自動化儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

王振中

摘要：在現(xiàn)代技術(shù)的推動下，工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中自動化儀表設(shè)備發(fā)揮著越來越重要的作用，為了保證儀表的可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，需要依靠有關(guān)的控制系統(tǒng)加強(qiáng)對自動化儀表的控制工作，確保其作用能夠得到充分發(fā)揮，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展進(jìn)步。文章在研究的過程中主要分析了自動化儀表控制系統(tǒng)基本情況，自動化儀表控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，以及1§動化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：自動化儀表；控制系統(tǒng)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

當(dāng)前，隨著智能技術(shù)發(fā)展的不斷深入，自動化儀表控制技術(shù)在設(shè)備管理當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，特別是隨著嵌入式計算機(jī)的使用改變了當(dāng)前自動化儀表的設(shè)計以及概念，并對控制系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在我國裝備工業(yè)快速發(fā)展的過程當(dāng)中，自動化儀器儀表以及控制系統(tǒng)作為神經(jīng)中樞，發(fā)揮著重要的推動作用。

1.自動化儀表控制系統(tǒng)概述

1.1自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展概述

在現(xiàn)代技術(shù)的推動下，我國制造業(yè)發(fā)展速度加快，在這一過程中我國對自動化儀表以及控制系統(tǒng)提出了更高的要求，在我國市場需求的推動下，我國自動化儀表控制系統(tǒng)技術(shù)得到不斷突破并在部分領(lǐng)域達(dá)到了世界先進(jìn)水平。近年來，在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中，自動化儀表在發(fā)展中國家得到了廣泛的應(yīng)用，并且保持了較高的增長速度，相對于發(fā)展中國家發(fā)達(dá)國家自動化儀表控制技術(shù)的應(yīng)用增長速度相對比較慢。雖然，近年來我國自動化產(chǎn)品在相關(guān)技術(shù)的推動下取得巨大的發(fā)展，但是，從整體上看和國外發(fā)達(dá)國家還存在一定差距，尤其是在高技術(shù)以及高附加值產(chǎn)品方面。

大型化以及復(fù)雜化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。從國外自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，保證系統(tǒng)的高度可靠性是其重要的發(fā)展方向。在具體研究當(dāng)中，自動化控制系統(tǒng)在原理以及結(jié)構(gòu)設(shè)計上的創(chuàng)新，使得現(xiàn)場儀表復(fù)雜、容易損毀以及難以進(jìn)行維修的現(xiàn)狀正在逐漸發(fā)生改變。相關(guān)企業(yè)甚至已經(jīng)明確提出為其產(chǎn)品提供10年的保修期，并目在試用期也不需要維修以及調(diào)整產(chǎn)品。同時，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的快速發(fā)展，在具體應(yīng)用中不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)單個產(chǎn)品出現(xiàn)的故障，同時還可以對整個工程中成千上萬的工業(yè)自動化控制設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，可以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，極大地提高系統(tǒng)的可靠性。自動化控制儀器實(shí)物如圖1所示。

1.2自動化儀表及控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

為了推動我國自動化儀表及控制系統(tǒng)的發(fā)展，我國政府對儀表行業(yè)的發(fā)展提供了大力支持，這樣使我國儀表行業(yè)在較短的時間內(nèi)獲得了快速的發(fā)展，不僅形成比較健全的門類，同時布局也更加合理。目前，在我國政府的支持下，我國已經(jīng)初步形成了具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和規(guī)模的儀表工業(yè)基礎(chǔ)。同時，在我國培養(yǎng)了一批品牌企業(yè)，這極大地提高和擴(kuò)大了我國自動化儀表以及控制系統(tǒng)的競爭力以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模。隨著技術(shù)水平的不斷提高，當(dāng)前我國企業(yè)已經(jīng)初步具備了國際市場競爭能力。

