武德臣

（四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610041）

0 引言

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化水平逐年提升，尤其是工業(yè)儀器儀表的自動(dòng)化控制水平，已經(jīng)躍升到一個(gè)全新的高度。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，各種大型生產(chǎn)設(shè)備在儀器儀表的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制下，不僅提高了生產(chǎn)作業(yè)效率，而且在延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?；诖?，本文主要針對(duì)自動(dòng)化儀器儀表展開(kāi)深入探析，重點(diǎn)針對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用予以詳細(xì)闡述，尋找到切實(shí)可行的應(yīng)用之策，以期使得儀器儀表的自動(dòng)化水平大幅提升。

1 電氣自動(dòng)化儀器儀表控制技術(shù)

電氣自動(dòng)化儀器儀表控制技術(shù)的功能。電氣自動(dòng)化儀器儀表的控制技術(shù)是許多領(lǐng)域中必不可少的，其主要功能涉及兩個(gè)方面。

（1）電氣自動(dòng)化儀器儀表控制在工業(yè)生產(chǎn)中是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，各項(xiàng)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)影響到工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量，而設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)時(shí)可能會(huì)由于電流過(guò)大或是高壓引起的，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，影響到生產(chǎn)工作，也會(huì)直接造成經(jīng)濟(jì)損失，而儀器儀表可以對(duì)這些電氣設(shè)備起到保護(hù)功能，有效降低的設(shè)備出現(xiàn)故障的概率，維持穩(wěn)定生產(chǎn)[1]。

（2）電氣自動(dòng)化儀器儀表控制技術(shù)有著強(qiáng)大的監(jiān)督功能，能夠?qū)崿F(xiàn)智能監(jiān)控，其核心基礎(chǔ)是傳感器，通過(guò)發(fā)送信號(hào)來(lái)充分掌握生產(chǎn)環(huán)境，若是信號(hào)在半路受到阻礙，則說(shuō)明存在異常，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，以免引發(fā)出安全事故。此外，儀器儀表控制技術(shù)可以掌握各電氣設(shè)備的精確數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合測(cè)算，為生產(chǎn)決策提供有力數(shù)據(jù)支持。

2 儀器儀表自動(dòng)化控制優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)階段，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)水平明顯提升，儀器儀表具有的自動(dòng)化水平也提高很多，通過(guò)其能夠使得數(shù)據(jù)處理順利完成，而且監(jiān)測(cè)精度也可得到切實(shí)保證。對(duì)儀器儀表自動(dòng)化控制加以分析可知，其具有的優(yōu)勢(shì)集中在以下3 點(diǎn)。

（1）存儲(chǔ)功能明顯增強(qiáng)。在當(dāng)下的工業(yè)市場(chǎng)中，自動(dòng)化儀器儀表的類型較多，大部分均具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，而且數(shù)據(jù)的完整性也可得到保證。自動(dòng)化儀器儀表可以對(duì)存儲(chǔ)功能進(jìn)行優(yōu)化，并能夠一直處于良好的工作狀態(tài)，這樣就可保證后續(xù)工作能夠順利展開(kāi)[2]。

（2）計(jì)算、處理等方面的能力會(huì)得到增強(qiáng)。從自動(dòng)化儀器儀表應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)加以運(yùn)用可以使得數(shù)據(jù)處理有序展開(kāi)，而且能夠保證計(jì)算效率大幅提高，而且精確度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）程序設(shè)計(jì)能夠得到有效拓展。對(duì)自動(dòng)化儀器儀表予以分析可知，在整個(gè)操作系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的是軟件處理計(jì)算，這個(gè)環(huán)節(jié)通常選擇的是邏輯設(shè)計(jì)方式，如此可以保證軟件編程操作更加的便捷，可使得產(chǎn)業(yè)漏洞切實(shí)消除[3]。在認(rèn)知、操作等方面的水平得到大幅提升后，自動(dòng)化儀器儀表的發(fā)展速度也明顯加快，而且可以將生產(chǎn)成本控制在合理范圍內(nèi)，使得儀器儀表能夠在更大范圍內(nèi)得到運(yùn)用。

3 儀器儀表控制技術(shù)的類型

3.1 系統(tǒng)集成技術(shù)

