關(guān)于工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)的探討

王凱 中海油氣（泰州）石化有限公司

一、自動(dòng)化儀表的有關(guān)介紹

自動(dòng)化儀表的功能很多，其中顯示儀表有模擬、數(shù)字、記錄和指示等功能。顯示儀器還包括指示器、數(shù)字儀器、指示器、模擬儀器等。其中多點(diǎn)記錄和單點(diǎn)記錄是記錄儀表的主要類型。記錄儀器分為有紙和沒有紙的記錄和有紙的記錄。有紙的話可以分成記錄和記錄。單元組合式調(diào)整儀表和基地式調(diào)整儀表是儀表的主要類型。自動(dòng)化儀表在導(dǎo)入微處理器后，可將調(diào)整器分為固定度調(diào)整器和編程調(diào)整器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)構(gòu)造分為活塞式、薄膜式以及長(zhǎng)形成執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。

二、檢測(cè)、執(zhí)行儀表分析

（一）壓力儀表

壓力儀表直接影響企業(yè)生產(chǎn)過程中的安全性，因此壓力儀表被企業(yè)尤為關(guān)注。HAKKEKA430A壓力變送器用于測(cè)量氣體、液體和蒸汽的壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4～20mADC的電流信號(hào)輸出。HAKK-EKA430A也可以通 過BRAIN手 操 器 或CENTUMCS/μXL或HART375手操器相互通訊，通過它們進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控等。機(jī)械式壓力儀表中彈性敏感元件機(jī)械強(qiáng)度較高，且生產(chǎn)較為便捷。以上優(yōu)勢(shì)使得機(jī)械式壓力儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛應(yīng)用。壓力儀表的指針可以顯示出測(cè)量范圍內(nèi)的壓力值，通常情況下壓力儀表刻度盤指示范圍一般在270度。

（二）溫度儀表

溫度計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，性價(jià)比高，適用于塑料、食品、包裝機(jī)械等行業(yè)。溫度計(jì)、溫度計(jì)和溫度變化器是一般的溫度計(jì)類型。溫度計(jì)包括一次儀表和兩次儀表。其中熱電偶、熱阻、雙金屬溫度計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)等是一次儀表的主要結(jié)構(gòu)。

（三）流量?jī)x表

流量?jī)x表種類較多，如電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、浮子流量計(jì)、科氏力質(zhì)量流量計(jì)、熱式（氣體）質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等，工業(yè)生產(chǎn)中流量?jī)x表的應(yīng)用情況是較為常見的。生產(chǎn)中應(yīng)用耐腐蝕型流量計(jì)可以檢測(cè)生產(chǎn)過程中氣體介質(zhì)流量和腐蝕性液體，結(jié)合相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果，采取有效措施可以確保生產(chǎn)的安全性。

（四）物位儀表

物體位置測(cè)量?jī)x是測(cè)量液態(tài)和粉末狀材料的液面和裝載高度的工業(yè)自動(dòng)化儀表。測(cè)定塊狀、顆粒狀及粉末狀等固體物的堆積高度，或?qū)⒈砻嫖恢玫膬x表稱為材料位計(jì)，測(cè)定罐、塔和槽等容器內(nèi)的液體高度，或?qū)⒁好嫖恢玫膬x表稱為液面計(jì)，也稱為液面計(jì)。測(cè)量容器中兩個(gè)不相互溶解的液體或固體和液體界面位置的儀器稱為相界面計(jì)。

三、自動(dòng)化儀表控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

智能控制理論下可以對(duì)人類的思維方式進(jìn)行模擬，起到控制生產(chǎn)過程的目的。模糊控制、專家控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是目前較為成熟的智能控制理論。

（一）模擬控制

模擬控制可以按照人工操作思維程度執(zhí)行工作。其中具體控制流程如下，結(jié)合化工采樣得到對(duì)應(yīng)的輸出值，對(duì)所選擇系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)變量展開計(jì)算。隨后將輸出變量精確值轉(zhuǎn)換成模糊量。在模糊控制規(guī)則以及模糊變量下，結(jié)合相應(yīng)的模糊推理合成規(guī)則對(duì)模糊控制量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后得出更為準(zhǔn)確的控制量。

