儀表技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)研究

【關(guān)鍵詞】?jī)x表技術(shù)；工業(yè)自動(dòng)化；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

引言

在社會(huì)市場(chǎng)體系不斷發(fā)展的形勢(shì)下，工業(yè)生產(chǎn)模式逐漸嚴(yán)格，為了進(jìn)一步提升工業(yè)和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)正在以前所未有的速度改進(jìn)和優(yōu)化。儀表技術(shù)作為其中的重要內(nèi)容之一，有利于提升工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的控制精度，結(jié)合計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，強(qiáng)化生產(chǎn)設(shè)備和儀器監(jiān)督效果，完善生產(chǎn)體系，在提升生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上加大生產(chǎn)安全性。

一、儀表技術(shù)的分類

（一）溫度儀表技術(shù)

溫度儀表技術(shù)的主要目的是提升工業(yè)生產(chǎn)溫度測(cè)量效果，在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)隨著生產(chǎn)的時(shí)間推移，溫度不斷提升，因此，必然需要對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，合理利用溫度儀表技術(shù)開展溫度測(cè)量和監(jiān)控效果。溫度儀表技術(shù)涉及熱電阻或熱電偶設(shè)備，以此對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制。隨著智能化技術(shù)不斷進(jìn)步，溫度儀表技術(shù)逐漸成熟，溫度控制技術(shù)更加精準(zhǔn)，能夠借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息傳送至服務(wù)中心，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)逐步進(jìn)行處理，提升溫控測(cè)量的質(zhì)量。

（二）物位儀表技術(shù)

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，物位儀表技術(shù)的應(yīng)用也很常見，主要是利用儀表技術(shù)來(lái)定位產(chǎn)品，將信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出，然后轉(zhuǎn)變成可讀的數(shù)據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過(guò)物位儀表技術(shù)明確生產(chǎn)產(chǎn)品的高度、長(zhǎng)度等。在測(cè)量輸油管道中油面位置、鐵道電氣距離等方面，物位儀表技術(shù)的應(yīng)用很普遍，尤其是在液體生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用效果較為明顯。

（三）壓力儀表技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)中，壓力儀表技術(shù)同樣是一種常見的技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)中，為了確保生產(chǎn)效果，需要合理控制設(shè)備的使用壓力。通常情況下，壓力測(cè)試會(huì)將壓力儀表與壓力管道、壓力計(jì)等設(shè)備連接起來(lái)，以便觀察生產(chǎn)過(guò)程中的壓力變化。在智能化技術(shù)應(yīng)用下，壓力儀表技術(shù)的應(yīng)用還可以針對(duì)壓力異常問(wèn)題給予警示，以便工作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故。另外，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用壓力儀表技術(shù)，也可以對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，為工作人員分析數(shù)據(jù)提供便利，幫助他們及時(shí)找到潛在風(fēng)險(xiǎn)，保證人身安全。

二、工業(yè)自動(dòng)化中儀表技術(shù)的應(yīng)用

（一）工業(yè)自動(dòng)化中傳感器技術(shù)的多元應(yīng)用

在儀表技術(shù)中，傳感器作為一項(xiàng)重要組成部分，起到物理量轉(zhuǎn)換的作用。傳感器可以將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，有利于對(duì)工業(yè)參數(shù)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。在工業(yè)自動(dòng)化的過(guò)程中，傳感器技術(shù)在電力、石油、化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。以化工行業(yè)為例，由于化工生產(chǎn)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)傳感器技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)生產(chǎn)溫度、壓力、流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以此掌握各項(xiàng)工序的反應(yīng)參數(shù)，并且將監(jiān)測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)所需的信息，如酸堿度、濃度等數(shù)據(jù)，為相關(guān)工作人員提供更真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、頻率、電流等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，同時(shí)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)發(fā)電機(jī)組功率自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

（二）工業(yè)自動(dòng)化中信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用

在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，信號(hào)處理技術(shù)也是一項(xiàng)常見儀表技術(shù)，具有分析、處理、優(yōu)化數(shù)據(jù)的作用，以此提升工業(yè)化系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定效果。信號(hào)處理技術(shù)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，大多應(yīng)用在設(shè)計(jì)與優(yōu)化工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，或系統(tǒng)故障診斷與維修方面。在工業(yè)儀表技術(shù)中，相對(duì)于繼電器控制裝置，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）具有具有操作簡(jiǎn)便、維修便利的優(yōu)點(diǎn)，體積也小，能夠直接使用115V電壓，為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)提供較大助力。例如，輸送機(jī)系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程可利用儀表信號(hào)處理技術(shù)來(lái)判斷PLC及開關(guān)信號(hào)是否正常，其工作流程如圖2所示。

