自動(dòng)化儀表在我國工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展

盧旭明

（青島工學(xué)院 山東青島 266300）

自動(dòng)化儀表在我國工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展

盧旭明

（青島工學(xué)院 山東青島 266300）

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，自動(dòng)化水平不斷發(fā)展，各行各業(yè)應(yīng)用的自動(dòng)化儀表也在不斷更新。工業(yè)儀表在我國出現(xiàn)較早，剛開始出現(xiàn)時(shí)主要運(yùn)載在冶金、熱能動(dòng)力、石油煉制以及化工等熱力生產(chǎn)行業(yè)中，所以在當(dāng)時(shí)工業(yè)儀表被稱作是熱工表。最早生產(chǎn)出的工業(yè)儀表主要有液動(dòng)式以及機(jī)械式兩種，而且體積也較大，主要作用是進(jìn)行檢測記錄與簡單的控制，運(yùn)用起來極不靈活而且功能較少，不能夠在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮很大的作用。我國工業(yè)儀表經(jīng)歷了由普通儀表、自動(dòng)化儀表，再到專業(yè)用途儀表的發(fā)展過程，儀表的種類越來越多，儀表的自動(dòng)化和智能化水平越來越高，智能控制功能也越來越強(qiáng)大，隨著自動(dòng)化儀表技術(shù)的不停發(fā)展，其體積越來越小，功能越來越全，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用也越來越明顯，成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展必不可少的一個(gè)重要工具。這些儀表不但能提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，還能為企業(yè)節(jié)能減排；不僅能生出來精良的產(chǎn)品，還能完善產(chǎn)品的質(zhì)量。工業(yè)中的自動(dòng)化儀表具有抗震動(dòng)性強(qiáng)、耐高溫與抗粉塵等新特征，能適應(yīng)企業(yè)復(fù)雜的、多變的工業(yè)環(huán)境，還能解決工業(yè)中的控制管理和維修，為企業(yè)管理決策提供技術(shù)支持，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)贏利的目的。［1］

一、自動(dòng)化儀表在我國的現(xiàn)狀

自動(dòng)化儀表中的檢測儀表是生產(chǎn)過程自動(dòng)化和經(jīng)營管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，檢測儀表起著越來越重要的作用。因?yàn)闆]有性能好、精確度高、質(zhì)量可靠的儀表檢測到各種相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)高水平的工業(yè)自動(dòng)化就成為一句空話。整體上來說，我國工業(yè)中的自動(dòng)化儀表差異較大，大型企業(yè)擁有雄厚的資金，從國外引進(jìn)成套或部分先進(jìn)的自動(dòng)化儀表，技術(shù)水平較高；中型企業(yè)資金狀況不是非常好，采用我國自制的一些自動(dòng)化儀表。但最近幾年幾乎所有的集團(tuán)企業(yè)都購進(jìn)大量的先進(jìn)設(shè)備，提高了企業(yè)的自動(dòng)化控制水平。這些自動(dòng)化儀表以包括許多自動(dòng)化控制系統(tǒng)、涵蓋了PLC技術(shù)、現(xiàn)場總結(jié)技術(shù)和智能控制技術(shù)等，但這些技術(shù)的完整性仍然不是很好，仍有進(jìn)一步提升的空間。［2］

二、自動(dòng)化儀表在我國工業(yè)中的發(fā)展

1.所謂智能控制，就是指系統(tǒng)或設(shè)備在無人干預(yù)的情況下自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)操作。自動(dòng)化儀表的智能控制就是指通過智能控制器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)儀表的數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。智能化儀表內(nèi)含智能控制器，是一種高科技產(chǎn)品，主要使用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微處理器技術(shù)、接口通信技術(shù)，利用嵌入式軟件協(xié)調(diào)內(nèi)部操作，使儀表具有智能化處理的功能，在完成輸入信號(hào)的非線性處理，溫度與壓力的補(bǔ)償，量程刻度標(biāo)尺的變換，零點(diǎn)的漂移與修正，故障診斷等基礎(chǔ)上，還可完成對(duì)工業(yè)過程的控制，使控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)進(jìn)一步分散，并使其功能進(jìn)一步增強(qiáng)。這類產(chǎn)品以數(shù)字輸出形式出現(xiàn)，不但大大提升了儀表性能，而且便于信息溝通，還可通過網(wǎng)絡(luò)組成新型的、開放式的過程控制系統(tǒng)。

