探索儀器儀表中的自動化控制及其應用

胡斌

摘 要 隨著計算機與人工智能領域的快速發展，近年來我國在儀器儀表自動化控制領域實現了較為長足進步，相關研究的大量涌現便能夠證明這一認知。基于此，本文將簡單分析儀器儀表中的自動化控制，并結合實例深入探討自動化控制的應用，希望研究內容能夠為行業發展帶來一定啟發。

關鍵詞 儀器儀表 自動化控制 步進電機

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A

0前言

在各行業自動化程度不斷提升的今天，儀器儀表自動化控制的受關注程度也隨之不斷提升。結合實際調研可以發現，網絡化控制、智能化控制、虛擬化控制均屬于儀器儀表自動化控制的典型，為更好發揮自動化控制的優勢，滿足我國各領域發展需要，正是本文圍繞儀器儀表中的自動化控制及其應用開展具體研究的原因所在。

1儀器儀表中的自動化控制

1.1自動化控制概述

現階段儀器儀表自動化控制主要涉及溫度控制、壓力控制、流量控制等內容，在煤礦開采、國家電網、智能家居等領域，儀器儀表自動化控制均有著較為廣泛應用。隨著科學技術的快速發展，光導纖維、高分子復合材料、碳納米管等新型材料，以及化學敏、氣敏、濕敏等器件均為儀器儀表自動化控制奠定了堅實基礎，自動化控制的網絡化、智能化、小型化發展趨勢也因此不斷增強，由此實現的儀器儀表自動化控制應用范圍擴大、成本降低必須得到重視。

1.2典型應用

儀器儀表性能改進、虛擬儀器結構設計、儀器儀表網絡化均屬于自動化控制在儀器儀表領域的典型應用，具體應用如下：（1）儀器儀表性能改進。通過智能硬件與智能軟件的結合、智能算法的應用，自動化控制可有效改進儀器儀表性能，測量功能增加、測量準確性和速度提升均可由此實現。在具體實踐中，基于模糊控制算法的自動化控制設計、基于蟻群算法遺傳算法的儀器儀表工作效率提升、結合芯片的儀器儀表現場調試均屬于其中典型，儀器儀表的性能、工作效率均將實現長足提升。（2）虛擬儀器結構設計。在基于自動化控制的儀器儀表改造過程中，虛擬器的應用較為廣泛，通過結合虛擬儀器驅動器，即可實現即插即用，實現基于源代碼的服務供給。在虛擬儀器結構設計中，驅動器的簡便性提升、儀器儀表自動控制開發平臺的人機交互優化、智能化管理均屬于其中關鍵，由此即可基于先進的控制方法較好實現儀器儀表的實時、自動檢測與維護，儀器儀表的正常運行可得到較好保障。（3）儀器儀表網絡化。在應用儀器儀表的過程中，可引入計算機構建網絡，由此即可在智能化的軟件與硬件功能支持下，更好開發儀器儀表的潛力，如模式識別、自組織、自學習、神經網絡自適應、聯想記憶。通過儀器儀表的網絡化，儀器儀表的優勢與計算機的優勢可實現充分結合，配合相關模式識別軟件，不同種類的儀器儀表即可更為快速、準確的完成臨界值測定，儀器儀表的應用目的可更好得以滿足。此外，近年來傳統的數據采集模式正逐漸被我國各類企業所拋棄，分布式數據采集體系由此逐漸取代單獨實行的數據采集，這不僅使得數據采集的遠程操作順利實現，實時的數據監控可為數據采集、存儲、運用工作的開展提供有力支持，配合智能化技術，數據不正確問題的及時解決、儀器儀表實時控制實現均可獲得有力支持。

2實例分析

為提升研究的實踐價值，本文以汽車儀表步進電機作為研究對象，以此深入探討儀器儀表的自動化控制應用。作為將電脈沖信號轉化為機械角位的執行機構，步進電機可在電脈沖信號驅動下按一定方向轉動固定角度，角位移量可基于脈沖個數的控制實現控制，準確定位的目的可由此順利實現。步進電機轉動的加速度和速度控制可基于控制脈沖頻率得到有效控制，調速的目的也能夠由此實現。由于具備工作可靠、慣性小、精度高等、可實現高精度快速開環控制等優點，步進電機在汽車儀表指針控制中的應用較為廣泛化，為保證步進電機更好服務于汽車儀表的自動化控制，必須設法保證步進電機的質量，因此本文建議針對性設計汽車儀表步進電機控制系統。

圖1為典型的汽車儀表步進電機控制系統，該系統由數據顯示模塊、數據處理模塊、數據采集模塊三個主要模塊組成，步進電機控制模系統可由微處理器集成，并采用圖2所示的步進電機脈沖控制設計。微處理器應由脈寬調制脈沖發生器與電機驅動器組成，電動機旋轉的控制由選擇器和PWM脈沖發生器的邏輯組合實現，具體硬件包括ADC模數轉換器輸入采集、驅動邏輯選擇、電機驅動接口、脈沖波形發生器。

可采用圖3所示的步進電機驅動設計，采用兩路模擬脈沖信號控制，共設計兩種驅動模式，分別為微步模式和分步模式，電機的控制可基于控制PWM占空比實現。為減小齒輪磨損，可設法去除PWM信號中的尖波信號，具體設計可將電容元件串聯于引腳兩端，車速數據可采用電機顯示，車輛信息可實現更為準確、快速、直觀的傳達，安全反應時間也能夠由此實現有效縮短。

綜上所述，儀器儀表中的自動化控制及其應用需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的儀器儀表性能改進、虛擬儀器結構設計、儀器儀表網絡化等內容，則提供了可行性較高的儀器儀表自動化控制路徑。為更好發揮自動化優勢，相關人員必須不斷提升自身探究自動化控制技術的熱情，并將各類新型技術引入自動化控制領域，以此保證儀器儀表更好滿足我國各行業發展需要。

參考文獻

[1] 曹清龍.儀器儀表中的自動化控制及其應用[J].科技經濟市場，2018（12）：19-21.

[2] 田炎鑫.淺析儀器儀表中的自動化控制技術及其應用[J].自動化應用，2018（06）：58-59.