儀器儀表中的自動化控制及應用分析

張育鳴

摘要：近年來，我國的計算機、互聯網、人工智能等高尖端技術已經達到了世界領先水平，在這一利好形勢下，工業電氣儀器儀表的自動化控制技術也逐漸形成了一個獨立的技術體系，并被廣泛應用于工業生產全過程，對生產效率提升與經濟效益增長均產生了深遠影響。因此，本文將圍繞儀器儀表中的自動化控制及實際應用展開論述。

關鍵詞：工業生產;儀器儀表;自動化控制;應用分析

工業自動化儀器儀表具備智能化的神經中樞，通過執行各種類型的程序指令，能夠對收集的各種數據信息進行分析、篩選、處理，進而對生產設備的運行狀態以及生產流程進行監測。儀器儀表的自動化控制技術不僅使生產全過程實現了智能化管理，同時，也能夠優化和改進生產工藝流程，延長生產設備的使用壽命，是目前工業生產型企業應用頻率最高的一種自動化控制技術。

1???? 自動化儀器儀表概述

儀器儀表具有自動控制、報警、信號傳遞以及數據處理等功能，隨著我國工業現代化進程的逐年加快，自動化儀器儀表在工業生產領域被廣泛應用。其中，自動化檢測儀表主要由傳感器、變送器以及顯示器組成。傳感器能夠自動檢測出各種傳輸信號的模擬量，變送器主要將模擬信號轉變成為4—20mA的電流信號，并輸送到PLC當中，而顯示器能夠清晰的顯示測量結果。在工業生產當中，較為常見的儀器儀表主要包括溫度儀表、壓力儀表、流量儀表以及過程分析儀表等。

1.1? 溫度儀表

溫度儀表主要用來測定工業生產過程中各種生產設備的運行溫度，比如熱電阻、熱電偶、雙金屬溫度計等一次溫度儀表，以及溫度記錄儀、溫度巡檢儀、溫度調節儀等二次溫度儀表，都是工業生產過程中較為常用的溫度儀表。

1.2? 壓力儀表

壓力容器作為工業生產中的關鍵設備，在運行過程中，需要對容器的壓力值進行測定，如果測定結果超過壓力極限值，應當及時采取降壓措施，以免發生爆炸等安全事故。而測定容器壓力值的裝置主要包括液柱式壓力儀表、彈性式壓力儀表以及活塞式壓力儀表。工作原理是壓力變送器將信號輸送到DCS或者調節器之外，而通過顯示器顯示最終的壓力數值[1]。

1.3? 流量儀表

流量儀表主要用來測量各種導電液體單位時間內流經有效截面的流體的體積與質量，這與一般液體流速存在較大差異。在工業生產領域常用的流量儀表包括電磁流量計、浮子流量計、科氏力質量流量計、超聲波流量計、渦輪流量計等。

1.4? 過程分析儀表

工業生產過程中，設備的運行溫度、壓力、流量、液位等工藝參數都存在一個標準范圍，一旦超過這一范圍，設備就會出現運行故障，而影響整個生產進度。因此，為了對生產全過程進行有效監督與控制，需要借助于過程分析儀表對各種生產數據進行分析、篩選、處理，或者對終端產品的成分進行分析與評估，以查找出影響產品質量的因素，確保生產出優質產品。

2???? 儀器儀表自動化控制技術在工業生產領域的實際應用

2.1? 優化儀器儀表性能，提高工業生產效率

目前，我國工業生產領域的自動化控制技術水平已經躍升到一個新的高度，尤其是儀器儀表自動化控制技術，不再像過去，整個生產過程完全依賴于人為操作與管理，不僅生產效率低，而且設備故障頻發，給企業發展設置了一道障礙。而儀器儀表自動化控制技術的介入，完全扭轉了這一局面，智能化的控制中樞能夠快速處理生產過程中產生的各種數據信息，比如產品規格信息、設備狀態信息，儀器儀表的傳感器等智能裝置都能夠及時進行處理。

但是，隨著工業生產規模的不斷擴大，需要處理的數據信息量也逐漸增大，這就需要技術人員應當不斷對儀器儀表的性能予以改進和優化，以提升智能硬件與軟件的測量速率。比如近年來，技術人員在儀器儀表當中嵌入了遺傳算法，這種算法有效解決了儀表工作效率低，運行速度慢的問題，儀表性能得到進一步改善。另外，在微處理器與微控制器之間嵌入模糊控制算法，能夠對工業生產當中產生的各種數據進行綜合比對，這就提高了產品精度與質量，進而促進了企業經濟效益的提升。

2.2? 轉變設計思路，設計虛擬結構

虛擬儀器儀表與驅動器的結合，系統能夠自動生成源代碼，工業生產企業在應用儀器儀表時，可以即插即用，而且不受任何外界因素的影響和干擾。因此，設計人員應當及時轉變設計理念，設計出虛擬的儀器儀表結構，以提高監測智能化水平。這種虛擬結構的應用優勢主要體現在以下幾方面：第一，驅動設備的運行效率得到改善，同時具有靈活性與方便性特征。第二，虛擬結構的開發工具主要應用于人機交互體驗中，比如基于Labwindows/CVI5.0的開發工具，貫穿于人機交互體驗全過程，這就減少了技術人員的工作量，而系統能夠自動生成驅動源代碼。第三，這種虛擬結構能夠自動監測與識別儀器儀表的各項運行參數，如果發現參數運行異常，監測結果數據可以快速反饋到系統操作終端，這就為儀器儀表的檢修工作爭取了大量時間。由此可見，虛擬儀器儀表結構是實現自動化、智能化控制的必要條件[2]。

2.3? 借助網絡系統，優化資源配置

在當前形勢下，互聯網、物聯網技術迅猛發展，尤其在工業生產領域與電子商務領域，智能化網絡系統給這些行業帶來強勁的發展勢頭，不但實現了資源的優化配置，而且也使各種資源得到高效利用。因此，技術研發人員應將智能化網絡系統與儀器儀表的自動化控制系統融合到一起，使儀器儀表的最大化價值得到切實體現。

3???? 應用自動化儀器儀表系統需要注意的問題

首先儀器儀表的智能設計功能尚未完善，儀器儀表的信息保密與安全性有待加強。其次，智能儀器儀表在實際運行當中與控制系統之間如何進行互動，才能提升微程序與軟件的可靠性也是亟需解決的問題。第三，由于工業生產過程中產生的信息量巨大，如何提高信息的利用價值，也需要技術人員深入研究和探討。第四，許多智能儀器儀表的可互操作難以實現，主要體現故障診斷與故障診斷信息的可互操作，如果這一問題難以解決，將嚴重影響故障診斷的精確度。

結束語：

儀器儀表為工業生產與日常生活提供便利條件，但是，隨著電子技術、信息技術的快速發展，儀器儀表的自動化控制性能也將受到嚴重影響，這就需要廣大科研與技術人員不斷創新應用技術，不斷優化和改進儀器儀表性能，使儀器儀表能夠滿足工業生產需要，為企業產能的提高與經濟效益的持續增長提供強大的技術支撐。

參考文獻：

[1]?? 朱廣閣.電氣自動化儀器儀表控制技術探討[J].建筑工程技術與設計，2019（7）：3467.

[2]?? 張宏.基于儀器儀表中的自動化控制及應用研究[J].消費導刊，2020（14）：100.