儀表技術在工業自動化中的應用與發展趨勢研究

【關鍵詞】儀表技術；工業自動化；應用；發展趨勢

引言

在社會市場體系不斷發展的形勢下，工業生產模式逐漸嚴格，為了進一步提升工業和生態環境的和諧發展，工業生產技術正在以前所未有的速度改進和優化。儀表技術作為其中的重要內容之一，有利于提升工業生產自動化的控制精度，結合計算機和信息技術，強化生產設備和儀器監督效果，完善生產體系，在提升生產效率的基礎上加大生產安全性。

一、儀表技術的分類

（一）溫度儀表技術

溫度儀表技術的主要目的是提升工業生產溫度測量效果，在工業自動化系統運行的過程中，會隨著生產的時間推移，溫度不斷提升，因此，必然需要對溫度進行實時監測，合理利用溫度儀表技術開展溫度測量和監控效果。溫度儀表技術涉及熱電阻或熱電偶設備，以此對自動化系統進行控制。隨著智能化技術不斷進步，溫度儀表技術逐漸成熟，溫度控制技術更加精準，能夠借助計算機系統將數據信息傳送至服務中心，通過對數據逐步進行處理，提升溫控測量的質量。

（二）物位儀表技術

工業自動化生產過程中，物位儀表技術的應用也很常見，主要是利用儀表技術來定位產品，將信號轉變成電信號輸出，然后轉變成可讀的數據。在實際生產中，可以通過物位儀表技術明確生產產品的高度、長度等。在測量輸油管道中油面位置、鐵道電氣距離等方面，物位儀表技術的應用很普遍，尤其是在液體生產過程中，應用效果較為明顯。

（三）壓力儀表技術

在工業生產中，壓力儀表技術同樣是一種常見的技術。工業生產中，為了確保生產效果，需要合理控制設備的使用壓力。通常情況下，壓力測試會將壓力儀表與壓力管道、壓力計等設備連接起來，以便觀察生產過程中的壓力變化。在智能化技術應用下，壓力儀表技術的應用還可以針對壓力異常問題給予警示，以便工作人員及時采取措施進行處理，避免出現生產安全事故。另外，工業生產過程中應用壓力儀表技術，也可以對生產數據進行記錄，為工作人員分析數據提供便利，幫助他們及時找到潛在風險，保證人身安全。

二、工業自動化中儀表技術的應用

（一）工業自動化中傳感器技術的多元應用

在儀表技術中，傳感器作為一項重要組成部分，起到物理量轉換的作用。傳感器可以將采集的數據轉變成數字信號，有利于對工業參數的檢測和監測。傳感器的基本結構如圖1所示。在工業自動化的過程中，傳感器技術在電力、石油、化工等領域應用廣泛。以化工行業為例，由于化工生產存在一定的安全風險，通過傳感器技術的應用，可以對生產溫度、壓力、流量進行實時監測，以此掌握各項工序的反應參數，并且將監測結果轉變成生產所需的信息，如酸堿度、濃度等數據，為相關工作人員提供更真實可靠的數據。在電力自動化系統中，傳感器技術的應用可以實現對電壓、頻率、電流等數據的監測，同時可以根據監測結果對發電機組功率自動調節，保證電網安全運行。

（二）工業自動化中信號處理技術的應用

在工業自動化系統中，信號處理技術也是一項常見儀表技術，具有分析、處理、優化數據的作用，以此提升工業化系統的可靠、穩定效果。信號處理技術在實際工業生產中，大多應用在設計與優化工業自動化系統，或系統故障診斷與維修方面。在工業儀表技術中，相對于繼電器控制裝置，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）具有具有操作簡便、維修便利的優點，體積也小，能夠直接使用115V電壓，為工業自動化生產提供較大助力。例如，輸送機系統維護過程可利用儀表信號處理技術來判斷PLC及開關信號是否正常，其工作流程如圖2所示。

信號處理技術可以對反應過程進行監測，并且得到各種數據，以此精準控制各類物質的質量，起到優化工業生產作用；另外，還需要定期對儀表技術進行檢查。需要檢查的項目如表1所示。

（三）工業自動化中數據采集技術的應用

在工業自動化生產中，數據采集技術作為一項關鍵技術，可以對工業生產中的各項數據進行準確、快速的采集和存儲。通常情況下，數據采集技術在工業自動化系統中數據采集、存儲方面應用優勢較為明顯。例如，在生產制造業中，數據采集技術和傳感器技術應用可以實現線上采集和處理數據，并將處理后的數據存儲在數據庫內，借助數據分析技術對其進行分析和處理，明確各項數據的參數值和存在的問題，通過采取相應的技術措施進行處理和優化。對于自動化工業生產來說，儀表技術逐漸朝著智能化方向發展，推動數據采集技術的應用更加廣泛。對于系統故障診斷而言，信號處理技術可以對傳感器傳輸的數據進行分析、整合，找到數據差異，進而精準定位故障位置，找到影響因素，及時進行處理和維護，促使工業自動化系統處于正常狀態。

