工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用研究

摘? 要：工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)前已經(jīng)開始廣泛采用自動(dòng)化控制技術(shù)，完成對(duì)于各類設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的遵守工作，其中自動(dòng)化儀表發(fā)揮了重要作用。本文研究了工業(yè)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)的核心理念和運(yùn)行特點(diǎn)，分析了這兩個(gè)工作技術(shù)的融合方法，讓工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化體系能夠具備更高的智能性，此外考慮了自動(dòng)化控制中的數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)形勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于所有工作項(xiàng)目和工作內(nèi)容的同時(shí)管理。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化儀表;自動(dòng)化控制技術(shù);系統(tǒng)建設(shè)

中圖分類號(hào)：TP216? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1671-2064（2020）03-0000-00

0引言

工業(yè)自動(dòng)化儀表經(jīng)過多年的發(fā)展，其已經(jīng)從原有的被動(dòng)式數(shù)據(jù)測(cè)量和提交系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式的數(shù)據(jù)測(cè)量體系，就實(shí)際的作用效果上來看，這一發(fā)展思路和發(fā)展理念能夠更好地和當(dāng)前建成的自動(dòng)化控制系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行。此外在自動(dòng)化技術(shù)的使用過程，也要根據(jù)該企業(yè)的本身特點(diǎn)和在自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)和建設(shè)方面投入的資源合理選擇，以提高該系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

1工業(yè)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

1.1工業(yè)自動(dòng)化儀表特點(diǎn)

工業(yè)自動(dòng)化儀表的特點(diǎn)有兩種，一種是針對(duì)傳統(tǒng)的被動(dòng)式測(cè)量?jī)x表，其在運(yùn)行過程中根據(jù)儀表所處的位置和相關(guān)功能，通過對(duì)其測(cè)量到數(shù)據(jù)的處理和傳遞，將這些信息及時(shí)性地傳遞給自動(dòng)控制系統(tǒng)，以分析當(dāng)前整個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)運(yùn)行體系中存在的故障和安全隱患[1]。另一種是當(dāng)前的主動(dòng)測(cè)量?jī)x表，其在運(yùn)行過程中會(huì)通過對(duì)于電力設(shè)施的合理裝配，分析電力系統(tǒng)的使用標(biāo)準(zhǔn)等方法，完成對(duì)于各類控制信號(hào)的調(diào)節(jié)、工作模式的分析等功能，從而讓該控制儀表可以在后續(xù)運(yùn)行中處于最為高效便捷的運(yùn)行狀態(tài)?？梢哉f工業(yè)自動(dòng)化測(cè)量?jī)x表是對(duì)于各類數(shù)據(jù)的獲取裝置，也是對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過程的控制信號(hào)獲取和工況自主調(diào)整體系。

1.2自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)

自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)分析，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前已經(jīng)從原有的單一性以及較高誤差管理特點(diǎn)，轉(zhuǎn)變成多線程性性以及高精精度性控制特點(diǎn)。對(duì)于主動(dòng)性控制系統(tǒng)，其當(dāng)前的作用形式是，一方面采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及人工智能化系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)。就實(shí)際的作用效果上來看，新建成的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以同時(shí)處理大量的數(shù)據(jù)，并且總結(jié)當(dāng)前整個(gè)系統(tǒng)中存在的缺陷，你完成對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的合理調(diào)整工作。而對(duì)于精確性大幅提高的控制和分析系統(tǒng)，需要完成的工作是通過對(duì)于各類數(shù)據(jù)的整理與研究，找到可以針對(duì)不同控制區(qū)域和系統(tǒng)的調(diào)整和優(yōu)化方案，并研究對(duì)于相關(guān)工作指標(biāo)的制定和整理方法，有效提高當(dāng)前這一系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行水平，之后發(fā)出相應(yīng)的控制指令，從而讓整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量提高。

