工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)探討

郭士杰

摘要：工業(yè)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不僅給各領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)和操控帶來(lái)了便捷，還提高了工業(yè)生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的安全性和穩(wěn)定性。本文將針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行研究和探討，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;儀表;控制技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）02-0011-02

1 工業(yè)自動(dòng)化儀表概述

工業(yè)自動(dòng)化儀表是一種能夠在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)各類(lèi)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和顯示的儀表，在對(duì)設(shè)備檢測(cè)的過(guò)程中形成數(shù)據(jù)記錄并能夠通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。有助于在工業(yè)生產(chǎn)中及時(shí)準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)工藝的全部過(guò)程，并結(jié)合數(shù)據(jù)變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而確保工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，發(fā)揮出降低生產(chǎn)損耗，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要作用[1]。

2 工業(yè)自動(dòng)化儀表性能特點(diǎn)

工業(yè)自動(dòng)化儀表是在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的，在逐漸發(fā)展的過(guò)程中，融入了微電腦技術(shù)，使工業(yè)自動(dòng)化儀表從以往的龐大復(fù)雜的裝置逐漸演變成結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、性能可靠的現(xiàn)代化工業(yè)儀表。

2.1 程序操控

工業(yè)自動(dòng)化儀表在發(fā)展進(jìn)程中，逐漸用軟件編程取代了傳統(tǒng)復(fù)雜的順序操控，通過(guò)在工業(yè)儀表中增加軟件設(shè)計(jì)，利用控制線路、定時(shí)系統(tǒng)以及各類(lèi)功能模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度，也使硬件設(shè)施變得更加簡(jiǎn)化，同時(shí)增加了自動(dòng)化控制的靈敏度，是工業(yè)生產(chǎn)更加穩(wěn)定。

2.2 記憶功能

工業(yè)自動(dòng)化儀表通過(guò)時(shí)序電路和邏輯電路的配合使用，能夠在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)各類(lèi)操作和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的記錄功能，從這些自動(dòng)化儀表的記錄中，能夠分析出工業(yè)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，為數(shù)據(jù)分析和工程追溯提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

2.3 計(jì)算功能

工業(yè)自動(dòng)化儀表具有較高精度的計(jì)算功能，這也是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控的基礎(chǔ)功能。通過(guò)工業(yè)自動(dòng)化儀表對(duì)數(shù)據(jù)的采集與設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)范圍進(jìn)行比較，進(jìn)而形成自動(dòng)判斷，確定工業(yè)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化儀表的邏輯判斷，在此技術(shù)上形成自動(dòng)化控制。

2.4 數(shù)據(jù)處理

工業(yè)自動(dòng)化儀表能夠利用未處理器和相關(guān)軟件等綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、處理功能對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校正，達(dá)到數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度，不僅改變了傳統(tǒng)人工進(jìn)行分析的過(guò)程，提高工作效率，也為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析提供了可能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制[2]。

3 工業(yè)自動(dòng)化儀表的作用

工業(yè)自動(dòng)化儀表的出現(xiàn)加快了工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程，不僅帶來(lái)了生產(chǎn)效率的提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也提高了工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)了保障。同時(shí)，工業(yè)制動(dòng)化儀表能夠替代人工進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查和設(shè)備操控，降低了工業(yè)生產(chǎn)對(duì)人力資源的依賴(lài)，將地生產(chǎn)中的人工成本，也減少了人為操作帶來(lái)的失誤。

4 工業(yè)自動(dòng)化儀表分類(lèi)

4.1 溫度儀表

工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，介質(zhì)在生產(chǎn)的不同階段會(huì)在設(shè)備和管道等不同部位產(chǎn)生溫度的變化。溫度儀表能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)中溫度變化進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，常見(jiàn)的溫度儀表包括雙金屬溫度計(jì)、玻璃溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)等，此外，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度開(kāi)關(guān)、熱電阻以及光學(xué)高溫計(jì)和輻射高溫計(jì)也被廣泛應(yīng)用。

4.2 壓力儀表

壓力儀表主要應(yīng)用于壓力檢測(cè)和壓差監(jiān)測(cè)，根據(jù)壓力儀表的工作原理，可以將其分成彈性壓力計(jì)、液柱壓力計(jì)和傳感壓力計(jì)等，另外還有測(cè)量精度較高的活塞式壓力計(jì)等。在工業(yè)生產(chǎn)總，機(jī)械式壓力儀表使用較為廣泛，這種壓力儀表所采用的彈性敏感元件具有良好的機(jī)械性能，在生產(chǎn)中使用也比較方便[3]。

4.3 流量?jī)x表

流量?jī)x表應(yīng)用比較廣泛，不僅應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中，還廣泛應(yīng)用在環(huán)保工程，交通運(yùn)輸以及海洋氣象觀測(cè)等領(lǐng)域。我國(guó)在流量測(cè)量方面發(fā)展比較晚，早期的流量測(cè)量?jī)x表主要依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口，流量?jī)x表包括玻璃流量計(jì)、靶式流量計(jì)、渦街流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等。隨著科技的不斷發(fā)展，近年來(lái)研發(fā)出了超聲波流量計(jì)等。

