自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述

朱濤

【摘 要】為了推進(jìn)我國(guó)儀器儀表技術(shù)的發(fā)展，詳細(xì)分析了國(guó)內(nèi)外儀器儀表行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，介紹了我國(guó)近來所取得的巨大進(jìn)步，同時(shí)也闡述了國(guó)內(nèi)外發(fā)展的主要差距。簡(jiǎn)單討論了我國(guó)自動(dòng)化儀表的發(fā)展方向，并對(duì)今后的發(fā)展提出了建議。研究結(jié)果為我國(guó)自動(dòng)化儀表行業(yè)的發(fā)展提供了一定的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化儀表；控制系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)作為整個(gè)裝備的神經(jīng)中樞、運(yùn)行中心和安全屏障，已經(jīng)成為重大裝備的重要組成部分，對(duì)我國(guó)裝備工業(yè)的振興和發(fā)展具有重要意義。經(jīng)過“九五”、“十五”期間國(guó)家的支持和發(fā)展，我國(guó)儀器儀表工業(yè)己形成門類比較齊全、布局較為合理，并有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系。

1 國(guó)內(nèi)外儀器儀表行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的儀表行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)儀表行業(yè)技術(shù)如今已經(jīng)逐漸和國(guó)外的儀表行業(yè)降低了差距，并且整個(gè)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀也處于市場(chǎng)的開拓期，簡(jiǎn)單來說，如今，我國(guó)已經(jīng)處于發(fā)展中國(guó)家，對(duì)于國(guó)外來說，發(fā)達(dá)國(guó)家比較多，所以，整體對(duì)于儀器精密程度來說的要求都比較高所以，對(duì)于國(guó)外來說，已經(jīng)早于中國(guó)進(jìn)行了儀表行業(yè)的深入發(fā)展。具體來說，我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)開始進(jìn)行先進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)、大型精密測(cè)試設(shè)備、新型儀器儀表及傳感器三大重點(diǎn)。而對(duì)于國(guó)外來說，已經(jīng)開始進(jìn)行儀表測(cè)量的自動(dòng)化，已經(jīng)逐漸減少了人為的操作。自動(dòng)化測(cè)量不僅僅能夠減少和避免很多的人工誤差，而且對(duì)于測(cè)量的數(shù)據(jù)還能夠通過計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送，保證數(shù)據(jù)的記錄也沒有問題，整個(gè)過程自動(dòng)化，不僅僅增加了數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確率，而且最大程度的增加了測(cè)量的效率。另外，根據(jù)如今國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求來看，儀表測(cè)量的行業(yè)對(duì)于整個(gè)市場(chǎng)需求來說也很重要，特別是通信、廣播電視市場(chǎng)的巨大發(fā)展，引發(fā)了電子測(cè)量?jī)x器市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)。其次，市場(chǎng)雖然比較清晰，比較顯而易見的明顯市場(chǎng)需求，但是，同樣重要的一個(gè)原因是，產(chǎn)品在推出過程中側(cè)重考慮了當(dāng)今的市場(chǎng)需求，比如說現(xiàn)在屬于新時(shí)代新社會(huì)，在儀表的發(fā)展過程中必然會(huì)將儀表測(cè)繪和網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化相結(jié)合，雖然在國(guó)外的發(fā)達(dá)社會(huì)已經(jīng)有了一定的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但是在我國(guó)，數(shù)字化發(fā)展，必然會(huì)增加其他類型產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，應(yīng)該說這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較符合當(dāng)時(shí)發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)明方向。雖然在我國(guó)，儀表行業(yè)的發(fā)展前景很可觀，但是，我國(guó)在儀器的制造過程中，成本和利潤(rùn)沒有考慮到平衡的關(guān)系，如果在儀器制造過程中對(duì)儀表的精度有太大的要求，這樣造成成本太高，并且把更便宜、更好、更快、更易使用的測(cè)試儀器作為奮斗目標(biāo)。

