智能儀器儀表技術應用及展望

向均浩

【摘 要】近年來，隨著環(huán)境監(jiān)測、食品檢驗和生物制藥需求的增加，該儀器在應用上釋放了廣闊的發(fā)展空間。儀器制造企業(yè)銷售總額保持良好增長態(tài)勢，然而，在我國制造業(yè)經(jīng)濟進入新的前沿的背景下，儀器儀表行業(yè)面臨著不可預測的問題。本文分析了智能電表的技術應用及前景。

【關鍵詞】智能;儀器儀表;應用

1導言

在國家一系列產(chǎn)業(yè)政策的大力支持下，“十二五”時期極大地促進了智能儀器的發(fā)展。2018年是貫徹落實十九大精神的開局之年，是實施“十三五”規(guī)劃的關鍵之年，中國經(jīng)濟注重發(fā)展更高質量，機遇與挑戰(zhàn)并存，在知識時代的背景下，把握機遇，迎接挑戰(zhàn)。

2智能儀器儀表發(fā)展概述

2015年，國務院發(fā)布的《中國制造2025》提出了我國實現(xiàn)制造強國的第一個10年規(guī)劃，即“三步走”的強國戰(zhàn)略，在《中國制造2025》框架的指導下，科新布制定并公布了一項重要的智能生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃。冶金工業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎產(chǎn)業(yè)，也是整個智能制造業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分，在當前的發(fā)展階段，冶金行業(yè)正處于調整升級和優(yōu)化改革的重要階段，保障了生產(chǎn)能力，增強了智能制造的優(yōu)化水平，為冶金行業(yè)的結構改革提供了充分的依據(jù)。2017年，我國工信部進一步明確了冶金企業(yè)智能制造要求，在這一要求的指導下，梅鋼結合了智能工廠建設和智能生產(chǎn)的需要，拆除了工藝崗位人員的工作，促進了機械化、計算機化、自動化、智能化。同時，減少了工作場所的工作量，建立了自動化程度更高的冶金控制系統(tǒng)。

而梅鋼熱軋主要由兩條生產(chǎn)線1422條軋制線、1780條壓力線組成，這主要用于傳統(tǒng)的自動化管理，如通用部署自動化（L1）、生產(chǎn)控制系統(tǒng)（L3）、過程控制系統(tǒng)（L2）和制造管理系統(tǒng)（ERP）。然而，在這一階段的發(fā)展階段，梅鋼在智能化建廠方面有很大的距離，并且存在諸如存儲、夾具、手動模式板坯入庫收料板坯號的確認等問題，以及人工干預式加熱爐的級末溫度控制，這給智能化建廠的工作帶來了一定的障礙。

3智能化儀器儀表技術的特點

智能儀表的發(fā)展始于1983年美國霍尼韋爾公司開發(fā)的智能壓力變送器，這表明儀表的制造是從傳統(tǒng)的模擬儀表向數(shù)字化智能儀表的重大轉變。計算機和網(wǎng)絡通信等相關技術的迅速發(fā)展，極大地推動了儀器技術的發(fā)展，智能電表主要配備以下幾項功能，硬件的集成和模塊化是現(xiàn)代儀器的一個重要特征，使設備本身更加簡潔、靈活，體積小，但功能強而全，它具有采集、處理、輸出和交互通信等功能。例如，除了傳統(tǒng)的測量功能外，智能數(shù)字萬能表還可以具有零翻譯、平均值和極端值，統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)處理大大提高了工作效率。

在可理解的條件下，儀器采用多種通用接口，可以創(chuàng)建和匹配各種軟件，這也有效地利用了儀器的使用，提高了儀器的效率，數(shù)字信號處理（DSP）技術的發(fā)展極大地提高了儀器的信號處理能力。軟件的快速處理可以快速實現(xiàn)許多硬件難以處理的問題，同時，可以不斷修改程序軟件技術的升級，還可以在不更新硬件系統(tǒng)的環(huán)境中使用軟件輕松升級儀器。軟件系統(tǒng)升級、擴展性和通用性等顯著特點代表了儀表儀器未來的發(fā)展方向，為了支持功能強大的微處理器和操作系統(tǒng)，目前的儀器具有雙向通信能力，不僅可以采集和控制信號，還可以快速實現(xiàn)計算和傳輸功能，實時遙控也很實用?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的測控系統(tǒng)允許運營商通過客戶端瀏覽實時數(shù)據(jù)，了解設備的運行狀況，還可以使用智能軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)。

4儀器儀表行業(yè)的發(fā)展需求

隨著市場需求的增加，傳統(tǒng)儀器越來越不可能趕上現(xiàn)代化和信息社會的到來，智能儀表的主導地位也越來越明顯，越來越符合客戶的檢測需求和適應市場的發(fā)展。

