工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)探討

郭士杰

摘要：工業(yè)自動化儀表和自動化控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，不僅給各領(lǐng)域的監(jiān)測和操控帶來了便捷，還提高了工業(yè)生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的安全性和穩(wěn)定性。本文將針對工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)進(jìn)行研究和探討，希望能夠為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：自動化;儀表;控制技術(shù)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0011-02

1 工業(yè)自動化儀表概述

工業(yè)自動化儀表是一種能夠在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對各類機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和顯示的儀表，在對設(shè)備檢測的過程中形成數(shù)據(jù)記錄并能夠通過自動化控制技術(shù)實現(xiàn)自動控制。有助于在工業(yè)生產(chǎn)中及時準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)工藝的全部過程，并結(jié)合數(shù)據(jù)變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而確保工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，發(fā)揮出降低生產(chǎn)損耗，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要作用[1]。

2 工業(yè)自動化儀表性能特點

工業(yè)自動化儀表是在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展基礎(chǔ)上研發(fā)出來的，在逐漸發(fā)展的過程中，融入了微電腦技術(shù)，使工業(yè)自動化儀表從以往的龐大復(fù)雜的裝置逐漸演變成結(jié)構(gòu)精簡、性能可靠的現(xiàn)代化工業(yè)儀表。

2.1 程序操控

工業(yè)自動化儀表在發(fā)展進(jìn)程中，逐漸用軟件編程取代了傳統(tǒng)復(fù)雜的順序操控，通過在工業(yè)儀表中增加軟件設(shè)計，利用控制線路、定時系統(tǒng)以及各類功能模塊實現(xiàn)自動控制，不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)自動化程度，也使硬件設(shè)施變得更加簡化，同時增加了自動化控制的靈敏度，是工業(yè)生產(chǎn)更加穩(wěn)定。

2.2 記憶功能

工業(yè)自動化儀表通過時序電路和邏輯電路的配合使用，能夠在工業(yè)生產(chǎn)的過程中對各類操作和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲，實現(xiàn)對過程數(shù)據(jù)的記錄功能，從這些自動化儀表的記錄中，能夠分析出工業(yè)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，為數(shù)據(jù)分析和工程追溯提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

2.3 計算功能

工業(yè)自動化儀表具有較高精度的計算功能，這也是實現(xiàn)精準(zhǔn)操控的基礎(chǔ)功能。通過工業(yè)自動化儀表對數(shù)據(jù)的采集與設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)范圍進(jìn)行比較，進(jìn)而形成自動判斷，確定工業(yè)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)自動化儀表的邏輯判斷，在此技術(shù)上形成自動化控制。

2.4 數(shù)據(jù)處理

工業(yè)自動化儀表能夠利用未處理器和相關(guān)軟件等綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、處理功能對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和校正，達(dá)到數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度，不僅改變了傳統(tǒng)人工進(jìn)行分析的過程，提高工作效率，也為實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析提供了可能，進(jìn)而實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化控制[2]。

3 工業(yè)自動化儀表的作用

工業(yè)自動化儀表的出現(xiàn)加快了工業(yè)自動化進(jìn)程，不僅帶來了生產(chǎn)效率的提高，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程中的實時監(jiān)測，也提高了工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來了保障。同時，工業(yè)制動化儀表能夠替代人工進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查和設(shè)備操控，降低了工業(yè)生產(chǎn)對人力資源的依賴，將地生產(chǎn)中的人工成本，也減少了人為操作帶來的失誤。

4 工業(yè)自動化儀表分類

4.1 溫度儀表

工業(yè)生產(chǎn)的過程中，介質(zhì)在生產(chǎn)的不同階段會在設(shè)備和管道等不同部位產(chǎn)生溫度的變化。溫度儀表能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)中溫度變化進(jìn)行自動監(jiān)測，常見的溫度儀表包括雙金屬溫度計、玻璃溫度計和壓力式溫度計等，此外，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度開關(guān)、熱電阻以及光學(xué)高溫計和輻射高溫計也被廣泛應(yīng)用。

4.2 壓力儀表

壓力儀表主要應(yīng)用于壓力檢測和壓差監(jiān)測，根據(jù)壓力儀表的工作原理，可以將其分成彈性壓力計、液柱壓力計和傳感壓力計等，另外還有測量精度較高的活塞式壓力計等。在工業(yè)生產(chǎn)總，機(jī)械式壓力儀表使用較為廣泛，這種壓力儀表所采用的彈性敏感元件具有良好的機(jī)械性能，在生產(chǎn)中使用也比較方便[3]。

4.3 流量儀表

流量儀表應(yīng)用比較廣泛，不僅應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中，還廣泛應(yīng)用在環(huán)保工程，交通運(yùn)輸以及海洋氣象觀測等領(lǐng)域。我國在流量測量方面發(fā)展比較晚，早期的流量測量儀表主要依賴于國外進(jìn)口，流量儀表包括玻璃流量計、靶式流量計、渦街流量計和質(zhì)量流量計等。隨著科技的不斷發(fā)展，近年來研發(fā)出了超聲波流量計等。

