工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)的智能化研究

摘要：信息化時代下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，并且在各行各業(yè)之中作為自動化技術(shù)的來源幫助實(shí)現(xiàn)機(jī)械的智能發(fā)展。由此所展開的工業(yè)自動化技術(shù)的產(chǎn)生標(biāo)志著儀表的智能化發(fā)展，在這一前提下需要相關(guān)技術(shù)人員針對性的研究工業(yè)自動化儀表與其系統(tǒng)的智能化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)我國“高端”裝備制造生產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)進(jìn)步。本文便以工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)的智能化發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，研究分析其未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：工業(yè);自動化儀表;系統(tǒng);智能化;研究

引言：近幾年，我國社會大步邁進(jìn)朝自動化、智能化的方向發(fā)展，在此影響下工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)嶄露頭角。所謂的工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)，簡單來說就是整合數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化為一身的方向，隨著技術(shù)的不斷更替，當(dāng)前所運(yùn)用的工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)已經(jīng)由初級的靈巧化模式走向高級智能化模式。為適應(yīng)這一科技潮流，目前自動化儀表及系統(tǒng)供應(yīng)企業(yè)均果斷提出創(chuàng)新發(fā)展理念，系統(tǒng)將自動化儀表及系統(tǒng)中增加電控儀控一體化、管控一體化、全生命周期管理、遠(yuǎn)程診斷、設(shè)備管理等功能，以此來實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)的智能化水平的增強(qiáng)。

1 工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)智能化的可行性

在最近幾年的發(fā)展中，工業(yè)自動化儀表以及系統(tǒng)朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化的方向進(jìn)步與提升，其中所實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化可以說全方面的鋪開，傳統(tǒng)中的模擬儀表逐漸被數(shù)字化儀表及系統(tǒng)替代，由此推出主流項(xiàng)目的視野。無線通信的儀表及系統(tǒng)在工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)中的使用為其帶來網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的必要基礎(chǔ)，并從此基礎(chǔ)上確立有線通信與無線通信相結(jié)合的儀表模式，同時在市場中占據(jù)首選位。但是在市場發(fā)展中移動化聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)與5G商業(yè)移動數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，一定會推動工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)展現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的新道路。工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)的發(fā)展其實(shí)就是集成化與數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化的同步結(jié)合創(chuàng)新，并在此基礎(chǔ)上對其中所涉及到的硬件模塊、軟件功能進(jìn)行組態(tài)化，同時為同一工程中的設(shè)計(jì)、組織、工程方式等提供必要支持。深入的探究工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)智能化的可行性來說，這一方向的實(shí)現(xiàn)離不開數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的成熟，也依靠于電源轉(zhuǎn)換技術(shù)、Flash存儲器、數(shù)字電位器、RTOS、嵌入式Internet等新興技術(shù)的同步發(fā)展，從而滿足更高的用戶需求[1]。

2 儀表的智能化過程

儀表智能化的實(shí)現(xiàn)是從控制器開始的，可編程單回路調(diào)機(jī)器是最具代表性的智能儀表，比如山武—霍尼威爾公司SSC系列的KMM、橫河公司的YS—80系列SLPC等等。可編程單回路調(diào)節(jié)器本身所采用的是微處理器，通過將其設(shè)置為運(yùn)算控制器的核心部分，來對電模擬信號進(jìn)行接收、輸出，且電模擬信號為連續(xù)的信號，能由用戶編制程序，組成數(shù)字式的過程調(diào)節(jié)裝置。在應(yīng)用中能將回路控制、數(shù)字運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、通訊運(yùn)算等功能整合于一身，從而利用編制程序來控制不同功能。過程控制系統(tǒng)自動化實(shí)現(xiàn)中使用的現(xiàn)場設(shè)備為“現(xiàn)場儀表”，現(xiàn)場儀表包括了執(zhí)行器、變送器、在線分析儀表以及其他檢測儀表。當(dāng)前所運(yùn)用的現(xiàn)場儀表與主控儀表或是系統(tǒng)相對比，存在一定的滯后性，且無較大的變化。但是隨著技術(shù)的發(fā)展所出現(xiàn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，將現(xiàn)場儀表智能化及總線化推上舞臺，需要迫切的實(shí)現(xiàn)。所以，目前各制造廠家為對自己生產(chǎn)的現(xiàn)場總控制系統(tǒng)得到充分的運(yùn)用，將推出與其控制系統(tǒng)相配套的現(xiàn)場總線功能測量儀表、調(diào)節(jié)閥，從而形成最完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

