儀表自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)探析

李國(guó)勇

中海石油有限公司，北京 100010

所謂的儀表自動(dòng)化指的就是電氣自動(dòng)化的專業(yè)中一個(gè)分支，其自身就具備了一定的特殊、重要性。其中儀表和信息的采集之間是緊密相關(guān)的，這也是一個(gè)十分關(guān)鍵的部分。經(jīng)過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控才可以確保相關(guān)設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是由于儀表本來(lái)就具備了自動(dòng)化的特性，因此即使是沒(méi)有人操作的情況下也可以進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和記錄，之后可以根據(jù)相關(guān)的結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。除此之外如果生產(chǎn)有需要，還可以將測(cè)試的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)地方進(jìn)行數(shù)據(jù)加工和處理。

工業(yè)的自動(dòng)化設(shè)備所使用的儀器儀表是高性能的可以自動(dòng)控制的，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程測(cè)量、顯示都需要通過(guò)該儀器儀表，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)控制的有效性。通常的自動(dòng)檢測(cè)儀表都是由三大部分構(gòu)成：一是傳感器，二是變送器，三是顯示器。這三部分只有充分結(jié)合起來(lái)才可以稱得上是完整的儀表，缺少任何一部分都不行。正是由于自動(dòng)化的檢測(cè)儀對(duì)測(cè)量的結(jié)果較精確、顯示較清晰、操作程序簡(jiǎn)單，在工業(yè)的生產(chǎn)中廣泛的得到了應(yīng)用。

1 儀表自動(dòng)化的測(cè)試分類

由于儀表獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此我們生活中許多地方多需要使用儀表。工業(yè)生產(chǎn)中，人們將儀表依照測(cè)量數(shù)據(jù)的不同進(jìn)行分類，主要分為以下幾種：

1）壓力類型的儀表

在工業(yè)生產(chǎn)中使用的儀表是壓力形式的，就是進(jìn)行生產(chǎn)工業(yè)時(shí)利用高壓來(lái)讓材料產(chǎn)生變化以期達(dá)到生產(chǎn)的需求標(biāo)準(zhǔn)。最早期使用的是壓力計(jì)，將導(dǎo)壓管道和壓力計(jì)鏈接起來(lái)，通過(guò)觀察知道生產(chǎn)過(guò)程的各階段壓力變化。因?yàn)樵谏a(chǎn)的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生壓力，但是如果不進(jìn)行觀測(cè)就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備的損害，甚至有可能引起工作人員生命安全的危害。依照測(cè)試原理還可以將壓力表分為壓力傳送器、壓力傳感器等等，自動(dòng)化的儀表在測(cè)試壓力時(shí)就是通過(guò)壓力的調(diào)節(jié)系統(tǒng)將采樣到的信號(hào)傳輸?shù)娇刂菩酒ミM(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

2）溫度類型的儀表

溫度儀表處在自然界的每一個(gè)角落，工業(yè)生產(chǎn)中更加必不可少。在一定的壓力以及溫度下物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生某種反應(yīng)，以前常用來(lái)測(cè)量溫度的儀器都是熱電阻。近些年來(lái)隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了集成度較高的溫控智能系統(tǒng)，使用總線技術(shù)將熱電阻的信號(hào)傳輸?shù)诫娔X芯片中，進(jìn)行采樣信息處理。

3）物位類型的儀表

使用物位儀表就是為了探測(cè)原料或者產(chǎn)品液面的位置。通常在輸油管道、忒到電氣工程中都會(huì)有所使用。

4）流量、流速類型的儀表

在一般的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，使用流量、流速的儀表頻率是比較高的，這類儀表所測(cè)量到的數(shù)據(jù)是一個(gè)在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)截面的各種流體質(zhì)量或者是體積的值，某些時(shí)候可能還需要將管道里面的流體所流過(guò)的體積以及質(zhì)量進(jìn)行累計(jì)測(cè)量。

壓力儀表的一般工作原理是經(jīng)過(guò)彈簧管壓力或者真空的作用由產(chǎn)生的彈性變形進(jìn)一步導(dǎo)致管端的位移，這種位移要經(jīng)過(guò)機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)才可以進(jìn)行不斷放大，然后傳遞給特定的指示裝置，此時(shí)就可以在分度盤上知道測(cè)量值。