在現(xiàn)代技術(shù)的推動下，當(dāng)前系統(tǒng)軟件在應(yīng)用中正在朝著便捷化發(fā)展，接口逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)業(yè)化方向更加傾向于專業(yè)化，并且其網(wǎng)絡(luò)開放化、規(guī)模大型化、功能模塊化發(fā)展趨勢更加明顯。當(dāng)前一些前瞻性的技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用，可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)的故障并迅速進(jìn)行診斷。新技術(shù)、新原理以及新材料的使用也使得現(xiàn)場儀表對復(fù)雜工況條件以及環(huán)境的適應(yīng)性得到顯著提高，并且耐高溫、高壓和高壓差、強(qiáng)沖刷、強(qiáng)輻射等產(chǎn)品的出現(xiàn)也使絕大部分用戶現(xiàn)場檢測難題得到解決。無線通信、自適應(yīng)、自診斷等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)都是由于應(yīng)用了快速發(fā)展的高量程比、模塊化結(jié)構(gòu)、紅外技術(shù)。

2.自動化控制系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

2.1存儲能力

在自動化儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用之前，之前的儀表控制系統(tǒng)當(dāng)中，儀表運(yùn)行的不同時期工作人員需要對儀表運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄，這樣才能夠反映儀表的運(yùn)行狀態(tài)的變化情況。即使在儀表控制系統(tǒng)當(dāng)中使用了組合的邏輯電路以及時序電路，但是，也只能夠?qū)δ骋惶囟〞r刻進(jìn)行記錄，工作人員仍舊需要定期監(jiān)控儀表的運(yùn)行數(shù)據(jù)。如此，在工作當(dāng)中不僅增加了工作人員的工作強(qiáng)度，還會導(dǎo)致記錄的數(shù)據(jù)不完整，難以通過記錄的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地反映設(shè)備和管道內(nèi)氣壓、溫度等相關(guān)參數(shù)的變化情況。但是，在自動化儀表控制系統(tǒng)當(dāng)中，能夠?qū)x表的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并將儀器儀表在每階段的運(yùn)行數(shù)據(jù)存入到控制系統(tǒng)中的中央處理器中。之后，可以根據(jù)監(jiān)控需要?dú)w檔和輸出不同階段的儀表運(yùn)行數(shù)據(jù)，這為后期的分析處理以及設(shè)備管理工作提供了重要的依據(jù)。

2.2優(yōu)秀的計算與數(shù)據(jù)處理能力

在自動化儀表控制系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，通過在其內(nèi)部嵌入微型計算機(jī)，能夠有效地提升控制系統(tǒng)的計算以及數(shù)據(jù)處理能力，從而有助于實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的數(shù)字化管理。同傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，自動化儀表控制系統(tǒng)能夠?qū)x表運(yùn)行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，在對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化處理之后，可以將儀表在某一時間的運(yùn)行數(shù)據(jù)變化情況通過圖表的方式形象地展現(xiàn)出來，這樣可以在圖像上對儀表的運(yùn)行實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)分析。自動化儀表控制系統(tǒng)完善了數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析功能，這樣有助于提高設(shè)備的維護(hù)水平和設(shè)備的管理效率，促進(jìn)生產(chǎn)力提高。

2.3可擴(kuò)展性良好

自動化儀表控制系統(tǒng)采用軟件程序代替了傳統(tǒng)復(fù)雜的硬件處理器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)字化管理，其本身就具有很強(qiáng)的可拓展性，不需要在系統(tǒng)的外部增加額外的硬件設(shè)備就能很好地提升系統(tǒng)的性能，而只需要在系統(tǒng)的內(nèi)部安裝相應(yīng)的應(yīng)用軟件或者是對系統(tǒng)內(nèi)部的軟件進(jìn)行升級改造，就能夠起到拓展系統(tǒng)應(yīng)用功能的作用。此外，在自動儀表控制系統(tǒng)當(dāng)中還能夠提供可視化操作，這樣使程序設(shè)計變得更加簡單，使軟件升級工作也變得更加快捷，而不需要重復(fù)編程工作也不需要更改電路，這樣有利于在設(shè)計的過程中根據(jù)儀表的具體情況完成設(shè)計，在后期的維護(hù)管理當(dāng)中也可以對系統(tǒng)功能進(jìn)行有計劃的拓展。

