儀表自動(dòng)化的主要應(yīng)用研究

婁俊鵬

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電氣工程技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，通過與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整合，形成了更加智能、自動(dòng)化的技術(shù)體系，而儀表在電氣系統(tǒng)中有著非常重要的作用，儀表更是電氣設(shè)備設(shè)施不可缺少的重要內(nèi)容，電氣工程進(jìn)步對(duì)儀表的要求也在提高。儀表在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，通過儀表功能，能夠全方位、立體化的反映電氣運(yùn)行基本情況，電氣系統(tǒng)所顯示的數(shù)據(jù)通過儀表體現(xiàn)出來(lái)，能夠直觀的看到電氣運(yùn)行情況，電氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而儀表也需要更加智能，才能滿足需求。文章主要通過對(duì)儀表自動(dòng)化發(fā)展方向與趨勢(shì)的分析，進(jìn)一步提出了儀表自動(dòng)化應(yīng)用情況，以此，促進(jìn)儀表自動(dòng)化更好的為電氣工程服務(wù)。

關(guān)鍵詞：儀表自動(dòng)化；分析；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TQ515.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）13-0174-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， electrical engineering technology has also achieved a qualitative leap， and through the integration with the computer network system， formed a more intelligent， automated technology system， and the instrument plays a very important role in the electrical system. Instrumentation is an indispensable important content of electrical equipment facilities， and the requirements of the electrical engineering progress to the instrument are also raised. The application of instrument in electric system is very extensive. Through the function of instrument， it can reflect the basic situation of electric operation in all directions and three-dimensional. The data of electric system can be reflected through instrument， and the electric operation can be seen intuitively. The electric technology realizes the automation， and the instrument also needs to be more intelligent in order to meet the demand.

Keywords： instrument automation； analysis； development trend

1 概述

儀表在電氣系統(tǒng)中非常重要，通過儀表功能，能夠全面反映出電氣系統(tǒng)測(cè)量和信息采集情況，隨著電氣工程創(chuàng)新發(fā)展，儀表也需要不斷跟進(jìn)才能滿足電氣工程需要，推動(dòng)電氣工程更好地發(fā)展。儀表是電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制的前提，沒有儀表則無(wú)法對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，儀表在電氣工程中的特殊性體現(xiàn)在直觀客觀，儀表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，就可以解放人力勞動(dòng)，在沒有人控制的情況下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，形成有用的數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)電氣工程現(xiàn)代化。

2 自動(dòng)化儀表測(cè)試分類

2.1 壓力儀表類。在各類生產(chǎn)活動(dòng)中，有些設(shè)備需要控制好壓力，那么在生產(chǎn)中就會(huì)用到大量的壓力計(jì)，通過壓力計(jì)的顯示，對(duì)設(shè)備進(jìn)行把握與管理。這種傳統(tǒng)的壓力計(jì)控制遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需要，在生產(chǎn)過程中，也會(huì)出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題或者故障，因?yàn)閴毫υO(shè)備是采取導(dǎo)壓管道連接壓力計(jì)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程中壓力的查看，對(duì)壓力的觀察需要人力來(lái)完成，要隨時(shí)進(jìn)行記錄與掌握，如果出現(xiàn)失誤則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備破損，嚴(yán)重的還會(huì)造成人員傷亡。壓力表又有多種類型，常分為壓力傳感器、壓力變送器等，操作起來(lái)較為復(fù)雜，也影響到了生產(chǎn)效率的提升。而通過使用儀表自動(dòng)化控制，就能夠隨時(shí)掌握壓力情況，通過壓力軟件系統(tǒng)就能夠?qū)υO(shè)備壓力情況全面了解，設(shè)備的壓力能夠隨時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，確保后方對(duì)壓力情況的把握，控制好設(shè)備運(yùn)行。

2.2 溫度儀表。對(duì)于鍋爐設(shè)備的運(yùn)行需要把握好溫度，只有這樣，才能滿足生產(chǎn)需要，確保鍋爐安全。那么對(duì)鍋爐的控制則需要對(duì)溫度進(jìn)行有效把握，通過在生產(chǎn)中的測(cè)定合理解決溫度問題，鍋爐設(shè)備的溫度會(huì)隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)變化，以往主要是采用熱電阻或熱點(diǎn)偶等進(jìn)行控制，在技術(shù)推動(dòng)下，各項(xiàng)設(shè)備相繼出現(xiàn)，目前已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了智能化控制，通過智能控制，能夠掌握好溫度情況，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體控制，智能溫度控制主要是用總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過把采溫設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)輸?shù)轿㈦娔X芯片，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行分析與處理，形成有價(jià)值的分析點(diǎn)，使操作變得更加簡(jiǎn)便快捷，確保了設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 物位儀表。物位儀表主要是采用對(duì)位置記錄的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品測(cè)量，比如說(shuō)，各類化工生產(chǎn)過程中，需要利用儀表對(duì)試樣高度進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，保證試樣符合生產(chǎn)要求；輸油管道操作中，也要使用到這項(xiàng)技術(shù)，通過對(duì)油面位置測(cè)量掌握好油料高度，確保生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定；另外，鐵道電氣化工程往往會(huì)使用到激光測(cè)距，這些也屬于物位儀表范圍。