3 嵌入式智能儀表

嵌入式Internet技術(shù)屬于工業(yè)過程控制中的一個重要應(yīng)用技術(shù)，能幫助工業(yè)過程控制實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程選廠設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控功能，Internet已經(jīng)從最開始的Personal to Personal發(fā)展至Personal to Device，從而進(jìn)入到Device to Device時代，智能已經(jīng)下移到設(shè)備，將大量設(shè)備通過嵌入式Internet連接到網(wǎng)絡(luò)中。發(fā)展至現(xiàn)階段，新一代智能儀表，即IP智能現(xiàn)場儀表。IP智能現(xiàn)場儀表在很大程度上破解了設(shè)備的上網(wǎng)難題，以準(zhǔn)確的IP地址、用戶的實(shí)時授權(quán)，來實(shí)現(xiàn)任何Internet終端被設(shè)備的訪問與控制。在21世紀(jì)初期階段，惠普公司在技術(shù)更新中創(chuàng)新了嵌入式以太網(wǎng)控制器具，其所使用的是10-BaseT以太網(wǎng)接口，通過簽訂FTP/HTTP/TCP/UDP一些，將網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在傳感器、驅(qū)動器等現(xiàn)場設(shè)備的應(yīng)用之中。我國的相關(guān)公司在參考前沿技術(shù)為自己的CT產(chǎn)品研發(fā)了遠(yuǎn)程維修診斷系統(tǒng)，以及在后期發(fā)展形勢下美國OPT022公司運(yùn)用嵌入式Internet技術(shù)，研發(fā)了“以太網(wǎng)I/O系統(tǒng)”，這就是SNAPI/O系統(tǒng)，能讓現(xiàn)場設(shè)備在Internet的輔助下對分布在不同位置的遠(yuǎn)程設(shè)備現(xiàn)場的I/O端口進(jìn)行訪問，繼而通過端口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測與控制。

4 檢測儀表與執(zhí)行器的智能化

以當(dāng)前廣泛運(yùn)用的嵌入式CPU微機(jī)算計(jì)系統(tǒng)檢測儀器為例，分析在工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)的智能化發(fā)展。在嵌入式CPU微機(jī)算計(jì)系統(tǒng)檢測儀器之中，產(chǎn)品名稱通常為“智能式......”的儀表，這類儀表在工作中能有效執(zhí)行數(shù)字濾波、非線性矯正、自校零、自校準(zhǔn)、自動補(bǔ)償、自診斷等功能，但是在各種儀表工作狀態(tài)下還可以完成專門的功能。

4.1 壓力差壓變送器

以橫河川儀EJA/EJX全數(shù)字智能變送器之中的CPU為例，其是一個有著1.2MHz，精度+/-4%、具有復(fù)合傳感特征、答應(yīng)速度在90m/s，且經(jīng)過TUVSIL2認(rèn)證、連續(xù)工作十年不需要調(diào)校的工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)，其在工作中還能對有引壓管的堵塞及蒸汽溫度進(jìn)行診斷的功能。在其智能化發(fā)展中增加了EJX910A/930A多變量變送器，切實(shí)改變了多變量質(zhì)量于流量狀態(tài)，促使其精度達(dá)到百分之一，流量范圍處于10：1的狀態(tài)，功能模塊增加到5ALS、AR、IT、SC、PID，在展示變量時能循環(huán)10各變量，同時支持LCD顯示，大屏幕同步顯示中文與英文。除此之外，其在工作中能與各類符合國家標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置[2]。

4.2 發(fā)展趨勢

在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行安裝的檢測儀表與執(zhí)行器，可以說時智能化的主要戰(zhàn)地，目前智能化的相關(guān)成果較多，但是從發(fā)展空間來看存在局限性，經(jīng)由smart流向高級智能化過度的手段，第一步必須實(shí)現(xiàn)感知，使用專業(yè)的語言來形容就是多采用新型傳感技術(shù)，其運(yùn)用主要目的是對引壓管堵塞故障信號進(jìn)行檢測，從而監(jiān)控機(jī)械潤滑油成分是否發(fā)生變化、溫度是否升高，同時還能對周圍環(huán)境中是否存在震動與腐蝕性氣體等信息，確保智能化儀表與系統(tǒng)的安全、節(jié)能環(huán)保的運(yùn)行，也可以將其作為決策依據(jù)，通過分析與推理對儀表及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，這也是當(dāng)前大量儀表與執(zhí)行器智能化發(fā)展的首要工作。

結(jié)束語

綜上所述，在伴隨信息技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展中，工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)也呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展趨勢，并朝著智能化的方向狂奔。在目前的工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)中推動數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化技術(shù)的融合發(fā)展，繼而將提升工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)的智能化程度。

參考文獻(xiàn)：

[1]張穎. 讓自動化儀表更"自動" ZH2513自動化儀表綜合校驗(yàn)臺及儀表智能化管理系統(tǒng)通過鑒定[J]. 中國中小企業(yè)， 2001（09）：17.

[2]吳欽煒.工業(yè)儀表與裝置智能化網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)展[J].自動化博覽，2003（S1）：28-32.

作者簡介：

楊威（1986--）性別：男，漢族，職稱：中級工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：標(biāo)準(zhǔn)化與測試技術(shù)。

（廣東省地質(zhì)裝備中心 ，廣東 廣州 510510）