2 自動(dòng)化儀表的應(yīng)用發(fā)展方向

實(shí)現(xiàn)儀表的自動(dòng)化控制首先就是要將現(xiàn)代化的儀表改造成自動(dòng)化的集成系統(tǒng)，主要分為數(shù)據(jù)的測(cè)量采集、處理、執(zhí)行。自動(dòng)化儀表的發(fā)展主要是以下3個(gè)方面。

2.1 傳感器的運(yùn)用

作為儀表數(shù)據(jù)采集的單元，傳感器是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，可以說(shuō)它的發(fā)展影響著自動(dòng)化儀表的發(fā)展。如今傳感器的類型層出不窮，其發(fā)展方向也是朝著新科技、高集成的方向前進(jìn)。傳感器的使用材料也是新型的，為傳感器發(fā)展給予了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也為儀表集成化給予了一定的必要條件。

2.2 編程控制器在儀表中的應(yīng)用

所謂的可編程控制器指的就是將傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，依照原定程序發(fā)出命令。這是利用軟件代替硬件電路的重要手段之一，將原本復(fù)雜的電路用軟件編程，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，儀表體積也變得更小功能也多樣化，測(cè)量精度和要求也在不斷提高。

2.3 調(diào)節(jié)器在儀表中的運(yùn)用

在80年代，由于微處理器的不斷發(fā)展，在儀表中使用的調(diào)節(jié)器也開(kāi)始向著智能型的數(shù)字形式發(fā)展。也正是由于數(shù)字式設(shè)定以及運(yùn)算的功能不斷加強(qiáng)使得儀表自動(dòng)化中的調(diào)節(jié)器功能大幅度提高，即使是多種制式的信號(hào)也可以同時(shí)輸入，由PID自主進(jìn)行整定，在一定程度上使得工藝生產(chǎn)的控制度變得更高，操作程序也變得更加簡(jiǎn)單。也真是因?yàn)橥ㄐ诺募夹g(shù)不斷地發(fā)展，使得遙控以及遙測(cè)技術(shù)形式的數(shù)字調(diào)節(jié)器有了更加廣闊的運(yùn)用空間，與此同時(shí)調(diào)節(jié)器的發(fā)展也正在走向智能全面化。

除此之外，自動(dòng)化的檢測(cè)儀表在進(jìn)行壓力表校準(zhǔn)時(shí)也有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，由于忒太型的冶金企業(yè)所從事的工序都是某些連續(xù)性較強(qiáng)的銜接作業(yè)，這種情況下比較容易產(chǎn)生一些現(xiàn)場(chǎng)的壓力儀表已經(jīng)到了檢定時(shí)間，但由于不可以停產(chǎn)從而不能從事該項(xiàng)作業(yè)。使用自動(dòng)化的檢測(cè)儀表就可以很好地解決這一問(wèn)題。

3 儀表自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

首先一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是結(jié)構(gòu)口會(huì)更加簡(jiǎn)潔，目前發(fā)展較快的三種儀表就是電磁、科氏、超聲，這三種儀表的共同特點(diǎn)就是機(jī)械的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)潔，它們的管道內(nèi)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)件也沒(méi)有節(jié)流件。

其次就是自動(dòng)化儀表的功能會(huì)更加完善，因?yàn)殡S著微電子和計(jì)算機(jī)以及通信技術(shù)的不斷飛速發(fā)展和創(chuàng)新，自動(dòng)化儀表的功能也會(huì)日益完善，形式多樣。即使是一些機(jī)械部分都無(wú)法解決的難題，利用電子軟件都可以迎刃而解，比如智能的電磁流量計(jì)，許多超聲流量計(jì)都可以進(jìn)行流量測(cè)量，同時(shí)還可以進(jìn)行流體的密度、熱能測(cè)量等等。

最后就是儀表的安裝程序也會(huì)日益變得簡(jiǎn)便，同時(shí)工業(yè)化的自動(dòng)程度也會(huì)不斷提高。插入式的產(chǎn)品之所以會(huì)受到用戶歡迎的重要原因之一就是該種類型的產(chǎn)品使用、安裝都及其方便。

4 結(jié)論

總而言之，設(shè)計(jì)出具有新測(cè)試策略的儀表不僅要從測(cè)試時(shí)間降低角度出發(fā)，還要重視測(cè)試的效率。只有這樣才可以更好的為用戶服務(wù)，自動(dòng)化儀表才會(huì)擁有更加廣闊的使用領(lǐng)域。

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