自動化儀表控制系統(tǒng)技術(shù)研究

李莉

[摘? ? 要]目前，我國自動化儀表設備的技術(shù)水平正在提高，在各個領域的應用效率也在逐步提高。在數(shù)字化、智能化發(fā)展的趨勢下，現(xiàn)有的工藝流程和工藝裝備已經(jīng)逐漸不適應各個領域的發(fā)展要求，為應用自動化控制和管理提供了良好的技術(shù)。與傳統(tǒng)的儀表自動裝置系統(tǒng)相比，具有精度高、性能穩(wěn)定、可靠性高等特點。該系統(tǒng)技術(shù)的正確應用，不僅可以改善生產(chǎn)和管理，還可以降低各種成本。為我國各領域的長期發(fā)展提供技術(shù)支持，賺取更多收入。

[關(guān)鍵詞]自動化儀表;控制系統(tǒng);技術(shù)探討

[中圖分類號]TH86 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–000–03

Discussion on the Technology of Automatic Instrument Control System

Li Li

[Abstract]At this time， the technical level of China's automated instrumentation equipment is improving， and the application efficiency in various fields is also gradually improving. Under the trend of digital and intelligent development， the existing technological processes and technological equipment have gradually not adapted to the development requirements of various fields， and have provided good technology for the application of automated control and management. Compared with the traditional automatic instrument system， it has the characteristics of high precision， stable performance and high reliability. The correct application of the system technology can not only improve production and management， but also reduce various costs. Provide technical support for the long-term development of various fields in our country and earn more income.

[Keywords]automatic instrument; control system; technical discussion

1 自動化儀表控制系統(tǒng)的簡要介紹

1.1 自動化儀表控制系統(tǒng)

自動儀表控制系統(tǒng)是設備的神經(jīng)中樞，負責檢查設備的工作情況，并可以作為確定設備基本技術(shù)參數(shù)的指南。自動化設備主要由幾個自動化部件、自動化功能非常完備的技術(shù)單元組成。它們通常同時提供多種功能，如測量和檢測、指示、控制和自動警報。

1.2 自動化儀表控制系統(tǒng)特征

隨著我國計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和信息時代的到來，包括數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)在內(nèi)的自動化設備越來越自動化。作為工業(yè)自動化的先決條件，控制設備和系統(tǒng)的開發(fā)越來越受到重視，微處理器正逐漸成為精確和高效的儀表。至此，該裝置逐步完成了網(wǎng)絡化、智能化的發(fā)展，中國裝備自控設備系統(tǒng)有了長足的進步。

1.3 自動化儀表控制系統(tǒng)技術(shù)的功能作用

1.3.1 信息計算與處理功能

自動化儀表控制系統(tǒng)中，都會安裝微型計算機，主要用于增加機器自動控制系統(tǒng)的計算能力和數(shù)據(jù)處理能力，幫助自動控制系統(tǒng)高效地進行工作。傳統(tǒng)的儀器控制系統(tǒng)僅將信息和數(shù)據(jù)記錄為文本，但自動儀器控制系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)可視化，如將指定時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)顯示為圖像，這樣能夠更加生動形象且精準地展現(xiàn)出設備每一個階段的運行狀況。

1.3.2 存儲功能

傳統(tǒng)的儀表制造控制系統(tǒng)要求技術(shù)人員在實際執(zhí)行測量任務期間最初記錄某些測量數(shù)據(jù)，以便準確反映所使用儀器的具體情況。即便傳統(tǒng)形式的儀表已經(jīng)運用了邏輯電路，但它們?nèi)匀挥幸恍┫拗啤＠纾荒芗皶r確定儀表在特定時間點的當前狀態(tài)，無法實時反映當前狀態(tài)。設備檢查非常簡單，增加了工作量并引入了人工數(shù)據(jù)錄入錯誤。自動化設備控制技術(shù)可用于實時監(jiān)控儀器性能，并將經(jīng)過驗證的信息和數(shù)據(jù)記錄在后臺處理器中，這些信息和數(shù)據(jù)可由后臺的儀表師單獨處理，根據(jù)公司的具體需要制作。這個時期在整個運行中都有自己的存儲功能，稱為信息數(shù)據(jù)，作為測量功能和功能高效開發(fā)的基礎。

