自動化儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展趨勢分析

王懷軍

【摘 要】自動化儀表控制系統(tǒng)的合理應(yīng)用對于整個工業(yè)生產(chǎn)的意義十分重大，為了確保我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域能夠創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益，就需要自動化儀表控制系統(tǒng)在不同工業(yè)生產(chǎn)的過程以及不同工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的實際發(fā)展中都能夠發(fā)揮其優(yōu)勢，幫助整個企業(yè)謀取最大化的社會效益。目前，我國自動化儀表控制系統(tǒng)在實際運行過程當(dāng)中仍然有很多問題需要解決，這需要工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)能夠重視并且根據(jù)自身企業(yè)的生產(chǎn)需要，選擇最恰當(dāng)?shù)淖詣踊瘍x表控制系統(tǒng)，從而確保工業(yè)生產(chǎn)工作的順利開展。基于此，本文針對自動化儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】自動化；儀表控制系統(tǒng)；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

通過對自動化控制技術(shù)實際應(yīng)用與未來發(fā)展趨勢的研究，發(fā)現(xiàn)自動化控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用的同時，還有很大的發(fā)展空間，因此應(yīng)不斷更新自動化控制技術(shù)，使工業(yè)能夠全面實現(xiàn)自動化，進(jìn)而實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

1、工業(yè)自動化儀表概述

1.1工作原理分析

工業(yè)自動化儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，用于檢測、顯示、記錄工藝參數(shù)的儀表。其工作原理為：以力平衡、電平衡、力矩平衡為理論基礎(chǔ)，在工業(yè)生產(chǎn)中自動化儀表能夠檢測到一些數(shù)據(jù)，比如壓力、溫度、流量等，儀表可以將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換，會顯示出放大的電壓值、電流值，這些值通過變送器會傳輸?shù)斤@示元件中，進(jìn)而顯示出數(shù)值。要想實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)的平衡，就需要比較測量值和放大值，通過儀表的自動化控制來實現(xiàn)。自動化儀表在運行過程中能夠收集和整理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，該過程全程為自動化操作，相關(guān)工作人員在接收到數(shù)據(jù)信息并分析后，就可以根據(jù)操作要求來控制自動化儀表，使得儀表能夠正常運行，從而保障工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。

1.2工業(yè)自動化儀表性能特點

自動化儀表還具有其他性能，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：其一，可編程功能，即將軟件設(shè)計加入儀表中，通過軟件的編程來完成電路的定時控制，進(jìn)而實現(xiàn)工業(yè)的控制，軟件的加入簡化了傳統(tǒng)順序控制的復(fù)雜性和硬件設(shè)備，給工業(yè)生產(chǎn)提供了便利；其二，記憶功能，工業(yè)自動化儀表在完成控制操作時，需要進(jìn)行時序電路和邏輯電路的組合，可以記錄儀表簡單運行狀態(tài)和操作；其三，計算功能，該儀表可以完成一定復(fù)雜程度的計算，且能保障結(jié)果的高精度；其四，處理數(shù)據(jù)功能，自動化儀表能夠形數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)（微處理器和相關(guān)軟件構(gòu)成），大大提高了數(shù)據(jù)處理效率，同時還在一定程度上保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.3自動化儀表的分類

在工業(yè)生產(chǎn)中，自動化儀表根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分成不同的類型。以儀表的功能為標(biāo)準(zhǔn)，可以分為執(zhí)行器儀表、顯示類儀表、計算類儀表和調(diào)節(jié)類儀表等；以測量類型為標(biāo)準(zhǔn)，可以分為溫度測量儀表、流量測量儀表、壓力測量儀表等等。這些已分類的儀表還可以繼續(xù)分類，以顯示類儀表為例，其還可以分為圖像顯示儀表、數(shù)字顯示儀表、模擬儀表以及執(zhí)行器儀表等。顯示儀表是在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要功能，即記錄和顯示生產(chǎn)的各項參數(shù)，當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常情況，顯示儀表的數(shù)據(jù)會發(fā)生相應(yīng)變化，操作人員會根據(jù)儀表變化做出相應(yīng)的操作，進(jìn)而及時有效地處理這些異常問題。

2、工業(yè)儀表自動化技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1儀表自動化控制之“常規(guī)自動化控制技術(shù)”

工業(yè)儀表自動化控制中，所應(yīng)用的常規(guī)自動化控制技術(shù)主要知識根據(jù)工業(yè)儀表特征、實際應(yīng)用需求，安裝自動化順利進(jìn)行自動管控的技術(shù)。以DCS系統(tǒng)為典型代表的常規(guī)自動化控制技術(shù)，其應(yīng)用存在一定的規(guī)范性、程序性，能夠有效實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)與加工的自動化控制，提升工業(yè)儀表應(yīng)用的穩(wěn)定性、安全性與可靠性。通常情況下，DCS系統(tǒng)主要依托微處理器，利用多層分級、綜合協(xié)調(diào)與自治設(shè)計原則，進(jìn)行分散管理與集中管控。因此，DCS系統(tǒng)的核心功能在于“控制”，隨著先進(jìn)自動化控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，DCS系統(tǒng)的“綜合”功能將得到進(jìn)一步完善，實現(xiàn)從底層控制向更高層次的研究與發(fā)展，形成即控制體系、規(guī)劃體系、執(zhí)行體系、管理體系的一體化管控。

