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行單個(gè)機(jī)構(gòu)的預(yù)防維護(hù)。首先，維護(hù)測(cè)量?jī)x表。在了解儀表的基本信息和掌握功能原理的基礎(chǔ)上，對(duì)儀表的運(yùn)行情況進(jìn)行觀察，并對(duì)常見的故障和經(jīng)常發(fā)生的故障進(jìn)行記錄，然后通過分析找出該儀表易發(fā)生故障的點(diǎn)，然后制定有針對(duì)性的預(yù)防策略。其次，控制系統(tǒng)類維護(hù)措施。分布式控制系統(tǒng)設(shè)備是自動(dòng)化設(shè)備中的控制單元，因此在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)，必須要將分布式控制系統(tǒng)作為重點(diǎn)對(duì)象。并保證分布式控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況良好，然后使用冗余裝置確保回路受控。最后，維護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的措施。維護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是通過控制閥的調(diào)節(jié)來控制儀表元件的運(yùn)行狀況。控制閥是一個(gè)具有多元化功能元件，應(yīng)用的比較廣泛。這也使其發(fā)生故障的概率增加，因此在維護(hù)工作中調(diào)節(jié)控制閥也是重點(diǎn)維護(hù)對(duì)象，必須要對(duì)閥門的故障進(jìn)行預(yù)防性措施處理。

結(jié)束語

在生產(chǎn)過程中，不僅儀器儀表需要一定的自動(dòng)化控制技術(shù)，自動(dòng)化生產(chǎn)線以及其它自動(dòng)化設(shè)備也需要不斷的完善自動(dòng)化控制技術(shù)，只有保證自動(dòng)化控制技術(shù)能夠通過信息和科技的發(fā)展做到智能化控制，才能夠?yàn)槲覈?guó)未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯磊.自動(dòng)化儀器儀表在生產(chǎn)節(jié)能中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2019（12）：131-132.

[2]劉雪海.儀器儀表自動(dòng)化技術(shù)探討[J].中國(guó)和標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（23）：218-219.

[3]賀小俊.儀表與自動(dòng)化過程控制問題探索[J].中國(guó)設(shè)備工程，2019（22）：117-118.

[4]張同君.儀器儀表中的自動(dòng)化控制及應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2019，36（07）：129-130.

[5]張鵬，柴娟.儀器儀表中自動(dòng)化控制技術(shù)及其應(yīng)用探討[J].管理，2019（21）：116-117.

[6]陳思成.儀器儀表中的自動(dòng)化控制及其應(yīng)用[J].管理，2019（13）：59+68.

[7]曹清龍.儀器儀表中的自動(dòng)化控制及其應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2018（12）：19-21.

[8]田炎鑫.淺析儀器儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)及其應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2018（06）：58-59.

（作者單位：中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司鄒城輸油處臨邑輸油站）