2工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)的使用思路

2.1自動(dòng)化儀表的選擇

自動(dòng)儀表的選擇，要根據(jù)其運(yùn)行區(qū)域的相關(guān)環(huán)境特點(diǎn)以及專業(yè)化的工作任務(wù)，落實(shí)專業(yè)化的選型工作。對(duì)于運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，同時(shí)無法完成各項(xiàng)專業(yè)化工作指標(biāo)的區(qū)域，需要使用的儀表都要考慮其運(yùn)行的穩(wěn)定性和環(huán)境抵抗能力。對(duì)于當(dāng)前的主動(dòng)控制儀表和自動(dòng)化數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x表來說，其在運(yùn)行過程中會(huì)受到多種條件的桎梏，比如專業(yè)化線纜的連接強(qiáng)度、相關(guān)電子元件的環(huán)境抵抗能力等，所以不適合用于環(huán)境較為惡劣的空間。而對(duì)于需要處于高精度控制狀態(tài)的系統(tǒng)，運(yùn)行體系中需要采用這一類型的自動(dòng)化儀表，其一方面可以完成對(duì)各類數(shù)據(jù)的測(cè)量工作，一方面可以根據(jù)建成的控制平臺(tái)，根據(jù)相應(yīng)的控制指令自主化調(diào)節(jié)自身的運(yùn)行工況。

2.2自動(dòng)化技術(shù)框架搭建

對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的框架建設(shè)過程來說，要選擇最為清晰合理的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)考慮到工業(yè)系統(tǒng)對(duì)于生產(chǎn)指標(biāo)和生產(chǎn)構(gòu)件精度方面的要求，以從中選擇誤差最小的控制方案，并且該控制方案要具有極高的穩(wěn)定性。本文認(rèn)為現(xiàn)有的人工智能技術(shù)已經(jīng)較為完善，可以考慮將該技術(shù)納入到自動(dòng)化技術(shù)的建設(shè)框架之內(nèi)，在具體的搭建過程中，由于已經(jīng)合理選擇了專業(yè)化的現(xiàn)代儀表，所以可以把這類儀表視作整個(gè)控制平臺(tái)中的信號(hào)獲取裝置，該裝置與RFID技術(shù)連接，向控制平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，其中包括各類儀表的位置信息和儀表本身測(cè)量的信號(hào)信息，這兩個(gè)信息傳遞給數(shù)據(jù)分析平臺(tái)之后，可以總結(jié)該區(qū)域是否存在缺陷，或者該區(qū)域出現(xiàn)安全事故時(shí)對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)造成的負(fù)面影響，借助已經(jīng)建成的數(shù)據(jù)分析模型，把相關(guān)的控制信號(hào)傳遞該儀表或者其余的控制開關(guān)，之后完成對(duì)于各類生產(chǎn)參數(shù)的自主化調(diào)節(jié)工作[2]。如在某系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)液體傳輸管道中的液體流速為10m/s，雖然在當(dāng)前的運(yùn)行過程中，該數(shù)值未能造成實(shí)質(zhì)性的系統(tǒng)故障，但是長(zhǎng)期處于這一流速狀態(tài)下會(huì)對(duì)管道造成不可逆的損傷，則該儀表將這一測(cè)量參數(shù)傳遞給分析平臺(tái)之后，該平臺(tái)把相應(yīng)的控制指令傳輸給整條管道上的專業(yè)化被控設(shè)備中，而該設(shè)備可以完成對(duì)于管道中液體流速的合理控制，防止出現(xiàn)嚴(yán)重安全問題。

2.3自動(dòng)化技術(shù)數(shù)據(jù)分析

自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)據(jù)分析，要根據(jù)不同的子系統(tǒng)以及運(yùn)行狀況建成不同的數(shù)學(xué)模型，之后通過對(duì)于專業(yè)化素質(zhì)的計(jì)算與整理，分析是否需要發(fā)出相應(yīng)的控制指令。比如某數(shù)據(jù)控制模型為“A=ax+by+z（a+b）”，其含義是，A為某節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障的幾率，a是導(dǎo)致大范圍故障的權(quán)重，x為發(fā)生幾率，b和y的概念同理，而通過后續(xù)的研究，認(rèn)為當(dāng)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)失效，則會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成進(jìn)一步的損害，所以最終建成的這一模型，該計(jì)算公式只是出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度，而對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生幾率，則需要和當(dāng)前整個(gè)控制系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行直接管理，最終確定了不同風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)水平。當(dāng)所有獲取后的信號(hào)帶入到整個(gè)計(jì)算公式中，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生機(jī)率高于50%時(shí)，則需要做好對(duì)于整個(gè)節(jié)點(diǎn)的控制工作，需要通過調(diào)節(jié)上游和下游相關(guān)設(shè)備運(yùn)行工況的方法，讓該設(shè)施能夠處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