1.3.3 可拓展功能

自動化儀器控制系統(tǒng)功能齊全，需要安裝硬件兼容的應用軟件來執(zhí)行數(shù)字處理。由于應用軟件本身具有很強的可擴展性，不需要安裝控制系統(tǒng)的任何外部硬件設備，而是軟件工程師會根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求自動更新軟件、設備的功能。此外，自動化設備控制系統(tǒng)具有強大的可視化能力，有助于簡化軟件開發(fā)，是提高自動化設備效率的重要支撐。

2 自動化儀表控制系統(tǒng)技術(shù)

2.1 傳感技術(shù)

設備自動控制系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)，提高了設備自動控制系統(tǒng)的特定響應速度。在設備控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)調(diào)整方式中，傳感器主要是利用計算機技術(shù)對許多物料進行調(diào)整，如非線性進度延遲，解決了許多自動化設備回路問題。換能器材料的選擇和使用確保換能器的性能滿足所需的標準，如選擇和制造先進的材料和設備，使換能器創(chuàng)造出穩(wěn)健而實用的應用功能。在有效使用新傳感器后，我們可以集成自動設備控制系統(tǒng)并提供相應的技術(shù)支持。

2.2 智能化技術(shù)

自動化家電系統(tǒng)的智能顯示有望觸發(fā)多項新功能。傳統(tǒng)的機器自動控制算法只能在控制系統(tǒng)或分布式控制器中工作，而實現(xiàn)了機器自動控制系統(tǒng)的電梯或智能變送器。智能PID控制模塊可讓獨立配置相關(guān)設備，還可以提高自動控制系統(tǒng)的可靠性。

2.3 智能化調(diào)節(jié)器的應用

對于PLC，微處理器更為重要。在我國科技發(fā)展水平普遍提高的背景下，微處理器技術(shù)水平不斷提高，設備的調(diào)節(jié)器正逐步向智能化方向發(fā)展。自動化控制系統(tǒng)的操作模式很大程度上取決于數(shù)字操作模式。要指向系統(tǒng)控制器，需要開始改進計算機的能力和系統(tǒng)本身的數(shù)字處理能力。引入各種程序信號的格式，提高自動機器控制系統(tǒng)的效率和透明度。在此背景下，有必要在自動化系統(tǒng)中集成智能控制器，使自動調(diào)整系統(tǒng)發(fā)揮作用。

2.4 高精度化

隨著中國經(jīng)濟水平的不斷提高，企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，對控制系統(tǒng)和儀表的節(jié)能減排戰(zhàn)略舉措的開發(fā)和實施也提出了更高的要求。另外，在一些大型項目建設前，應填寫設備自動控制系統(tǒng)申請表，以保證設備自動控制系統(tǒng)的準確度。在大型項目中可以使用僅需要精度的精度級別。

2.5 可編程控制器的應用

隨著社會發(fā)展趨勢的不斷變化，自動化儀表控制系統(tǒng)也要逐步向高度集成化方向發(fā)展，這就要對可編程控制器進行應用，以此來集成硬件和軟件，也可以用軟件來替換一部分結(jié)構(gòu)復雜的邏輯電路硬件。然而，這略微增加了復雜邏輯的硬件成本。但是，如果程序運行正常，更換硬件可能會解決問題。它不僅可以優(yōu)化復雜的設備控制程序，還可以自動、全面地執(zhí)行儀器控制系統(tǒng)。可編程控制器的使用允許通過更新軟件來擴展儀器的功能，同時有效地改進儀器的自動化系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)監(jiān)控器的準確性以滿足儀器要求。

