工業自動化儀表與自動化控制技術的應用研究

摘? 要：工業生產中，當前已經開始廣泛采用自動化控制技術，完成對于各類設計標準的遵守工作，其中自動化儀表發揮了重要作用。本文研究了工業自動化儀表和自動化控制技術的核心理念和運行特點，分析了這兩個工作技術的融合方法，讓工業企業的自動化體系能夠具備更高的智能性，此外考慮了自動化控制中的數據平臺建設形勢，實現對于所有工作項目和工作內容的同時管理。

關鍵詞：工業自動化儀表;自動化控制技術;系統建設

中圖分類號：TP216? ? 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1671-2064（2020）03-0000-00

0引言

工業自動化儀表經過多年的發展，其已經從原有的被動式數據測量和提交系統轉變為主動式的數據測量體系，就實際的作用效果上來看，這一發展思路和發展理念能夠更好地和當前建成的自動化控制系統協同運行。此外在自動化技術的使用過程，也要根據該企業的本身特點和在自動化系統升級和建設方面投入的資源合理選擇，以提高該系統的運行水平。

1工業自動化儀表和自動化技術的特點

1.1工業自動化儀表特點

工業自動化儀表的特點有兩種，一種是針對傳統的被動式測量儀表，其在運行過程中根據儀表所處的位置和相關功能，通過對其測量到數據的處理和傳遞，將這些信息及時性地傳遞給自動控制系統，以分析當前整個工業化生產運行體系中存在的故障和安全隱患[1]。另一種是當前的主動測量儀表，其在運行過程中會通過對于電力設施的合理裝配，分析電力系統的使用標準等方法，完成對于各類控制信號的調節、工作模式的分析等功能，從而讓該控制儀表可以在后續運行中處于最為高效便捷的運行狀態。可以說工業自動化測量儀表是對于各類數據的獲取裝置，也是對于整個生產過程的控制信號獲取和工況自主調整體系。

1.2自動化技術特點

自動化系統的特點分析，可以發現當前已經從原有的單一性以及較高誤差管理特點，轉變成多線程性性以及高精精度性控制特點。對于主動性控制系統，其當前的作用形式是，一方面采用人工神經網絡系統以及人工智能化系統，替代傳統的PLC控制系統。就實際的作用效果上來看，新建成的自動控制系統可以同時處理大量的數據，并且總結當前整個系統中存在的缺陷，你完成對于整個系統的合理調整工作。而對于精確性大幅提高的控制和分析系統，需要完成的工作是通過對于各類數據的整理與研究，找到可以針對不同控制區域和系統的調整和優化方案，并研究對于相關工作指標的制定和整理方法，有效提高當前這一系統的實際運行水平，之后發出相應的控制指令，從而讓整個系統的運行質量提高。

2工業自動化儀表與自動化控制技術的使用思路

2.1自動化儀表的選擇

自動儀表的選擇，要根據其運行區域的相關環境特點以及專業化的工作任務，落實專業化的選型工作。對于運行環境較為惡劣，同時無法完成各項專業化工作指標的區域，需要使用的儀表都要考慮其運行的穩定性和環境抵抗能力。對于當前的主動控制儀表和自動化數據測量儀表來說，其在運行過程中會受到多種條件的桎梏，比如專業化線纜的連接強度、相關電子元件的環境抵抗能力等，所以不適合用于環境較為惡劣的空間。而對于需要處于高精度控制狀態的系統，運行體系中需要采用這一類型的自動化儀表，其一方面可以完成對各類數據的測量工作，一方面可以根據建成的控制平臺，根據相應的控制指令自主化調節自身的運行工況。