4.1操作自動化

計算機技術的飛速發(fā)展為數(shù)據(jù)硬件提供了支持，它通過軟件完成數(shù)據(jù)的分析和顯示，構成了一個相對完整的儀器，儀器采用了模糊控制、多媒體技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡和人機通信等新技術，具有自動校準、診斷、自動轉換等特點。

4.2數(shù)字化和智能化

隨著微電子技術的不斷發(fā)展，微處理器在儀器行業(yè)的應用越來越普及，儀器的數(shù)字化和智能化水平不斷提高。例如，高精度智能變送器核心采用最新的微處理技術，不斷提高其性能指標，可用于實時測量受溫度和靜壓影響的傳感元件。

4.3多功能性發(fā)展

智能儀器可以實現(xiàn)更強大的多功能性，通用智能設備采用GP-IB總線、RS-485、RS-232C串行總線等，在同一平臺上構建多功能智能設備，構建多功能網(wǎng)絡，重用不同軟件，形成能夠滿足復雜測試任務的復雜儀器和系統(tǒng)。例如，函數(shù)生成器具有很寬的頻率范圍，這為測試函數(shù)提供了一個有用的解決方案，它具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器、任意波形發(fā)生器等功能，廣泛應用于醫(yī)學、通信、工業(yè)控制等領域。

4.4強化人機界面的結合

液晶顯示器、指示燈和儀表燈是工業(yè)生產(chǎn)中的主要生產(chǎn)設備，自動化儀表技術也需要與適當?shù)脑O備一起工作，自動儀表本身具有自適應自動控制能力，但要充分發(fā)揮其應用價值，就必須與自動化人員配合進行自動控制。此外，自動化儀表的精確操作和流程的設置也與專業(yè)人員沒有分離。因此，有可能實現(xiàn)科學技術的最佳經(jīng)濟效果，促進企業(yè)的發(fā)展，加強人機界面的結合，獲得對自動化儀表更好的控制。

5智能儀器儀表技術應用

5.1智能儀器儀表在冶金工業(yè)中的應用結構

智能儀表主要是一個小型的自動檢測系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，硬件系統(tǒng)通常包括宏處理器、存儲器、傳感器、放大濾波器、D/a轉換器、驅動器、顯示器和實現(xiàn)裝置。智能儀表軟件部分包括接口管理程序、實時監(jiān)控程序、數(shù)據(jù)處理程序等模塊，其中，實時監(jiān)控程序可以為智能電表的鍵盤、顯示器、鍵盤數(shù)據(jù)輸入、功能設置和信息控制提供幫助，實時監(jiān)控程序在對數(shù)據(jù)顯示輸出進行處理后，還可以輸出并輸出以數(shù)字、圖形、字符等形式顯示的任務。數(shù)據(jù)處理程序主要通過數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)降噪、數(shù)據(jù)處理、分析處理等過程來開發(fā)后期數(shù)據(jù)輸出。接口管理程序主要是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲，在備份的基礎上，建立了有效的數(shù)據(jù)信息交互通道。

5.2智能儀器儀表技術在冶金及相關工業(yè)中應用

為保證智能化工作的順利開展，可以借鑒其他冶金行業(yè)的經(jīng)驗，完善自身管理模式的優(yōu)化。例如，在智能工廠建設的發(fā)展過程中，高山基地是1580熱軋生產(chǎn)線的研究目標，設備的狀態(tài)監(jiān)測與診斷，綜合協(xié)同規(guī)劃，全在線檢測，無人操作，下一代控制模式，生產(chǎn)線效率優(yōu)化、質量控制管理、虛擬工廠視覺，對感應、熱摩擦1580生產(chǎn)線等重要業(yè)務模塊進行了智能制造試驗。整個檢測過程的智能化制造系統(tǒng)提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)穩(wěn)定性和靈活性，進一步降低了冶金的制造成本，實現(xiàn)了智能自動化、數(shù)字透明和全球智能化。根據(jù)高山基地建設智能工廠的經(jīng)驗，可以針對目前建設智能工廠的不利影響，制定智能化建設目標，也就是說，它是一種現(xiàn)場操作無人化，一觸式的過程操作，精細化的工廠管理，人員安全監(jiān)控，供需服務協(xié)同，以及質量成本的可視化?，F(xiàn)場操作無人化主要采用機器人和無人化技術，在關鍵工序的關鍵部位實施無人化操作，如板坯庫、精整、鋼卷庫等。

參考文獻：

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（作者單位：重慶科技學院）