羅明 張偉男

摘 要：由于科學(xué)技術(shù)的快速進步以及人工智能的不斷發(fā)展，自動化儀表控制系統(tǒng)對于設(shè)備而言發(fā)揮了愈來愈關(guān)鍵的作用，通過使用嵌入式微機使得自動化儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念發(fā)生了根本改變，對系統(tǒng)的發(fā)展也有比深遠的影響。利用對自動化儀表的發(fā)展進行分析，對于其具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化、總線化以及開放性的基本特點以及發(fā)展方向進行討論。

關(guān)鍵詞：自動化儀表;計算機控制系統(tǒng);嵌入式

一、 自動化儀表控制系統(tǒng)的簡要介紹

1.自動化儀表控制系統(tǒng)。自動化儀表控制系統(tǒng)是一個設(shè)備的神經(jīng)中樞，發(fā)揮對設(shè)備是否正常運轉(zhuǎn)進行監(jiān)測的作用，也可以為調(diào)整設(shè)備的基本技術(shù)參數(shù)提供參考。自動化儀表主要是由一些自動化元器件組成的，具備十分完善的自動化功能的一種技術(shù)工具。它通常同時具備好幾種功能，比如測量或者記錄、顯示、控制以及自動報警等。自動化儀表通常包括：流量、壓力、溫度等各種儀表、校驗儀表的壓力、熱工、標準等各種校驗儀表、還有就是數(shù)控、流量等儀表普遍用于石化、冶金、電力、科學(xué)研究以及國防等領(lǐng)域的自動化控制。

2.自動化儀表控制系統(tǒng)特征。伴隨著我國計算機技術(shù)的不斷前進，信息時代的來臨，自動化儀表也有了相當大的發(fā)展。包括自動化，還有數(shù)據(jù)的處理控制系統(tǒng)等。作為工業(yè)自動化的必備條件，儀表與控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越受到人們的關(guān)注。那些精確度比較高，性能比好的測量儀器都逐漸的應(yīng)用到微處理器中。這樣一來，儀表就一步步的實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化與智能化的發(fā)展，我國自動化儀表控制系統(tǒng)取得了很大的發(fā)展。即使這樣，與國外先進的技術(shù)相比，我們?nèi)耘f存在一定的差距，但是不能因此而否認了我們所取得的進步，在個別領(lǐng)域，我們還是取得了不錯的成就，在世界同行業(yè)中也處于遙遙領(lǐng)先的地位。在最近一段時間，我國自主制造的一些低端的壓力變送器在迅速的發(fā)展，由于品種比較多，價格上也具有一定的優(yōu)勢，市場競爭力比較大。

二、自動化儀表控制系統(tǒng)技術(shù)研究

1.智能化。從現(xiàn)階段我國自動化儀表的發(fā)展趨勢而言，自動化儀表控制系統(tǒng)的核心就是智能化。自動化儀表控制系統(tǒng)智能化的表現(xiàn)就是具備多種新功能，傳統(tǒng)自動化儀表控制算法只能是通過分散控制系統(tǒng)或者調(diào)節(jié)器完成，而自動化儀表控制系統(tǒng)智能化的執(zhí)行器或者變送器，在植入智能PID控制模塊，就可以實現(xiàn)相關(guān)儀表的自主調(diào)節(jié)，強化自動化儀表控制系統(tǒng)的可靠性。

2.高精度化。隨著我國經(jīng)濟水平不斷提高，企業(yè)對所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，加上國家一直提倡和貫徹節(jié)能減排的戰(zhàn)略措施，使得控制系統(tǒng)和測量儀表的精度也進一步發(fā)展和提升。另外，在一些大型項目建造前，對自動化儀表控制系統(tǒng)采取招標形式，并對自動化儀表控制系統(tǒng)精度提出準確的要求，只有超過和持平所要求的精度，才能在大型項目中使用。

3.無線化?，F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)是在企業(yè)中控制機器和測量之間數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)，將控制器、傳感器、各種操作終端、控制器的通訊進行特殊化的網(wǎng)絡(luò)，這一過程可以稱之為現(xiàn)場總線。由此可見現(xiàn)場總線是一種具備極大潛力的技術(shù)，應(yīng)該在企業(yè)中廣泛應(yīng)用，但是現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)由于國際標準不統(tǒng)一、較多等原因，導(dǎo)致現(xiàn)場總線在推廣過程中受到一定阻礙。因此，現(xiàn)場總線應(yīng)該盡早制定出一套統(tǒng)一的國際標準。

4.網(wǎng)絡(luò)化。通俗來講現(xiàn)場總線技術(shù)是通過使用計算機數(shù)字化通信技術(shù)，將現(xiàn)場設(shè)備和自動控制系統(tǒng)加入到企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)場總線可以使自動化儀表控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。隨著我國信息技術(shù)不斷發(fā)展，未來也許會出現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主的自動化儀表。

