自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用

吳正偉

（酒泉鋼鐵有限責(zé)任公司， 甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

儀器儀表是各個行業(yè)必備的基礎(chǔ)設(shè)備，其不僅能夠?qū)υO(shè)備的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，而且能將不同的物理量、物質(zhì)成分以及物理參數(shù)等要素予以顯示，進(jìn)而有利于生產(chǎn)和設(shè)備管理的發(fā)展。不過在以往儀器儀表的使用需要有專人定期進(jìn)行應(yīng)用檢測，這樣不僅需要專業(yè)人員去熟悉儀器儀表設(shè)備，還需要了解不同參數(shù)的含義，將其手動進(jìn)行記錄[1]。自動化控制的應(yīng)用是為了取代人工，能夠通過自動化控制直接對設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行記錄和反饋，既能夠節(jié)省人力資源成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)實時的監(jiān)測作用，因而應(yīng)當(dāng)予以重視。

1 自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 綜合型人才匱乏

儀器儀表是各種設(shè)備以及企業(yè)生產(chǎn)過程中用于檢測物理量和各種成分、結(jié)構(gòu)等諸多內(nèi)容的監(jiān)測工具，加強自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，并不僅僅是單一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和將一致的代碼輸入儀器儀表中便能夠應(yīng)用于各個行業(yè)，而是需要結(jié)合微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及各行業(yè)的生產(chǎn)檢測技術(shù)等諸多方面。因此自動化技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用較為復(fù)雜，發(fā)展中需要的人才也較為全面，這樣才能夠設(shè)計出適用于不同行業(yè)、不同設(shè)備的儀器儀表，達(dá)到更為良好的監(jiān)測結(jié)果[2]。比如說，在對電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測的時候，儀器儀表需要將電阻、電流和電壓等諸多元素進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示在儀器儀表中，而監(jiān)測生產(chǎn)產(chǎn)品的防曬指數(shù)時，儀器儀表則需要能夠檢測到其中所含有的具體物質(zhì)成分。不過在當(dāng)下自動化控制技術(shù)應(yīng)用的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)今社會更為注重專業(yè)人才的培養(yǎng)，難以達(dá)到綜合人才的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，綜合型人才極其匱乏，因此自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用發(fā)展還需要進(jìn)一步加強。

1.2 研究進(jìn)度與市場需求無法匹配

儀器儀表中自動化控制技術(shù)的應(yīng)用在不斷完善，但是其突破還比較困難，培養(yǎng)一項新技術(shù)的科研人員已經(jīng)具有較高的難度，要在此基礎(chǔ)上繼續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，需要人才地不斷創(chuàng)新與培養(yǎng)，而人才的創(chuàng)新思維以及其他人才的培養(yǎng)都不是一朝一夕能夠形成的，因而當(dāng)前自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用有所減緩。但是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)的需求逐漸增加，市場中對自動化控制技術(shù)的儀器儀表需求很大，在需求與應(yīng)用的同時，市場也會對儀器儀表提出革新的要求，但是要想滿足市場對自動化控制技術(shù)應(yīng)用的儀器儀表的需求已經(jīng)比較困難，畢竟有些技術(shù)并不能夠大批量生產(chǎn)，而不同客戶的要求又有所不同，這樣便會導(dǎo)致當(dāng)前的研究進(jìn)度無法與市場需求相匹配，難以達(dá)到市場對自動化控制技術(shù)應(yīng)用的要求，也難以完成革新的目標(biāo)，從而影響儀器儀表的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步[3]。

2 自動化儀器儀表的概述與分類

2.1 自動化儀器儀表概述

在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展下，各行各業(yè)都融合了信息技術(shù)予以發(fā)展，儀器儀表的建設(shè)自然也不例外。自動化儀器儀表便是指在儀器儀表中加入了自動化控制技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò)和科技時代發(fā)展的重要產(chǎn)物，在各行各業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展中都有所應(yīng)用。自動化儀器儀表能夠?qū)崟r進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的監(jiān)管，自動完成數(shù)據(jù)的分析，為各行業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展提供了助力，也進(jìn)一步保障了一些行業(yè)的安全性，具有重要的作用[4]。比如說，在教學(xué)過程中運用到的物理化學(xué)定量分析儀器儀表、在環(huán)境監(jiān)測時用到的對各種環(huán)境因素進(jìn)行實時監(jiān)測的儀器儀表、在工業(yè)上對工業(yè)設(shè)備的運行進(jìn)行實時檢測的儀器儀表，這些都是自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的有效融合。

