智能儀表在工業自動化控制中的運用

嚴明偉 王廣會 趙為明

摘要：當今社會，隨著社會節奏的加快，各行各業對生產、服務的要求越來越傾向于智能化、自動化，而在科學技術不斷發展的結果下，智能儀器應運而生。儀表智能化水平的提高將對我國的工業發展帶來極大的幫助，對提高我國工業生產的自動化水平具有重要意義。智能儀表的出現和使用已經讓我們看到了它對中國工業發展的貢獻和未來巨大的潛力，因此我們應該充分重視智能儀表的科學技術研究。

關鍵詞：智能儀表;工業自動化控制;使用分析

1智能儀表數據來源

在Web頁面中自動生成儀器需要三種數據：智能儀器信息、數據檢索信息和表格顯示的數據信息。本文研究的智能儀表數據均來自工業自動化監控系統，并在此基礎上進行開發。工業自動化中的下位機單元通過數據端口傳輸到Web服務器，以生成其表中的數據。每個單元中有不同的數據類型，這些數據應首先存儲在相應的數據庫中。這些數據隨后通過工業自動化系統收集，然后上傳到服務器，并存儲在表中。智能儀表中的數據需要根據工業自動化系統檢索到的數據信息，通過圖形軟件進行處理。網頁中的所有數據都需要通過圖形軟件進行處理，然后上傳到服務器，并可以確定表格的顯示和格式，處理完成后將以表格的最終形式顯示在網頁中。但顯示的數據最終會傳輸并存儲在數據庫中，以供日后比較，并幫助定位故障。

2智能儀表的特點與功能

2.1數據存儲功能

智能儀表中的微處理器只有在儀表通電時才能恢復到斷電數據狀態。對于傳統的儀器，邏輯電路和定時電路相結合可以有效地采集數據。然而，儀器斷電后，需要從初始狀態開始計算應用儀器，這需要耗費大量的人力物力。智能儀表具有記憶功能，可存儲多個數據參數。

2.2計算功能

在傳統的儀器使用中，操作員可以獲得基本參數，然后通過模擬算法電路進行計算。這樣，只能分析簡單的數據。如果需要處理大量復雜的數據，操作將耗費更多的時間，計算精度也會相應降低。智能儀表的應用要求采用數字電路控制方法來實現精確的數學運算。

2.3可編程特性

采用編輯模式，可以實現程序功能，植入系統可以替代硬件結構，充分實現儀器功能。從邏輯電路上講，計算機軟件程序的更換屬于硬件軟件處理。特別是接口芯片的復雜控制。選擇程序后，操作更簡單。如果應用硬件編寫，需要依賴定時電路和控制電路，增加系統的復雜度。

2.4糾錯功能

微處理器應用軟件可實現獨立計算和分析，處理檢測過程中的抗干擾和線性化問題，有效減輕硬件負擔。計算機系統存儲容量大，因此采用遠程控制，合理引入計算機系統，可以獲得儀器檢測結果，并做出相關處理響應。微處理器可以減小誤差并自動補償誤差。智能儀表采用溫度補償、傳感器動態補償和盲補償。

2.5網絡功能

智能檢測儀器具有網絡化的特點，利用網絡系統聯系多任務傳感器、計算機系統，實現統一管理，高度完成任務要求。在多操作、多網絡的條件下，可以對數據信息進行統一的監控、共享和處理，確保工程技術人員和質量安全人員能夠對數據信息進行分析。在智能儀表中，將儀表與單片機集成在一起，可以改變檢測方法，創建新的測量儀表，無需依賴模擬儀表，按照預設計算。

3智能儀表的關鍵技術

Web頁面生成和數據庫處理是智能儀器技術的主要組成部分，本文采用的數據庫處理方法是ADO技術，利用這種方法可以實現數據訪問，并利用ASP技術支持頁面生成。

3.1ADO數據庫訪問方法

后臺數據庫支持所有網站的操作。智能儀器技術還不可避免地需要訪問和分析工業自動化系統收集的數據和數據庫，并將其作為自動生成表的基礎。因此，本文所研究的智能儀器技術的數據庫訪問和分析需要通過ADO技術來實現。