3工業(yè)自動(dòng)化藝術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)的使用方法

3.1自動(dòng)化儀表的裝配

自動(dòng)化儀表的裝配要根據(jù)儀表本身特點(diǎn)完成選擇工作，對(duì)于傳統(tǒng)的被動(dòng)式測(cè)量?jī)x表，其在運(yùn)行過程中只需要將儀表與相關(guān)設(shè)施進(jìn)行直接連接即可，通常情況下，這類儀表本身具有極高的環(huán)境抵抗能力，可以讓這一系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定度提高。比如對(duì)于某管道流速的測(cè)量?jī)x表，其裝配過程要把儀表的連接法蘭和相關(guān)管道進(jìn)行高強(qiáng)度的連接，而連接之后，把該裝置納入到數(shù)據(jù)的分析平臺(tái)之內(nèi)，并且做好水壓的測(cè)試工作，可以將整個(gè)管道的水壓設(shè)置為正常運(yùn)行狀態(tài)下的1.5倍，并且在十分鐘之后測(cè)量管道內(nèi)部的液體壓力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力下降幅度過高時(shí)，可確定當(dāng)前整個(gè)管道中存在滲漏問題，檢查重點(diǎn)是該儀表和管道的連接法蘭處，發(fā)現(xiàn)連接處無滲漏點(diǎn)之后才可將檢查重點(diǎn)分配到管道本身。

3.2自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，要根據(jù)選用的控制理論完成專業(yè)化的分析工作，從實(shí)際的作用效果上來看，自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目包括相關(guān)數(shù)學(xué)模型的建立和使用、專業(yè)化控制模型的輸入、專業(yè)化控制線纜的搭建，要求所有建設(shè)和設(shè)計(jì)信息都要被納入到后續(xù)的管理系統(tǒng)之內(nèi)，以提高這一系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行水平。此外在后續(xù)的管理過程，也要研究RFID技術(shù)是否能夠和這一控制平臺(tái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并且分析選取芯片的運(yùn)行質(zhì)量，并做好專業(yè)化的數(shù)據(jù)庫編程工作，從而讓所有的控制信號(hào)都能夠有序傳導(dǎo)。為了能夠提高針對(duì)安全問題的處理速度，也要建成人工控制系統(tǒng)，所以在具體的建設(shè)過程中也要裝配人機(jī)交互界面，讓所有的工作人員都能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。比如在某工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過程，裝配的所有儀表都和RFID控制芯片連接，其發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)研究之后，把這些信號(hào)都納入到了具體的數(shù)據(jù)研究模型之內(nèi)，比如對(duì)上文中提及的控制模型，運(yùn)行過程要將這些信息進(jìn)行集中化處理，并分析與該裝置之間關(guān)聯(lián)的各個(gè)被控對(duì)象，之后把數(shù)據(jù)庫中的區(qū)位性信息，和RFID編程信息之間直接連接，把這一連接信號(hào)傳遞給正確的被控對(duì)象內(nèi)，讓其做出相關(guān)的調(diào)整動(dòng)作。