2.2儀表自動化控制之“人機(jī)界面技術(shù)”

人機(jī)界面技術(shù)是工業(yè)儀表自動化控制技術(shù)體系中的重要組成部分，是基于設(shè)備人性化、智能化設(shè)計要求下，依托計算機(jī)顯示技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、電子通信技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用形成的技術(shù)。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)用人機(jī)界面技術(shù)有效改變了傳統(tǒng)“一對一”控制模式，實現(xiàn)自動化控制的“一對多”發(fā)展。從而在一定程度上降低了人力資源的成本投入，減少工作人員的工作量。與此同時，人機(jī)界面技術(shù)，為遠(yuǎn)程自動化控制的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)，根據(jù)LED燈、CRT顯示屏，工作人員能夠?qū)x表實際應(yīng)用狀況具有充分的了解與掌握，工作人員根據(jù)顯示器現(xiàn)實結(jié)果，進(jìn)行準(zhǔn)確分析，及時發(fā)展工業(yè)儀表應(yīng)用存在的問題，并進(jìn)行有效處理，提升儀表應(yīng)用質(zhì)量，增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。

2.3儀表自動化控制之“監(jiān)測管控技術(shù)”

企業(yè)在進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，存在高風(fēng)險性。提升工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性始終是企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展關(guān)注的重點。這在一定程度上對設(shè)備及其自動化控制技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求。而滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時，提升生產(chǎn)安全性，監(jiān)控管理技術(shù)在自動化儀表中得到有效應(yīng)用。通過對自動化儀表應(yīng)用情況進(jìn)行有效監(jiān)督，掌握自動化儀表應(yīng)用安全影響因素，為風(fēng)險控制工作的組織開展提供依據(jù)。與此同時，安全檢測管控技術(shù)與自動化修復(fù)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，進(jìn)一步增強(qiáng)儀表自動化控制技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性、實用性，在探尋安全影響因素的基礎(chǔ)上，針對存在的安全隱患進(jìn)行自動化修復(fù)，以增強(qiáng)生產(chǎn)安全水平，提升整體生產(chǎn)效果。

2.4儀表自動化控制之“自動化控制系統(tǒng)”

自動化控制系統(tǒng)是促進(jìn)儀表自動化控制技術(shù)與其他設(shè)備自動化控制技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的重要手段，也是儀表自動化控制技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中應(yīng)用的重要表現(xiàn)形式。通常情況下，企業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)主要由先進(jìn)分散控制系統(tǒng)、總線控制系統(tǒng)等幾種類型，不同控制系統(tǒng)的控制效果不同，但應(yīng)用目標(biāo)皆是提升設(shè)備應(yīng)用安全性，促進(jìn)設(shè)備作用最大化發(fā)揮，提升企業(yè)生產(chǎn)與管控質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。與此同時，環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備工況監(jiān)測、設(shè)備運行狀態(tài)檢測、設(shè)備安全風(fēng)險控制等是每個自動化控制系統(tǒng)不可缺少的功能。

3、探討工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)應(yīng)用方略

3.1信息化

自動化儀表具有信息采集、處理、存儲、應(yīng)用等功能，這就需要企業(yè)推行信息化管理，為自動化儀表信息整合創(chuàng)造條件，為靈活運用自動化控制技術(shù)奠定基礎(chǔ)，為此企業(yè)需不斷完善信息系統(tǒng)，建立統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、有效的信息語言，規(guī)范信息、數(shù)據(jù)、資料汲取流程，規(guī)范工業(yè)自動化儀表及自動化控制技術(shù)信息交互環(huán)境，增強(qiáng)企業(yè)應(yīng)用工業(yè)自動化儀表及相關(guān)控制技術(shù)的能力。

3.2安全化

工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)的應(yīng)用需要龐大的數(shù)據(jù)資源予以支持，然而在網(wǎng)絡(luò)共享、公開常態(tài)下，需要企業(yè)保障數(shù)據(jù)資源安全、有效，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)外泄、篡改、丟失等現(xiàn)象，要求企業(yè)加強(qiáng)信息系統(tǒng)及自動化體系安全管理，應(yīng)用通過安全功能認(rèn)證的儀表，不斷革新、優(yōu)化自動化控制技術(shù)，營建安全、穩(wěn)定的自動化生產(chǎn)制造氛圍。