5.開放性。現(xiàn)階段我國測控儀器廣泛使用嵌入式操作系統(tǒng)，同時嵌入式操作系統(tǒng)為系統(tǒng)軟件核心，未來我國的自動化儀器儀表會充分和計算機進行聯(lián)系。

三、自動化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

自動化儀表技術(shù)也隨著科技的發(fā)展而發(fā)展，對于儀器儀表有了更高的標準與要求。儀器儀表今后的發(fā)展方向是充分運用全新的工作原理以及選擇全新的材料和元件，比如運用超聲波、X射線、微波、遠紅外線、核磁共振成像以及激光等原理，運用不同的半導(dǎo)體敏感元器件、集成光路與電路、光導(dǎo)纖維等等。其最終目標是使得儀器儀表更加小型化，重量更輕、生產(chǎn)成本不斷降低以及更加有利于使用和維修等。

1.分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。分布式控制系統(tǒng)為一種全新的計算機控制系統(tǒng)，它是基于集中式控制系統(tǒng)逐步發(fā)展與演變出來的。它是主要由一個過程控制級以及過程監(jiān)控級所構(gòu)成的利用通信網(wǎng)絡(luò)作為其紐帶的系統(tǒng)，將現(xiàn)代計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)以及現(xiàn)代控制技術(shù)即4C技術(shù)進行綜合，其指導(dǎo)思想是集中操作與分散控制與集中操作、分級管理以及配置靈活等。我國生產(chǎn)的DCS系統(tǒng)早已運用于大型超臨界火力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)。

2.開放性控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。當前的測控儀器愈來愈多使用嵌入式的操作系統(tǒng)核心軟件以及性能非常高的微處理的核心硬件系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，今后的儀器儀表以及計算機之間的相互聯(lián)系也會變得更加緊密，安捷倫公司認為儀器儀表等相關(guān)設(shè)備上都應(yīng)該具有計算機的全部接口，比如打印接、USB、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等各種接口等，測量的結(jié)果也應(yīng)當利用UBS接口保存到移動硬盤等可移動存儲設(shè)備中去，使用該設(shè)備就像操作一臺計算機一樣，接口齊全的話可以將現(xiàn)場的各種測控儀表或者相關(guān)執(zhí)行器設(shè)備連接起來，在過程控制系統(tǒng)的主計算機的支持下，利用網(wǎng)絡(luò)形成具備特定功能的測量與控制系統(tǒng)，從而達到了對多種智能化現(xiàn)場測量與控制設(shè)備進行開放式的相互連接。

3.網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的發(fā)展方向?，F(xiàn)場總線技術(shù)通過數(shù)字化的通信技術(shù)，從而使得自動控制系統(tǒng)和現(xiàn)場的相關(guān)設(shè)備連接到企業(yè)的信息網(wǎng)絡(luò)，當作企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層，可以有效發(fā)揮智能儀表的作功能。由于工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，在不久的將來可能會產(chǎn)生以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主的全新的自動化儀表，也就是IP智能現(xiàn)場儀表，比如建立在以嵌入式互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其基本的特點是：Ethernet將貫穿到網(wǎng)絡(luò)的每一個層次，從而使得網(wǎng)絡(luò)變得更加透明，覆蓋到企業(yè)全部的運用范圍從而達到了實質(zhì)意義上人工辦公和工業(yè)自動化辦公的完美融合，所以可以稱之為扁平化的工業(yè)信息控制網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)良的互連性以及可擴展性使得該系統(tǒng)成為實質(zhì)意義上的一種完全開放式的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了實質(zhì)意義上的大統(tǒng)一。

4.自動化儀表的總線化發(fā)展趨勢?，F(xiàn)場儀表主要是過程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備，同時現(xiàn)場儀表主要由相關(guān)檢測儀表、在線分析儀表、變送器、執(zhí)行器組成的?，F(xiàn)階段現(xiàn)場總線使用次數(shù)較多，但組建集中和分布式測試系統(tǒng)發(fā)展較為簡單。因此，集中測控不能滿足復(fù)雜、遠程、大范圍的項目要求，在這種情況下應(yīng)該積極構(gòu)建一種可以讓現(xiàn)場所有儀表數(shù)據(jù)共同使用的網(wǎng)絡(luò)，這就是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)不但可以在開放的信息系統(tǒng)、雙向的信息系統(tǒng)、全數(shù)字化、現(xiàn)場自動化儀表之間的多站中使用，還可以在中央控制系統(tǒng)中應(yīng)用。

四、結(jié)語

隨著我國科技技術(shù)不斷發(fā)展，通過我國對自動化儀表控制系統(tǒng)不斷優(yōu)化和完善，在企業(yè)中自動化儀表企業(yè)非常重要的作用。因此，相關(guān)人員應(yīng)該積極對自動化儀表控制系統(tǒng)進行深入的研究，使自動化儀表控制系統(tǒng)的智能化越來越強，使得自動化儀表控制系統(tǒng)在企業(yè)中適應(yīng)性更高并發(fā)揮更大的作用。

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