目前，自動化儀器儀表通常具有檢測、觀察和計算等方面的功能，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為傳感器、變送器和顯示器三大部分，傳感器用于信號的檢測和模擬傳輸，變送器會對傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行轉(zhuǎn)變使其能夠在顯示器中顯示出較為直觀的數(shù)據(jù)結(jié)果，因而當(dāng)下各行各業(yè)對自動化儀器儀表的使用都極為重視。

2.2 自動化儀器儀表分類

自動化儀器儀表主要是將自動化控制技術(shù)深入融合到儀器儀表中，雖然在當(dāng)下還具有廣泛的發(fā)展空間，但是在一些領(lǐng)域已經(jīng)有了較為深入的應(yīng)用。目前，將自動化儀器儀表按照用途的不同進(jìn)行分類，可以分為各個不同行業(yè)的儀器儀表，包括用于運輸?shù)钠嚿系膬x表、用于航空航海上的儀表，還有用于教學(xué)、醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個方面的儀器儀表。而按照功能進(jìn)行分類，則可以將儀器儀表分為檢測、記錄、報警、計算等不同方面的儀器儀表。由此可見，自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用雖然還不夠全面，與一些市場需求存在不符合的情況，但是其在各個領(lǐng)域、各個方面都已經(jīng)有所滲透。

3 儀器儀表自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 儲存優(yōu)勢

自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用為儀器儀表帶來了重要的變革和發(fā)展，其中較為重要的一點便是增加了儀器儀表的儲存優(yōu)勢。傳統(tǒng)的儀器儀表在檢測以后需要檢測人員進(jìn)行手動記錄，其機器內(nèi)部并沒有儲存功能，如果對測量結(jié)果存在疑問，或者發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄存在問題，只能夠重新進(jìn)行檢測才能夠證明記錄是否存在錯誤，這樣不僅會浪費大量的資源，也會增加相應(yīng)的成本費用[5]。而自動化控制技術(shù)應(yīng)用下的儀器儀表，會對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實時的活性檢測，相關(guān)的數(shù)據(jù)信息都會存儲在儀器儀表的內(nèi)部系統(tǒng)中，并且還會形成區(qū)域式的記錄，即使是大容量的信息在同一時間接收，也能夠分類進(jìn)行儲存，不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)遺失和覆蓋的問題。

3.2 可拓展優(yōu)勢

儀器儀表中自動化控制技術(shù)應(yīng)用的實現(xiàn)具有一定的拓展性，在儀器儀表接入相關(guān)的測試設(shè)備以后，其中的自動化控制技術(shù)不僅會對儀器儀表產(chǎn)生作用，也會對相應(yīng)的設(shè)備產(chǎn)生一定的自動化控制，并且還可以由后臺的計算機設(shè)備及軟件進(jìn)行連接，直接根據(jù)儀器儀表的參數(shù)問題對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)管和調(diào)控，既能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程工作，增添工作的便利性，也提高了行業(yè)生產(chǎn)和建設(shè)的安全性。

3.3 數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢

自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用最為重要的便是計算機技術(shù)的應(yīng)用水平，水平越高數(shù)據(jù)處理的情況就越為良好，而在當(dāng)下計算機技術(shù)在不斷地完善，因而自動化儀器儀表也凸顯出重要的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)進(jìn)行實時反饋的同時，儀器儀表也能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，給予一定的建議[6]。比如說，在設(shè)備參數(shù)出現(xiàn)微小故障的時候，即使數(shù)據(jù)實時反饋在儀器儀表上，但工作人員不能夠時刻只關(guān)注一個儀器儀表設(shè)備，而儀器儀表設(shè)備在自動化控制技術(shù)的應(yīng)用下，能夠完成簡單的數(shù)據(jù)處理，對問題進(jìn)行分析以后直接觸發(fā)預(yù)警裝置，這樣便能夠吸引工作人員的注意力，對數(shù)據(jù)存在的問題進(jìn)行較為及時的處理和解決，從而便能夠進(jìn)一步凸顯自動化控制技術(shù)應(yīng)用下儀器儀表的重要作用和優(yōu)勢。