2.2自動化技術框架搭建

對于自動化技術的框架建設過程來說，要選擇最為清晰合理的設計方案，同時考慮到工業系統對于生產指標和生產構件精度方面的要求，以從中選擇誤差最小的控制方案，并且該控制方案要具有極高的穩定性。本文認為現有的人工智能技術已經較為完善，可以考慮將該技術納入到自動化技術的建設框架之內，在具體的搭建過程中，由于已經合理選擇了專業化的現代儀表，所以可以把這類儀表視作整個控制平臺中的信號獲取裝置，該裝置與RFID技術連接，向控制平臺傳輸數據時，其中包括各類儀表的位置信息和儀表本身測量的信號信息，這兩個信息傳遞給數據分析平臺之后，可以總結該區域是否存在缺陷，或者該區域出現安全事故時對于整個控制系統造成的負面影響，借助已經建成的數據分析模型，把相關的控制信號傳遞該儀表或者其余的控制開關，之后完成對于各類生產參數的自主化調節工作[2]。如在某系統的運行過程中，發現液體傳輸管道中的液體流速為10m/s，雖然在當前的運行過程中，該數值未能造成實質性的系統故障，但是長期處于這一流速狀態下會對管道造成不可逆的損傷，則該儀表將這一測量參數傳遞給分析平臺之后，該平臺把相應的控制指令傳輸給整條管道上的專業化被控設備中，而該設備可以完成對于管道中液體流速的合理控制，防止出現嚴重安全問題。

2.3自動化技術數據分析

自動化技術的數據分析，要根據不同的子系統以及運行狀況建成不同的數學模型，之后通過對于專業化素質的計算與整理，分析是否需要發出相應的控制指令。比如某數據控制模型為“A=ax+by+z（a+b）”，其含義是，A為某節點發生故障的幾率，a是導致大范圍故障的權重，x為發生幾率，b和y的概念同理，而通過后續的研究，認為當這兩個節點同時失效，則會對整個系統造成進一步的損害，所以最終建成的這一模型，該計算公式只是出現風險的嚴重程度，而對于風險的發生幾率，則需要和當前整個控制系統中各個設備和系統的運行參數進行直接管理，最終確定了不同風險的風險水平。當所有獲取后的信號帶入到整個計算公式中，發現風險的發生機率高于50%時，則需要做好對于整個節點的控制工作，需要通過調節上游和下游相關設備運行工況的方法，讓該設施能夠處于安全穩定的運行狀態。

3工業自動化藝術與自動化控制技術的使用方法

3.1自動化儀表的裝配

自動化儀表的裝配要根據儀表本身特點完成選擇工作，對于傳統的被動式測量儀表，其在運行過程中只需要將儀表與相關設施進行直接連接即可，通常情況下，這類儀表本身具有極高的環境抵抗能力，可以讓這一系統的運行穩定度提高。比如對于某管道流速的測量儀表，其裝配過程要把儀表的連接法蘭和相關管道進行高強度的連接，而連接之后，把該裝置納入到數據的分析平臺之內，并且做好水壓的測試工作，可以將整個管道的水壓設置為正常運行狀態下的1.5倍，并且在十分鐘之后測量管道內部的液體壓力，當發現壓力下降幅度過高時，可確定當前整個管道中存在滲漏問題，檢查重點是該儀表和管道的連接法蘭處，發現連接處無滲漏點之后才可將檢查重點分配到管道本身。

3.2自動化系統的設計

自動化系統的設計過程，要根據選用的控制理論完成專業化的分析工作，從實際的作用效果上來看，自動化系統的設計項目包括相關數學模型的建立和使用、專業化控制模型的輸入、專業化控制線纜的搭建，要求所有建設和設計信息都要被納入到后續的管理系統之內，以提高這一系統的實際運行水平。此外在后續的管理過程，也要研究RFID技術是否能夠和這一控制平臺進行關聯，并且分析選取芯片的運行質量，并做好專業化的數據庫編程工作，從而讓所有的控制信號都能夠有序傳導。為了能夠提高針對安全問題的處理速度，也要建成人工控制系統，所以在具體的建設過程中也要裝配人機交互界面，讓所有的工作人員都能夠在第一時間發現問題并解決問題。比如在某工業企業的自動化控制系統運行過程，裝配的所有儀表都和RFID控制芯片連接，其發送的數據信號對數據分析平臺研究之后，把這些信號都納入到了具體的數據研究模型之內，比如對上文中提及的控制模型，運行過程要將這些信息進行集中化處理，并分析與該裝置之間關聯的各個被控對象，之后把數據庫中的區位性信息，和RFID編程信息之間直接連接，把這一連接信號傳遞給正確的被控對象內，讓其做出相關的調整動作。