1.2 我國(guó)行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展情況

我國(guó)的儀表行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展情況如同文中所述，我國(guó)如今的市場(chǎng)行業(yè)發(fā)展主要存在一定的成本和利潤(rùn)的平衡不穩(wěn)定現(xiàn)象，整體來說，我國(guó)雖然在數(shù)字化產(chǎn)品制造發(fā)展的過程中存在一定的難題，但是仍然處在自主解決的一個(gè)過程，在精度校準(zhǔn)，儀表表盤，儀表內(nèi)部護(hù)理，等方面都有很大的進(jìn)步空間，如今，我國(guó)和國(guó)際的儀表行業(yè)發(fā)展差距也逐漸減少了。我國(guó)已經(jīng)將儀表的制造和數(shù)字化相結(jié)合，在信息化的推動(dòng)下，全世界測(cè)試儀器市場(chǎng)將繼續(xù)保持增長(zhǎng)的勢(shì)頭。人們普遍認(rèn)為，電子測(cè)量?jī)x器市場(chǎng)的前景依然樂觀。另外，我國(guó)在儀表產(chǎn)品出廠之前都會(huì)進(jìn)行三步檢測(cè)，第一步檢測(cè)儀表內(nèi)部測(cè)量精度，第二步檢測(cè)表盤的拋光度，第三步檢測(cè)儀表的外部結(jié)構(gòu)是否完整。另外，在我國(guó)的儀器發(fā)展階段，由于“十二五”的開展，所以對(duì)儀器的制造要求也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，測(cè)量的精度準(zhǔn)確度等都需要一定的進(jìn)步空間，而且，現(xiàn)在中國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家，所以對(duì)于中國(guó)而言，市場(chǎng)的需求趨近于多元化，因此，由于國(guó)家不斷增加基礎(chǔ)建設(shè)的投入力度，在旺盛市場(chǎng)需求的帶動(dòng)下，對(duì)儀器需求不斷增加，同時(shí)測(cè)試儀器市場(chǎng)也正在快速發(fā)展。

2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)內(nèi)外主要差距

2.1 創(chuàng)新能力方面

產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)內(nèi)外的主要差距主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，其中之一是創(chuàng)新能力方面，因?yàn)閲?guó)外的創(chuàng)業(yè)發(fā)展環(huán)境因素，所以發(fā)達(dá)國(guó)家，通常對(duì)于市場(chǎng)的預(yù)估能力會(huì)比較廣泛，所以針對(duì)市場(chǎng)多樣化的需求會(huì)有一定的創(chuàng)新發(fā)展，根據(jù)數(shù)據(jù)的先進(jìn)行和市場(chǎng)應(yīng)用情況可以知道，我國(guó)的儀表精細(xì)程度和先進(jìn)程度和國(guó)際相比相差至少10-15年，雖然我國(guó)已經(jīng)逐漸在創(chuàng)新型的儀表上進(jìn)步，但是，核心工藝技術(shù)研究深度和力度不夠，二次開發(fā)的工作量很大，成果的轉(zhuǎn)化率低。簡(jiǎn)單來說，雖然測(cè)量的精細(xì)程度比較高，但是不僅僅增加了成本，降低了利潤(rùn)率，而且測(cè)量的過程比較麻煩，整體不實(shí)用。儀表自動(dòng)化，雖然我國(guó)已經(jīng)逐漸將儀表的控制系統(tǒng)進(jìn)行局部或者是全部的數(shù)字化，但是沒有體現(xiàn)出自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，在測(cè)量的過程中雖然進(jìn)行了一定的傳感器安裝，舉例來說，在測(cè)量電流電壓的儀表，一般安裝一定的電流電壓傳感器，一旦到達(dá)一定的穩(wěn)定電壓電流電壓表會(huì)自然進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)，然后在網(wǎng)絡(luò)上或者計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，但是仍然存在一定的瞄準(zhǔn)誤差，比如說受到一定的環(huán)境因素影響，整體測(cè)量存在被動(dòng)性，儀表的準(zhǔn)確度并不是特別理想。重點(diǎn)是，我國(guó)現(xiàn)在的儀表制造主要處于模仿階段，比較缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，而且，企業(yè)缺乏創(chuàng)新的理念，在設(shè)計(jì)之前沒有創(chuàng)新優(yōu)化的概念，自動(dòng)化的設(shè)置也沒有實(shí)際意義。