2.設(shè)備診斷與維護(hù)管理

傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化儀表對(duì)維護(hù)或維修檢測是定期維修制度，只能按設(shè)備管理方法做預(yù)防或預(yù)警。下一代自動(dòng)化儀表應(yīng)包括設(shè)備故障自診斷技術(shù)和設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)，這種預(yù)報(bào)維修（狀態(tài)維修）能非常好的維護(hù)管理好設(shè)備。設(shè)備診斷與維護(hù)管理相結(jié)合的機(jī)制能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化儀表的設(shè)備故障自檢，能提高設(shè)備的使用效率。利用檢測技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、識(shí)別技術(shù)和預(yù)測技術(shù)獲取反映設(shè)備故障的真實(shí)信息，從中提取能真正反映設(shè)備狀態(tài)征兆的特征參數(shù)并通過它識(shí)別和估計(jì)所處的狀態(tài)，對(duì)已被識(shí)別出的故障動(dòng)態(tài)趨勢以及最終達(dá)到危險(xiǎn)程度的時(shí)間和范圍做出估計(jì)和評(píng)價(jià)，為維護(hù)決策提供智能控制，最后實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場總線已成為全球自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的重要表現(xiàn)形式，它為過程測控儀表的發(fā)展提供了千載難逢的發(fā)展機(jī)遇，并為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高精度、高穩(wěn)定、高可靠、高適應(yīng)、低消耗等方面提供了巨大動(dòng)力和發(fā)展空間。同時(shí)，各現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)制造廠家為了使自己的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）能得到應(yīng)用，紛紛推出與其控制系統(tǒng)配套的具有現(xiàn)場總線功能的測量儀表和調(diào)節(jié)閥，形成了較為完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系。這些系統(tǒng)的子系統(tǒng)之間獨(dú)立性比較明顯，同是各子系統(tǒng)之間又是可集成的。所謂現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)就是指一個(gè)全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，各子系統(tǒng)均采用不同儀表實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)操作。現(xiàn)場總線促進(jìn)了儀表智能化、傳輸數(shù)字化、系統(tǒng)開放化，是目前國內(nèi)外的一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)，以現(xiàn)總線控制技術(shù)為支撐的自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有精確性好，維護(hù)性和擴(kuò)展性好，子系統(tǒng)之間的集成度高等特點(diǎn)。

4.網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)場總線技術(shù)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使自動(dòng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，可使智能儀表的作用得以充分發(fā)揮。隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主要特征的新型自動(dòng)化儀表，即IP智能現(xiàn)場儀表代表了新一代控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。這個(gè)嵌入式Internet的控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：首先Ethernet貫穿于網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次，它使網(wǎng)絡(luò)成為透明的，覆蓋整個(gè)企業(yè)范圍的應(yīng)用實(shí)體。它實(shí)現(xiàn)了真正意義上的辦公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的無縫結(jié)合，因而我們稱它為扁平化的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。其良好的互連性和可擴(kuò)展性使之成為一種真正意義上的全開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，一種真正意義上的大統(tǒng)一。因此，基于嵌入式Internet的控制網(wǎng)絡(luò)代表了新一代控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢，新一代智能儀表-IP智能現(xiàn)場儀表的應(yīng)用將越來越廣泛。

結(jié)語

數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和智能控制技術(shù)的飛速發(fā)展，促使自動(dòng)化儀表相關(guān)技術(shù)必須進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新。自動(dòng)化儀表是信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、智能控制技術(shù)的高科技結(jié)晶。國家提出的以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的方針，對(duì)國內(nèi)儀器儀表的發(fā)展無疑是一個(gè)大的推動(dòng)機(jī)遇。針對(duì)國內(nèi)市場國際化的趨勢，國內(nèi)儀表企業(yè)必須加強(qiáng)跟蹤國際發(fā)達(dá)國家儀器儀表的發(fā)展動(dòng)態(tài)，提高自身的技術(shù)創(chuàng)新能力，加強(qiáng)市場開拓力度，增強(qiáng)服務(wù)意識(shí)。國家對(duì)符合工業(yè)IT精尖儀器儀表項(xiàng)目、國家重大裝備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)成套項(xiàng)目、涉及國家安全的國防工業(yè)儀器儀表項(xiàng)目應(yīng)給予重點(diǎn)扶持。

［1］夏德海用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)改造現(xiàn)有企業(yè)《自動(dòng)化信息》［J］1999年6期.自動(dòng)化與儀表期刊［J］.

［2］陳磊，牛宏賓.淺談鋼鐵公司自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的配置和功能［J］.湖北郵電技術(shù)，2014.