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        計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表中的運(yùn)用

        2021-09-10 09:33:21穆玉鵬
        科技尚品 2021年4期
        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用

        穆玉鵬

        摘 要:隨著各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中,其中自動(dòng)化儀器儀表的機(jī)械設(shè)計(jì)就運(yùn)用到了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。文章闡述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念,然后對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表中的運(yùn)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析,并對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代表性嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念與特征,以及嵌入式技術(shù)在自動(dòng)化儀器儀表中的影響與未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了深入分析,希望能對(duì)我國(guó)自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)的發(fā)展有所幫助。

        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)系統(tǒng);自動(dòng)化儀器儀表;運(yùn)用

        中圖分類號(hào):TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-1064(2021)04-044-02

        DOI:10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.022

        為了滿足現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展要求,依靠大數(shù)據(jù)平臺(tái),各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展更加的信息化、數(shù)字化、智能化、現(xiàn)代化。在儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,研發(fā)設(shè)計(jì)人員就對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了自動(dòng)化改良,運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)收集和測(cè)量進(jìn)行精確計(jì)算,以便為社會(huì)中各個(gè)物質(zhì)的測(cè)量工作和數(shù)據(jù)收集提供更好的服務(wù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要以監(jiān)控形式在自動(dòng)化儀器儀表中存在,對(duì)其起到數(shù)據(jù)參數(shù)收集、維修及正常工作性能檢測(cè)的作用,其對(duì)自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)以及其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有積極意義。

        1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念

        計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件、軟件兩部分組成,是一種高性能的計(jì)算處理設(shè)備,具有運(yùn)算能力強(qiáng)、精確度高、超強(qiáng)的記憶能力及復(fù)雜的邏輯判斷能力等特點(diǎn),具有文檔信息接收處理、信息輸出及信息儲(chǔ)存等功能。常見的計(jì)算機(jī)運(yùn)行、儲(chǔ)存系統(tǒng)有Windows、Linux等,主要用于文件的傳輸與運(yùn)行,并按照客戶需求對(duì)所需的信息內(nèi)容進(jìn)行有效的輸出、接受及儲(chǔ)存。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展已成為我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì),是近幾年我國(guó)重大技術(shù)科研成果之一,對(duì)提高我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力具有至關(guān)重要的作用[1]。

        2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表中的運(yùn)用分析

        2.1 在自動(dòng)化儀器儀表運(yùn)用中遵循的要求

        實(shí)時(shí)性。在平時(shí)的儀器儀表數(shù)據(jù)收集中,往往也會(huì)出現(xiàn)一些特殊客戶,其對(duì)儀器儀表的數(shù)據(jù)要求比較高,檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集時(shí)間就會(huì)相對(duì)延長(zhǎng),這樣采集到的數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)上下浮動(dòng)、誤差增大等情況,信息傳遞時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的滯后性,影響了整體數(shù)據(jù)參數(shù)的時(shí)效性。為了在滿足客戶需求的同時(shí),更好地保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率,工作人員在自動(dòng)化儀器儀表數(shù)據(jù)收集中加入計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的輔助,提高數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確率及數(shù)據(jù)預(yù)算處理能力,避免信息滯后或延后情況發(fā)生。

        可靠性。如果自動(dòng)化儀器儀表中的某個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)發(fā)生故障,并沒(méi)有得到有效及時(shí)處理的情況下,整個(gè)系統(tǒng)將面臨著嚴(yán)重的癱瘓問(wèn)題。所以,高效、可靠的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。

        集成度。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集成度是指整個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備的整體占地面積的縮減程度,減小計(jì)算機(jī)體積,最大程度發(fā)展計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能[2]。

        2.2 開發(fā)過(guò)程

        對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能的科學(xué)合理規(guī)劃,主要針對(duì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、選擇協(xié)議及定義標(biāo)準(zhǔn)等方面。此外,在運(yùn)營(yíng)方式中應(yīng)選擇符合實(shí)際運(yùn)營(yíng)的方式進(jìn)行運(yùn)作,這樣才能更好地保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表中的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效果。

