蘇佳妮

摘 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展自動化儀表也隨著朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的方向發(fā)展，本文分別從智能化技術、通訊網(wǎng)絡技術、新型元件技術三個方面分析了自動化儀表新技術的發(fā)展及應用，對新興自動化儀表技術有一定的推廣作用，也為相似的工程實踐提供了參考和借鑒。

關鍵詞：智能化；通訊；新型；自動化儀表

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.227

0 引言

近年來智能技術、通信技術、電子技術得到了飛速發(fā)展，這些新技術的發(fā)展使傳統(tǒng)的自動化儀表行業(yè)受到較為廣泛的影響。在眾多新興技術中智能化、網(wǎng)絡化、新型元件對自動化儀表行業(yè)的發(fā)展產生了較為重要的影響，本文以此三方面影響為基礎，介紹了新興技術對自動化儀表行業(yè)的影響以及在自動化儀表行業(yè)的應用。

1 智能化技術

智能化技術對自動化儀表的影響可從兩方面分析，首先工業(yè)生產現(xiàn)場的自動化儀表增加大量的執(zhí)行器、傳感器和數(shù)字化通信接口，大大提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性；另外嵌入式技術將微型芯片技術嵌入到自動化儀表中，使自動化儀表的處理能力得到較大改觀。

隨著智能化技術的不斷發(fā)展，以Intel的80X86系列、Motorola的68000系列、8051內核系列為代表的傳統(tǒng)自動化儀表處理器逐步被32位RISC處理器所代替，32位RISC處理器具有低功耗、高性能等優(yōu)點，可以較好的迎合現(xiàn)代化工業(yè)生產對自動化儀表的要求。嵌入式操作系統(tǒng)具有代碼少、硬實時、搶先多任務等功能，并能夠使網(wǎng)絡協(xié)議、圖形得到擴展。因此采用嵌入式操作系統(tǒng)可實現(xiàn)將越來越復雜的程序得到合理安排，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)難度。

2 通訊網(wǎng)絡技術

傳統(tǒng)的自動化儀表通信標準主要有RS-232C， RS-485等等，網(wǎng)絡通訊技術的發(fā)展對工業(yè)自動化儀表的通訊產生了深遠影響。使工業(yè)自動化儀表有了更高的操作性和可靠性，更豐富的信息，更高的通信速率?？梢娦碌耐ㄐ偶夹g為通訊標準的形成奠定了良好的基礎。通訊技術的不斷發(fā)展，逐步克服了工業(yè)以太網(wǎng)實時性差，適應工業(yè)生產環(huán)境差，抗干擾能力差，不能通過信號線向現(xiàn)場設備供電等缺點。近年來工業(yè)以太網(wǎng)采用非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線或光纖通信提高通訊的抗干擾能力，采用高速背板交換或微處理器交換提高通訊的響應時間，采用交換機接入網(wǎng)絡的節(jié)點避免各節(jié)點的沖突。工業(yè)以太網(wǎng)具有使控制網(wǎng)絡和企業(yè)信息網(wǎng)絡高度統(tǒng)一，滿足控制系統(tǒng)網(wǎng)絡各層次的要求，與互聯(lián)網(wǎng)通訊方便等優(yōu)點。

另外，應用于工業(yè)生產過程的實現(xiàn)控制裝置與現(xiàn)場設備多節(jié)點、雙向、串行通訊網(wǎng)絡的現(xiàn)場總線技術具有現(xiàn)場設備智能化、互可操作性、系統(tǒng)的開放性、系統(tǒng)結構的高度分散性和對現(xiàn)場環(huán)境的適應性、數(shù)字信號傳輸?shù)葍?yōu)點?，F(xiàn)場總線將在特定的工業(yè)生產領域中，多種現(xiàn)場總線并存，每種現(xiàn)場總線實現(xiàn)不同功能。例如在HART儀表協(xié)議中采用了Bell202標準的FSK頻移鍵控技術疊加幅度為0.5mA 的正弦調制波到4～20mA的模擬信號中，可實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字通信的兼容。在現(xiàn)場變送器中供電是4～20mA信號，實現(xiàn)這一功能是通過智能變送模塊的低功耗技術，又因HART 通信要求在電源線上疊加±0.5mA的FSK信號，可見變送器的耗電在3.5mA～4.5mA之間。這就以低耗能芯片實現(xiàn)了合理的電源管理電路，為工業(yè)生產提供了便利。

3 新型元器件技術

隨著技術不斷更新工程科技人員推出了各種新型元器件，例如存儲技術、光電技術、微電子技術使傳統(tǒng)的儀表得到更新?lián)Q代，這樣使性能高、價格低、使用便利的元器件在自動化儀表行業(yè)中得到廣泛應用。

采用頻率高達100kHz的TOP管作為高頻開關管，這就實現(xiàn)了開關電源替代傳統(tǒng)傳統(tǒng)的自動化儀表中的模擬電源，克服了輸入電壓適應性差、效率低等缺點。可見開關電源在自動化儀表實現(xiàn)了頻率高、輸入電壓適應范圍廣（交流輸入85～265V），過壓、過流保護和抗干擾能力強，輸出電壓紋波達到高要求等優(yōu)勢?；诠β书_關管和磁性材料的超小型小功率DC/DC模塊也在自動化儀表中得到廣泛應用，可實現(xiàn)電壓的隔離和變換。在工業(yè)自動化儀表生產現(xiàn)場此項技術具有諸多優(yōu)點。比如適應工作環(huán)境溫度范圍廣；元器件發(fā)熱量小，使用頻率高；由于采用了變壓器隔離，隔離電源高，大大提高了抗干擾能力；元器件的平均故障間隔極高，提高了設備的可靠性；另外采用DIP封裝，元器件體積小，完全適應自動化儀表的窄空間范圍要求?？梢娫谧詣踊瘍x表中應用DC/DC模塊具有提高了設備的性價比、高效性、可靠性等等。

近年來Flash存儲器得到廣泛發(fā)展，逐步替代了在傳統(tǒng)自動化儀表行業(yè)使用的RAM 和ROM兩種存儲器。與傳統(tǒng)的兩種存儲器相比，F(xiàn)lash存儲器具有快速擦除，并且存儲器的重復次數(shù)可高達10萬次，存儲器的斷電保存時間高達10年以上；Flash存儲器不僅可讀，也可以受保護的寫等等?？梢奆lash存儲器的諸多優(yōu)點使其在自動化儀表行業(yè)得到廣泛應用，極大提高了工業(yè)生產的自動化過程。

4 結束語

科技在不斷更新，大量新技術應用在自動化儀表行業(yè)，使傳統(tǒng)的自動化儀表不斷升級，朝著智能化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化方向發(fā)展。本文中簡單介紹了智能化技術、通訊技術、新型元器件在自動化儀表行業(yè)的廣泛應用，極大提高了工業(yè)生產過程的效率，使我們意識到新興技術對自動化儀表行業(yè)的發(fā)展的重要性。相信隨著技術的不斷更新，自動化儀表行業(yè)會有更智能、更高效的未來。

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