4.4 物位儀表

物位儀表主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的材料控制中，對材料液面和粉狀材料裝載高度進(jìn)行測量，通常又被成為料位計，根據(jù)對物料監(jiān)測方法的不同，又可以氛圍浮力式、直讀式、回波反射式、重錘探測式等。物位儀表，將工業(yè)生產(chǎn)材料投放和產(chǎn)出量形成數(shù)據(jù)化，形成對生產(chǎn)材料的監(jiān)測，成為自動化生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。

4.5 成分分析儀表

根據(jù)成分分析儀應(yīng)用的不同環(huán)節(jié)可以分成實驗分析儀表和過程分析儀表，其中過程分析儀表能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的監(jiān)測，將準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)提供給操作者或自動控制系統(tǒng)，形成過程中的質(zhì)量控制信息。這種儀表能夠自動連續(xù)采集樣本，實現(xiàn)監(jiān)測前預(yù)處理和自動分析，通過遠(yuǎn)程傳輸?shù)冗M(jìn)行數(shù)據(jù)輸送，在工業(yè)自動化生產(chǎn)中具有很高的應(yīng)用價值。

4.6 機(jī)械量儀表

機(jī)械量儀表還廣泛應(yīng)用在軋鋼、機(jī)械故障診斷等方面。機(jī)械量儀表利用了物質(zhì)的幾何量和力學(xué)量特性，對重力、質(zhì)量、位移以及速度和機(jī)械振動等變量進(jìn)行測量，并對測量數(shù)據(jù)加以記錄從而實現(xiàn)有效控制。

5 工業(yè)自動化儀表控制技術(shù)

自動化控制技術(shù)具有較高的綜合性，是通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制任務(wù)的。自動化控制技術(shù)能夠在無人操控的情況下，采用控制裝置按照預(yù)定的程序?qū)C(jī)械等進(jìn)行控制，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的預(yù)期。

5.1 嵌入式微控制器

嵌入式微控制器是基于計算機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)等向融合的基礎(chǔ)上而形成的產(chǎn)物。嵌入式溫控制器在微控制器的基礎(chǔ)上，外加了專用電路和軟件，形成了計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)而滿足了工業(yè)生產(chǎn)對可靠性、功耗和體積等嚴(yán)格的要求，被普遍應(yīng)用在制造業(yè)和汽車、船舶以及航空航天等領(lǐng)域，是具有廣闊發(fā)展前景的現(xiàn)代技術(shù)。

5.2 可編程控制器

可編程控制器（PLC）是以計算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)的控制裝置，是為工業(yè)生產(chǎn)專門設(shè)計的數(shù)字操作系統(tǒng)。這種裝置可以將編寫的程序存儲在存儲器中，進(jìn)行各種計算和順序控制，并通過數(shù)據(jù)傳輸發(fā)出操作指令對各種工業(yè)設(shè)備進(jìn)行操控。近年來，PLC技術(shù)在不斷發(fā)展，應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)應(yīng)用到了生產(chǎn)和制造的各個領(lǐng)域。

5.3 變頻器

變頻器將變頻技術(shù)和微電子技術(shù)相結(jié)合，對電機(jī)工作電源頻率進(jìn)行調(diào)解實現(xiàn)電力控制，變頻器主要結(jié)構(gòu)包括整流電路、直流中間電路、逆變電路以及控制電路。隨著變頻器生產(chǎn)和研發(fā)技術(shù)的不斷提高，變頻器將向著大容量、體積小、多功能和智能化發(fā)展，將逐漸適用于各種工業(yè)生產(chǎn)的需求。

5.4 觸摸屏

觸摸屏是隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸走向成熟的，被普遍應(yīng)用到人機(jī)交互設(shè)備中。目前，觸摸屏已經(jīng)呈現(xiàn)出了多元化發(fā)展的態(tài)勢，不僅應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中作為主要的輸入設(shè)備，還應(yīng)用到了人們的生活中，成為時代發(fā)展的重要標(biāo)志。

5.5 傳感器技術(shù)

傳感器是獲取信息的重要方式，傳感器與計算機(jī)技術(shù)和信息通信技術(shù)相結(jié)合促進(jìn)了社會自動化和智能化發(fā)展。利用傳感器能夠工業(yè)生產(chǎn)中的實時狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，形成動態(tài)信息并進(jìn)行準(zhǔn)確傳遞，具有性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在各種測量領(lǐng)域中。

6 結(jié)語

工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)改變了傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)模式，融入了現(xiàn)代科技元素，不但提高了工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和自動化程度，還降低了生產(chǎn)成本，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。加強(qiáng)工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)應(yīng)用將促進(jìn)企業(yè)競爭力的提高，推動社會的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 王慶國.工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)[J].裝飾裝修天地，2017（10）：277.

[2] 李端瑜，甘利剛，高鵬程.工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)論述[J].通訊世界， 2017（2）：274.

[3] 陳國棟.工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（3）：154.

Discussion on Industrial Automation Instrument and Automation Control Technology

GUO Shi-jie

（Tianjin Wuqing District Construction and Development Center， Tianjin? 301700）

Abstract：The application of industrial automation instrumentation and automation control technology is becoming more and more widespread， which not only brings convenience to monitoring and control in various fields， but also improves the safety and stability of industrial production and other links. This article will research and discuss industrial automation instrumentation and automation control technology， hoping to provide reference for related workers.

Key words：automation;instrument;control technology