系統(tǒng)集成技術(shù)是微電子時(shí)代的標(biāo)志性技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將過(guò)去一些分散的元器件集合到一起，而功能性則表現(xiàn)得越加強(qiáng)大，尤其在儀器儀表的中樞系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)設(shè)置通信模塊、系統(tǒng)解析模塊以及物理層等集成單元，使儀器儀表的監(jiān)測(cè)精度與靈敏度大幅提升。運(yùn)用該技術(shù)，儀器儀表能夠?qū)γ康郎a(chǎn)工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)溫度異常、壓力異?；蛘哌\(yùn)行故障，儀器儀表將快速做出反應(yīng)，以規(guī)避因設(shè)備故障而造成的經(jīng)濟(jì)損失[4]。因此，儀器儀表的系統(tǒng)集成技術(shù)實(shí)際上在促進(jìn)生產(chǎn)效率提升，降低生產(chǎn)成本方面表現(xiàn)得更加明顯。

3.2 智能化技術(shù)

儀器儀表自動(dòng)化控制集合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)等一些高端技術(shù)類型，因此，儀器儀表在正常工作狀態(tài)下，借助于這些智能化技術(shù)，能夠精準(zhǔn)高效地完成監(jiān)測(cè)與檢測(cè)任務(wù)。尤其在機(jī)械制造領(lǐng)域，利用先進(jìn)的智能化技術(shù)，儀器儀表可以對(duì)各種零部件的加工精度進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，一旦加工精度與標(biāo)準(zhǔn)要求出現(xiàn)較大的誤差，系統(tǒng)將第一時(shí)間把各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)反饋給終端操作平臺(tái)，技術(shù)人員通過(guò)對(duì)反饋數(shù)據(jù)的分析，能夠及時(shí)對(duì)錯(cuò)誤的運(yùn)行程序進(jìn)行糾正，進(jìn)而使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程能夠始終保持正常狀態(tài)[5]。

3.3 人機(jī)界面交互技術(shù)

人機(jī)界面交互技術(shù)實(shí)際上是將運(yùn)行程序轉(zhuǎn)化為通俗易懂的信息，以便于技術(shù)人員能夠快速讀懂信息內(nèi)容，進(jìn)而對(duì)儀器儀表進(jìn)行有效控制。這種技術(shù)主要借助于系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)功能模塊，每一個(gè)模塊所發(fā)揮的作用各不相同，因此，傳輸?shù)男盘?hào)與程序指令也存在較大差異。這時(shí)，利用人機(jī)界面交互技術(shù)，系統(tǒng)可以對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行智能化處理，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化成為可視化信號(hào)，然后在終端操作平臺(tái)顯示出來(lái)，平臺(tái)操作人員可以根據(jù)這些簡(jiǎn)單易懂的文字、圖形與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷出設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否正常，并可以同步了解和掌握各種設(shè)備的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。如果從終端顯示界面上發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)存在異常情況，操作人員將及時(shí)把信息反饋給技術(shù)人員，并對(duì)故障類型與部位進(jìn)行分析查找，進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)排除故障隱患。

3.4 傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感器作為一種智能化、數(shù)字化、微型化、多功能化的檢測(cè)裝置，在工業(yè)儀器儀表的監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。一方面，傳感器可以將系統(tǒng)采集的信號(hào)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，然后直接傳輸?shù)焦δ軋?zhí)行單元，進(jìn)而完成信息的存儲(chǔ)、處理、顯示與控制功能。另一方面，利用傳感檢測(cè)技術(shù)可以快速查找出設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的故障與問(wèn)題，并準(zhǔn)確識(shí)別出故障區(qū)域，這就給設(shè)備檢修爭(zhēng)取了大量時(shí)間[6]。目前，工業(yè)儀器儀表中的傳感器主要包括兩種類型，一種是參量型傳感器，另一種是發(fā)電型傳感器，參量型傳感器主要輸出電阻、電感、電容等無(wú)源電參量，而發(fā)電型傳感器則輸出電壓或者電流，最具代表性的是熱電偶傳感器、光電傳感器以及磁電傳感器，傳感器檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 傳感器檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用