3.3管理化

工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)作為企業(yè)運營體系的一部分，需通過管理與企業(yè)生產(chǎn)制造融為一體，這要求企業(yè)制定與之相關(guān)的管理制度，例如企業(yè)需依據(jù)自動化儀表應(yīng)用實況，制定儀表及其所在系統(tǒng)診斷、維護(hù)管理計劃，該計劃分為程序診斷、裝備診斷、自動化控制系統(tǒng)診斷、儀表診斷等模塊，將診斷結(jié)果匯總后進(jìn)行分析，以此為依據(jù)制定全面、優(yōu)質(zhì)、科學(xué)維修方略，增強(qiáng)企業(yè)控制工業(yè)自動化儀表的能力，為企業(yè)充分應(yīng)用自動化控制技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

4、工業(yè)自動化儀表的發(fā)展趨勢

在我國工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，工業(yè)自動化儀表的應(yīng)用十分重要。在工業(yè)生產(chǎn)過程開展之前，自動化儀表先對相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行預(yù)定化處理，然后就可以完成相關(guān)的操作。需要合理運用微處理器，確保高科技手段的順利使用，比如說嵌入軟件和集成電路，只有這樣才能夠確保整個工業(yè)生產(chǎn)過程的順利開展，并且推動工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化管理和調(diào)控。未來，我國自動化儀表應(yīng)用會趨向智能化方向發(fā)展，確保自動化儀表能夠?qū)崿F(xiàn)很多智能化的功能，盡可能地降低工業(yè)生產(chǎn)過程中的勞動強(qiáng)度。另外，自動化儀表能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)的各個過程進(jìn)行自動化的管理和操作，通過微處理器的智能化功能來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種要求。而且，微處理器的不斷升級能夠提高自動化的水平，能夠確保工業(yè)生產(chǎn)過程中自動化儀表各項性能達(dá)到要求，從而借助網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行信息的充分交流，把自動化儀表顯示出的各種信息進(jìn)行上傳，讓更多的工作人員能夠及時了解到自動化儀表工作中的實際情況。在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，自動化儀表往往通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺和先進(jìn)的技術(shù)實現(xiàn)相關(guān)的操作。在此基礎(chǔ)之上，能夠把各項操作實現(xiàn)虛擬化處理，在這個過程當(dāng)中，往往是不需要人進(jìn)行操作的，完全通過計算機(jī)進(jìn)行操作和實現(xiàn)。在工作中，會根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實際需要，根據(jù)整個生產(chǎn)過程中的設(shè)計內(nèi)容，由相關(guān)的人員通過計算機(jī)發(fā)出指令，接下來的所有工作都不用參與。所以，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過程中，自動化儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程中的發(fā)展會趨向于虛擬化的趨勢，工作效率也會極大程度地提高，并且能及時地對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和反饋，確保相關(guān)的管理人員能夠及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中存在的各種問題，讓工業(yè)生產(chǎn)保質(zhì)保量，對于整個企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，有著十分重要的意義。另外，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還需要注意將自動化儀表的智能化和數(shù)據(jù)處理的能力有效的融合到一起。這個過程將通過計算機(jī)進(jìn)行實現(xiàn)，充分體現(xiàn)了未來我國自動化儀表將會朝著虛擬化方向發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)平臺為社會各個行業(yè)的發(fā)展提供了更多的機(jī)會和挑戰(zhàn)，自動化儀表往往通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺的支撐，才能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。比如說，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)綜合使用過程中，自動化現(xiàn)場設(shè)備和自動化控制系統(tǒng)就會體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的操作。我國網(wǎng)絡(luò)平臺的不斷發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)提供了更多的幫助，并且依靠信息技術(shù)的優(yōu)勢取得了良好的成績。在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，利用自動化儀表能夠極大程度地降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，是未來我國工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中必須要使用到的設(shè)備。然而，自動化儀表設(shè)備不單單需要充分具備智能化和虛擬化的特征，在未來社會發(fā)展過程當(dāng)中，為了確保工業(yè)生產(chǎn)能夠達(dá)到社會發(fā)展的要求，必須把自動化儀表的發(fā)展推向網(wǎng)絡(luò)化。在工業(yè)生產(chǎn)自動化過程當(dāng)中充分應(yīng)用儀表的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，能夠進(jìn)一步推動自動化儀表各項功能的實現(xiàn)，并且網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠確保自動化儀表相關(guān)設(shè)備實現(xiàn)相互性的連接和可擴(kuò)展連接，進(jìn)一步增強(qiáng)了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，具備了運行效率高、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作強(qiáng)的特征。

結(jié)束語

綜上所述，目前工業(yè)已經(jīng)步入了3.0階段，逐步實現(xiàn)了信息技術(shù)與工業(yè)自動化的有效結(jié)合，極大程度上提升了自動化控制水平。同時，其還提高了工業(yè)自動化的效率、精度等。因此，企業(yè)要高度重視工業(yè)自動化儀表與控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，這些技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用能夠增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，促進(jìn)企業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：中國石化管道儲運有限公司鄒城輸油處臨邑輸油站）