信號(hào)處理技術(shù)可以對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且得到各種數(shù)據(jù)，以此精準(zhǔn)控制各類物質(zhì)的質(zhì)量，起到優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)作用；另外，還需要定期對(duì)儀表技術(shù)進(jìn)行檢查。需要檢查的項(xiàng)目如表1所示。

（三）工業(yè)自動(dòng)化中數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用

在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的采集和存儲(chǔ)。通常情況下，數(shù)據(jù)采集技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯。例如，在生產(chǎn)制造業(yè)中，數(shù)據(jù)采集技術(shù)和傳感器技術(shù)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)線上采集和處理數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，借助數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析和處理，明確各項(xiàng)數(shù)據(jù)的參數(shù)值和存在的問(wèn)題，通過(guò)采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行處理和優(yōu)化。對(duì)于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，儀表技術(shù)逐漸朝著智能化方向發(fā)展，推動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。對(duì)于系統(tǒng)故障診斷而言，信號(hào)處理技術(shù)可以對(duì)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合，找到數(shù)據(jù)差異，進(jìn)而精準(zhǔn)定位故障位置，找到影響因素，及時(shí)進(jìn)行處理和維護(hù)，促使工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)處于正常狀態(tài)。

三、儀表技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用的技術(shù)難度及對(duì)策

儀表技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用存在一定的技術(shù)難度，嚴(yán)重影響其應(yīng)用效果。

（一）儀表技術(shù)面臨著更新?lián)Q代的巨大壓力

在科技水平不斷提升的今天，工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展對(duì)儀表技術(shù)的要求也在不斷提高。企業(yè)應(yīng)不斷進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的升級(jí)工作，才能有效提高自身的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，但儀表技術(shù)更新升級(jí)存在一定的技術(shù)難度，亟需加以解決。

為解決工業(yè)自動(dòng)化儀表技術(shù)升級(jí)問(wèn)題，企業(yè)可從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的儀表技術(shù)，從而滿足技術(shù)更新?lián)Q代的需求。企業(yè)還可以 與儀表供應(yīng)商之間進(jìn)行緊密合作，從而及時(shí)獲取先進(jìn)的技術(shù)方案和先進(jìn)儀表設(shè)備，有效提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，企業(yè)技術(shù)人員也可在工業(yè)自動(dòng)化儀表設(shè)備中增加傳感器、控制器和執(zhí)行器，有效提升其智能化水平，達(dá)到技術(shù)升級(jí)的目的。

（二）工業(yè)自動(dòng)化儀表的維護(hù)和管理工作極其復(fù)雜

在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，其儀表系統(tǒng)十分復(fù)雜，且擁有大量設(shè)備，需要對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)和管理，才能確保儀表設(shè)備的正常運(yùn)行，助力工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)。但工業(yè)自動(dòng)化儀表種類多樣，且維護(hù)方法不同，對(duì)其維護(hù)管理工作帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

為解決儀表設(shè)備維護(hù)困難問(wèn)題，有必要構(gòu)建完善的維護(hù)管理制度。首先，建立日常檢查制度，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)儀表設(shè)備進(jìn)行日常檢查和維護(hù)，指定相應(yīng)的點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)儀表設(shè)備的使用情況加以記錄。同時(shí)還應(yīng)做好硬件和軟件管理工作，對(duì)硬件中的插件板、卡件等變更情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，并對(duì)軟件內(nèi)容進(jìn)行雙重備份，以免因檢修工作造成相關(guān)內(nèi)容的缺失。其次，建立儀表設(shè)備定期養(yǎng)護(hù)制度。養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)對(duì)儀表設(shè)備表面進(jìn)行清潔養(yǎng)護(hù)，對(duì)設(shè)備接線情況、附件顏色、配件數(shù)量等進(jìn)行全面檢查，并按照維修養(yǎng)護(hù)手冊(cè)進(jìn)行儀表設(shè)備的定期保養(yǎng)，確保其運(yùn)行穩(wěn)定。再次，提高工業(yè)自動(dòng)化儀表的可靠性。在進(jìn)行儀表設(shè)備的采購(gòu)工作時(shí)，采購(gòu)人員應(yīng)該對(duì)其安全性和可靠性進(jìn)行優(yōu)先考慮，才能保證儀表設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，以免影響工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，進(jìn)而減少儀表設(shè)備突發(fā)故障的幾率。最后，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化儀表設(shè)備的故障問(wèn)題，應(yīng) 建設(shè)儀表設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)儀表設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)儀表設(shè)備出現(xiàn)異常問(wèn)題，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，并在屏幕中顯示故障位置，便于維修人員及時(shí)解決問(wèn)題，確保安全生產(chǎn)。