在進(jìn)入21 世紀(jì)后，相關(guān)的研究工作更為深入，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)呈現(xiàn)出較快的發(fā)展趨勢(shì)，然而從應(yīng)用的現(xiàn)狀來(lái)看，理論、實(shí)踐均不是十分成熟，因而在當(dāng)下必須要加強(qiáng)研究工作。

4.1 儀器儀表性能構(gòu)造改進(jìn)

在對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)加以實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須要保證儀器儀表具有良好的功能?，F(xiàn)階段，軟件、硬件設(shè)備的智能化水平大幅提高，這樣可以使得測(cè)量的速率、功能有明顯的提升，實(shí)際性能也會(huì)得到增強(qiáng)。在儀器儀表中對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)予以應(yīng)用的過(guò)程中，嵌入智能化算法、智能化算法較為常見(jiàn)，比方說(shuō)，對(duì)遺傳算法予以運(yùn)用能夠使得生產(chǎn)速率有明顯提升，而且性能優(yōu)勢(shì)也能夠真正展現(xiàn)出來(lái)。另外來(lái)說(shuō)，對(duì)模糊控制算法加以運(yùn)用可以對(duì)處于獨(dú)立狀態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng)展開(kāi)控制，并可保證兩者能夠真正結(jié)合起來(lái)。比方說(shuō)，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司對(duì)全新的DCS 系統(tǒng)加以應(yīng)用可以使得控制單位真正集合起來(lái)，如此一來(lái)，儀器儀表的使用就會(huì)更加安全，并保證資源能夠滿足實(shí)際需要。為了使得實(shí)際應(yīng)用效果更為理想，企業(yè)還要針對(duì)控制模式進(jìn)行更新，也就是將DCS 系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，將更為先進(jìn)的儀表、技術(shù)予以應(yīng)用，如此可以使得自動(dòng)化控制模式能夠真正得到更新，進(jìn)而給企業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力。將自動(dòng)化控制技術(shù)加以合理應(yīng)用可以完成離線功能的計(jì)算，這樣就可獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)設(shè)備展開(kāi)控制，在現(xiàn)場(chǎng)完成設(shè)備調(diào)試工作，并處理好各項(xiàng)數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)，企業(yè)發(fā)展就會(huì)更為穩(wěn)健。

4.2 制訂周期性維護(hù)計(jì)劃

工業(yè)儀器儀表屬于精密型的監(jiān)測(cè)設(shè)施，而且系統(tǒng)內(nèi)部由大量的靈敏性元器件組成，受到工業(yè)生產(chǎn)惡劣作業(yè)環(huán)境與條件的影響，儀器儀表的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，外界施加的不利因素多，以至于給儀器儀表的使用壽命造成嚴(yán)重影響。因此，為了提高儀器儀表的監(jiān)測(cè)精度，延長(zhǎng)儀表的使用壽命，技術(shù)人員針對(duì)不同類型的儀表，應(yīng)當(dāng)制訂一個(gè)周期性維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)儀表在一個(gè)生命周期內(nèi)的運(yùn)行狀況予以監(jiān)測(cè)和記錄。首先，需要深入了解各種儀表的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，然后對(duì)儀表所處的外部環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)計(jì)記錄。比如高溫環(huán)境、高濕環(huán)境、高壓環(huán)境或者粉塵濃度大的環(huán)境等，接下來(lái)，結(jié)合儀表的故障類型，及時(shí)查找出故障誘因，以針對(duì)性地采取維修或者維護(hù)措施。另外，儀表每一個(gè)生命周期的運(yùn)行參數(shù)都存在較大差異，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)每一個(gè)運(yùn)行周期的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，比如溫度參數(shù)、壓力參數(shù)、液位高度等，這樣可以為日常維護(hù)保養(yǎng)提供更加有力的參考依據(jù)，而且也是延長(zhǎng)儀表使用壽命的有效路徑。

4.3 虛擬儀器構(gòu)造設(shè)計(jì)