        計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表的運(yùn)用中,主要由四個(gè)基本層次構(gòu)成:第一層是對(duì)自動(dòng)化儀器儀表進(jìn)行直接控制的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。第二層是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表中圖形界面顯示功能的進(jìn)一步開發(fā),使其顯示的數(shù)據(jù)參數(shù)更加詳細(xì)、準(zhǔn)確,且界面所要表示的內(nèi)容更加豐富、多樣。同時(shí),注重對(duì)儀器儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整,如在圖形界面中新增信號(hào)調(diào)理面板、功率驅(qū)動(dòng)等。第三層是控制功能開發(fā),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表的運(yùn)用中,針對(duì)不同的軟件系統(tǒng),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要對(duì)其運(yùn)行等方面的時(shí)間和成本進(jìn)行一定的開發(fā),使其更好地發(fā)揮出自動(dòng)化儀器儀表的功能優(yōu)勢(shì),從而進(jìn)一步擴(kuò)大自動(dòng)化儀器儀表的適用范圍[3]。

        2.3 運(yùn)用實(shí)例分析

        自動(dòng)化儀器儀表商家為了實(shí)現(xiàn)其性能的信息化、智能化發(fā)展,將計(jì)算機(jī)技術(shù)融入到自動(dòng)化儀器儀表的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化運(yùn)用,具體表現(xiàn)在以下幾方面:

        對(duì)自動(dòng)化儀器儀表內(nèi)恒溫系統(tǒng)、氣壓、流量等進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)參數(shù)控制管理;對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的數(shù)據(jù)及功能實(shí)行自動(dòng)監(jiān)測(cè),充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表運(yùn)行中的靈活性、穩(wěn)定性;規(guī)避消息的延后或滯后情況發(fā)生,對(duì)消息進(jìn)行全方面、全覆蓋接收,并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)處理,將其檢測(cè)數(shù)據(jù)和消息圖像實(shí)時(shí)有效、系統(tǒng)地投放到顯示面板上。

        3 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述與特征分析

        3.1 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念

        嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要是指以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主體,輔助產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、操作控制及協(xié)助設(shè)備等工作順利進(jìn)行的總體。其由多個(gè)科學(xué)體系相互結(jié)合而形成,主要以信息傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)、應(yīng)用為核心、產(chǎn)品為對(duì)象,所適應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)種類比較廣泛,屬于微型計(jì)算機(jī)的一種,對(duì)對(duì)象有著智能化控制能力,其技術(shù)導(dǎo)向?qū)?duì)象成本、功能、可靠性及功耗等進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制。

        3.2 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特征

        一般的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有以下三點(diǎn)特征:對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度和軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很高的要求,通常采用固化存儲(chǔ)方式。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)量有非常高的要求,并要求其軟件必須具有較高的時(shí)效性和實(shí)時(shí)性。對(duì)于大多數(shù)軟件系統(tǒng)來(lái)說(shuō),存儲(chǔ)空間是非常重要的組成部分。為了進(jìn)一步節(jié)省存儲(chǔ)空間,避免信息過(guò)多占用,技術(shù)人員在程序編寫過(guò)程中盡量縮短代碼,卻不影響其實(shí)際功能。對(duì)完成的代碼進(jìn)行優(yōu)化處理,對(duì)代碼的可靠性及質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的精細(xì)化檢測(cè),做到所編編碼短而精的效果,提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體運(yùn)行速度和運(yùn)行質(zhì)量。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度與順序先后都是由專門軟件切換系統(tǒng)完成。如在同一時(shí)間、統(tǒng)一系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)同時(shí)進(jìn)入,系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷分析(如從任務(wù)難度、重要性等方面進(jìn)行分析)和調(diào)度后,對(duì)其進(jìn)行先后順序排列,做到依次處理,避免錯(cuò)漏或處理不及時(shí)。

