自動化控制技術在儀器儀表中的應用

吳正偉

（酒泉鋼鐵有限責任公司， 甘肅 嘉峪關 735100）

0 引言

儀器儀表是各個行業(yè)必備的基礎設備，其不僅能夠?qū)υO備的運行數(shù)據(jù)進行檢測，而且能將不同的物理量、物質(zhì)成分以及物理參數(shù)等要素予以顯示，進而有利于生產(chǎn)和設備管理的發(fā)展。不過在以往儀器儀表的使用需要有專人定期進行應用檢測，這樣不僅需要專業(yè)人員去熟悉儀器儀表設備，還需要了解不同參數(shù)的含義，將其手動進行記錄[1]。自動化控制的應用是為了取代人工，能夠通過自動化控制直接對設備的參數(shù)進行記錄和反饋，既能夠節(jié)省人力資源成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)實時的監(jiān)測作用，因而應當予以重視。

1 自動化控制技術在儀器儀表中的應用現(xiàn)狀

1.1 綜合型人才匱乏

儀器儀表是各種設備以及企業(yè)生產(chǎn)過程中用于檢測物理量和各種成分、結構等諸多內(nèi)容的監(jiān)測工具，加強自動化控制技術在儀器儀表中的應用，并不僅僅是單一的網(wǎng)絡技術和將一致的代碼輸入儀器儀表中便能夠應用于各個行業(yè)，而是需要結合微電子技術、網(wǎng)絡信息技術以及各行業(yè)的生產(chǎn)檢測技術等諸多方面。因此自動化技術在儀器儀表中的應用較為復雜，發(fā)展中需要的人才也較為全面，這樣才能夠設計出適用于不同行業(yè)、不同設備的儀器儀表，達到更為良好的監(jiān)測結果[2]。比如說，在對電力設備進行監(jiān)測的時候，儀器儀表需要將電阻、電流和電壓等諸多元素進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示在儀器儀表中，而監(jiān)測生產(chǎn)產(chǎn)品的防曬指數(shù)時，儀器儀表則需要能夠檢測到其中所含有的具體物質(zhì)成分。不過在當下自動化控制技術應用的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)當今社會更為注重專業(yè)人才的培養(yǎng)，難以達到綜合人才的培養(yǎng)標準，綜合型人才極其匱乏，因此自動化控制技術在儀器儀表中的應用發(fā)展還需要進一步加強。

1.2 研究進度與市場需求無法匹配

儀器儀表中自動化控制技術的應用在不斷完善，但是其突破還比較困難，培養(yǎng)一項新技術的科研人員已經(jīng)具有較高的難度，要在此基礎上繼續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，需要人才地不斷創(chuàng)新與培養(yǎng)，而人才的創(chuàng)新思維以及其他人才的培養(yǎng)都不是一朝一夕能夠形成的，因而當前自動化控制技術在儀器儀表中的應用有所減緩。但是當前互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，人們對網(wǎng)絡的需求逐漸增加，市場中對自動化控制技術的儀器儀表需求很大，在需求與應用的同時，市場也會對儀器儀表提出革新的要求，但是要想滿足市場對自動化控制技術應用的儀器儀表的需求已經(jīng)比較困難，畢竟有些技術并不能夠大批量生產(chǎn)，而不同客戶的要求又有所不同，這樣便會導致當前的研究進度無法與市場需求相匹配，難以達到市場對自動化控制技術應用的要求，也難以完成革新的目標，從而影響儀器儀表的發(fā)展與技術進步[3]。

2 自動化儀器儀表的概述與分類

2.1 自動化儀器儀表概述

在網(wǎng)絡信息技術的發(fā)展下，各行各業(yè)都融合了信息技術予以發(fā)展，儀器儀表的建設自然也不例外。自動化儀器儀表便是指在儀器儀表中加入了自動化控制技術，是網(wǎng)絡和科技時代發(fā)展的重要產(chǎn)物，在各行各業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展中都有所應用。自動化儀器儀表能夠?qū)崟r進行相關設備的監(jiān)管，自動完成數(shù)據(jù)的分析，為各行業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展提供了助力，也進一步保障了一些行業(yè)的安全性，具有重要的作用[4]。比如說，在教學過程中運用到的物理化學定量分析儀器儀表、在環(huán)境監(jiān)測時用到的對各種環(huán)境因素進行實時監(jiān)測的儀器儀表、在工業(yè)上對工業(yè)設備的運行進行實時檢測的儀器儀表，這些都是自動化控制技術在儀器儀表中的有效融合。