3.自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展分析

3.1自動儀表總現(xiàn)場發(fā)展趨勢

過程控系統(tǒng)自動化的現(xiàn)場設(shè)備一般被稱為現(xiàn)場儀表?，F(xiàn)場儀表主要有變送器、在線分析儀表以及其他監(jiān)測儀表?，F(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，使組件集中和分布式測試變得更加簡單。當(dāng)前，集中測控已經(jīng)很難滿足進(jìn)行復(fù)雜、大范圍以及遠(yuǎn)程測控的需要，因此，需要及時組建可以滿足不同現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的總線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場總線正是在這種環(huán)境下出現(xiàn)的?，F(xiàn)場總線是在不同現(xiàn)場儀表和中央控制之間的一種開放的、數(shù)字化的、雙向多站的通信系統(tǒng)。當(dāng)前，自動化技術(shù)的一個十分重要的表現(xiàn)方式就是現(xiàn)場總線，并為測控儀表的發(fā)展提供了重要的機(jī)遇。

3.2自動化儀表開放性發(fā)展趨勢

Windows/CE，Linux等嵌入式操作系統(tǒng)為系統(tǒng)軟件核心和高性能微處理硬件系統(tǒng)核心的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在測控儀器當(dāng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，可以預(yù)見隨著自動化儀表控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，未來儀器儀表和計算機(jī)之間的聯(lián)系將會變得更加緊密，Agilent公司就明確指出儀器儀表需要所有計算機(jī)的接口，例如打印機(jī)接口、USB接口等。測量所得到的數(shù)據(jù)確?？梢酝ㄟ^USB接口存儲到移動存儲設(shè)備當(dāng)中，這樣對儀器儀表設(shè)備的操作就像操作一臺電腦一樣簡單。儀器儀表上齊備的接口能夠確保其可以與多種現(xiàn)場測控儀表或者是執(zhí)行器設(shè)備進(jìn)行連接，在過程控制系統(tǒng)主機(jī)的支撐下，依托于網(wǎng)絡(luò)能夠形成具有特定功能的測控系統(tǒng)，這樣能夠有效實(shí)現(xiàn)多種智能化現(xiàn)場測控設(shè)備的開放式互連系統(tǒng)。

3.3網(wǎng)格化發(fā)展趨勢

由于現(xiàn)場總線技術(shù)使用了計算機(jī)數(shù)字通信技術(shù)，可以讓自動化控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備加入到工廠信息網(wǎng)絡(luò)中，并作這一網(wǎng)絡(luò)的底層，使智能儀表的作用能夠得到有效發(fā)揮。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的在工業(yè)中應(yīng)用日益廣泛，可以預(yù)見為了適應(yīng)工業(yè)的發(fā)展，在未來有可能會出現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系作為要特征的自動化儀表，也就是IP智能現(xiàn)場儀表，例如基于嵌入式Internet的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：Ethernet可以貫穿到網(wǎng)絡(luò)的不同層次中去，并能將其變成透明的，覆蓋整個企業(yè)的應(yīng)用實(shí)體，它在真正意義上實(shí)現(xiàn)辦公自動化和工業(yè)自動化的無縫銜接，因此，將其看作是扁平化的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。由于其具備了良好的互連性以及拓展性，這使其成為一種真正的全開放網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的大統(tǒng)一。

4.結(jié)語

近年來，我國自動化儀表控制系統(tǒng)取得了快速的發(fā)展，但是，也必須認(rèn)識到我國自動化儀表控制系統(tǒng)與國外相比還存在著很大的差距，因此，在我國自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展中需要注重加強(qiáng)對國外技術(shù)的吸收和再創(chuàng)造，這樣才能促進(jìn)我國自動化儀表控制系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，為其在我國工業(yè)建設(shè)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。