智能儀器儀表技術應用及展望

向均浩

【摘 要】近年來，隨著環境監測、食品檢驗和生物制藥需求的增加，該儀器在應用上釋放了廣闊的發展空間。儀器制造企業銷售總額保持良好增長態勢，然而，在我國制造業經濟進入新的前沿的背景下，儀器儀表行業面臨著不可預測的問題。本文分析了智能電表的技術應用及前景。

【關鍵詞】智能;儀器儀表;應用

1導言

在國家一系列產業政策的大力支持下，“十二五”時期極大地促進了智能儀器的發展。2018年是貫徹落實十九大精神的開局之年，是實施“十三五”規劃的關鍵之年，中國經濟注重發展更高質量，機遇與挑戰并存，在知識時代的背景下，把握機遇，迎接挑戰。

2智能儀器儀表發展概述

2015年，國務院發布的《中國制造2025》提出了我國實現制造強國的第一個10年規劃，即“三步走”的強國戰略，在《中國制造2025》框架的指導下，科新布制定并公布了一項重要的智能生產發展規劃。冶金工業是我國經濟發展的基礎產業，也是整個智能制造業發展規劃的重要組成部分，在當前的發展階段，冶金行業正處于調整升級和優化改革的重要階段，保障了生產能力，增強了智能制造的優化水平，為冶金行業的結構改革提供了充分的依據。2017年，我國工信部進一步明確了冶金企業智能制造要求，在這一要求的指導下，梅鋼結合了智能工廠建設和智能生產的需要，拆除了工藝崗位人員的工作，促進了機械化、計算機化、自動化、智能化。同時，減少了工作場所的工作量，建立了自動化程度更高的冶金控制系統。

而梅鋼熱軋主要由兩條生產線1422條軋制線、1780條壓力線組成，這主要用于傳統的自動化管理，如通用部署自動化（L1）、生產控制系統（L3）、過程控制系統（L2）和制造管理系統（ERP）。然而，在這一階段的發展階段，梅鋼在智能化建廠方面有很大的距離，并且存在諸如存儲、夾具、手動模式板坯入庫收料板坯號的確認等問題，以及人工干預式加熱爐的級末溫度控制，這給智能化建廠的工作帶來了一定的障礙。

3智能化儀器儀表技術的特點

智能儀表的發展始于1983年美國霍尼韋爾公司開發的智能壓力變送器，這表明儀表的制造是從傳統的模擬儀表向數字化智能儀表的重大轉變。計算機和網絡通信等相關技術的迅速發展，極大地推動了儀器技術的發展，智能電表主要配備以下幾項功能，硬件的集成和模塊化是現代儀器的一個重要特征，使設備本身更加簡潔、靈活，體積小，但功能強而全，它具有采集、處理、輸出和交互通信等功能。例如，除了傳統的測量功能外，智能數字萬能表還可以具有零翻譯、平均值和極端值，統計分析和數據處理大大提高了工作效率。

在可理解的條件下，儀器采用多種通用接口，可以創建和匹配各種軟件，這也有效地利用了儀器的使用，提高了儀器的效率，數字信號處理（DSP）技術的發展極大地提高了儀器的信號處理能力。軟件的快速處理可以快速實現許多硬件難以處理的問題，同時，可以不斷修改程序軟件技術的升級，還可以在不更新硬件系統的環境中使用軟件輕松升級儀器。軟件系統升級、擴展性和通用性等顯著特點代表了儀表儀器未來的發展方向，為了支持功能強大的微處理器和操作系統，目前的儀器具有雙向通信能力，不僅可以采集和控制信號，還可以快速實現計算和傳輸功能，實時遙控也很實用。基于互聯網的測控系統允許運營商通過客戶端瀏覽實時數據，了解設備的運行狀況，還可以使用智能軟件和數據庫系統分析數據。