4 自動化控制技術(shù)在儀器儀表中應(yīng)用的有效策略

4.1 優(yōu)化儀器儀表結(jié)構(gòu)與性能

自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，提高了儀器儀表的應(yīng)用水平，也拓展了儀器儀表的應(yīng)用范圍，為更多的行業(yè)建設(shè)提供了助力。而自動化控制技術(shù)的應(yīng)用并不是直接的植入，需要儀器儀表的結(jié)構(gòu)和性能都符合相應(yīng)的要求，這樣才能夠?qū)⒂布蛙浖M(jìn)行有機結(jié)合，優(yōu)化儀器儀表的有效作用。對此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)注重對儀器儀表結(jié)構(gòu)與性能的優(yōu)化，為自動化控制技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)建良好的硬件環(huán)境。比如說，在獨立的儀器儀表系統(tǒng)中，可以增添微處理器和微控制器，避免算法受外界的過度干擾，從而實現(xiàn)儀器儀表設(shè)備的優(yōu)化，也能夠提高自動化控制技術(shù)的應(yīng)用效果。

4.2 提高儀器儀表自動化控制工作人員的綜合素養(yǎng)

儀器儀表的自動化控制技術(shù)，能夠使得其獨立完成檢測、計算和反饋工作，不需要人工的參與，全程都可以實現(xiàn)自動化，但是并不代表不需要人工，在保養(yǎng)、檢修以及精密測量等環(huán)節(jié)依舊需要工作人員的參與。并且自動化控制技術(shù)與儀器儀表的結(jié)合程度也與設(shè)計人員的專業(yè)水平具有密切的關(guān)聯(lián)性。對此，加強自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，還應(yīng)當(dāng)提高相關(guān)工作人員的綜合素養(yǎng)，一方面，要對操作人員的工作職責(zé)和工作內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的界定，避免其利用自動化儀器儀表代替必要性工作，同時企業(yè)還應(yīng)當(dāng)注重加強對員工的培訓(xùn)工作，要妥善掌握自動化儀器儀表的應(yīng)用、維修和保養(yǎng)知識，這樣才能夠在出現(xiàn)故障的時候第一時間進(jìn)行檢修，從而保證儀器儀表的正常運行，避免其對正常的生產(chǎn)和工作造成反向作用。另一方面，要想促進(jìn)自動化控制技術(shù)的融合，還應(yīng)當(dāng)注重綜合型人才的培養(yǎng)，相關(guān)的設(shè)計人員不僅要掌握自動化知識，更要了解儀器儀表的使用場景，掌握更多豐富的應(yīng)用知識和應(yīng)用數(shù)據(jù)，這樣才能夠提高自動化儀器儀表設(shè)計的針對性和有效性。

4.3 加強虛擬技術(shù)與儀器儀表的結(jié)合

目前，自動化控制技術(shù)在儀器儀表開發(fā)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，還包含相應(yīng)的虛擬技術(shù)，因而加強虛擬技術(shù)的融合也能夠促進(jìn)自動化控制技術(shù)的全面應(yīng)用。對此，設(shè)計人員可以通過對虛擬器進(jìn)行可視化設(shè)計，充分利用源代碼來提高儀器儀表的自動化水平，還能夠?qū)Σ煌脑O(shè)備進(jìn)行針對性的解讀，而虛擬器的使用不僅能夠解決儀器儀表在不同領(lǐng)域使用的差別性，也能夠節(jié)約生產(chǎn)的成本，甚至可以投入大批量的生產(chǎn)。比如說，生產(chǎn)廠家將虛擬器植入到儀器儀表設(shè)備以后，相應(yīng)的客戶只需要向廠家說明使用需求，然后廠家將代碼的信息給予客戶，這樣便會實現(xiàn)虛擬器的有效驅(qū)動，也能夠滿足使用過程中的各項要求，會與生產(chǎn)設(shè)備等應(yīng)用聯(lián)系得更加密切。同時儀器儀表的生產(chǎn)廠家也可以通過市場調(diào)查等多樣化的方式來了解更多客戶的實際需求，在生產(chǎn)的過程中只需要對虛擬器技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和發(fā)展，便能夠促進(jìn)自動化儀器儀表的優(yōu)化。對此，虛擬器技術(shù)優(yōu)化能夠采用的方法有很多，可以對驅(qū)動設(shè)備的靈活性予以加強；可以將開發(fā)工具應(yīng)用在交互發(fā)展體系中，實現(xiàn)簡單便捷的操作目標(biāo)；也可以增加轉(zhuǎn)換功能，讓用戶可以根據(jù)自己的實際需求，對儀器儀表的使用模式進(jìn)行科學(xué)合理地轉(zhuǎn)換，進(jìn)而能夠有利于虛擬技術(shù)與儀器儀表的結(jié)合，也能夠促進(jìn)自動化控制技術(shù)的深入應(yīng)用。