（二）專家系統(tǒng)或?qū)＜铱刂?/h3>

專家系統(tǒng)或者專家控制離不開專家人員豐富的知識(shí)積累和工作經(jīng)驗(yàn)。構(gòu)成專家遙控器的部件較多，如控制器、推理器以及知識(shí)庫等。專家控制器最為核心的環(huán)節(jié)就是專家知識(shí)，及其自身含有的專家知識(shí)直接影響專家控制器的好壞。其中知識(shí)庫中包含的專家知識(shí)是較多的，如使用規(guī)則知識(shí)、工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、自學(xué)習(xí)知識(shí)、控制理論知識(shí)以及處理特殊問題的知識(shí)等。

（三）模型預(yù)測(cè)控制

模型預(yù)測(cè)控制作為一種較為特殊的控制方式，是建立在閉環(huán)優(yōu)化控制策略基礎(chǔ)之上的。模型預(yù)測(cè)控制主要具備以下三個(gè)功能，一是可以對(duì)未來的動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，在預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)下可以將擬合工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型顯示出來；二是呈現(xiàn)出來的控制作用可以在不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)下反復(fù)實(shí)施。借助該模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)可以對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程采樣周期展開預(yù)測(cè)，明確出最佳的控制序列，將最佳的控制序列納入工業(yè)生產(chǎn)程序中可以優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)；三是該控制系統(tǒng)可以起到反饋校正的目的。所謂反饋校正就是對(duì)模型預(yù)測(cè)精確程度進(jìn)行檢測(cè)，以免較大誤差的出現(xiàn)。模型預(yù)測(cè)控制是建立在系統(tǒng)脈沖和階躍響應(yīng)非參數(shù)模型基礎(chǔ)之上的。經(jīng)過大量的生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，模型預(yù)測(cè)控制不僅可以對(duì)每個(gè)采樣時(shí)刻出現(xiàn)的模型偏差以及失真等問題有效解決，也可以解決干擾引起的不確定動(dòng)態(tài)。此外，改變對(duì)應(yīng)不等式約束可有效解決傳感器和調(diào)節(jié)器失調(diào)等問題。目前在模型預(yù)測(cè)控制中應(yīng)用較為普遍的是CARIMA和ARMA等輸入輸出參數(shù)化模型預(yù)測(cè)控制。伴隨先進(jìn)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在LQG算法和LQ算法下又衍生出了滾動(dòng)時(shí)域控制。

四、自動(dòng)化儀表控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

（一）應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展

未來的自動(dòng)化儀表控制技術(shù)在應(yīng)用系統(tǒng)上會(huì)更加成熟與完善。DCS與FCS長(zhǎng)期共存，兩者可以起到協(xié)同促進(jìn)的作用，共同推動(dòng)工業(yè)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中FCS作為具有代表性的自動(dòng)化儀表技術(shù)，其先進(jìn)性領(lǐng)先于DCS，但是DCS應(yīng)用系統(tǒng)更為成熟。DCS與FCS相互配合可以有效借助DCS成熟經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)促使FCS優(yōu)勢(shì)得到更為全面的體現(xiàn)。

（二）儀表軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

儀表軟測(cè)量技術(shù)也是今后自動(dòng)化儀表控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一。工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中將儀表軟測(cè)量技術(shù)納入其中，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)資料，在自動(dòng)化故障診斷技術(shù)的幫助下可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障信息，確保工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。

五、結(jié)語

綜上所述，自動(dòng)化儀表控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用是較為常見的。該技術(shù)的應(yīng)用可以明顯提高生產(chǎn)效率，能為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。相信未來的自動(dòng)化儀表控制技術(shù)會(huì)發(fā)展得更加成熟與完善，帶給企業(yè)更多的便利。