自动化仪表控制系统技术探讨

自动化仪表控制系统技术探讨

史青

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　　摘要：由于科学技术的快速进步以及人工智能的不断发展，自动化仪表控制系统对于设备而言发挥了愈来愈关键的作用，通过使用嵌入式微机使得自动化仪表的结构设计与概念发生了根本改变，对系统的发展也有比深远的影响。利用对自动化仪表的发展进行分析，对于其具有智能化、网络化、总线化以及开放性的基本特点以及发展方向进行讨论。
　　关键词：自动化仪表;计算机控制系统;嵌入式
　　一、 自动化仪表控制系统的简要介绍
　　1.自动化仪表控制系统。自动化仪表控制系统是一个设备的神经中枢，发挥对设备是否正常运转进行监测的作用，也可以为调整设备的基本技术参数提供参考。自动化仪表主要是由一些自动化元器件组成的，具备十分完善的自动化功能的一种技术工具。它通常同时具备好几种功能，比如测量或者记录、显示、控制以及自动报警等。自动化仪表通常包括：流量、压力、温度等各种仪表、校验仪表的压力、热工、标准等各种校验仪表、还有就是数控、流量等仪表普遍用于石化、冶金、电力、科学研究以及国防等领域的自动化控制。
　　2.自动化仪表控制系统特征。伴随着我国计算机技术的不断前进，信息时代的来临，自动化仪表也有了相当大的发展。包括自动化，还有数据的处理控制系统等。作为工业自动化的必备条件，仪表与控制系统的发展越来越受到人们的关注。那些精确度比较高，性能比好的测量仪器都逐渐的应用到微处理器中。这样一来，仪表就一步步的实现了网络化与智能化的发展，我国自动化仪表控制系统取得了很大的发展。即使这样，与国外先进的技术相比，我们仍旧存在一定的差距，但是不能因此而否认了我们所取得的进步，在个别领域，我们还是取得了不错的成就，在世界同行业中也处于遥遥领先的地位。在最近一段时间，我国自主制造的一些低端的压力变送器在迅速的发展，由于品种比较多，价格上也具有一定的优势，市场竞争力比较大。
　　二、自动化仪表控制系统技术研究
　　1.智能化。从现阶段我国自动化仪表的发展趋势而言，自动化仪表控制系统的核心就是智能化。自动化仪表控制系统智能化的表现就是具备多种新功能，传统自动化仪表控制算法只能是通过分散控制系统或者调节器完成，而自动化仪表控制系统智能化的执行器或者变送器，在植入智能PID控制模块，就可以实现相关仪表的自主调节，强化自动化仪表控制系統的可靠性。
　　2.高精度化。随着我国经济水平不断提高，企业对所生产产品的质量要求越来越高，加上国家一直提倡和贯彻节能减排的战略措施，使得控制系统和测量仪表的精度也进一步发展和提升。另外，在一些大型项目建造前，对自动化仪表控制系统采取招标形式，并对自动化仪表控制系统精度提出准确的要求，只有超过和持平所要求的精度，才能在大型项目中使用。
　　3.无线化。现场网络是在企业中控制机器和测量之间数字通讯为主的网络，将控制器、传感器、各种操作终端、控制器的通讯进行特殊化的网络，这一过程可以称之为现场总线。由此可见现场总线是一种具备极大潜力的技术，应该在企业中广泛应用，但是现场网络由于国际标准不统一、较多等原因，导致现场总線在推广过程中受到一定阻碍。因此，现场总线应该尽早制定出一套统一的国际标准。
　　4.网络化。通俗来讲现场总线技术是通过使用计算机数字化通信技术，将现场设备和自动控制系统加入到企业信息网络中，现场总线可以使自动化仪表控制系统中发挥重要的作用。随着我国信息技术不断发展，未来也许会出现以网络结构体系为主的自动化仪表。
　　5.开放性。现阶段我国测控仪器广泛使用嵌入式操作系统，同时嵌入式操作系统为系统软件核心，未来我国的自动化仪器仪表会充分和计算机进行联系。
　　三、自动化仪表控制系统的发展方向
　　自动化仪表技术也随着科技的发展而发展，对于仪器仪表有了更高的标准与要求。仪器仪表今后的发展方向是充分运用全新的工作原理以及选择全新的材料和元件，比如运用超声波、X射线、微波、远红外线、核磁共振成像以及激光等原理，运用不同的半导体敏感元器件、集成光路与电路、光导纤维等等。其最终目标是使得仪器仪表更加小型化，重量更轻、生产成本不断降低以及更加有利于使用和维修等。
　　1.分布式控制系统的发展方向。分布式控制系统为一种全新的计算机控制系统，它是基于集中式控制系统逐步发展与演变出来的。它是主要由一个过程控制级以及过程监控级所构成的利用通信网络作为其纽带的系统，将现代计算机技术、现代通信技术、现代图形显示技术以及现代控制技术即4C技术进行综合，其指导思想是集中操作与分散控制与集中操作、分级管理以及配置灵活等。我国生产的DCS系统早已运用于大型超临界火力发电机组的控制系统。
　　2.开放性控制系统的发展方向。当前的测控仪器愈来愈多使用嵌入式的操作系统核心软件以及性能非常高的微处理的核心硬件系统的嵌入式系统技术，今后的仪器仪表以及计算机之间的相互联系也会变得更加紧密，安捷伦公司认为仪器仪表等相关设备上都应该具有计算机的全部接口，比如打印接、USB、局域网网络等各种接口等，测量的结果也应当利用UBS接口保存到移动硬盘等可移动存储设备中去，使用该设备就像操作一台计算机一样，接口齐全的话可以将现场的各种测控仪表或者相关执行器设备连接起来，在过程控制系统的主计算机的支持下，利用网络形成具备特定功能的测量与控制系统，从而达到了对多种智能化现场测量与控制设备进行开放式的相互连接。