4儀器儀表行業的發展需求

隨著市場需求的增加，傳統儀器越來越不可能趕上現代化和信息社會的到來，智能儀表的主導地位也越來越明顯，越來越符合客戶的檢測需求和適應市場的發展。

4.1操作自動化

計算機技術的飛速發展為數據硬件提供了支持，它通過軟件完成數據的分析和顯示，構成了一個相對完整的儀器，儀器采用了模糊控制、多媒體技術、人工神經網絡和人機通信等新技術，具有自動校準、診斷、自動轉換等特點。

4.2數字化和智能化

隨著微電子技術的不斷發展，微處理器在儀器行業的應用越來越普及，儀器的數字化和智能化水平不斷提高。例如，高精度智能變送器核心采用最新的微處理技術，不斷提高其性能指標，可用于實時測量受溫度和靜壓影響的傳感元件。

4.3多功能性發展

智能儀器可以實現更強大的多功能性，通用智能設備采用GP-IB總線、RS-485、RS-232C串行總線等，在同一平臺上構建多功能智能設備，構建多功能網絡，重用不同軟件，形成能夠滿足復雜測試任務的復雜儀器和系統。例如，函數生成器具有很寬的頻率范圍，這為測試函數提供了一個有用的解決方案，它具有脈沖發生器、頻率合成器、任意波形發生器等功能，廣泛應用于醫學、通信、工業控制等領域。

4.4強化人機界面的結合

液晶顯示器、指示燈和儀表燈是工業生產中的主要生產設備，自動化儀表技術也需要與適當的設備一起工作，自動儀表本身具有自適應自動控制能力，但要充分發揮其應用價值，就必須與自動化人員配合進行自動控制。此外，自動化儀表的精確操作和流程的設置也與專業人員沒有分離。因此，有可能實現科學技術的最佳經濟效果，促進企業的發展，加強人機界面的結合，獲得對自動化儀表更好的控制。

5智能儀器儀表技術應用

5.1智能儀器儀表在冶金工業中的應用結構

智能儀表主要是一個小型的自動檢測系統，由硬件和軟件兩部分組成，硬件系統通常包括宏處理器、存儲器、傳感器、放大濾波器、D/a轉換器、驅動器、顯示器和實現裝置。智能儀表軟件部分包括接口管理程序、實時監控程序、數據處理程序等模塊，其中，實時監控程序可以為智能電表的鍵盤、顯示器、鍵盤數據輸入、功能設置和信息控制提供幫助，實時監控程序在對數據顯示輸出進行處理后，還可以輸出并輸出以數字、圖形、字符等形式顯示的任務。數據處理程序主要通過數據過濾、數據降噪、數據處理、分析處理等過程來開發后期數據輸出。接口管理程序主要是數據采集和數據存儲，在備份的基礎上，建立了有效的數據信息交互通道。

5.2智能儀器儀表技術在冶金及相關工業中應用

為保證智能化工作的順利開展，可以借鑒其他冶金行業的經驗，完善自身管理模式的優化。例如，在智能工廠建設的發展過程中，高山基地是1580熱軋生產線的研究目標，設備的狀態監測與診斷，綜合協同規劃，全在線檢測，無人操作，下一代控制模式，生產線效率優化、質量控制管理、虛擬工廠視覺，對感應、熱摩擦1580生產線等重要業務模塊進行了智能制造試驗。整個檢測過程的智能化制造系統提高了生產線的生產穩定性和靈活性，進一步降低了冶金的制造成本，實現了智能自動化、數字透明和全球智能化。根據高山基地建設智能工廠的經驗，可以針對目前建設智能工廠的不利影響，制定智能化建設目標，也就是說，它是一種現場操作無人化，一觸式的過程操作，精細化的工廠管理，人員安全監控，供需服務協同，以及質量成本的可視化。現場操作無人化主要采用機器人和無人化技術，在關鍵工序的關鍵部位實施無人化操作，如板坯庫、精整、鋼卷庫等。

參考文獻：

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（作者單位：重慶科技學院）