工业自动化仪器仪表控制系统设计及开发

工业自动化仪器仪表控制系统设计及开发

王娟 谭相伟

山东双百电子有限公司

摘要：工业的发展水平决定了一个国家的综合实力，代表着一个国家的生产效率。是一个国家实力的象征，电气自动化在工业中的应用和发展是现代社会发展的需要。工业生产逐渐的向着智能化工业生产方向发展，极大地提高了工业生产效率，技术的不断进步，也推动了电气自动化仪器仪表进行技术进步，不断地进行技术更新和进步，更好的推动国家经济的快速发展。基于此，本文对工业电气自动化仪器仪表控制展开探讨。

关键词：工业生产；仪器仪表；自动化控制

引言

在工业仪器仪表当中合理应用电气自动化技术，能够有效推进我国工业化的全面发展，并在一定程度上推进国民经济保持不断增长。当前在工业电气自动化仪器仪表当中常用的技术有智能技术、传感技术、人机界面技术以及系统集成技术，在对其实现自动化控制应用当中需要强化技术应用，并不断完善理论体系，提升工作人员综合素养。

1工业电气自动化仪器仪表概述

　　在工业生产控制中，仪器仪表发挥着重要作用，通过融合计算机、电子等技术，可在预设程序下自动完成工艺流程的控制。仪器仪表的使用，不仅可提高生产加工效率，而且还能用于生产信息的收集与监督，从而使得工业生产品质更有保障。在生产控制中，仪器仪表并非独立存在，而是在以太网基础上的控制系统的整合，可覆盖工业生产全过程。随着技术的进步，仪器仪表功能更为丰富、精度大幅提升，在工业电气自动化应用中，其控制效果将也会有明显提升。

2自动化控制技术在仪器仪表中的应用

2.1优化仪器仪表结构

　　实现仪器仪表结构的优化，是提高自动化控制技术应用水平的关键内容。首先，自动化控制技术促进了仪器仪表的快速发展。通过将智能化软硬件与仪器仪表的有机结合，必然可以提高仪器仪表的性能与测量速度和效率，优化其测量功能。例如，将智能算法包括神经网络、遗传算法等，与仪器仪表相结合，其工作效率会得到大幅提升，对获取数据信息的测算速度与准确度大大提升，实现仪器仪表的高效运行。其次，在独立的仪器仪表系统中，结合应用微处理器和微控制器，在通过模糊算法进行控制。这种自动化控制技术的应用优势在于不受以往的数据模型的干扰，而是根据经验对规则内容进行综合，在通过离线计算以及现场的实际调试，从而实现对数据的优化分析及有效控制。

2.2模块通讯技术

　　在工业自动化生产控制系统中，仪器仪表通常是作为控制终端存在，其所收集的数据还需经通讯模块传输至控制中心。而在通信模块设计中，通常采取局域网的模式，利用常规的网络信息技术，实现仪器仪表的数据连接，但关键要保证传输准确性。为此，在仪器仪表通讯模块设计时，主要利用光纤接入，以保证工业电气高效可靠的自动化生产。对于生产及控制信息传输可靠性要求，可组建以太网控制网络，确保生产控制信息可靠传达，使得仪器仪表作用发挥也更有保障。

2.3 PLC控制模块

　　工业电气自动化控制系统由多个部件组成，PLC是重要的控制模块，是整套控制系统的下位机，连接传感器、执行机构和人机界面系统，如果此控制模块出现问题，控制系统会面临瘫痪的风险。做好控制信号的屏蔽，避免由于受到电磁信号的影响出现信号失真的问题，执行机构便不会按着设计好程序进行动作，严重情况下还会引发事故。必须保证每个所选的传感器和执行机构的质量，安装前应该进行质量检查，关键件可以送到检测机构再次验证质量。在PLC模块正常运行时，还应该加强对电气元件的检查，保证电气元件可以正常运行，如果出现故障及时进行维修和更换。

2.4仪器仪表网络化

　　现阶段，在仪器仪表应用自动化控制技术中，相关人员通过将仪器仪表与计算机连接在一起形成网络，利用计算机信息技术的软硬件功能，如神经网络自适应等，实现对各类型仪器仪表资源的有效整合，从而形成仪器仪表的网络化、智能化应用。现阶段，仪器仪表与Web连接的形式已经较为常见，其在各领域的广泛应用，有效提高设备技术优势的发挥。例如，将万用表等仪器仪表与网络连接，可以实现识别模式与各类功能软件的有机结合，并对仪器仪表功能进行有效区分，从而实现快速测量临界值。此外，在自动化仪器仪表改进过程中，部分厂家利用网络化使其传统工作中的数据采集模式发生了转变，从单独数据采集转变为分布式数据采集，从而更适应远程操作要求，实现对数据实时采集与监控的需求。因此，仪器仪表网络化有效提高了用户控制能力，并可以对生产环节进行有效监测，数据采集能力也得到了大幅提升。

3工业自动化仪器仪表控制系统硬件设计

　　设计工业自动化仪器仪表控制系统首先要进行硬件的设计，控制系统需要将仪器仪表与计算机进行连接，通过二者之间的连接来实现计算机控制工业自动化仪器仪表的目的。GPIB总线的传输能力强，可以实现仪器仪表之间或者是仪器仪表与计算机之间的双向信息传输，并且传输的速度非常快，因此，采用GPIB总线用于连接仪器仪表及计算机在理论上可以实现更快的控制。GPIB总线的连接方法分为星型和线型两种，由于线型连接方法对于各个机器之间的距离有严苛的要求，因此，本文采用星型连接方法连接仪器仪表与计算机。以计算机为中心，通过星型连接方式利用GPIB总线接入接口，控制系统的电路图见图1。

图1控制系统的电路图

　　中间的接口为计算机接口，四周的四个接口为仪器仪表接口，呈星型分布，且各个仪器仪表之间也可以进行数据传输，这样一来，该控制系统就实现仪器仪表之间和仪器仪表与计算机之间的双向高速信息传输。

4结语

　　本文针对工业自动化仪器仪表进行了一个控制系统设计，通过实验发现本文设计的控制系统比传统的控制系统反应时间更短，有效地节省了工业自动化仪器仪表的控制时间。本文由于篇幅的原因，在实验过程中仅测试本文设计的系统和传统系统的反应时间，对于其他方面例如控制的精准度、对数据的敏感程度还未进行实验，因此还存在一些不足。在未来工业自动化仪器仪表的控制上，可以参考本文设计的系统以实现快速控制的目的。

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