自動化控制技術在儀器儀表中的應用

譚 陽

（北京中燕建設工程有限公司，北京 102400）

隨著工業自動化水平的逐漸提升，使得各類新技術在工業生產中的應用頻率越來越高，且應用效果越來越顯著，各項先進的自動化生產設備已經成為工業現代化發展的基礎和重點。由此也使得自動化控制技術在工業生產中的應用要求更加嚴格和專業。在工業生產中，儀器儀表是各類工具中的基礎，儀器儀表的自動化水平不僅決定著工業自動化的水平，還直接影響著工業生產的整體效率與質量。所以，積極開展自動化控制技術在儀器儀表中的應用研究具有重要的現實意義。

1 自動化儀器儀表的相關簡述

1.1 自動化儀器儀表的概述及發展前景

自動化控制技術，主要是通過對現有的控制技術與信息技術進行充分的融合，針對工業生產中的各個環節進行專業精準的檢查與調整控制，由此保障生產效率與生產質量的顯著提升。儀器儀表主要由各類元件構成，自動化儀器儀表則是在自動化控制技術的支持與保障下對儀器儀表中的各類元件賦予自動化控制的能力，實現儀器儀表自動化控制的目標。自動化儀器儀表主要由三個模塊所組成，即傳感器，變送器以及顯示器。傳感器，主要是進行自動化信息采集與控制的設備。傳感器通過對各項信號進行自動收集與發出，從而為后期其他環節的運行提供良好的基礎條件。變送器，主要作用是自動分析與處理各項信號，當傳感器收集到信號之后，變送器則會對傳感器傳輸的信號進行專業的分析與處理，從而獲得電信號。顯示器，主要是對各類結果進行精準傳達與科學表述，由此確保測量結果得到更加直觀全面的展示。自動化儀器儀表，主要就是指以自動化元件為主而組合成的系統，所以具備了自動化技術設備的相關功能。

在我國的工業生產中，儀器儀表屬于各項工具中的基礎和重點，并且所涉及的專業領域較多。例如，在電力行業，受國家電力網絡鋪設范圍不斷擴大的影響，使得我國的智能化電網建設水平獲得了顯著提升，那么對自動化儀器儀表的應用要求也愈發嚴格。在環境監測方面，現階段我國在環境質量的監控方面、環境污染源的監測方面都使用了自動化儀器儀表。所以，自動化儀器儀表不僅是我國工業產業穩步發展的基礎和關鍵，更是社會經濟和諧發展的主要動力支持與基本保障[1]。

1.2 自動化儀器儀表的主要特點

同傳統型的工業儀表相比，自動化儀器儀表不僅顯著提升了制作技術，還提升了數據分析與處理的精準度和準確性。首先，自動化儀器儀表實現了可存儲目標，將存儲設備安裝在儀器儀表的內部，自動化儀器儀表所收集的各類數據信息則會自動保存在存儲設備中，如果存儲設備出現容量不足的現象，還能及時提醒工作人員進行更換處理。而傳統型的儀器儀表設備則不具備這一功能。其次，自動化儀器儀表具有數據自動分析功能。傳統型的儀器儀表要開展數據分析處理，主要是利用人工計算的方式進行，這樣不僅效率低，而且會消耗大量的人力資源，并且計算結果的精準性也無法保障。而自動化儀器儀表，則能依托計算機內部數據處理系統實現對各類數據信息的自動分析與處理，并且處理的精準性較高，不需要投入較多的人力資源[2]。

1.3 自動化儀器儀表的應用優勢

1.3.1 具有更加科學合理的存儲功能

現階段所使用的自動化儀器儀表，大部分都已經具有數據存儲與記錄的功能，并且這項功能不會受到時間因素的影響而出現數據殘缺或數據消失等情況。自動化儀器儀表不僅對存儲功能進行了優化，還對其具體工作狀態進行了科學的完善處理，后期工作的開展便具有了更加有利的條件。

1.3.2 數據計算能力與處理能力得到顯著提升

自動化儀器儀表在計算機技術的保障下，針對數據的計算能力與處理能力得到了顯著的提升。即便是在高速運作的環境下，自動化儀器儀表不僅能取得理想的數據處理效率，針對數據處理方面的精準度也明顯高于傳統的儀器儀表處理技術。