3.3自動化系統的數據模塊

自動化系統的數據模塊建設工作，通常情況下為了降低整個數據平臺的工作壓力，會采用多個不同的機制完成相應的工作和管理項目，其中最為主要的輔助性設置模塊是單片機結構，在該裝置的建設中，通常情況下只需要完成較為簡單化的任務。比如對于相關信息的對比、儀表傳回信號的位置識別等。比如某單片機中設置的程序目的是，檢測當前某管道中液體的壓力，當發現壓力數值超出標準之后，則要把該信號傳遞給數據連接平臺，由平臺經過后續的處理工作確定是否需要做出相關的調整，并確定調整方式。其編寫的數據對比程序是，設定一個標準值X，而通過儀表獲取的管道壓力值為Y，而后續完成各類信號對比工作，若X大于Y時，則該單片機不向外發送相應的數據指令，反之則是發送相應的脈沖信號，而在專業化的數據分析平臺內，要把這些號納入到具體的核算體系，核算過程當發現該管道的壓力保持狀態下能夠引發一系列重大安全問題時，則要把獲取的控制信息同時傳遞給多個被控對象，由這些被控對象完成協同性的數據處理工作，而當發現只通過改換一個設備的運行工況即可解決故障，則只需要發出單一性的控制指令。

3.4自動化系統的控制模式

自動化控制模式的建設過程，主要是從系統建設實物的角度出發，實現對于各類數據的管理和運營，無論對于何種自動控制系統，其運行的標準都是數據獲取裝置、數據管理平臺和數據的分析系統。

對于數據獲取平臺來說，常見的有當前研發的各類自動化儀表以及其余類型的傳感器，控制儀表獲取的數據指令可以通過通信線纜直接傳遞給數據平臺，比如單片機以及數據控制平臺，而該平臺經過相關數學模型的加入以及自動控制系統的建設，可以研究該數據當前是否處于安全狀態，而控制指令的發送，則要能夠被相應的被控對象接納，該過程中采用的通信系統依靠數據平臺自主完成信號傳遞工作，之后將其傳遞給被控對象，這些數據的分析方法通常適用于主控平臺。而對于子控制平臺來說，其在接收到相關控制信號之后，可以采用同時期的數據發送方案，將該信號直接連接給可能被接收的所有被控對象，而其中控制信號的前綴部分是RFID芯片可以識別的指令，當該數據指令和該線路中的相關被控對象處于同時可被識別狀態時，則可以把被控信號傳遞給后續的管理系統，由該系統做好運行工況的自主調整。就實際的工作狀態上來看，該方法可以降低整個控制系統的運行難度和占用空間比，提高對于各類控制指令的傳輸效率。

4結論

綜上所述，工業自動化儀表一方面可以完全對于各類參數的有序測量工作，另一方面可以作為一種被控對象使用，自動控制控制系統的建設過程，可以把自動化儀表視作傳感器，之后通過對于數據平臺的建設以及獲取數據的分析來發出相應的控制指令，并且對整個系統中的各個控制對象詳細分析，從中得到不同的控制方案，以提高整個系統的運行穩定性和安全性。

參考文獻

[1]王帥.自動化儀表與自動化控制技術的應用[J].化工設計通訊，2019，45（7）：96-97.

[2]陳國鋒.工業自動化儀表和自動化控制技術探討[J].科技創新導報，2019，16（19）：5-6.

收稿日期：2020-01-06

作者簡介：劉振興（1987—），男，青海格爾木人，本科，工程師，研究方向：工業生產中自動化儀表的應用及升級改造、自動化控制系統（DCS/PLC）的研究應用。