四、工業(yè)自動(dòng)化中儀表技術(shù)的發(fā)展前景

（一）智能化發(fā)展態(tài)勢(shì)

當(dāng)前，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)局勢(shì)越來(lái)越激烈，全球進(jìn)入了智能化發(fā)展階段，旨在不斷提升工業(yè)化生產(chǎn)效果，促使工業(yè)朝著智能化、高端化方向發(fā)展，在這樣的形勢(shì)下，智能化儀表設(shè)備勢(shì)必會(huì)得到更多的發(fā)展空間，不僅如此，智能化儀表技術(shù)也起到了推進(jìn)生產(chǎn)效率的作用，促使工業(yè)生產(chǎn)快速、高效。為此，儀表技術(shù)智能化發(fā)展與工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)之間相輔相成。新時(shí)代背景下，智能化儀表技術(shù)主要涉及大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，結(jié)合當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能促使工業(yè)生產(chǎn)更加高效、精準(zhǔn)、快速進(jìn)行。通過(guò)合理控制各種安全風(fēng)險(xiǎn)，智能化儀表技術(shù)能有力提升儀表技術(shù)的分析和數(shù)據(jù)處理能力，也可以利用算法對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此掌握工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的形勢(shì)。另外，智能化儀表設(shè)備也可以根據(jù)工業(yè)化生產(chǎn)特性進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制生產(chǎn)設(shè)備及物料投放的目的，促使各類生產(chǎn)任務(wù)高效落實(shí)。

（二）提升自動(dòng)化安全生產(chǎn)技術(shù)

工業(yè)生產(chǎn)中最受關(guān)注的話題便是生產(chǎn)安全性。隨著自動(dòng)化儀表的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多廠家在獲得相關(guān)資質(zhì)的基礎(chǔ)上，不斷加大自動(dòng)化儀表技術(shù)生產(chǎn)力度，積極采用新的生產(chǎn)技術(shù)，提升儀表技術(shù)的生產(chǎn)安全性能。因此，隨著市場(chǎng)的發(fā)展和進(jìn)步，企業(yè)要想獲得一席之地，需要從自身的生產(chǎn)角度出發(fā)，通過(guò)反復(fù)測(cè)試儀表安全功能，在保證其質(zhì)量和功能的基礎(chǔ)上，提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，并確保流入市場(chǎng)的儀表質(zhì)量滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

（三）有利于節(jié)約成本

在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)中，儀表技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，在保證精度和安全的同時(shí)，能節(jié)約企業(yè)資金和投入成本，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)?，F(xiàn)階段，社會(huì)對(duì)于節(jié)能降耗、環(huán)保生產(chǎn)的重視力度逐漸提升，儀表技術(shù)自動(dòng)化控制功能可以精準(zhǔn)地控制各類物料投放，避免出現(xiàn)物料浪費(fèi)的問(wèn)題，全面提升資源利用率。由此，自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用可以解放大量的人力資源。工作人員通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有針對(duì)性的改進(jìn)，改進(jìn)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)體系，就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)控制目的。

結(jié)語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)的支持下，儀表技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了顯著的提升與全方位的改進(jìn)，其在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用變得愈發(fā)廣泛且深入。這一技術(shù)革新致力于實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)、安全及智能化的生產(chǎn)目標(biāo)，為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的整體質(zhì)量和效率提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。通過(guò)不斷優(yōu)化與創(chuàng)新，儀表技術(shù)系統(tǒng)正助力工業(yè)領(lǐng)域邁向更高水平的發(fā)展階段，有效促進(jìn)了工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為構(gòu)建綠色、智能、高效的現(xiàn)代工業(yè)體系奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。