2.6 無線化

現(xiàn)場網(wǎng)絡是一種主要用于控制設備之間的數(shù)字通信和業(yè)務計量的網(wǎng)絡。它專門從事通信、傳感器和各種控制和監(jiān)控設備的管理，這個過程可以稱為現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線是一項潛力巨大的技術(shù)，被認為在企業(yè)中得到廣泛應用。但是，由于國際標準參差不齊，數(shù)量眾多，在現(xiàn)場總線廣告過程中受到一定的限制。因此，必須為現(xiàn)場總線迅速制定一套統(tǒng)一的國際標準。

3 自動化儀表的維護

3.1 保證儀表選型合理

在現(xiàn)代自動化儀表的制造過程中，自動化儀表工藝和設備的管理過程變得越來越復雜。而自動化設備作為生產(chǎn)設施之一，需要執(zhí)行各種功能，也需要將數(shù)據(jù)集中在各種工序和設施中。因此，要想做好自動化設備的維護保養(yǎng)工作，合理選擇自動化設備就顯得尤為重要。

（1）需要相關(guān)人員能夠了解各類自動化設備的制造工藝、測量能力和工作細節(jié)。這為后期自動化設備的選擇奠定了良好的基礎。

（2）需要在每種類型設備的特定位置安裝識別電磁設備，進而避免由于腐蝕和其他因素而影響自動化設備的使用。

（3）需要相關(guān)人員對自動化設備進行良好評估，在保證掌握各類設備的技術(shù)原理、規(guī)格和操作工作的基礎上來選擇自動化設備，通過這種方式可以準確提高自動化設備的安全性、實用性、耐用性、經(jīng)濟性等優(yōu)勢，這對于后期設備的高效使用來說，是一個非常重要的前提。

3.2 做好正確的安裝防護

如果沒有對自動化設備進行正確的安裝和保護措施和管理，就會直接影響自動化設備的功能、效率和后續(xù)維護的質(zhì)量，這要求在設備的安裝過程，必須保證安裝人員的專業(yè)素質(zhì)和能力，也需要保證所有步驟和安裝過程都必須嚴格按照安裝說明書和安裝程序進行，只有這樣才能保證設備的高效安裝，也能讓安裝人員在安裝過程中正確識別到自動化設備存在的問題，并加以解決。除此之外，對自動化設備的維護也非常重要，這要求相關(guān)人員能夠及時對設備的質(zhì)量進行檢測，對于存在質(zhì)量問題的設備，檢測人員需要將問題及時反饋，進而確保自動化儀器設備能夠符合安裝需求。

3.3 制定科學合理的使用和維護制度

在實際工業(yè)生產(chǎn)中使用自動化設備是一個復雜的過程。雖然我國在自動化儀表方面的科學論證大大增加了自動化設備的實用性和壽命。但是如果從根據(jù)工廠設備的實際運行情況和設備的使用情況來說，還是需要相關(guān)人員能夠制定科學、可接受的操作要求，對操作和維護設備的員工進行專業(yè)培訓，進而加強自動化儀器的高效管理。在這方面，對于設備管理人員來說，需要保證能夠正確操作自動化儀表，維護人員需要及時對自動化儀表進行合理的維護和更換，避免因個人操作錯誤或者維護不恰當而對儀表造成不必要的損壞。當然，除了科學和合理使用自動化設備外，還需要額外的監(jiān)控和維護系統(tǒng)來根據(jù)使用環(huán)境、使用期限、使用頻率和使用條件設計科學的、可接受的管理體系，進而促進自動化設備在實踐生產(chǎn)過程中的高效運行。