2.4 流量流速儀表。生產(chǎn)過程中，需要對(duì)流量進(jìn)行控制，要想了解流量情況，則需要通過儀表來(lái)體現(xiàn)，流量?jī)x表主要是采用單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)相應(yīng)橫截面積流體質(zhì)量和體積采集相關(guān)數(shù)據(jù)，達(dá)到精準(zhǔn)測(cè)量的目的，也可以直接對(duì)管道規(guī)定時(shí)間流量的體積和質(zhì)量進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的測(cè)量。

3 儀表自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

3.1 存儲(chǔ)功能。傳統(tǒng)儀表是機(jī)械式的，主要是采用組合邏輯電路和時(shí)序電路構(gòu)成，這種儀表只能形成短暫的記憶，如果對(duì)下一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，則會(huì)出現(xiàn)替代，上層信息將會(huì)被覆蓋，出現(xiàn)下階段信息消失的現(xiàn)象，原始儀表不能滿足現(xiàn)代化調(diào)整生產(chǎn)需求，通過與計(jì)算機(jī)的組合，全面改變了傳統(tǒng)儀表短時(shí)間記憶的能力，提升了對(duì)信息的記錄記憶，形成了智能化控制，通過儀表反映出來(lái)的信息能夠即時(shí)進(jìn)入電腦系統(tǒng)，形成永久的保存，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久記憶，而且還能對(duì)以往信息與當(dāng)前信息進(jìn)行比對(duì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析處理。

3.2 可拓展。以往硬件機(jī)械儀表不利于拓展，對(duì)一些先進(jìn)設(shè)備不能接入，無(wú)法形成統(tǒng)一工作模式，而隨著技術(shù)發(fā)展，自動(dòng)化儀表則會(huì)有大的空間，通過相應(yīng)軟件調(diào)控，就能在一定程度上接入各種設(shè)備設(shè)施，完全不同于原來(lái)硬件邏輯電路儀表，其原理主要是抽象程序代替了處理器結(jié)構(gòu)，如果想接入一臺(tái)設(shè)備，只需要通過對(duì)軟件的升級(jí)就可以完成，確保儀表自動(dòng)化、智能化功能拓展。

3.3 儀表增加了計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力。當(dāng)前，自動(dòng)化儀表里面有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)功能就能對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)處理，滿足各類生產(chǎn)需求。儀表有了很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力后，則會(huì)實(shí)現(xiàn)高精度生產(chǎn)，使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更能直觀體現(xiàn)出來(lái)，保證了生產(chǎn)的品質(zhì)。

4 儀表自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

4.1 實(shí)現(xiàn)DCS的轉(zhuǎn)變。隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，以往傳統(tǒng)技術(shù)能力得到了提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新，使儀表更加自動(dòng)化，大大提高了企業(yè)運(yùn)行能力與水平。傳統(tǒng)DCS在原始生產(chǎn)中可以實(shí)現(xiàn)流程控制，但是隨著社會(huì)總需求的增長(zhǎng)，出現(xiàn)了新型儀表，DCS逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)DCS，在生產(chǎn)中得到了廣泛的推廣。隨著儀表自動(dòng)化大規(guī)模集成發(fā)展，在很多領(lǐng)域已經(jīng)完成形成了自動(dòng)化控制與操作，滿足著當(dāng)代生產(chǎn)需要。通過計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)能夠有效推動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)改進(jìn)，提高企業(yè)運(yùn)行效率，對(duì)生產(chǎn)全過程進(jìn)行控制。通信工程與信息技術(shù)的結(jié)合，又大大提高了電氣自動(dòng)化水平，提高了儀表的遠(yuǎn)程控制能力。通過數(shù)據(jù)共享能夠保證各生產(chǎn)單位即時(shí)了解運(yùn)行情況，降低成本、提高效益。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)總線主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)間的通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)是全數(shù)字化和開放的，其建設(shè)主要是利用了分支結(jié)構(gòu)并能進(jìn)行串行和雙向通信，通過與儀表的連接，保證了儀表自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，總線系統(tǒng)的發(fā)展，還能夠大大提升儀表的控制范圍，使儀表能在最大半徑內(nèi)完成控制，形成了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，通過這種系統(tǒng)的完善，有效保證了測(cè)量和控制的一體化，更能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的分散控制與管理，最大限度的提高了設(shè)備運(yùn)行效率、降低生產(chǎn)成本、維護(hù)設(shè)備穩(wěn)定，通過有效的改善，提高了現(xiàn)場(chǎng)總線和總線系統(tǒng)的應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)省，使有限資源得到充分利用，儀表自動(dòng)化發(fā)展，從根本上推動(dòng)了分散控制和開放式控制系統(tǒng)的發(fā)展，提升了電氣工程質(zhì)量。