　　3.网络化控制系统的发展方向。现场总线技术通过数字化的通信技术，从而使得自动控制系统和现场的相关设备连接到企业的信息网络，当作企业信息网络的底层，可以有效发挥智能仪表的作功能。由于工业信息网络技术的快速发展，在不久的将来可能会产生以网络结构体系为主的全新的自动化仪表，也就是IP智能现场仪表，比如建立在以嵌入式互联网为基础的控制网络体系结构，其基本的特点是：Ethernet将贯穿到网络的每一个层次，从而使得网络变得更加透明，覆盖到企业全部的运用范围从而达到了实质意义上人工办公和工业自动化办公的完美融合，所以可以称之为扁平化的工业信息控制网络，其优良的互连性以及可扩展性使得该系统成为实质意义上的一种完全开放式的网络体系结构，从而实现了实质意义上的大统一。
　　4.自动化仪表的总线化发展趋势。现场仪表主要是过程控制系统中的现场设备，同时现场仪表主要由相关检测仪表、在线分析仪表、变送器、执行器组成的。现阶段现场总线使用次数较多，但组建集中和分布式测试系统发展较为简单。因此，集中测控不能满足复杂、远程、大范围的项目要求，在这种情况下应该积极构建一种可以让现场所有仪表数据共同使用的网络，这就是现场总线控制系统的发展经历。现场总线控制系统不但可以在开放的信息系统、双向的信息系统、全数字化、现场自动化仪表之间的多站中使用，还可以在中央控制系统中应用。
　　四、结语
　　随着我国科技技术不断发展，通过我国对自动化仪表控制系统不断优化和完善，在企业中自动化仪表企业非常重要的作用。因此，相关人员应该积极对自动化仪表控制系统进行深入的研究，使自动化仪表控制系统的智能化越来越强，使得自动化仪表控制系统在企业中适应性更高并发挥更大的作用。
　　参考文献：
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