三、儀表技術在工業自動化中應用的技術難度及對策

儀表技術在工業自動化中的應用存在一定的技術難度，嚴重影響其應用效果。

（一）儀表技術面臨著更新換代的巨大壓力

在科技水平不斷提升的今天，工業自動化的發展對儀表技術的要求也在不斷提高。企業應不斷進行相關技術和設備的升級工作，才能有效提高自身的行業競爭力，但儀表技術更新升級存在一定的技術難度，亟需加以解決。

為解決工業自動化儀表技術升級問題，企業可從國外引進先進的儀表技術，從而滿足技術更新換代的需求。企業還可以 與儀表供應商之間進行緊密合作，從而及時獲取先進的技術方案和先進儀表設備，有效提升自身的競爭力。同時，企業技術人員也可在工業自動化儀表設備中增加傳感器、控制器和執行器，有效提升其智能化水平，達到技術升級的目的。

（二）工業自動化儀表的維護和管理工作極其復雜

在工業自動化生產中，其儀表系統十分復雜，且擁有大量設備，需要對其進行日常維護和管理，才能確保儀表設備的正常運行，助力工業自動化生產。但工業自動化儀表種類多樣，且維護方法不同，對其維護管理工作帶來巨大挑戰。

為解決儀表設備維護困難問題，有必要構建完善的維護管理制度。首先，建立日常檢查制度，技術人員應對儀表設備進行日常檢查和維護，指定相應的點檢標準，并對儀表設備的使用情況加以記錄。同時還應做好硬件和軟件管理工作，對硬件中的插件板、卡件等變更情況進行詳細記錄，并對軟件內容進行雙重備份，以免因檢修工作造成相關內容的缺失。其次，建立儀表設備定期養護制度。養護人員應對儀表設備表面進行清潔養護，對設備接線情況、附件顏色、配件數量等進行全面檢查，并按照維修養護手冊進行儀表設備的定期保養，確保其運行穩定。再次，提高工業自動化儀表的可靠性。在進行儀表設備的采購工作時，采購人員應該對其安全性和可靠性進行優先考慮，才能保證儀表設備安全、穩定運行，以免影響工業自動化生產，進而減少儀表設備突發故障的幾率。最后，為及時發現工業自動化儀表設備的故障問題，應 建設儀表設備監控系統，對儀表設備的運行情況進行實時記錄，一旦發現某個儀表設備出現異常問題，監控系統會發出警報，并在屏幕中顯示故障位置，便于維修人員及時解決問題，確保安全生產。

四、工業自動化中儀表技術的發展前景

（一）智能化發展態勢

當前，市場競爭局勢越來越激烈，全球進入了智能化發展階段，旨在不斷提升工業化生產效果，促使工業朝著智能化、高端化方向發展，在這樣的形勢下，智能化儀表設備勢必會得到更多的發展空間，不僅如此，智能化儀表技術也起到了推進生產效率的作用，促使工業生產快速、高效。為此，儀表技術智能化發展與工業自動化生產之間相輔相成。新時代背景下，智能化儀表技術主要涉及大數據、云計算、人工智能等技術，結合當下網絡技術，能促使工業生產更加高效、精準、快速進行。通過合理控制各種安全風險，智能化儀表技術能有力提升儀表技術的分析和數據處理能力，也可以利用算法對生產過程進行預測，以此掌握工業生產和發展的形勢。另外，智能化儀表設備也可以根據工業化生產特性進行分析，實現自動控制生產設備及物料投放的目的，促使各類生產任務高效落實。

（二）提升自動化安全生產技術

工業生產中最受關注的話題便是生產安全性。隨著自動化儀表的廣泛應用，越來越多廠家在獲得相關資質的基礎上，不斷加大自動化儀表技術生產力度，積極采用新的生產技術，提升儀表技術的生產安全性能。因此，隨著市場的發展和進步，企業要想獲得一席之地，需要從自身的生產角度出發，通過反復測試儀表安全功能，在保證其質量和功能的基礎上，提升自身的核心競爭力，并確保流入市場的儀表質量滿足實際生產需求。

（三）有利于節約成本

在工業自動化生產技術中，儀表技術通過實現自動化控制，在保證精度和安全的同時，能節約企業資金和投入成本，促進工業生產。現階段，社會對于節能降耗、環保生產的重視力度逐漸提升，儀表技術自動化控制功能可以精準地控制各類物料投放，避免出現物料浪費的問題，全面提升資源利用率。由此，自動化控制技術應用可以解放大量的人力資源。工作人員通過對機械設備進行有針對性的改進，改進企業內部生產體系，就能實現系統自動化技術控制目的。

結語

在科學技術的支持下，儀表技術系統實現了顯著的提升與全方位的改進，其在工業自動化生產領域中的應用變得愈發廣泛且深入。這一技術革新致力于實現高效、精準、安全及智能化的生產目標，為工業自動化生產的整體質量和效率提供了堅實的技術支撐。通過不斷優化與創新，儀表技術系統正助力工業領域邁向更高水平的發展階段，有效促進了工業的可持續發展，為構建綠色、智能、高效的現代工業體系奠定了堅實的基礎。