儀器儀表中的自動化控制及其應用

劉亞洲

【摘 ?要】現(xiàn)代工業(yè)化水平飛速提升，工業(yè)生產(chǎn)中引進了各種新技術與新的工藝手段，繼續(xù)強化工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，獲取更多工業(yè)生產(chǎn)技術成果。國家在管控各類監(jiān)控設備、電子設備以及機械化設備，更多地運用了自動化控制技術，因此自動化儀表儀器也被充分開發(fā)以及持續(xù)利用。針對各種發(fā)揮著重要測量作用的儀表儀器，必須要高效實施自動化控制工作。本文探討自動化控制儀表儀器技術應用方面的問題。

【關鍵詞】儀表儀器;自動化控制;應用

自動化工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，不僅要有先進的生產(chǎn)系統(tǒng)，還要設置使用各種性能優(yōu)越的儀表儀器，以自動且高效率的方式展開測量工作，支持生產(chǎn)監(jiān)管任務，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的管控。運用儀表儀器時，同樣要針對這一類先進的技術型對象，展開自動化控制，優(yōu)化儀器儀表使用過程。隨著儀表儀器不斷發(fā)展演變，與之對應的控制手段也要進行必要的創(chuàng)新?，F(xiàn)根據(jù)對常用儀表儀器的認識，分析對其應用自動化技術的相關情況。

1 自動化儀器儀表概述

自動型儀表儀器內(nèi)部往往設置了多種不同功能的自動型元件，通過有機組合的方式形成了一個完整的系統(tǒng)，在設置自動化運行與控制的功能時，也運用了諸多自動化控制領域中的理論。當前自動化儀表儀器主要可測量溫度、壓力與流量，測量獲取的均是非常重要的信息，為了更穩(wěn)定地發(fā)揮出測量功能，需要有自動化系統(tǒng)對各處使用的多臺自動化儀器儀表展開控制，這些設備是煤礦開采、監(jiān)測環(huán)境以及電網(wǎng)管理等活動需要的。自動化儀表儀器往往具有三個主要的功能模塊：變送器可對信號進行處理與分析，可對傳感器模塊所獲取的模擬信號實施轉變，將其轉化成電信號;傳感器可實施控制與采集信號的工作;顯示器模塊可對已經(jīng)完成處理的信息進行輸出與表達，以直觀的方式展現(xiàn)出測量結果。

在環(huán)保監(jiān)測領域中，需要運用環(huán)保型儀器儀表，檢測環(huán)境污染源，對一定區(qū)域范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量實施檢測，幫助應對影響嚴重的大氣污染以及水污染等問題;建設與管理智能電網(wǎng)系統(tǒng)時需要有電工儀表儀器的技術支持，完整地對電力用戶的信息進行有效采集;工業(yè)生產(chǎn)領域中也使用了各種具有自動化運行與控制優(yōu)勢的儀器儀表，以此更為完整地實現(xiàn)工業(yè)領域的自動化控制需求。

2 自動化控制技術發(fā)展情況分析

雖然中國儀器儀表行業(yè)發(fā)展相對晚、起點低，但是從近幾年的狀況來看，中國儀器儀表行業(yè)無論是在產(chǎn)品構造方面，比如工業(yè)自動化、電工、環(huán)保、醫(yī)療、信息技術、測量測試等儀表技術，還是在元器件制造方面都取得了非常大的進步，這都得益于這幾年來我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展。國家在資源壓力下，開始注重新興行業(yè)的發(fā)展、大力提高研發(fā)水平、增加應用市場的需求，比如由于節(jié)能環(huán)保、能源要求等方面需要，極大地促進了核電、風電和太陽能等新能源的發(fā)展;除此之外，出行難的交通壓力以及電子商務的發(fā)展，也使得物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)與建設軌道交通業(yè)發(fā)展迅速。這些方面的進步，在一定程度上推動了儀器儀表產(chǎn)業(yè)的應用及發(fā)展。同時，現(xiàn)代化的智能化技術對于促進儀器儀表行業(yè)整體水平的提高也具有重要作用。

3 在儀表儀器中應用自動化控制技術

3.1 調(diào)整儀表儀器的構造與性能

在當前的儀表儀器設備中應用自動化控制技術，以此來提升儀表儀器的綜合性能，將智能化軟件、智能型硬件與儀表儀器結合起來，對設備原本的測量功能實施拓展，進而強化測量性能，提升測量效率;大部分儀表儀器中都使用了智能化算法，可在這一基礎上繼續(xù)增加新的神經(jīng)網(wǎng)絡算法、遺傳算法與蟻群算法。這種改進方式也可以幫助提高儀表儀器的測量速度，縮短執(zhí)行測量任務時所需的時間。從自動化控制的角度來設計優(yōu)化儀器儀表時，可運用模糊控制算法，增設微控制器與微處理器，對各個處于獨立運行狀態(tài)的儀表儀器進行綜合，僅僅依照既有的規(guī)則與設計經(jīng)驗就可以試試設計工作，可減少構建數(shù)學模型與分析參照數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)，根據(jù)芯片在測量現(xiàn)場的調(diào)試情況，運用離線計算方法，即可對自動化控制系統(tǒng)設計成果進行預測，達到改造儀表儀器性能的目標。