目前，自動化儀器儀表通常具有檢測、觀察和計算等方面的功能，其系統(tǒng)結構主要分為傳感器、變送器和顯示器三大部分，傳感器用于信號的檢測和模擬傳輸，變送器會對傳輸?shù)男盘栠M行轉(zhuǎn)變使其能夠在顯示器中顯示出較為直觀的數(shù)據(jù)結果，因而當下各行各業(yè)對自動化儀器儀表的使用都極為重視。

2.2 自動化儀器儀表分類

自動化儀器儀表主要是將自動化控制技術深入融合到儀器儀表中，雖然在當下還具有廣泛的發(fā)展空間，但是在一些領域已經(jīng)有了較為深入的應用。目前，將自動化儀器儀表按照用途的不同進行分類，可以分為各個不同行業(yè)的儀器儀表，包括用于運輸?shù)钠嚿系膬x表、用于航空航海上的儀表，還有用于教學、醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個方面的儀器儀表。而按照功能進行分類，則可以將儀器儀表分為檢測、記錄、報警、計算等不同方面的儀器儀表。由此可見，自動化控制技術在儀器儀表中的應用雖然還不夠全面，與一些市場需求存在不符合的情況，但是其在各個領域、各個方面都已經(jīng)有所滲透。

3 儀器儀表自動化控制技術的優(yōu)勢

3.1 儲存優(yōu)勢

自動化控制技術在儀器儀表中的應用為儀器儀表帶來了重要的變革和發(fā)展，其中較為重要的一點便是增加了儀器儀表的儲存優(yōu)勢。傳統(tǒng)的儀器儀表在檢測以后需要檢測人員進行手動記錄，其機器內(nèi)部并沒有儲存功能，如果對測量結果存在疑問，或者發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄存在問題，只能夠重新進行檢測才能夠證明記錄是否存在錯誤，這樣不僅會浪費大量的資源，也會增加相應的成本費用[5]。而自動化控制技術應用下的儀器儀表，會對數(shù)據(jù)信息進行實時的活性檢測，相關的數(shù)據(jù)信息都會存儲在儀器儀表的內(nèi)部系統(tǒng)中，并且還會形成區(qū)域式的記錄，即使是大容量的信息在同一時間接收，也能夠分類進行儲存，不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)遺失和覆蓋的問題。

3.2 可拓展優(yōu)勢

儀器儀表中自動化控制技術應用的實現(xiàn)具有一定的拓展性，在儀器儀表接入相關的測試設備以后，其中的自動化控制技術不僅會對儀器儀表產(chǎn)生作用，也會對相應的設備產(chǎn)生一定的自動化控制，并且還可以由后臺的計算機設備及軟件進行連接，直接根據(jù)儀器儀表的參數(shù)問題對設備進行遠程的監(jiān)管和調(diào)控，既能夠?qū)崿F(xiàn)遠程工作，增添工作的便利性，也提高了行業(yè)生產(chǎn)和建設的安全性。

3.3 數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢

自動化控制技術在儀器儀表中的應用最為重要的便是計算機技術的應用水平，水平越高數(shù)據(jù)處理的情況就越為良好，而在當下計算機技術在不斷地完善，因而自動化儀器儀表也凸顯出重要的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)進行實時反饋的同時，儀器儀表也能夠?qū)?shù)據(jù)進行分析，給予一定的建議[6]。比如說，在設備參數(shù)出現(xiàn)微小故障的時候，即使數(shù)據(jù)實時反饋在儀器儀表上，但工作人員不能夠時刻只關注一個儀器儀表設備，而儀器儀表設備在自動化控制技術的應用下，能夠完成簡單的數(shù)據(jù)處理，對問題進行分析以后直接觸發(fā)預警裝置，這樣便能夠吸引工作人員的注意力，對數(shù)據(jù)存在的問題進行較為及時的處理和解決，從而便能夠進一步凸顯自動化控制技術應用下儀器儀表的重要作用和優(yōu)勢。