        4 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表中的應(yīng)用

        4.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的影響

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也不斷深入到各個(gè)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域,并在其領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的不斷深入,自動(dòng)化儀器儀表與其進(jìn)行了有效結(jié)合,其應(yīng)用也促使各個(gè)技術(shù)行業(yè)的發(fā)展更加靈活、快速與便捷。

        4.2 微電子技術(shù)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的影響

        在傳統(tǒng)的自動(dòng)化儀器儀表研發(fā)過(guò)程中,對(duì)微型控制器外電路的拓展控制都需要多個(gè)芯片共同操控完成,造成了一定的資源浪費(fèi)。借助微電子技術(shù)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的控制器外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新改良后,現(xiàn)在的自控系統(tǒng)只需一個(gè)芯片就能進(jìn)行外電路控制,減少了因電路分散造成的外部網(wǎng)絡(luò)信息干擾,提高了自動(dòng)化儀器儀表的穩(wěn)定性。

        4.3 嵌入式技術(shù)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的影響

        計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的信息處理器是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部分,與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比,嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器成本更低、可靠性與穩(wěn)定性更強(qiáng),其微型處理器占地面積更小,集成度得到了有效開發(fā),機(jī)身面積大幅縮減,性能大幅提升,具有移動(dòng)更加便捷、靈活,網(wǎng)絡(luò)連接功能更強(qiáng)等特點(diǎn)。

        嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的有效結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的參與。嵌入式系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)通常被固定在儲(chǔ)存器或者單片機(jī)中,整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟硬件系統(tǒng)共同作用完成,對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的進(jìn)一步發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。而且隨著自動(dòng)化儀器儀表功能的現(xiàn)代化、智能化提升,推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,在未來(lái)的儀器儀表設(shè)備中,客戶就可以根據(jù)自身需求對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行自主選擇。最后,嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性,在對(duì)象工作設(shè)計(jì)順利完成后,就會(huì)進(jìn)入到與之對(duì)應(yīng)的生命周期。

        5 計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀器儀表設(shè)備結(jié)合的未來(lái)發(fā)展方向

        為了滿足現(xiàn)實(shí)工作要求,自動(dòng)化儀器儀表設(shè)備研發(fā)人員可以對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)中的硬件進(jìn)行合理的“裁剪”處理,提高系統(tǒng)的集成度開發(fā),使系統(tǒng)更加方便、快捷。這時(shí),自動(dòng)化儀器儀表設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有效結(jié)合就成為擁有計(jì)算機(jī)技術(shù)的高性能智能化控制操作系統(tǒng),具有能夠自我設(shè)備檢測(cè)、技術(shù)性測(cè)量、自動(dòng)化電路檢修及自我修復(fù)等功能。自動(dòng)儀表儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合,使其越來(lái)越趨于智能化發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界物質(zhì)空間特性進(jìn)行精確測(cè)量、自我學(xué)習(xí)及超強(qiáng)的適應(yīng)能力。同時(shí),實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表設(shè)備的遠(yuǎn)程操控、維護(hù)、探測(cè)、處理等功能,對(duì)自動(dòng)化儀器儀表設(shè)備功能進(jìn)行了進(jìn)一步開發(fā),提高了其利用率[4]。

        6 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化儀器儀表中的有效應(yīng)用,不僅提高了自動(dòng)化儀器儀表的靈活性、方便性,而且提高了自動(dòng)化儀器儀表的時(shí)效性和實(shí)用性。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是我國(guó)現(xiàn)階段自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)工作內(nèi)容,也是我國(guó)自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),在各個(gè)領(lǐng)域都會(huì)得到廣泛應(yīng)用、普及,對(duì)我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域行業(yè)的技術(shù)發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。

        參考文獻(xiàn)

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        [4] 劉升云.自動(dòng)化儀器儀表中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用探討[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2019(6):140,142.

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