實現(xiàn)計算機技術與自動化儀器儀表的融合

【摘 要】隨著科學技術的快速進步，信息技術被廣泛運用到生產生活的各個方面，儀器儀表的信息化應用，不僅可以顯著提高儀器儀表的科學技術水平，還能盡可能精簡儀器結構，切實降低儀器儀表的生產經營成本。本文就簡要談談計算機程控技術在儀器儀表中的應用，以供同仁探討。

【關鍵詞】信息技術；儀器儀表；應用

隨著新型計算機電子器件和適于更高儀器儀表開發(fā)設計的程控技術的不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)應用技術，由于各種程控技術的應用使儀器儀表性能的不斷增強，新型的控制技術，可使儀器儀表在工業(yè)生產中，為了提高生產的工作效率，設計出性能優(yōu)良的儀器儀表，尤其在化工生產領域，不僅滿足了生產的效率不斷提高的需求，更極大的促進了生產安全性的提升。

一、信息技術在儀器儀表中的應用

1、在儀器儀表結構、性能改進中的應用

計算機程控技術為儀器儀表與測量的眾多領域的應用提供了足夠的支持。運用智能化軟硬件，使每臺儀器或儀表能隨時準確地分析、處理當前的和以前的數據信息，恰當地從低、中、高不同層次上對測量過程進行抽象，以提高現(xiàn)有測量系統(tǒng)的性能和效率，擴展傳統(tǒng)測量系統(tǒng)的功能，如運用神經網絡、遺傳算法、進化計算、混沌控制等智能技術，使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。

2、電工儀器儀表

信息技術在這個領域的應用主要包括以下幾種：

（1）弱信號獲得數字化處理技術，實現(xiàn)儀表數字化，切實提高儀器儀表的準確度。

（2）為了盡可能提高儀表的處理高速信息的能力和實時測量速度，可以廣泛采用高速數采技術。

（3）計算機及自動測試軟件的廣泛使用，主要被應用到儀器智能化以及GP-IB和VXI總線軟硬件技術，主要目的是建立自動化的測試系統(tǒng)。

（4）電能參數自動計費、預付費、峰谷平衡處理、電網供需調度、分時計費等管理軟件技術以及電能表電力線載波調制解調技術，主要運用于電網調度系統(tǒng)和電能表自動計費管理系統(tǒng)。

3、 自動化儀表及控制系統(tǒng)

信息技術在這個領域的應用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）能對較弱信號進行有效處理，高精度模擬信號數字轉換技術，從而最大限度的實現(xiàn)數字模擬化。

（2）充分利用計算機軟硬件設施，切實實現(xiàn)儀器儀表的自診斷、自校驗、自調整、自動補償技術，實現(xiàn)儀器儀表的智能化。

（3）先進控制算法優(yōu)化控制軟件、組態(tài)軟件、工業(yè)過程控制軟件，將其運用到工程項目實例中，從而組建成先進的、科學的儀表控制系統(tǒng)。

（4）現(xiàn)場總線協(xié)議軟件硬件技術、現(xiàn)代數字通訊技術，提高儀表的網絡化水平。

4、光學儀器

信息技術在這個領域的應用主要有以下幾種：

（1）弱電信息的處理和光、電信號轉換，獲得和處理電子光學信息，切實提高光學儀器的測試精度和靈敏度。（2）圖形圖像信息識別技術及轉換技術，便于熒光屏顯示顯微圖像。（3）電子光學技術的廣泛運用，切實提高顯微觀測的分辨率。（4）GPS衛(wèi)星定位通訊技術、容柵、磁尺、光柵等信息轉換處理技術以及激光干涉信息等被廣泛運用到大尺寸精密自動測量和幾何圖形自動測量，以便于在更大范圍內實現(xiàn)精確測量。

5、試驗機

信息技術在此領域的運用主要包括以下幾種：

（1）力、位移信息的獲得和處理。保證信息獲取的準確，能切實提高試驗機的測量精度，保證測量結果的準確。在實際使用中盡可能選擇靈敏度高的傳感器，保證力、位移信息的簡單和準確，減少機械測量的結構和體積。（2）應用VXI總線技術、現(xiàn)代數字通訊GP-IB技術以及相關軟硬件，根據實際需要將主機與多臺測量儀器組合起來，實現(xiàn)不同模件和不同臺式儀器的自由分配，盡可能實現(xiàn)多參數測量和一機多用，切實精簡電氣測量系統(tǒng)結構。（3）充分運用計算機控制軟件和技術，滿足整機測量的自動化。

