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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