3.3自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊

自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊建設(shè)工作，通常情況下為了降低整個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)的工作壓力，會(huì)采用多個(gè)不同的機(jī)制完成相應(yīng)的工作和管理項(xiàng)目，其中最為主要的輔助性設(shè)置模塊是單片機(jī)結(jié)構(gòu)，在該裝置的建設(shè)中，通常情況下只需要完成較為簡(jiǎn)單化的任務(wù)。比如對(duì)于相關(guān)信息的對(duì)比、儀表傳回信號(hào)的位置識(shí)別等。比如某單片機(jī)中設(shè)置的程序目的是，檢測(cè)當(dāng)前某管道中液體的壓力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力數(shù)值超出標(biāo)準(zhǔn)之后，則要把該信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)連接平臺(tái)，由平臺(tái)經(jīng)過后續(xù)的處理工作確定是否需要做出相關(guān)的調(diào)整，并確定調(diào)整方式。其編寫的數(shù)據(jù)對(duì)比程序是，設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值X，而通過儀表獲取的管道壓力值為Y，而后續(xù)完成各類信號(hào)對(duì)比工作，若X大于Y時(shí)，則該單片機(jī)不向外發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)指令，反之則是發(fā)送相應(yīng)的脈沖信號(hào)，而在專業(yè)化的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)內(nèi)，要把這些號(hào)納入到具體的核算體系，核算過程當(dāng)發(fā)現(xiàn)該管道的壓力保持狀態(tài)下能夠引發(fā)一系列重大安全問題時(shí)，則要把獲取的控制信息同時(shí)傳遞給多個(gè)被控對(duì)象，由這些被控對(duì)象完成協(xié)同性的數(shù)據(jù)處理工作，而當(dāng)發(fā)現(xiàn)只通過改換一個(gè)設(shè)備的運(yùn)行工況即可解決故障，則只需要發(fā)出單一性的控制指令。

3.4自動(dòng)化系統(tǒng)的控制模式

自動(dòng)化控制模式的建設(shè)過程，主要是從系統(tǒng)建設(shè)實(shí)物的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類數(shù)據(jù)的管理和運(yùn)營(yíng)，無論對(duì)于何種自動(dòng)控制系統(tǒng)，其運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)都是數(shù)據(jù)獲取裝置、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)。

對(duì)于數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)來說，常見的有當(dāng)前研發(fā)的各類自動(dòng)化儀表以及其余類型的傳感器，控制儀表獲取的數(shù)據(jù)指令可以通過通信線纜直接傳遞給數(shù)據(jù)平臺(tái)，比如單片機(jī)以及數(shù)據(jù)控制平臺(tái)，而該平臺(tái)經(jīng)過相關(guān)數(shù)學(xué)模型的加入以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的建設(shè)，可以研究該數(shù)據(jù)當(dāng)前是否處于安全狀態(tài)，而控制指令的發(fā)送，則要能夠被相應(yīng)的被控對(duì)象接納，該過程中采用的通信系統(tǒng)依靠數(shù)據(jù)平臺(tái)自主完成信號(hào)傳遞工作，之后將其傳遞給被控對(duì)象，這些數(shù)據(jù)的分析方法通常適用于主控平臺(tái)。而對(duì)于子控制平臺(tái)來說，其在接收到相關(guān)控制信號(hào)之后，可以采用同時(shí)期的數(shù)據(jù)發(fā)送方案，將該信號(hào)直接連接給可能被接收的所有被控對(duì)象，而其中控制信號(hào)的前綴部分是RFID芯片可以識(shí)別的指令，當(dāng)該數(shù)據(jù)指令和該線路中的相關(guān)被控對(duì)象處于同時(shí)可被識(shí)別狀態(tài)時(shí)，則可以把被控信號(hào)傳遞給后續(xù)的管理系統(tǒng)，由該系統(tǒng)做好運(yùn)行工況的自主調(diào)整。就實(shí)際的工作狀態(tài)上來看，該方法可以降低整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行難度和占用空間比，提高對(duì)于各類控制指令的傳輸效率。

4結(jié)論

綜上所述，工業(yè)自動(dòng)化儀表一方面可以完全對(duì)于各類參數(shù)的有序測(cè)量工作，另一方面可以作為一種被控對(duì)象使用，自動(dòng)控制控制系統(tǒng)的建設(shè)過程，可以把自動(dòng)化儀表視作傳感器，之后通過對(duì)于數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)以及獲取數(shù)據(jù)的分析來發(fā)出相應(yīng)的控制指令，并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)控制對(duì)象詳細(xì)分析，從中得到不同的控制方案，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-01-06

作者簡(jiǎn)介：劉振興（1987—），男，青海格爾木人，本科，工程師，研究方向：工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表的應(yīng)用及升級(jí)改造、自動(dòng)化控制系統(tǒng)（DCS/PLC）的研究應(yīng)用。