儀器儀表中的自動(dòng)化控制及其應(yīng)用研究

王世民

（新疆計(jì)量測(cè)試研究院 新疆 烏魯木齊 830000）

1 引言

性能出眾的儀表對(duì)于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化來(lái)說(shuō)具有十分重要的作用，高性能的儀表應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與數(shù)據(jù)處理精確度的提升。自動(dòng)化儀表可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的智能化，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)工藝與控制工作實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。在推進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)過(guò)程中，儀器儀表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制是一項(xiàng)重要的工作，為我國(guó)早日實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供保證。

2 自動(dòng)化儀表

自動(dòng)化儀表具備永久存儲(chǔ)功能，儀表檢測(cè)的數(shù)據(jù)都會(huì)自動(dòng)儲(chǔ)存到儀表內(nèi)部。因此，自動(dòng)化儀表相比傳統(tǒng)的儀表不僅做工更加先進(jìn)，而且對(duì)于數(shù)據(jù)分析處理的技術(shù)也得到提升。一些傳統(tǒng)的儀表也具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，但是這種存儲(chǔ)僅僅是臨時(shí)的，超過(guò)一定時(shí)間后這些數(shù)據(jù)就會(huì)被清除[1]。自動(dòng)化儀表內(nèi)部加設(shè)了計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理器，因此可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理，同時(shí)在分析數(shù)據(jù)時(shí)更是運(yùn)用了大數(shù)據(jù)技術(shù)，因此相比傳統(tǒng)的儀表，自動(dòng)化儀表處理與計(jì)算數(shù)據(jù)更加精確，而傳統(tǒng)的儀表并不具備分析數(shù)據(jù)的功能，仍然需要人工計(jì)算分析數(shù)據(jù)，因此存在浪費(fèi)時(shí)間、誤差大等弊端。

3 儀器儀表的控制與應(yīng)用

我國(guó)為建設(shè)現(xiàn)代化國(guó)家而長(zhǎng)期以來(lái)不懈奮斗，多年的努力實(shí)現(xiàn)了我國(guó)綜合國(guó)力的快速提升，社會(huì)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度也隨著得到提升。我國(guó)生產(chǎn)行業(yè)長(zhǎng)期致力于儀器儀表的研究，經(jīng)過(guò)努力，我國(guó)在儀器儀表的應(yīng)用與控制方面取得了飛躍性的突破[2]。儀器儀表在我國(guó)社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用，為提高行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)效率做出卓越貢獻(xiàn)，不過(guò)即便如此儀器儀表在一些生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用還是會(huì)存在一些問(wèn)題，不過(guò)從總體上講，我國(guó)的儀器儀表研究已經(jīng)躋身于全球前列，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器儀表的發(fā)展?fàn)顩r取得了越來(lái)越好的效果，不過(guò)在儀器儀表的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)成熟的應(yīng)用，自動(dòng)化控制更是基本上處于初始階段。

4 儀器儀表中自動(dòng)化控制實(shí)際應(yīng)用

4.1 儀器儀表結(jié)構(gòu)與性能的改良

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表當(dāng)中的廣泛應(yīng)用，最重要的是要首先提升儀器儀表自身的結(jié)構(gòu)與性能，一方面為自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表當(dāng)中的應(yīng)用提供條件，另一方面推動(dòng)我國(guó)儀器儀表未來(lái)的發(fā)展[3]。因此儀器儀表要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，首先需要對(duì)儀器儀表的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行改良升級(jí)，所以需要將智能硬件、軟件與儀器儀表實(shí)現(xiàn)充分結(jié)合，以此來(lái)從根本上提升儀器儀表的速度與性能，同時(shí)強(qiáng)化儀器儀表的功能。可以選擇在儀器儀表當(dāng)中應(yīng)用類(lèi)似于遺傳算法的智能算法，幫助儀器儀表提升實(shí)際的工作效率與速度，同時(shí)對(duì)性能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化[4]。

對(duì)于相互之間呈現(xiàn)獨(dú)立的儀器儀表可以在微處理器與微控制器的作用下實(shí)現(xiàn)獨(dú)立儀器儀表之間的有效結(jié)合，在此基礎(chǔ)上通過(guò)模糊算法對(duì)獨(dú)立儀器儀表進(jìn)行控制強(qiáng)化。運(yùn)用智能算法對(duì)儀器儀表進(jìn)行控制的優(yōu)點(diǎn)在于沒(méi)有可以形成參考的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，由此構(gòu)建智能算法模型的聯(lián)系，同時(shí)結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)規(guī)則進(jìn)行總結(jié)概括，對(duì)芯片進(jìn)行調(diào)試，對(duì)離線(xiàn)功能進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合預(yù)期數(shù)據(jù)對(duì)儀器儀表控制進(jìn)行分析。