1.3.3 程序設計具有較強的拓展性

在自動化儀器儀表中，其處理系統中最為關鍵的則是計算機處理環節，該環節主要是采用的邏輯設計方式，實現提升軟件編程操作效率的目標，這不僅可以對產業漏洞進行科學有效的修復處理，還能達到優化操作的效果。在科學技術與人們認知水平不斷提升的影響下，自動化儀器儀表的程序設計具有更強的拓展性，并且生產成本控制效果更加理想。

1.4 自動化儀器儀表的工作原理

1.4.1 集中監測

在工業電氣自動化控制技術中，集中監測是其關鍵環節。通過集中監測，能夠確保系統中的各項功能得到統一的集合，在中心處理器中進行科學有效的處理。與此同時，在其他監控設備的科學配合之下，系統運行的穩定性能夠得到顯著的提升，并且還不會造成電子線路電能的過量消耗，所以整個系統的組成得到了優化與完善，事故發生概率也得到了明顯的控制與降低。

1.4.2 遠程實時監控

在計算機技術與無線網絡技術的支持下，自動化儀器儀表能夠實現遠程實時監控目標，所以自動化儀器儀表的系統工作不會受到地域因素的干擾。并且這種遠程實時監控模式，能夠確保系統周圍的各項信息得到及時全面的采集與監測，所以信息處理的精準性更高。但是在無線網絡設備的運行過程中，技術人員要重視系統的安全保護與維修工作，由此才能確保系統運行的安全性與穩定性。

2 儀器儀表中的自動化控制技術

2.1 傳感技術

要實現儀器儀表自動化控制的目標，傳感技術是基礎和關鍵。儀器儀表自動化控制，需要以完善的數據信息為基礎，而利用傳感技術可精準快速地獲取所需的信息，從而保障檢測工作的順利完成。

2.2 系統集成技術

儀器儀表的自動化控制性能與自動化性能主要是受系統集成技術的影響，尤其是儀器儀表的自動化性能。系統集成技術主要是將不同的子系統進行集成連接處理，在充分結合工業生產需求的基礎上對系統物理層面的關系進行科學的分析，在此基礎之上進行通信模塊的建立，從而實現各項控制目標。

2.3 智能控制技術

智能控制技術，主要是科學控制儀器儀表中的測控系統。在專業監控工具與設備的保障下，智能控制技術能夠全面監控與監測工業生產中各類機械設備的運行情況，由此保障設備運轉的安全性與穩定性。所以，智能控制技術是自動化儀器儀表中的基礎和 關鍵。

2.4 人機界面互動技術

人機界面互動技術是自動化儀器儀表的核心技術。技術人員通過對人機界面的合理設計與科學設置，當操作指令下達時，指令會在專業的線路中進行及時的傳輸，設備收到指令后便能開展全面操控，從而實現有序生產的目標。在自動化儀器儀表的應用過程中，利用人機界面互動技術，技術人員與儀器儀表系統之間能夠建立科學有效的互動界面，不僅能夠提升設備的操作效果，還能增強對設備的維護效率[3]。

3 自動化控制技術在儀器儀表中的具體應用分析

3.1 儀器儀表結構優化方面

要顯著提升自動化控制技術在儀器儀表中的應用水平，其中最為基礎和關鍵的環節在于儀器儀表結構的科學優化。科學技術的不斷進步，促進了自動化控制技術的優化，為儀器儀表的快速發展奠定了良好的基礎，將儀器儀表與智能化的軟件和硬件進行科學的結合處理，能夠確保儀器儀表的性能得到顯著的提升，那么各類儀器儀表的測量速度與測量效率必將得到增強，同時儀器儀表的測量功能也將得到科學的優化。例如，將智能算法與儀器儀表進行科學融合，不僅能提升儀器儀表的工作效率，還能提升對數據的測算速度和測算精準性，最終達到保障儀器儀表高效穩定運行的目標。此外，將微處理器與微控制器應用在獨立的儀器儀表系統之中，利用模糊算法進行數據信息的控制分析，能夠避免傳統型數據模型的干擾與影響，系統能夠結合過往經驗開展規則內容的綜合與分析，并在離線計算方式與現場調試的工作干預下，對數據進行精準化的分析與控制[4]。

3.2 虛擬儀器設計方面

自動化控制技術在儀器儀表開發環節的應用，主要體現在虛擬器技術的應用設計與開發方面。通過對虛擬器進行可視設計，能夠利用源代碼的形式精準地展現儀器儀表中的關鍵信息，并且還能對其進行針對性的解讀分析。當儀器儀表被顧客所購買之后，儀器儀表的生產廠家只需要將相應的源代碼提供給客戶，客戶便能夠獲取自身所購買設備的代碼信息，從而實現對虛擬儀器的有效驅動，引導儀器儀表滿足自身生產的各項要求。在自動化儀器儀表中，虛擬器技術的應用范圍較為廣泛，并且在應用的過程中還會體現出顯著的適應性。

