探討自動化儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用

吳桂松(海油發(fā)展油建設(shè)計(jì)研發(fā)中心 天津 塘沽 300452)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，人工智能在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都得到了長足進(jìn)步。從國內(nèi)外眾多的機(jī)械設(shè)備來看，自動化儀表控制在其中的應(yīng)用越來越多。自動化儀表控制系統(tǒng)是眾多設(shè)備的中樞系統(tǒng)，對設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到監(jiān)測作用，當(dāng)設(shè)備不能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，自動化儀表能夠顯示其異常情況，提醒相關(guān)人員盡早進(jìn)行解決，在監(jiān)測的同時(shí)還能夠?yàn)檎{(diào)整設(shè)備的主要參數(shù)做出參考[1]。自動化儀表，是由若干個(gè)自動化元件構(gòu)成的，各種研究表明，其自動化技術(shù)程度較高，相對其它普通儀表來說功能更為完善。自動化儀表，一般都具有測量、顯示、記錄、控制、報(bào)警等多種功能，其主要功能是進(jìn)行信息形式的裝換，把輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?。其表達(dá)方式可以按照時(shí)間域或者頻率域，傳輸方式可以分成連續(xù)的模擬量和斷續(xù)的數(shù)字量兩種。自動化儀表有多種，主要有溫度儀表、物料儀表、壓力儀表、流量儀表、在線過程分析儀、數(shù)控儀表多種。流量其中儀表儀表被廣泛運(yùn)用與化工、冶金、石油等行業(yè)的自動化控制過程中。

一、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)儀表在我國出現(xiàn)較早，那時(shí)的工業(yè)儀表體積較大，功能不全，運(yùn)用起來不靈活，不能夠在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中廣泛進(jìn)行使用。后來對工業(yè)儀表進(jìn)行優(yōu)化和改良，研制出了氣動儀表，這種儀表由于增加了壓力信號和遠(yuǎn)程發(fā)送器，所以可以進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的監(jiān)測和控制，基于此，隨后，可調(diào)節(jié)的電子儀表開始出現(xiàn)。20世紀(jì)七、八十年代，集成電路、半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)得到了一定的發(fā)展，自動化儀表開始在化工行業(yè)中得到運(yùn)用。隨著經(jīng)濟(jì)全球化體制的形成和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國出現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的軟件開發(fā)以及系統(tǒng)集成技術(shù)研究的科研公司、機(jī)構(gòu)，再加上頻繁和國外進(jìn)行技術(shù)交流，使得我國自控應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展。雖然在自控應(yīng)用技術(shù)方面取得的成就可圈可點(diǎn)，但是仍然存在著由于技術(shù)欠缺等原因，造成我國自控系統(tǒng)很難進(jìn)入大型工程，大型工程使用的自控儀器被外國控制甚至壟斷的問題。

二、自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展特點(diǎn)

儀器儀表經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面取得了顯著的進(jìn)步，一些高端的儀器儀表已經(jīng)開始和微處理器有機(jī)結(jié)合，雖然和國外的自動化儀表控制系統(tǒng)相比，還是有些差距，但是在某些領(lǐng)域在全世界范圍內(nèi)還是處于遙遙領(lǐng)先的水平。近年來，儀器儀表在工業(yè)上應(yīng)用速度擴(kuò)展的有紅外熱像儀，其他品種的儀表也迅速崛起發(fā)展，有些儀表的質(zhì)量甚至已經(jīng)達(dá)到了國外主流產(chǎn)的水平，總體來說，呈現(xiàn)百花齊放的姿態(tài)。

三、自動化儀表系統(tǒng)的發(fā)展方向

伴隨著科學(xué)技術(shù)和電子信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化儀表技術(shù)也得到了長足的發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得生產(chǎn)出了許多新材料、元器件和探索出了更為先進(jìn)的工作原理，并把這些東西成功運(yùn)用到儀器儀表的研發(fā)中，其元器件包括有超聲波、紅外線、超導(dǎo)、射線、繼承電路、光導(dǎo)纖維等。這些高科技元器件和先進(jìn)工作原理的使用，使得儀器儀表的體積更小，重量也相對減輕不少，生成成本也得到降低，維修起來也更為方便。電動化儀表系統(tǒng)另外一個(gè)發(fā)展趨勢是與電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合，大大地提高了儀器儀表的自動化程度處理數(shù)據(jù)的能力，使儀器儀表的綜合性能得到了提升，滿足了工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)更高的需求。

1.分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

分布式控制系統(tǒng)的英文全稱是Distributedcontrolsystem，簡稱DCS，又稱為集散控制系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展演變中，分布式控制系統(tǒng)是一種新的控制系統(tǒng)，它是從集中式控制系統(tǒng)演變而來的，是通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測、管理和分散控制的綜合性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[2]。第一套分布式控制系統(tǒng)是由美國推出的，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的運(yùn)用已經(jīng)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、顯示(CRT)技術(shù)、通信(Communication)技術(shù)和控制(Control)等先進(jìn)技術(shù)，其特點(diǎn)是集中管理和分散控制。分布控制系統(tǒng)近幾年來在我國大型工程上都有得到東城應(yīng)用，例如2007年11月，國智深公司與江蘇諫壁簽訂了1000MW超臨界機(jī)自動化控制項(xiàng)目。從分布式控制系統(tǒng)的綜合運(yùn)用情況來看，其正呈穩(wěn)步前進(jìn)的趨勢。

2.開放性控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

開放性操作系統(tǒng)一般具有可互操作性、可移植性、可互補(bǔ)性的特點(diǎn)，一般采用的多是嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，其中包括高性能微處理器嵌入系統(tǒng)和以Windows/CE、Linux、VxWorks為核心的嵌入系統(tǒng)[3]。儀器設(shè)備現(xiàn)在的開發(fā)正朝微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展，有的公司已經(jīng)提出在設(shè)計(jì)儀器儀表時(shí)，應(yīng)該把安裝USB接口，打印機(jī)接口、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口等因素考慮其中，這樣就可以通過數(shù)據(jù)線連接其他的測控儀表或者執(zhí)行器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全程信息化轉(zhuǎn)化監(jiān)控設(shè)備的開放式互連系統(tǒng)。

3.網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)的進(jìn)步使得網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)得到空前迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)開始與智能測控技術(shù)相結(jié)合，在自動控制系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中引入信息網(wǎng)絡(luò)，在公司建立企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，這樣一來，就能夠使得智能儀表的作用盡可能得得到充分利用。在不久的將來，甚至?xí)霈F(xiàn)I P智能現(xiàn)場儀表，真正實(shí)現(xiàn)公司人員辦公自動化和工業(yè)生產(chǎn)自動化的完美結(jié)合。

結(jié)語

儀器儀表走過這漫長的幾十個(gè)念頭，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化儀表和互聯(lián)網(wǎng)開始完美結(jié)合，其功能性和適應(yīng)性與越來越強(qiáng)大。自動化儀表的運(yùn)用，有效的減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率，充分體現(xiàn)出了科學(xué)發(fā)展的理念。相信在不遠(yuǎn)的將來，新一代的智能化儀器儀表能夠更好的促進(jìn)我國社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程。

[1]趙群、張翔、謝素珍等.自動化儀表與控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2008,5(8):12-14.

[2]高海平.自動化儀表調(diào)節(jié)閥故障分析與對策研究.2009.8(12):57-60.

[3]陳軍、劉國明、蔣德華.石油化工自動化儀表的淺析.2010.12(8):25=30.