4.4 物位儀表

物位儀表主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的材料控制中，對(duì)材料液面和粉狀材料裝載高度進(jìn)行測(cè)量，通常又被成為料位計(jì)，根據(jù)對(duì)物料監(jiān)測(cè)方法的不同，又可以氛圍浮力式、直讀式、回波反射式、重錘探測(cè)式等。物位儀表，將工業(yè)生產(chǎn)材料投放和產(chǎn)出量形成數(shù)據(jù)化，形成對(duì)生產(chǎn)材料的監(jiān)測(cè)，成為自動(dòng)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。

4.5 成分分析儀表

根據(jù)成分分析儀應(yīng)用的不同環(huán)節(jié)可以分成實(shí)驗(yàn)分析儀表和過(guò)程分析儀表，其中過(guò)程分析儀表能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的監(jiān)測(cè)，將準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)提供給操作者或自動(dòng)控制系統(tǒng)，形成過(guò)程中的質(zhì)量控制信息。這種儀表能夠自動(dòng)連續(xù)采集樣本，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)前預(yù)處理和自動(dòng)分析，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸?shù)冗M(jìn)行數(shù)據(jù)輸送，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

4.6 機(jī)械量?jī)x表

機(jī)械量?jī)x表還廣泛應(yīng)用在軋鋼、機(jī)械故障診斷等方面。機(jī)械量?jī)x表利用了物質(zhì)的幾何量和力學(xué)量特性，對(duì)重力、質(zhì)量、位移以及速度和機(jī)械振動(dòng)等變量進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)加以記錄從而實(shí)現(xiàn)有效控制。

5 工業(yè)自動(dòng)化儀表控制技術(shù)

自動(dòng)化控制技術(shù)具有較高的綜合性，是通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)的。自動(dòng)化控制技術(shù)能夠在無(wú)人操控的情況下，采用控制裝置按照預(yù)定的程序?qū)C(jī)械等進(jìn)行控制，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的預(yù)期。

5.1 嵌入式微控制器

嵌入式微控制器是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)等向融合的基礎(chǔ)上而形成的產(chǎn)物。嵌入式溫控制器在微控制器的基礎(chǔ)上，外加了專(zhuān)用電路和軟件，形成了計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)而滿足了工業(yè)生產(chǎn)對(duì)可靠性、功耗和體積等嚴(yán)格的要求，被普遍應(yīng)用在制造業(yè)和汽車(chē)、船舶以及航空航天等領(lǐng)域，是具有廣闊發(fā)展前景的現(xiàn)代技術(shù)。

5.2 可編程控制器

可編程控制器（PLC）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)的控制裝置，是為工業(yè)生產(chǎn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的數(shù)字操作系統(tǒng)。這種裝置可以將編寫(xiě)的程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，進(jìn)行各種計(jì)算和順序控制，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸發(fā)出操作指令對(duì)各種工業(yè)設(shè)備進(jìn)行操控。近年來(lái)，PLC技術(shù)在不斷發(fā)展，應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)應(yīng)用到了生產(chǎn)和制造的各個(gè)領(lǐng)域。

5.3 變頻器

變頻器將變頻技術(shù)和微電子技術(shù)相結(jié)合，對(duì)電機(jī)工作電源頻率進(jìn)行調(diào)解實(shí)現(xiàn)電力控制，變頻器主要結(jié)構(gòu)包括整流電路、直流中間電路、逆變電路以及控制電路。隨著變頻器生產(chǎn)和研發(fā)技術(shù)的不斷提高，變頻器將向著大容量、體積小、多功能和智能化發(fā)展，將逐漸適用于各種工業(yè)生產(chǎn)的需求。

5.4 觸摸屏

觸摸屏是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸走向成熟的，被普遍應(yīng)用到人機(jī)交互設(shè)備中。目前，觸摸屏已經(jīng)呈現(xiàn)出了多元化發(fā)展的態(tài)勢(shì)，不僅應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中作為主要的輸入設(shè)備，還應(yīng)用到了人們的生活中，成為時(shí)代發(fā)展的重要標(biāo)志。

5.5 傳感器技術(shù)

傳感器是獲取信息的重要方式，傳感器與計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息通信技術(shù)相結(jié)合促進(jìn)了社會(huì)自動(dòng)化和智能化發(fā)展。利用傳感器能夠工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，形成動(dòng)態(tài)信息并進(jìn)行準(zhǔn)確傳遞，具有性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在各種測(cè)量領(lǐng)域中。

6 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)改變了傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)模式，融入了現(xiàn)代科技元素，不但提高了工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化程度，還降低了生產(chǎn)成本，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。加強(qiáng)工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用將促進(jìn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提高，推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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[3] 陳國(guó)棟.工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（3）：154.

Discussion on Industrial Automation Instrument and Automation Control Technology

GUO Shi-jie

（Tianjin Wuqing District Construction and Development Center， Tianjin? 301700）

Abstract：The application of industrial automation instrumentation and automation control technology is becoming more and more widespread， which not only brings convenience to monitoring and control in various fields， but also improves the safety and stability of industrial production and other links. This article will research and discuss industrial automation instrumentation and automation control technology， hoping to provide reference for related workers.

Key words：automation;instrument;control technology