智能儀表在工業(yè)自動化控制中的運(yùn)用

嚴(yán)明偉 王廣會 趙為明

摘要：當(dāng)今社會，隨著社會節(jié)奏的加快，各行各業(yè)對生產(chǎn)、服務(wù)的要求越來越傾向于智能化、自動化，而在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的結(jié)果下，智能儀器應(yīng)運(yùn)而生。儀表智能化水平的提高將對我國的工業(yè)發(fā)展帶來極大的幫助，對提高我國工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平具有重要意義。智能儀表的出現(xiàn)和使用已經(jīng)讓我們看到了它對中國工業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)和未來巨大的潛力，因此我們應(yīng)該充分重視智能儀表的科學(xué)技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：智能儀表;工業(yè)自動化控制;使用分析

1智能儀表數(shù)據(jù)來源

在Web頁面中自動生成儀器需要三種數(shù)據(jù)：智能儀器信息、數(shù)據(jù)檢索信息和表格顯示的數(shù)據(jù)信息。本文研究的智能儀表數(shù)據(jù)均來自工業(yè)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。工業(yè)自動化中的下位機(jī)單元通過數(shù)據(jù)端口傳輸?shù)絎eb服務(wù)器，以生成其表中的數(shù)據(jù)。每個單元中有不同的數(shù)據(jù)類型，這些數(shù)據(jù)應(yīng)首先存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。這些數(shù)據(jù)隨后通過工業(yè)自動化系統(tǒng)收集，然后上傳到服務(wù)器，并存儲在表中。智能儀表中的數(shù)據(jù)需要根據(jù)工業(yè)自動化系統(tǒng)檢索到的數(shù)據(jù)信息，通過圖形軟件進(jìn)行處理。網(wǎng)頁中的所有數(shù)據(jù)都需要通過圖形軟件進(jìn)行處理，然后上傳到服務(wù)器，并可以確定表格的顯示和格式，處理完成后將以表格的最終形式顯示在網(wǎng)頁中。但顯示的數(shù)據(jù)最終會傳輸并存儲在數(shù)據(jù)庫中，以供日后比較，并幫助定位故障。

2智能儀表的特點(diǎn)與功能

2.1數(shù)據(jù)存儲功能

智能儀表中的微處理器只有在儀表通電時才能恢復(fù)到斷電數(shù)據(jù)狀態(tài)。對于傳統(tǒng)的儀器，邏輯電路和定時電路相結(jié)合可以有效地采集數(shù)據(jù)。然而，儀器斷電后，需要從初始狀態(tài)開始計算應(yīng)用儀器，這需要耗費(fèi)大量的人力物力。智能儀表具有記憶功能，可存儲多個數(shù)據(jù)參數(shù)。

2.2計算功能

在傳統(tǒng)的儀器使用中，操作員可以獲得基本參數(shù)，然后通過模擬算法電路進(jìn)行計算。這樣，只能分析簡單的數(shù)據(jù)。如果需要處理大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，操作將耗費(fèi)更多的時間，計算精度也會相應(yīng)降低。智能儀表的應(yīng)用要求采用數(shù)字電路控制方法來實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)學(xué)運(yùn)算。

2.3可編程特性

采用編輯模式，可以實(shí)現(xiàn)程序功能，植入系統(tǒng)可以替代硬件結(jié)構(gòu)，充分實(shí)現(xiàn)儀器功能。從邏輯電路上講，計算機(jī)軟件程序的更換屬于硬件軟件處理。特別是接口芯片的復(fù)雜控制。選擇程序后，操作更簡單。如果應(yīng)用硬件編寫，需要依賴定時電路和控制電路，增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。

2.4糾錯功能

微處理器應(yīng)用軟件可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立計算和分析，處理檢測過程中的抗干擾和線性化問題，有效減輕硬件負(fù)擔(dān)。計算機(jī)系統(tǒng)存儲容量大，因此采用遠(yuǎn)程控制，合理引入計算機(jī)系統(tǒng)，可以獲得儀器檢測結(jié)果，并做出相關(guān)處理響應(yīng)。微處理器可以減小誤差并自動補(bǔ)償誤差。智能儀表采用溫度補(bǔ)償、傳感器動態(tài)補(bǔ)償和盲補(bǔ)償。

2.5網(wǎng)絡(luò)功能

智能檢測儀器具有網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)系多任務(wù)傳感器、計算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，高度完成任務(wù)要求。在多操作、多網(wǎng)絡(luò)的條件下，可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、共享和處理，確保工程技術(shù)人員和質(zhì)量安全人員能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。在智能儀表中，將儀表與單片機(jī)集成在一起，可以改變檢測方法，創(chuàng)建新的測量儀表，無需依賴模擬儀表，按照預(yù)設(shè)計算。

3智能儀表的關(guān)鍵技術(shù)

Web頁面生成和數(shù)據(jù)庫處理是智能儀器技術(shù)的主要組成部分，本文采用的數(shù)據(jù)庫處理方法是ADO技術(shù)，利用這種方法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問，并利用ASP技術(shù)支持頁面生成。

3.1ADO數(shù)據(jù)庫訪問方法

后臺數(shù)據(jù)庫支持所有網(wǎng)站的操作。智能儀器技術(shù)還不可避免地需要訪問和分析工業(yè)自動化系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫，并將其作為自動生成表的基礎(chǔ)。因此，本文所研究的智能儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)庫訪問和分析需要通過ADO技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3.2 ASP技術(shù)在服務(wù)器中的應(yīng)用