2.2 產(chǎn)品化方面

所謂產(chǎn)品化，對(duì)于儀表的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)來說比較重要，產(chǎn)品化主要是從幾個(gè)方面進(jìn)行分析，首先是產(chǎn)品的可靠性和安全性，一般在產(chǎn)品出廠之前要進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)還有精度的驗(yàn)證，還要進(jìn)行自動(dòng)化儀表的故障檢測(cè)，通過固定時(shí)間內(nèi)測(cè)量出現(xiàn)的故障時(shí)間，實(shí)驗(yàn)證明，我國(guó)的自動(dòng)化儀表的故障平均出現(xiàn)次數(shù)比國(guó)際自動(dòng)化儀表的故障出現(xiàn)時(shí)間要多，而且安全性也大多不符合國(guó)際儀表的標(biāo)準(zhǔn)，比如說電流電壓儀表，雖然需要自動(dòng)化測(cè)量，但是如果出現(xiàn)漏電或者是電壓太大導(dǎo)致的負(fù)荷過大問題，出現(xiàn)危險(xiǎn)性的可能比較大。所以，在進(jìn)行自動(dòng)化儀表控制的過程中不能忽視產(chǎn)品的可靠性、安全性。其次，產(chǎn)品化的另一個(gè)體現(xiàn)是產(chǎn)品的性能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)目前我國(guó)的儀表產(chǎn)品自動(dòng)化制造標(biāo)準(zhǔn)來看，我國(guó)的儀表主要應(yīng)用的技術(shù)有傳感器技術(shù)、精密加工技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)合技術(shù)、集成化技術(shù)等等。這些技術(shù)看來促成了整個(gè)自動(dòng)化儀表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)。但是我國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍存在一定的差距。

3 發(fā)展趨勢(shì)與對(duì)策

3.1 自動(dòng)化儀表的發(fā)展方向

自動(dòng)化儀表的主要發(fā)展方向有幾個(gè)，首先就是針對(duì)自動(dòng)化來考慮，要進(jìn)行自動(dòng)化，首先要清楚明白整個(gè)儀表產(chǎn)品的制作需求，比如說要進(jìn)行測(cè)量的是什么，電流電壓或者是其他的壓力、壓強(qiáng)、溫度等等，知道測(cè)量什么再進(jìn)行產(chǎn)品智能化標(biāo)準(zhǔn)制定，盡量減輕整個(gè)儀表主機(jī)的工作壓力，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以植入PID模塊， 就可以與有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)儀表在一起， 在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)，大大提高了整個(gè)儀表產(chǎn)品工作的效率，而且減少了工作的誤差。自動(dòng)化只是一個(gè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，在這個(gè)目標(biāo)進(jìn)行之前要進(jìn)行的是精度符合儀表標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楝F(xiàn)在屬于新時(shí)代新社會(huì)，對(duì)于儀表的精度有了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，不僅是工程要求，對(duì)于安全性，穩(wěn)定性都有一定實(shí)際意義。第三，要進(jìn)行自動(dòng)化控制儀表制造的要求就是網(wǎng)絡(luò)化，在工作過程中可以將儀表測(cè)量和工程的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行公示，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的明確對(duì)比，如果出現(xiàn)問題可以通過網(wǎng)絡(luò)的公式化計(jì)算第一時(shí)間得以發(fā)現(xiàn)，然后進(jìn)行一定針對(duì)性的解決措施。

3.2 對(duì)今后發(fā)展的建議

今后的發(fā)展主要可以從幾個(gè)方向進(jìn)行考慮，首先就是產(chǎn)品自動(dòng)化的一個(gè)基礎(chǔ)，產(chǎn)品制作的質(zhì)量符合安全標(biāo)準(zhǔn)，其次，就是在產(chǎn)品制造的時(shí)候要充分考慮產(chǎn)品的創(chuàng)新性，能夠體現(xiàn)產(chǎn)品的新穎，比如說在不同的地方安裝適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，增加產(chǎn)品的創(chuàng)新性。之后就是為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化可以進(jìn)行PID模塊的安裝，增加自動(dòng)化效率。同時(shí)要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化同步數(shù)據(jù)跟進(jìn)，保證安裝的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量的時(shí)候能夠符合物理化學(xué)生物等不同方面標(biāo)準(zhǔn)。滿足儀表制造的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

處于信息時(shí)代的今天，要進(jìn)行數(shù)字化創(chuàng)新性的儀表制造，不僅要符合企業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于安全性，創(chuàng)新性，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都要有一個(gè)規(guī)定性標(biāo)準(zhǔn)，而且，產(chǎn)品要在一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中有一個(gè)質(zhì)量的提升，使其符合自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王偉平]