部分廠家通過調查客戶的實際需求，對虛擬器技術進行不斷優化與完善，儀器儀表的運行效率得到了顯著提升，并且通過不斷調整與提升程序軟件的管理效率與靈活程度，自動化儀器儀表的系統結構得到了科學的優化與完善，具體的優化方式主要體現在以下方面：①對驅動設備的靈活性進行科學提升，從而實現提高設備運行效率的目標。②將開發工具應用在人機交互體系中，并在智能化技術的促進作用下獲得驅動代碼，通過統一代碼而達到簡單快捷的操作目標。③利用智能化技術自動檢測與識別儀器儀表的運行狀態，用戶還可以結合自身的具體生產需求，借助智能化技術，針對不同場合下儀器儀表的運行模式進行科學轉換[5]。

3.3 位置識別方面

將自動化控制技術應用在儀器儀表中，利用自動化控制技術中的位置識別技術，能夠精準識別儀器儀表所在位置。位置識別技術，主要包括兩大方面，即內部識別技術與外部識別技術。在進行設備位置識別時，需要借助回轉式傳感設備的力量，在對位置精準配合的基礎上實現對設備內部位置的系統分析與精準識別。當設備的內部位置得到精準識別時開展數據檢測，那么數據檢測的有效性必將得到顯著提升，各項數據信息則能夠得到及時獲取與傳輸，系統能夠根據設備位置的具體變化情況進行針對性的分析判斷，從而保障數據處理的精準性。此外，針對外部設備位置的識別，則是利用基準點設備、電磁波技術以及超聲波技術實現判斷目標，由此確保儀器儀表的具體位置能夠得到精準的分析與識別。

3.4 儀器儀表網絡化方面

將儀器儀表設備與電腦系統進行科學的組合，由此獲得網絡系統，再借助計算機硬件系統與軟件系統的各項功能，激發儀器儀表設備的作用與潛能，在各項功能相互配合與協調的基礎上實現儀器儀表各項優勢的充分發揮。例如，對計算機技術、互聯網技術、示波裝置、萬能表等設備進行科學的結合，再利用專業軟件精準的分辨各種設備的具體功能與相關特征，同時精準測量其中所具有的臨界值，從而以其特點為基礎進行劃分和分辨。此外，在數據技術的支持下獲取系統，并以此替代數據采集裝置，在網絡技術的支持下利用遠程操控的方式開展數據的獲取與測量，確保后期數據的分類存儲具有良好的基礎環境。

網絡技術為環境測量工作提供了良好的技術支持，同時通過將電腦系統與自動化儀器儀表設備進行科學的聯合，能夠精準高效地完成各種任務。例如，當數據信息被精準獲取之后便能夠得到及時的傳輸，相關部門利用數據庫對這些數據進行系統收集與有效存儲，再利用互聯網與儀器儀表相結合的模式對這些信息資源進行相應的管理，為后期數據采集與分析管理提供有利的基礎條件[6]。

3.5 群控協作方面

受工業生產規模逐漸擴大的影響，使得儀器儀表設備的運行要求逐漸提升。現階段的儀器儀表設備逐漸向聯合運行的趨勢發展，那么針對儀器儀表的自動化控制水平則具有更加專業嚴格的要求。為此，將自動化控制技術應用在儀器儀表中開展聯合運行時，首先需要結合設備的特點進行裝置檢測工作，由此確保聯合運行時各個設備的運行情況均能夠得到精準有效的監測。其次，當設備運行的各項數據信息得到精準獲取之后，再將這些信息自動傳輸到控制中心，技術人員利用電腦系統對這些數據信息進行專業處理，由此實現優化設備運行方法，精準傳輸指令信息，保障操作有序進行的根本目標[7]。

4 結束語

社會經濟與科學技術的不斷進步，使得自動化控制技術的應用優勢體現得更加明顯。將自動化控制技術應用在儀器儀表中，不僅能夠提升儀器儀表的運行效率和運行質量，還能增強儀器儀表的自動化控制水 平。所以，要積極開展自動化控制技術在儀器儀表中的 應用研究，充分發揮自動化儀器儀表的控制優勢，由此才能保障工業產業與社會主義經濟建設的有序進行。