4.4 注重位置識別技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用

自動化控制在儀器儀表中的應(yīng)用會實現(xiàn)自動化的監(jiān)測，工作人員可以通過計算機直接觀測相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，不需要進(jìn)行實地的考察，而此時為了能夠區(qū)分不同的儀器設(shè)備，在參數(shù)出現(xiàn)錯誤的時候及時發(fā)現(xiàn)問題設(shè)備，凸顯自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢，還應(yīng)當(dāng)注重儀器儀表位置的顯示。對此，在自動化控制技術(shù)應(yīng)用的過程中還應(yīng)當(dāng)增添位置識別技術(shù)，要能夠精準(zhǔn)的識別儀器儀表所在的位置。可以將位置識別技術(shù)分為兩大類，通過具體的儀器儀表設(shè)計來進(jìn)行類別的選擇，也可以兩者同時使用形成雙保險。其中第一類是指內(nèi)部識別技術(shù)，也就是接觸儀器儀表內(nèi)部的傳感設(shè)備，來實現(xiàn)內(nèi)部位置的系統(tǒng)分析和精準(zhǔn)識別。另一類是外部識別分析，主要是根據(jù)信息的傳輸來源和設(shè)備的位置監(jiān)控來進(jìn)行針對性的分析，從而能夠保障數(shù)據(jù)處理的及時和準(zhǔn)確，避免出現(xiàn)問題查找過度浪費時間的情況，降低自動化控制技術(shù)的應(yīng)用水平。

4.5 完善儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用

自動化控制技術(shù)的應(yīng)用會使得儀器儀表與計算機形成完整的工作系統(tǒng)，而此時儀器儀表設(shè)備不再是一個單獨的設(shè)備，工作人員也不需要近距離觀察表盤才能夠獲取信息，而是通過遠(yuǎn)程的操控便能夠獲取相關(guān)的信息參數(shù)，從而實現(xiàn)信息的及時分析與處理，尤其是針對一些高危險性的工作場所，對進(jìn)出人數(shù)都有嚴(yán)格規(guī)定的場所，這一操作便具有極大的便利性。因此，在自動化控制技術(shù)應(yīng)用的過程中，還應(yīng)當(dāng)注重完善儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，將其與計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的融合，保證儀器儀表在任何區(qū)域都可以予以使用，拓展了儀器儀表應(yīng)用的范圍，能夠為一些危險作業(yè)提供前期的信息和信號支持，實現(xiàn)有效的信息保存和信息傳輸。同時，這種網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用也會有利于實驗儀表儀器設(shè)備進(jìn)行自我監(jiān)控，降低危險事故的發(fā)生，節(jié)約一定的人工成本，實現(xiàn)儀器儀表的重要革新，也使其能夠得到更為廣泛的應(yīng)用，從而更好地融合自動化控制技術(shù)，也能夠有效提高儀器儀表設(shè)備的整體工作效率。

5 結(jié)語

儀器儀表應(yīng)用在生產(chǎn)生活中，將自動化控制技術(shù)與儀器儀表進(jìn)行結(jié)合，能夠更進(jìn)一步凸顯儀器儀表的作用，實時對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測與管理。因此，自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用能夠充分發(fā)揮儲存優(yōu)勢、數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢和可拓展優(yōu)勢。目前儀器儀表與自動化控制技術(shù)的結(jié)合較為緊密，但是整體來講，由于發(fā)展的時間還比較短，還需要進(jìn)一步予以完善。對此，加強自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)優(yōu)化儀器儀表結(jié)構(gòu)和性能，提高工作人員的綜合素養(yǎng)；還應(yīng)當(dāng)加強虛擬技術(shù)的結(jié)合，應(yīng)用位置識別技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而便能夠有利于自動化控制技術(shù)在儀器儀表中的全面應(yīng)用，也能夠提高儀器儀表的性能，強化儀器儀表的功能，為更多的領(lǐng)域提供幫助。