智能仪表在工业自动化控制中的应用

智能仪表在工业自动化控制中的应用

蔡九成

本溪钢铁（集团）信息自动化有限责任公司 辽宁省本溪市 117021

摘要：随着科技与社会的不断发展，各种仪表设备被广泛地运用于工业自动化控制之中，它大大减少了手工作业的比重，极大地提高了生产效率。随着科技的不断发展，智能化仪表也越来越多地被应用于工业自动控制领域。本论文着重讨论了如何将智能仪表应用于工业自动控制。首先，本文对智能仪表的特点进行了简单的综述。其次，对智能仪表在工业自动化控制中的运用进行了较为详尽的分析。最后，分析了智能仪表在工业自动化控制的发展趋势。

关键词：智能仪表；工业自动化控制；应用

1智能仪表的特点

随着现代工业的发展，人们对生产与管理的自动化要求越来越高。它具有高精度、自动化的检测与诊断功能，是现代工业发展的要求。智能仪表具有以下几个特定特征：

(1)具有较高的准确性。智能传感器是一类智能仪表，其测量精度高。其工作原理是采用内置处理器对温度、静压力等参数进行实时测量，并对所测数据进行修正、重现和延时，进行数据补偿，提升仪表的信号输出高度。其测量精度一般为±0.1%，对于数字信号，测量精度可达±0.075%。

(2)具有较宽的量程。传统的传感器只能达到10:1，而智能传感器则可以将其拓展到40倍乃至100倍，传输率达到-200%和1900%。从而使传感器的使用扩大了测量范围，增强了多用性和互用性，减小了变送器的规格，便于使用者的使用和管理。

（3）自我诊断功能。在生产智能设备时，采用了很多先进的技术，使得他们可以完成很多功能，其中就包括了自诊断。利用智能仪表，实现了变送器故障自诊断功能的查询，并对其进行了相关的参数分析，找出了故障的原因。从而大幅缩短了检修周期，提高了产品的质量与工作效率。

(4)功能强大。智能仪表的功能很强，其特点是能够利用单片机和内存来完成各种复杂的运算。具有自动开机，温控，非线性补偿等功能。（5）通讯功能。该智能传感器具备较强的通讯能力，无需人工干预即可完成工作。该系统既能在现场进行人工操作，又能将发送机的信号线路与控制器上的人工操作机相连，进行范围、零位的重置及修正。另外，有些发射机还能实现范围、零点的重置与修正；有些传感器能提供不同的输出格式，这就为现场总线通信打下了良好的基础。

2智能仪表在工业自动化控制中的运用

2.1获取信息

当前，工业控制的发展比较滞后，其突出问题是工业控制的科研水平不高。同时，随着我国经济社会的飞速发展，对工业控制提出了更高的要求，这就造成了现实和需求的剧烈冲突，并使二者的冲突越来越突出。随后，由于科学技术的进步，工业自动化程度的提高，以及智能化的设备的问世，使得控制人员可以得到实时的信息，从而极大地降低了劳动人数，从而使工业的生产效率得到了极大的提高。

2.2系统建模

智能化的仪表能够采集、监控数据、记录脉冲速率，并将其周期性地传送给相关的数据寄存器，实现对工业生产过程的动态监控。当发生不正常时，系统还能报警，通知管理者，对设备故障进行分析，并对故障的原因进行分析。若能运用此函数，则可提高工作效率，实现终端生产的自动化等。它能使设备速度减慢，使操作人员能够迅速地发现并排除故障，从而保证了设备的安全。

2.3动态控制

随着科技的不断发展，“人工智能”这一理念已经深入到了我们的日常生活之中，使得我们对它的认识更加深刻，并且致力于把它运用到工业自动化生产中。虽然中国部分产业已开始采用智能控制，但因技术管理不到位或产业本身等方面的因素，其推广并未产生明显的经济效益，致使其在我国大规模推广使用。从目前工业自动制造的情况看，目前最先进的控制方法仅限于动态过程，而其它部分还以手工为主。而智能控制则是将操作人员的经验与工业生产的发展规律有机地结合起来，从而达到过程与控制的有机统一。只有在实际中推广了智能控制，才能更好地发挥它的功能，使其在工业生产中达到动态控制的目的。

2.4智能仪表软件

在使用智能仪表过程中，除了外界因素对仪表的影响，还包括内部数据、指令和软件缺陷等。会造成系统无法正确运作。所以，必须对仪表的软件进行调试。

(1)增加多余的资料位元。为确保数据的安全传输，对关键数据进行冗余处理，可以增加冗余信息，增强对数据的错误检测能力。

(2)数字滤波技术。常用的方法有中值法，算术平均法，一阶惯性滤波法，脉冲压制算术平均法，递推平均滤波法，程序判定滤波法等等。

(3)指令的重要性和冗余性。为了保证指令的正确执行，可以在以后重复这些决定了程序的方向以及系统运行状况的指示。

(4)软件圈套。利用指示命令重新导向程式来重新设定输入的地理位置，程式会被特别地转交给有问题的程式，让它重新回到正确的轨道。

(5)NOP的应用。在一个重要的指示前面加上一个“NOP”可以保证一个任意的飞行程式能迅速地把他们送到预定的轨道上，并且按照正确的指示去做。

(6)初始化。在磁碟分割程式中，对功能，状态，埠等所采取的暂时或永久性的量度。在微处理器的内外膨胀过程中。这不但保证了在重启或开启之后，软件还必须设定回应控制暂存器模式，以便在程式执行时，能够更好地对抗外界的侵入。

(7)资料的复原与防护技术。重启微处理器之后，必须执行资料复原程序，才能还原控制埠等登录保护资讯。

3智能仪表在工业自动化控制的发展趋势

随着现代科技的进步，对自动化仪表提出了更高的要求，以适应现代化的需要。随着数字、智能、网络等技术的不断发展，计算机科学、标准化、网络化是其发展的必然趋势。

（1）信息化。所谓“信息化”，实质上就是内部信息的集成与整合。随着科技的不断发展，以及人工智能的不断发展，仪表与控制系统的重要性日益凸显。嵌入式微机的应用，使其在结构上、设计思路上发生了很大的变化，对其发展起到了很大的作用。自动化是指信息的采集、加工和应用。要实现对这些信息的有效利用，就必须采用自动、系统的信息模型对其进行化简、标准化、抽象化。

（2）标准化。在开发自动化工具时，标准化始终扮演着一个关键角色。尽管进入了新经济时代，但人们对不同的信息界面规范仍有很大的需求。目前，国内的仪表设备已与国际接轨，而标准化必将成为其发展的主要方向。界面规范是当今应用的普遍特点，在相同的技术层次上存在着多种不同的标准。为把握市场机会，中国已彻底转变了标准的观念，现在已能为高技术新产品设定标准。

（3）网络控制。仪表自动化是指采集、处理和应用信息的一门学科。而将这些步骤高效地联系起来的正是网络。随着对无线通信系统的要求越来越高，小型化、微型化、智能化的要求也越来越高，因此，如何降低系统的复杂度，提高系统的性能，需要开发新的网络化技术。在今后的几年里，网络化测量仪表将成为智能化仪表发展的新方向，并以较快的速度发展。

4结语

总而言之，随着工业自动化生产程度的不断提升，智能仪表在生产过程中的使用规模与范围也在逐步增加，其移动性、通用性等优势，其高效、高速度的特性彻底提升了工业产品的品质。在今后的工作中，人们会加大对智能仪表的研发力度，提升其智能化程度、稳定性，从而推动产业发展。

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