4 自動化控制技術在儀器儀表中應用的有效策略

4.1 優(yōu)化儀器儀表結構與性能

自動化控制技術在儀器儀表中的應用，提高了儀器儀表的應用水平，也拓展了儀器儀表的應用范圍，為更多的行業(yè)建設提供了助力。而自動化控制技術的應用并不是直接的植入，需要儀器儀表的結構和性能都符合相應的要求，這樣才能夠?qū)⒂布蛙浖M行有機結合，優(yōu)化儀器儀表的有效作用。對此，相關人員應當注重對儀器儀表結構與性能的優(yōu)化，為自動化控制技術的應用創(chuàng)建良好的硬件環(huán)境。比如說，在獨立的儀器儀表系統(tǒng)中，可以增添微處理器和微控制器，避免算法受外界的過度干擾，從而實現(xiàn)儀器儀表設備的優(yōu)化，也能夠提高自動化控制技術的應用效果。

4.2 提高儀器儀表自動化控制工作人員的綜合素養(yǎng)

儀器儀表的自動化控制技術，能夠使得其獨立完成檢測、計算和反饋工作，不需要人工的參與，全程都可以實現(xiàn)自動化，但是并不代表不需要人工，在保養(yǎng)、檢修以及精密測量等環(huán)節(jié)依舊需要工作人員的參與。并且自動化控制技術與儀器儀表的結合程度也與設計人員的專業(yè)水平具有密切的關聯(lián)性。對此，加強自動化控制技術在儀器儀表中的應用，還應當提高相關工作人員的綜合素養(yǎng)，一方面，要對操作人員的工作職責和工作內(nèi)容進行詳細的界定，避免其利用自動化儀器儀表代替必要性工作，同時企業(yè)還應當注重加強對員工的培訓工作，要妥善掌握自動化儀器儀表的應用、維修和保養(yǎng)知識，這樣才能夠在出現(xiàn)故障的時候第一時間進行檢修，從而保證儀器儀表的正常運行，避免其對正常的生產(chǎn)和工作造成反向作用。另一方面，要想促進自動化控制技術的融合，還應當注重綜合型人才的培養(yǎng)，相關的設計人員不僅要掌握自動化知識，更要了解儀器儀表的使用場景，掌握更多豐富的應用知識和應用數(shù)據(jù)，這樣才能夠提高自動化儀器儀表設計的針對性和有效性。

4.3 加強虛擬技術與儀器儀表的結合

目前，自動化控制技術在儀器儀表開發(fā)環(huán)節(jié)中的應用，還包含相應的虛擬技術，因而加強虛擬技術的融合也能夠促進自動化控制技術的全面應用。對此，設計人員可以通過對虛擬器進行可視化設計，充分利用源代碼來提高儀器儀表的自動化水平，還能夠?qū)Σ煌脑O備進行針對性的解讀，而虛擬器的使用不僅能夠解決儀器儀表在不同領域使用的差別性，也能夠節(jié)約生產(chǎn)的成本，甚至可以投入大批量的生產(chǎn)。比如說，生產(chǎn)廠家將虛擬器植入到儀器儀表設備以后，相應的客戶只需要向廠家說明使用需求，然后廠家將代碼的信息給予客戶，這樣便會實現(xiàn)虛擬器的有效驅(qū)動，也能夠滿足使用過程中的各項要求，會與生產(chǎn)設備等應用聯(lián)系得更加密切。同時儀器儀表的生產(chǎn)廠家也可以通過市場調(diào)查等多樣化的方式來了解更多客戶的實際需求，在生產(chǎn)的過程中只需要對虛擬器技術進行優(yōu)化和發(fā)展，便能夠促進自動化儀器儀表的優(yōu)化。對此，虛擬器技術優(yōu)化能夠采用的方法有很多，可以對驅(qū)動設備的靈活性予以加強；可以將開發(fā)工具應用在交互發(fā)展體系中，實現(xiàn)簡單便捷的操作目標；也可以增加轉(zhuǎn)換功能，讓用戶可以根據(jù)自己的實際需求，對儀器儀表的使用模式進行科學合理地轉(zhuǎn)換，進而能夠有利于虛擬技術與儀器儀表的結合，也能夠促進自動化控制技術的深入應用。