3.2 ASP技術在服務器中的應用

智能儀器技術的實現主要是用HTML語言描述靜態頁面，而數據庫中數據信息的描述則是通過ASP技術完成的。ASP中的內置對象只有在用戶在頁面中鍵入信息時才能開始運行;當訪問數據庫或測量其中的數據時，可以通過VBScript語言完成。最后，通過組合VBScript和HTML并將它們相互嵌套，智能電表顯示有組織的完整數據信息。

4智能儀表的過程控制優化

在實際生產操作中，由于極限條件的變化，最優設定點將處于動態變化狀態。智能儀表根據控制量的變化修改控制過程參數。在過程控制中，涉及到預處理電路，可對輸入信號進行整形、運算、補償處理，采用模數轉換器，可將模擬信號轉換成微處理器識別信號，利用串口數據傳輸到寄存器，存儲相關數據信息。使用CPU，處理參數，將其存儲在內存中，優化配置寄存器，顯示獲勝數據。隨著微電子技術和優化技術的飛速發展，實時優化技術可以有效地應用于微機控制過程，優化整個生產過程。實時優化的概念很復雜，但可分為動態優化控制和穩態設定點優化。

4.1動態優化控制

這種優化控制措施主要是因為調節變量接近設定的目標值，且目標值隨時間的變化而不斷變化，而不是固定值。系統優化反饋控制和模型預測控制方法要求較高，控制參數和控制算法的轉換可以保證系統滿足預期要求。

4.2穩態設定值優化控制

這種優化控制措施主要是通過算子建立代數方程。系統深入分析約束條件，根據設定目標的要求計算最優控制參數和算法，以尋求穩態設定值。

5智能自動化儀表的應用

（1） 智能自動化儀表在信息獲取中的應用。工業自動化儀表的發展主要是基于信息技術。通過網絡數據采集、數據處理和存儲、信號處理和存儲，以及校正和零補償，實現工業生產自動化模式。中國的工業化進程比其他國家慢。智能自動化儀表可以獲得更全面、更方便的信息，提高工業生產的利用率，減少勞動力。

（2） 微處理器芯片具有強大的處理能力，實時操作系統已經轉變為自動儀表驅動程序。此外，可以實時監控生產過程，并發送信號幫助工人解決問題。能夠及時處理和分析錯誤，避免工業生產過程中的許多問題。系統建模應采用智能自動測量裝置，通過通信接口采集數據，將采集的數據轉換為數字量，并對數據進行直觀分析。

（3） 智能技術可以充分發揮其優勢。在智能技術飛速發展的時代，人們對智能的需求越來越高，國家也在大力推動智能產業的發展。國家大力發展智能產業，人們對智能的需求越來越大。由于現階段的技術研究還不是很成熟，生產工藝的操作只能由人工進行，智能化更適用于動態加工過程。如果智能技術能夠充分發揮自身優勢，結合工業生產規律，智能制造將達到另一個高度。

5智能自動化儀表的發展趨勢

（1） 自動化程度高。目前，大多數自動化設備采用集成電路、微處理器以及與計算機技術相結合的接口通信技術。結合計算機技術進行操作，對輸入信號進行非線性處理，不僅可以跟蹤誤差，還可以在線控制生產。潛在問題可提前反饋并及時解決。

（2） 簡單的控制。隨著自動化工業的發展，簡單控制系統的優勢日益突出。它是一種能與現場網絡連接，實現數據高度集中、開放、安全、雙向系統的智能儀表。

（3） 網絡控制。該系統由自動化儀表和無線網絡組成化學控制系統。同時，由自動化儀表和無線網絡組成的系統可以在化工行業形成一個控制系統。

6結論

自動化儀表已滲透到工業生產的各個環節，智能儀表控制生產、邏輯操作、實時測控和在線測控，使智能信息交換更加快捷。目前，我國的智能儀表仍處于發展階段，當務之急是跟上時代的步伐，研究適合國情的自動化儀表。同時，我們要敢于面對智能自動化儀表的挑戰，積極應對。

參考文獻

[1]高新鵬.多智能儀表測控系統組態軟件設計[D].東南大學，2016.

[2]蔡海亮.智能儀表中一類控制問題的研究[D].南昌大學，2018.

[3]王永勝.智能儀表技術及工業自動化應用發展探討[J].自動化博覽，2009，26（06）：44-47.