在經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展速度持續(xù)加快之際，國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)所要面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)壓力明顯加大，這就要求生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品性能必須要提高智能化水平。對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，要對(duì)儀器儀表的開(kāi)發(fā)加以重視，對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)加以充分利用，這樣可以保證虛擬儀器的設(shè)計(jì)順利完成。此種儀器通過(guò)源代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行目的，用戶獲得源代碼之后就能夠保證儀器驅(qū)動(dòng)目的切實(shí)達(dá)成。

在自動(dòng)化儀表當(dāng)中可對(duì)虛擬儀器加以靈活運(yùn)用，如此就可保證工作效率明顯提高。部分廠家已經(jīng)針對(duì)驅(qū)動(dòng)軟件提出了新的管理標(biāo)準(zhǔn)，制定的基礎(chǔ)則是VXI總線驅(qū)動(dòng)器管理標(biāo)準(zhǔn)，只是將相關(guān)的優(yōu)化措施、升級(jí)措施加入其中，但這樣可以保證用戶操作更加簡(jiǎn)單。對(duì)規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化、升級(jí)之后可以使得用戶開(kāi)發(fā)力度進(jìn)一步加強(qiáng)，運(yùn)行效率也會(huì)有明顯提升。若想保證程序軟件能夠得到充分的利用，必須要通過(guò)有效途徑來(lái)提高驅(qū)動(dòng)設(shè)備性能，為了使得儀器儀表能夠得到更為靈活地運(yùn)用，則要將運(yùn)行系統(tǒng)予以適當(dāng)優(yōu)化，確保運(yùn)行效率有明顯的提升，這樣方可保證驅(qū)動(dòng)設(shè)備能夠一直保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。隨著自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)的發(fā)展速度持續(xù)加快之際，人機(jī)交互目標(biāo)能夠切實(shí)達(dá)成，而且虛擬體驗(yàn)也可真正得到優(yōu)化，通過(guò)自動(dòng)化儀表就可使得智能代碼自動(dòng)生成，利用代碼就可保證信號(hào)傳遞、分析順利達(dá)成。采用此種操作方式可以使得自動(dòng)化儀表更具實(shí)用性，運(yùn)行體系代碼可以真正統(tǒng)一起來(lái)，如此就可保證工作效率大幅提高。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理時(shí)，可對(duì)智能化儀器儀表加以應(yīng)用，這樣只需要利用終端設(shè)備就能夠?qū)ζ溥\(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而保證監(jiān)管真正做到全方位。在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，如果發(fā)生故障的話，電信號(hào)必然改變，這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤代碼，警報(bào)也會(huì)在第一時(shí)間發(fā)出，這樣一來(lái)，用戶就可對(duì)故障范圍予以確定，進(jìn)而選擇可行的措施予以解決。

4.4 儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)用

在儀器儀表當(dāng)中對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)加以實(shí)際應(yīng)用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)也是不可忽視的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是要保證其網(wǎng)絡(luò)化水平大幅提升。電子信息技術(shù)呈現(xiàn)出較快的發(fā)展趨勢(shì)，而且網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平也明顯提高，在工業(yè)生產(chǎn)中加以應(yīng)用可以使得智能化、網(wǎng)絡(luò)化程度得到提高。在儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的狀態(tài)下，每個(gè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)技術(shù)也得到了最大程度的發(fā)揮，國(guó)家資源配置合理化，資源消耗問(wèn)題得到了緩解，不僅符合國(guó)家制定的科學(xué)可持續(xù)化發(fā)展理念，也能夠降低企業(yè)發(fā)展成本，讓生產(chǎn)設(shè)備的表現(xiàn)性能得到優(yōu)化，從根本上提高設(shè)備的適應(yīng)性。未來(lái)，儀表儀器會(huì)在自動(dòng)化控制和應(yīng)用中得到進(jìn)一步發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，儀器儀表自動(dòng)化控制技術(shù)給工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的高效展開(kāi)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，借此，工業(yè)生產(chǎn)可以充分利用儀器儀表自動(dòng)化控制技術(shù)功能優(yōu)勢(shì)，在獲取真實(shí)確鑿的檢測(cè)結(jié)果的同時(shí)，使各類生產(chǎn)設(shè)備能夠始終保持在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)而為經(jīng)濟(jì)效益的持續(xù)增長(zhǎng)與企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。