4.4 注重位置識別技術在儀器儀表中的應用

自動化控制在儀器儀表中的應用會實現(xiàn)自動化的監(jiān)測，工作人員可以通過計算機直接觀測相關的數(shù)據(jù)信息，不需要進行實地的考察，而此時為了能夠區(qū)分不同的儀器設備，在參數(shù)出現(xiàn)錯誤的時候及時發(fā)現(xiàn)問題設備，凸顯自動化控制技術的優(yōu)勢，還應當注重儀器儀表位置的顯示。對此，在自動化控制技術應用的過程中還應當增添位置識別技術，要能夠精準的識別儀器儀表所在的位置?？梢詫⑽恢米R別技術分為兩大類，通過具體的儀器儀表設計來進行類別的選擇，也可以兩者同時使用形成雙保險。其中第一類是指內(nèi)部識別技術，也就是接觸儀器儀表內(nèi)部的傳感設備，來實現(xiàn)內(nèi)部位置的系統(tǒng)分析和精準識別。另一類是外部識別分析，主要是根據(jù)信息的傳輸來源和設備的位置監(jiān)控來進行針對性的分析，從而能夠保障數(shù)據(jù)處理的及時和準確，避免出現(xiàn)問題查找過度浪費時間的情況，降低自動化控制技術的應用水平。

4.5 完善儀器儀表的網(wǎng)絡化應用

自動化控制技術的應用會使得儀器儀表與計算機形成完整的工作系統(tǒng)，而此時儀器儀表設備不再是一個單獨的設備，工作人員也不需要近距離觀察表盤才能夠獲取信息，而是通過遠程的操控便能夠獲取相關的信息參數(shù)，從而實現(xiàn)信息的及時分析與處理，尤其是針對一些高危險性的工作場所，對進出人數(shù)都有嚴格規(guī)定的場所，這一操作便具有極大的便利性。因此，在自動化控制技術應用的過程中，還應當注重完善儀器儀表的網(wǎng)絡化應用，將其與計算機網(wǎng)絡進行全面的融合，保證儀器儀表在任何區(qū)域都可以予以使用，拓展了儀器儀表應用的范圍，能夠為一些危險作業(yè)提供前期的信息和信號支持，實現(xiàn)有效的信息保存和信息傳輸。同時，這種網(wǎng)絡化的應用也會有利于實驗儀表儀器設備進行自我監(jiān)控，降低危險事故的發(fā)生，節(jié)約一定的人工成本，實現(xiàn)儀器儀表的重要革新，也使其能夠得到更為廣泛的應用，從而更好地融合自動化控制技術，也能夠有效提高儀器儀表設備的整體工作效率。

5 結語

儀器儀表應用在生產(chǎn)生活中，將自動化控制技術與儀器儀表進行結合，能夠更進一步凸顯儀器儀表的作用，實時對生產(chǎn)設備進行監(jiān)測與管理。因此，自動化控制技術在儀器儀表中的應用能夠充分發(fā)揮儲存優(yōu)勢、數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢和可拓展優(yōu)勢。目前儀器儀表與自動化控制技術的結合較為緊密，但是整體來講，由于發(fā)展的時間還比較短，還需要進一步予以完善。對此，加強自動化控制技術在儀器儀表中的應用應當優(yōu)化儀器儀表結構和性能，提高工作人員的綜合素養(yǎng)；還應當加強虛擬技術的結合，應用位置識別技術和網(wǎng)絡化，進而便能夠有利于自動化控制技術在儀器儀表中的全面應用，也能夠提高儀器儀表的性能，強化儀器儀表的功能，為更多的領域提供幫助。