3.2 運用網(wǎng)絡化技術

把計算機和儀器儀表組建成網(wǎng)絡，就能夠經(jīng)過憑借智能化的軟硬件功能，例如識別模式、神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應、自學習、自組織和聯(lián)想記憶的作用等，能夠有效且充分的施展網(wǎng)絡上不一樣種類計算機和儀器儀表的潛力與資源特點?；ハ嗯浜闲纬审@人的組合優(yōu)點。舉個例子說明：現(xiàn)階段憑借能夠和Web實施連接的數(shù)字萬用表與示波器，連接到網(wǎng)絡，并結合模式識別有關軟件的作用，區(qū)分不一樣種類儀器儀表的特點，而且把其臨界值測定出，這樣能夠依據(jù)特點的不一樣做出對應響應。此外，使用分布式數(shù)據(jù)采集體系，作為取代之前應用的單獨實施行數(shù)據(jù)采集設備，進行以太網(wǎng)或者別的類型網(wǎng)絡跨越，使遠程操作的作用能夠完成，便于實時測量和采集數(shù)據(jù)，并能夠有效完成分類存儲和運用。憑借網(wǎng)絡化測量環(huán)境的智能優(yōu)點，綜合連接各類計算機和儀器儀表，不一樣的要求任務能夠高效的完成。比如復制采集后的數(shù)據(jù)，并送達到相關的部門;又或者定期在遠程數(shù)據(jù)庫儲存數(shù)據(jù)收集結果等。推動了多用戶的實時監(jiān)控的是儀器儀表網(wǎng)絡化，這樣能有效完成技術人員、質(zhì)量管理人員、領導等遠程對相同生產(chǎn)過程的監(jiān)控，以便于收集數(shù)據(jù)，分析規(guī)律，做出調(diào)整。

3.3 對虛擬儀器儀表結構進行設計

很多廠家在改進儀器儀表的設計中都是使用虛擬儀器，以源代碼的方式供應給用戶，同時結合虛擬儀器驅(qū)動器，就可以即插即用，有效完成。另外，有些廠家對于VXI總線驅(qū)動器規(guī)范也推出了新的驅(qū)動軟件管理標準，在構造方面實施了幾項升級與優(yōu)化，進一步提高操作能力，不斷開發(fā)用戶，進而提高運行效率。提高程序軟件的靈活性需要從以下幾個方面入手，第一，就要在各方面發(fā)生改變，也就是驅(qū)動設備的簡便性、直觀性與運行效率等方面;第二，在開發(fā)工具在最新的Labwindows/CVI5.0內(nèi)建的基礎上，對人機交互體驗進行優(yōu)化，就能夠自動生成智能的儀器驅(qū)動代碼，這樣不但能夠簡化工作量，還能夠有效統(tǒng)一代碼，更加方便高效;第三，通過智能化的形式實施管理，用戶只需要設置底層，結合智能化的方法，就能自動監(jiān)測、辨別、維護儀器的運行情況。

隨著人類的認知水平和探索水平的不斷提高，當前的一些理論知識和應用實踐已經(jīng)無法滿足人們的需求，于是研究出了更為先進的理論，發(fā)現(xiàn)了前所未有的新材料、研制出更為精確的元器件，并將其投入到儀器儀表的開發(fā)中。儀器儀表正在朝著小型化、智能化、 網(wǎng)絡化的趨勢發(fā)展，生產(chǎn)成本不斷降低， 應用范圍更為廣泛。

4 結束語

儀器儀表的使用范圍持續(xù)擴大，不僅僅能夠在工業(yè)領域中展現(xiàn)出效用，在其他更多的領域中，自動化控制技術與儀器儀表也在展現(xiàn)相應的效用。在實際運用自動化技術時，可運用虛擬化結構體系，控制期間可調(diào)整儀表儀器的原有構造與性能，運用網(wǎng)絡化技術來改善控制效果?？萍汲掷m(xù)發(fā)展，創(chuàng)新儀表儀器控制技術的工作也在繼續(xù)，在日后的技術研究活動中，自動化控制系統(tǒng)將具有更多豐富的功能，儀器儀表也能夠形成更強的可控性。

參考文獻

[1]袁帥. 煤化工自動化儀表的選擇及應用[J]. 化工設計通訊， 2018（5）：25-25.

[2]呂新. 工業(yè)電氣自動化儀器儀表控制的研究[J]. 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化， 2019（2）.

[3]馬寧. 儀器儀表中的自動化控制及其應用[J]. 數(shù)字化用戶， 2019， 025（004）：51.