4.3 控制軟件將逐步標(biāo)準(zhǔn)化。通過軟件系統(tǒng)的組裝，能夠全面提升儀表功能，先進(jìn)的軟件控制系統(tǒng)大大改善了工程效果，使電氣工程得到良好科學(xué)的控制，軟件工程的應(yīng)用，從根本上改變了系統(tǒng)原先存在的問題，以往系統(tǒng)存在非線性、時(shí)變性、不穩(wěn)定性，制約了電氣工程發(fā)展，只有通過先進(jìn)理念，提升儀表功能，才能降低外部事物干擾，使設(shè)備更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)更加清晰，減少事故的發(fā)生，不斷推動(dòng)控制軟件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、商品化、工程化，確保儀表更加穩(wěn)定安全。

5 儀表自動(dòng)化發(fā)展建議

5.1 引進(jìn)先進(jìn)的傳感技術(shù)。儀表需要數(shù)據(jù)支撐，沒有數(shù)據(jù)則體現(xiàn)不出儀表的價(jià)值，儀表也是數(shù)據(jù)采集的主要單元，通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集，能夠快速實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)，完成系統(tǒng)分析與處理。傳感器是在對(duì)數(shù)據(jù)采集中的重要環(huán)節(jié)，傳感器發(fā)展得好壞直接影響到儀表性能，所以，儀表自動(dòng)化發(fā)展取決于傳感器新技術(shù)應(yīng)用，只有全面提升傳感器品質(zhì)，才能從根本上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)。傳感器主要是非線性、前饋和后滯等調(diào)節(jié)內(nèi)容，通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)備很好地能引入到傳統(tǒng)比例微積分模式中，改變傳統(tǒng)調(diào)試結(jié)構(gòu)，這就會(huì)使自動(dòng)化多回路復(fù)雜問題得到良好的解決。傳感器材料也對(duì)精度有直接影響，為了保證精準(zhǔn)度，需要合理使用材料，選擇使用先進(jìn)材料，為傳感器發(fā)展提供基礎(chǔ)，使傳感器更加先進(jìn)，不斷推進(jìn)儀表微型化和集成化。

5.2 加強(qiáng)儀表調(diào)節(jié)器全面智能化發(fā)展。微處理器技術(shù)不斷發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了調(diào)節(jié)器向智能化和數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字化功能的拓展，全面提高了儀表的自動(dòng)化功能，所以說(shuō)，只有在儀表自動(dòng)化發(fā)展中，不斷進(jìn)行數(shù)字式改造，才能創(chuàng)造性的實(shí)現(xiàn)儀表模式突破，滿足各方面功能需求，同時(shí)，也能夠很好的促進(jìn)儀表自動(dòng)化功能完善，確保儀表性能穩(wěn)定。調(diào)節(jié)器能夠全面實(shí)現(xiàn)多種制式信號(hào)同時(shí)接入，對(duì)同時(shí)輸入的信號(hào)進(jìn)行合并處理，PID自動(dòng)設(shè)置方面及EEPROM技術(shù)使用，也全面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的控制，使控制能力得到不斷加強(qiáng)，功能提升的同時(shí)，也方便了操作，儀表調(diào)節(jié)器逐漸實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化，從根本上促進(jìn)了行業(yè)進(jìn)步與發(fā)展，滿足了現(xiàn)代化的大生產(chǎn)需要。

5.3 提高軟硬件集成度。集成度是軟硬件的配合效果，如果配合不好，則會(huì)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，影響到生產(chǎn)質(zhì)量。通過使用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)軟硬件集成度，就完全能夠改善這種現(xiàn)象，提高整體性能。PLC是可編程的控制器，主要作用就是對(duì)傳感器采集到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，根據(jù)指令向不同的方向發(fā)送，而通過軟件控制，則會(huì)全面提高邏輯能力，對(duì)復(fù)雜的信息進(jìn)行精準(zhǔn)分析。采用軟件編程能夠從根本上取代相應(yīng)硬件控制，使控制更加智能，軟件與硬件和匹配，大大提升了數(shù)據(jù)測(cè)量的精度。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展過程中，新技術(shù)、新應(yīng)用得到推廣，在電氣工程中，只有全面引進(jìn)新技術(shù)，才能創(chuàng)新儀表功能，實(shí)現(xiàn)儀表性能上的自動(dòng)化、智能化，提高生產(chǎn)能力，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

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