4 自動化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

4.1 分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

分布式控制系統(tǒng)是在中央控制系統(tǒng)的一致設計和開發(fā)基礎上的一種新型計算機控制系統(tǒng)。它本質(zhì)上是一個以通信網(wǎng)絡為通信通道，由控制層和過程監(jiān)控層組成的系統(tǒng)。它包括最新的計算機技術(shù)、最新的通信技術(shù)、最新的圖形顯示技術(shù)和4C技術(shù)等最新的控制技術(shù)。指導思想是集中作業(yè)和分散控制，作業(yè)層次集中控制，靈活配置。中國的DCS系統(tǒng)長期以來一直用于大型超臨界熱電偶的控制系統(tǒng)。

4.2 智能化控制系統(tǒng)

智能機器控制系統(tǒng)主要利用機器智能來代替人工，這也是中國科學技術(shù)發(fā)展的具體愿景。智能設備包括多種形式的先進技術(shù)，可提高系統(tǒng)的靈活性和可用性。自動控制裝置的智能化功能主要體現(xiàn)在各種形式的先進技術(shù)上，如集成電路或大規(guī)模集成電路、接口通信技術(shù)、集成軟件應用的微假肢技術(shù)等。利用內(nèi)部運算對輸入信號進行非線性處理后，調(diào)整各項指標的數(shù)據(jù)，達到診斷、優(yōu)化系統(tǒng)及其穩(wěn)定的目的。

4.3 開放性控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

現(xiàn)代儀器儀表和控制設備越來越多地使用嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核軟件和使用機載系統(tǒng)的高質(zhì)量微處理器內(nèi)核系統(tǒng)。設備與計算機的關(guān)系將更加緊密，認為所有相關(guān)儀器，如儀器和儀表都需要具有多個接口的完整計算機接口。打印連接、USB LAN 等測量結(jié)果應存儲在可移動存儲設備上。通過USB接口的移動硬盤，這就像使用這個設備來啟動你的電腦。接口完成后可以將各種測控設備或相關(guān)存儲設備添加到站點中。以上位機過程控制系統(tǒng)為支撐，利用網(wǎng)絡構(gòu)建具有特定功能的測控系統(tǒng)，提供各種智能工具與檢測測量之間的開放式通訊。

4.4 網(wǎng)絡式控制系統(tǒng)

現(xiàn)代社會，我國不同網(wǎng)絡區(qū)域的覆蓋面非常廣，信息的交流為其奠定了基礎。通過在工業(yè)生產(chǎn)設備和自動控制系統(tǒng)中引入網(wǎng)絡技術(shù)，將網(wǎng)絡信息技術(shù)和智能測控技術(shù)復雜結(jié)合，形成真正的信息系統(tǒng)網(wǎng)絡，網(wǎng)絡可以執(zhí)行各種功能和功能，提高生產(chǎn)效率。工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品管理，在這種發(fā)展趨勢下，有助于實現(xiàn)人的辦公自動化與產(chǎn)品自動化的有效結(jié)合，更方便高效的數(shù)據(jù)分發(fā)和處理。

4.5 自動化儀表的總線化發(fā)展趨勢

現(xiàn)場設備主要是過程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場單元。同時，該領域的設備主要由連接的探測器、互聯(lián)網(wǎng)分析儀、發(fā)射器和執(zhí)行器組成。盡管此時現(xiàn)場總線更常用，但開發(fā)集中式和分布式測試系統(tǒng)相對簡單。因此，一維一控無法滿足大型、復雜、遠程項目的需求。在這種情況下，需要主動創(chuàng)建一個可以訪問您站點上所有設備數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡，這就是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷。

5 結(jié)束語

隨著科技進步的廣泛性和信息化水平，傳統(tǒng)的測量格式已不能滿足中國現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求。提高產(chǎn)品使用效率，需要提高自動化控制系統(tǒng)的技術(shù)水平，優(yōu)化技術(shù)應用結(jié)構(gòu)。同時需要不斷完善自控系統(tǒng)的技術(shù)功能，降低成本，提高智能化生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻

[1] 李濃.自動化儀表控制系統(tǒng)技術(shù)探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2021，20（17）：57-58.

[2] 李澤棟.熱工儀表中的自動化控制及其應用[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2021，39（4）：16-18.