二、儀器結構設計中計算機智能化的應用

1、儀器與計算機技術的結合，在很大程度上不僅提高了測量精確度與智能自動化水平，特別是計算機的硬件軟化和軟件模塊化的虛擬儀器的迅猛發(fā)展，以及其與網絡化系統(tǒng)資源程序的統(tǒng)一和優(yōu)化性能配置，為儀器儀表的智能化水平的迅速提高，創(chuàng)造了越來越優(yōu)越的條件。

2、在儀器儀表結構設計中，不僅要考慮用戶的直觀、易用與盡可能提高運行效率，并保持原來VXI總線即插即用標準的高層編程接口，以提供相同的功能函數調用格式。運用智能化手段，使智能虛擬儀器的儀器驅動器代碼，可以在人機交互作用下自動生成，這樣既簡化了大量編程工作量，又統(tǒng)一了驅動器代碼的編程結構和風格，還大大方便了不同水平用戶的使用和維護。

計算機與儀表結合的好處還在于可以通過應用一系列智能手法，識別、跟蹤和管理所有各種儀器狀態(tài)和設置，使用戶能直接進入所有低層設置，并通過智能狀態(tài)管理，使用戶可根據需要，在“測試開發(fā)”和“正常運行”兩種模式之間隨意切換。在“測試開發(fā)”模式下，驅動器可智能自動化地完成一系列狀態(tài)檢查，以幫助發(fā)現(xiàn)各種編程錯誤。當程序調試正常投入使用后，用戶即可切換到“正常運行”模式，以使驅動軟件高速運行。這樣既保證了儀器的安全性和可靠性，又可使軟件隨時投入高速運行，盡可能提高其運行效率。

三、儀器儀表計算機網絡化中的應用

網絡化的智能測量環(huán)境將網上各種類型，不同任務的計算機和儀器儀表有機地聯(lián)系在一起，完成各種形式的任務要求，如在某地采集數據后送往各種需要這些數據的地方，把相同數據按需拷貝多份，送往各需要部門；或者定期將測量結果送往遠方數據庫保存，供需要時隨時調用。而多個用戶可同時對同一過程進行監(jiān)控，例如各部門工程技術人員、質量監(jiān)控人員以及主管領導人員可同時分別在相距遙遠的各地監(jiān)測、控制同一生產運輸過程，不必親臨現(xiàn)場而又能及時收集各方面數據，進行決策或建立數據庫，分析現(xiàn)象規(guī)律。一旦發(fā)生問題，可立即展現(xiàn)眼前或重新配置，或即時商討決策，立即采取相應措施。

網絡化的智能測量環(huán)境將網上各種類型，不同任務的計算機和儀器儀表有機地聯(lián)系在一起，完成各種形式的任務要求，如在某地采集數據后送往各種需要這些數據的地方，把相同數據按需拷貝多份，送往各需要部門；或者定期將測量結果送往遠方數據庫保存，供需要時隨時調用。而多個用戶可同時對同一過程進行監(jiān)控，例如各部門工程技術人員、質量監(jiān)控人員以及主管領導人員可同時分別在相距遙遠的各地監(jiān)測、控制同一生產運輸過程，不必親臨現(xiàn)場而又能及時收集各方面數據，進行決策或建立數據庫，分析現(xiàn)象規(guī)律。一旦發(fā)生問題，可立即展現(xiàn)眼前或重新配置，或即時商討決策，立即采取相應措施。

結語

隨著中國自動化應用環(huán)境的不斷發(fā)展，儀器儀表行業(yè)的面貌日新月異，很多這一領域的企業(yè)也得到了快速的發(fā)展。當前，儀器儀表行業(yè)面臨著新的發(fā)展時期，也根據新時期的要求，提出了重點發(fā)展的若干關鍵技術，這對行業(yè)未來發(fā)展無疑有著重要的指導意義。新時期以來，信息技術的廣泛應用加快了儀器儀表行業(yè)的改革和發(fā)展，不斷擴大了儀器儀表的功能，提高了其技術發(fā)展水平。

參考文獻：

[1]李靜華.應用計算機技術的新一代儀器儀表[C].計算機及其網絡的應用與發(fā)展論文集，1999：12-50～12-58.

[2]李杰.儀器儀表中的自動化控制及其應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（21）.