4.2虛擬儀器

伴隨經(jīng)濟(jì)全球化的到來(lái)，在全球范圍內(nèi)的所有國(guó)家之間都構(gòu)成了一種貿(mào)易往來(lái)關(guān)系，這使得行業(yè)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇。對(duì)于我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，除了要面對(duì)激烈的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以外，還要面對(duì)海外市場(chǎng)帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，尤其是歐美日等工業(yè)強(qiáng)國(guó)對(duì)我國(guó)工業(yè)企業(yè)造成的巨大壓力。我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，占據(jù)更多的市場(chǎng)份額，需要提升企業(yè)的綜合實(shí)力。新時(shí)代背景下，智能化生產(chǎn)水平成為了各企業(yè)之間的決勝利器，所以只有提升生產(chǎn)的智能化水平才能確保生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升，將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到儀器儀表當(dāng)中就是實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)的一種途徑，基于這些需求，虛擬儀器由此誕生。虛擬儀器以源代碼的形式運(yùn)行，源代碼由儀器儀表制造商提供，源代碼與虛擬儀器之間呈現(xiàn)一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系[5]。對(duì)于配套的源代碼與儀器儀表，源代碼可以在儀器儀表當(dāng)中任意使用，使得工作效率得到本質(zhì)性提升，有些儀器儀表制造商還會(huì)為用戶(hù)提供配套的驅(qū)動(dòng)軟件管理標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于全新的驅(qū)動(dòng)軟件管理標(biāo)準(zhǔn)，其制定基礎(chǔ)是VXI總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的規(guī)范管理標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)全新的驅(qū)動(dòng)軟件管理標(biāo)準(zhǔn)為更加方便用戶(hù)操作還加入了新的優(yōu)化措施與設(shè)備升級(jí)措施規(guī)范。全新驅(qū)動(dòng)軟件的優(yōu)化與升級(jí)規(guī)范還具備開(kāi)發(fā)潛在用戶(hù)的功能，使設(shè)備運(yùn)行效率得到提升。由此可見(jiàn)只有對(duì)驅(qū)動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面升級(jí)與優(yōu)化才能使儀器儀表的靈活性得到整體性提升，進(jìn)而推動(dòng)儀器儀表性能提升，同時(shí)驅(qū)動(dòng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)出更加清晰的直觀性與簡(jiǎn)便性。

要建立全新的自動(dòng)化控制儀器儀表工具需要在LabWindows/CVI15.0環(huán)境下進(jìn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互的體驗(yàn)。應(yīng)用了自動(dòng)化控制技術(shù)的儀表的智能代碼是自動(dòng)生成的，在這種自動(dòng)生成的智能代碼作用下，可以有效實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分析與傳遞。智能化的儀器儀表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制儀表的操作簡(jiǎn)化，在運(yùn)行體系當(dāng)中將使用統(tǒng)一的代碼符號(hào)，進(jìn)一步提升儀器儀表的工作效率。

5 人員素質(zhì)的提升

盡管儀器儀表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，但是在保養(yǎng)、檢修、操作的環(huán)節(jié)仍然離不開(kāi)工作人員的參與，因此工作人員的工作水平就會(huì)對(duì)儀器儀表的效果造成不同程度的影響，甚至有些時(shí)候操作人員的工作情況會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況造成決定性的影響。因此為了確保設(shè)備發(fā)揮出最大的效能，需要通過(guò)以下途徑最大程度上結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況提升操作人員的綜合素質(zhì)：

一、對(duì)操作人員的工作范圍、職責(zé)、內(nèi)容進(jìn)行清晰界定，同時(shí)操作人員對(duì)設(shè)備的工作狀況需要結(jié)合相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)并定期進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)行詳細(xì)記錄。若發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在異常狀況，操作人員需要結(jié)合設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)據(jù)記錄對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修；

二、邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家開(kāi)展專(zhuān)業(yè)的知識(shí)講座[6]。通過(guò)知識(shí)講座，可以了解到更加先進(jìn)的設(shè)備保養(yǎng)與維修技術(shù)，進(jìn)一步提升設(shè)備生產(chǎn)效率。除此之外，還需要對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行有效的維修與管理工作。對(duì)于自動(dòng)化控制設(shè)備，出現(xiàn)故障的原因是多種多樣的，而無(wú)論是對(duì)于那一種原因引起的故障，維修人員都需要運(yùn)用正確的知識(shí)與方式進(jìn)行維修，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效運(yùn)行，最大程度上發(fā)揮出設(shè)備的效能，提升生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)資源，降低生產(chǎn)成本。

6 結(jié)論

無(wú)論是在日常的生產(chǎn)還是生活當(dāng)中，儀器儀表都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表當(dāng)中的應(yīng)用日漸成熟，這在根本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀器儀表應(yīng)用性能的提升，進(jìn)一步促進(jìn)了儀器儀表的功能豐富與分化。隨著自動(dòng)化控制儀表在實(shí)際生產(chǎn)中展現(xiàn)出的功能與作用越來(lái)越強(qiáng)大，這使得自動(dòng)化控制儀表越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到更多的行業(yè)當(dāng)中，同時(shí)自動(dòng)化控制儀表的應(yīng)用仍然在不斷實(shí)現(xiàn)普及當(dāng)中。自動(dòng)化儀表在不斷實(shí)現(xiàn)普及推廣的過(guò)程中，其自身功能也隨著不斷完善，性能更加出眾，適應(yīng)性更加突出。在未來(lái)，智能化與網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)完美結(jié)合，自動(dòng)化控制儀表技術(shù)會(huì)得到進(jìn)一步飛躍式發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)做出更多的貢獻(xiàn)。