智能儀器技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是用HTML語言描述靜態(tài)頁面，而數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)信息的描述則是通過ASP技術(shù)完成的。ASP中的內(nèi)置對象只有在用戶在頁面中鍵入信息時才能開始運(yùn)行;當(dāng)訪問數(shù)據(jù)庫或測量其中的數(shù)據(jù)時，可以通過VBScript語言完成。最后，通過組合VBScript和HTML并將它們相互嵌套，智能電表顯示有組織的完整數(shù)據(jù)信息。

4智能儀表的過程控制優(yōu)化

在實(shí)際生產(chǎn)操作中，由于極限條件的變化，最優(yōu)設(shè)定點(diǎn)將處于動態(tài)變化狀態(tài)。智能儀表根據(jù)控制量的變化修改控制過程參數(shù)。在過程控制中，涉及到預(yù)處理電路，可對輸入信號進(jìn)行整形、運(yùn)算、補(bǔ)償處理，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將模擬信號轉(zhuǎn)換成微處理器識別信號，利用串口數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊拇嫫鳎鎯ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息。使用CPU，處理參數(shù)，將其存儲在內(nèi)存中，優(yōu)化配置寄存器，顯示獲勝數(shù)據(jù)。隨著微電子技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)時優(yōu)化技術(shù)可以有效地應(yīng)用于微機(jī)控制過程，優(yōu)化整個生產(chǎn)過程。實(shí)時優(yōu)化的概念很復(fù)雜，但可分為動態(tài)優(yōu)化控制和穩(wěn)態(tài)設(shè)定點(diǎn)優(yōu)化。

4.1動態(tài)優(yōu)化控制

這種優(yōu)化控制措施主要是因?yàn)檎{(diào)節(jié)變量接近設(shè)定的目標(biāo)值，且目標(biāo)值隨時間的變化而不斷變化，而不是固定值。系統(tǒng)優(yōu)化反饋控制和模型預(yù)測控制方法要求較高，控制參數(shù)和控制算法的轉(zhuǎn)換可以保證系統(tǒng)滿足預(yù)期要求。

4.2穩(wěn)態(tài)設(shè)定值優(yōu)化控制

這種優(yōu)化控制措施主要是通過算子建立代數(shù)方程。系統(tǒng)深入分析約束條件，根據(jù)設(shè)定目標(biāo)的要求計算最優(yōu)控制參數(shù)和算法，以尋求穩(wěn)態(tài)設(shè)定值。

5智能自動化儀表的應(yīng)用

（1） 智能自動化儀表在信息獲取中的應(yīng)用。工業(yè)自動化儀表的發(fā)展主要是基于信息技術(shù)。通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和存儲、信號處理和存儲，以及校正和零補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化模式。中國的工業(yè)化進(jìn)程比其他國家慢。智能自動化儀表可以獲得更全面、更方便的信息，提高工業(yè)生產(chǎn)的利用率，減少勞動力。

（2） 微處理器芯片具有強(qiáng)大的處理能力，實(shí)時操作系統(tǒng)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣觾x表驅(qū)動程序。此外，可以實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)過程，并發(fā)送信號幫助工人解決問題。能夠及時處理和分析錯誤，避免工業(yè)生產(chǎn)過程中的許多問題。系統(tǒng)建模應(yīng)采用智能自動測量裝置，通過通信接口采集數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀分析。

（3） 智能技術(shù)可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。在智能技術(shù)飛速發(fā)展的時代，人們對智能的需求越來越高，國家也在大力推動智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國家大力發(fā)展智能產(chǎn)業(yè)，人們對智能的需求越來越大。由于現(xiàn)階段的技術(shù)研究還不是很成熟，生產(chǎn)工藝的操作只能由人工進(jìn)行，智能化更適用于動態(tài)加工過程。如果智能技術(shù)能夠充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)規(guī)律，智能制造將達(dá)到另一個高度。

5智能自動化儀表的發(fā)展趨勢

（1） 自動化程度高。目前，大多數(shù)自動化設(shè)備采用集成電路、微處理器以及與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的接口通信技術(shù)。結(jié)合計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行操作，對輸入信號進(jìn)行非線性處理，不僅可以跟蹤誤差，還可以在線控制生產(chǎn)。潛在問題可提前反饋并及時解決。

（2） 簡單的控制。隨著自動化工業(yè)的發(fā)展，簡單控制系統(tǒng)的優(yōu)勢日益突出。它是一種能與現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高度集中、開放、安全、雙向系統(tǒng)的智能儀表。

（3） 網(wǎng)絡(luò)控制。該系統(tǒng)由自動化儀表和無線網(wǎng)絡(luò)組成化學(xué)控制系統(tǒng)。同時，由自動化儀表和無線網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)可以在化工行業(yè)形成一個控制系統(tǒng)。

6結(jié)論

自動化儀表已滲透到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，智能儀表控制生產(chǎn)、邏輯操作、實(shí)時測控和在線測控，使智能信息交換更加快捷。目前，我國的智能儀表仍處于發(fā)展階段，當(dāng)務(wù)之急是跟上時代的步伐，研究適合國情的自動化儀表。同時，我們要敢于面對智能自動化儀表的挑戰(zhàn)，積極應(yīng)對。

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