工業(yè)自動化儀表與自動化的控制技術(shù)分析

康 強,謝明軍（.陜西北元化工集體有限公司，陜西榆林，7939;.榆林職業(yè)技術(shù)學院，陜西榆林,79300）

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工業(yè)自動化儀表與自動化的控制技術(shù)分析

康 強1,謝明軍2
（1.陜西北元化工集體有限公司，陜西榆林，719319;2.榆林職業(yè)技術(shù)學院，陜西榆林,719300）

摘要：進入21世紀后，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及應用，給企業(yè)在研制生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)帶來了革命性的改變。國內(nèi)一些儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)相繼推出了具有自診斷功能的電工測試系統(tǒng)，并開始進入智能儀器儀表市場領域。本文主要根據(jù)自動化儀表技術(shù)的特點及其技術(shù)功能進行分析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：自動化；儀器儀表；系統(tǒng)；無線通信

0 引言

進入21世紀后，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及應用，給企業(yè)在研制生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)帶來了革命性的改變，從設計方面來說，傳統(tǒng)的產(chǎn)品繪圖采用的是二維手工制圖方式，現(xiàn)階段多采用的是全三維數(shù)字化產(chǎn)品制圖；從生產(chǎn)流程上來說，傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程為模線——樣板——標準樣件的模擬量協(xié)調(diào)現(xiàn)在則朝著全三維數(shù)字量協(xié)調(diào)模式的方向發(fā)展；從工藝設計的角度來說，傳統(tǒng)的工藝設計為二維離散式手工編制，現(xiàn)在向基于知識的全三維結(jié)構(gòu)化自動工藝設計方向演進；在制造方面，零件的加工已經(jīng)實現(xiàn)依據(jù)產(chǎn)品三維設計模型的快速編程和仿真，部分車間甚至建立了車間物聯(lián)網(wǎng)，依據(jù)設備的使用情況和需求自動排產(chǎn)。可以說自動化的應用克服了傳統(tǒng)人工控制精度低、能耗高的缺點，使生產(chǎn)的質(zhì)量和效率有了大幅度提升，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的高效化。

1 自動化儀表技術(shù)特點

儀器儀表是多種科學技術(shù)的綜合產(chǎn)物，品種繁多，使用廣泛，而且不斷更新，有多種分類方法。按使用目的和用途來分，主要有汽車儀表、拖拉機儀表、船用儀表、航空儀表、導航儀器、農(nóng)業(yè)測試儀器、商業(yè)測試儀器、教學儀器、醫(yī)療儀器、環(huán)保儀器等。隨著工業(yè)4.0時代的到來，自動化儀表技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出一些新的特點，引起了儀表業(yè)界的關(guān)注。

1.1新技術(shù)普遍應用，信息技術(shù)同工業(yè)化的聯(lián)系日益緊密，電子設計自動化（EDA）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、數(shù)字信號處理（DSP）、專用集成電路（ASIC）及表面貼裝技術(shù)等先進技術(shù)紛紛應用到自動化儀表的應用當中。

1.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，自動化儀器朝著兩個方向發(fā)展，一個是高檔單機儀器的研制與開發(fā)，另一個是系統(tǒng)化、軟件化的儀器的開發(fā)。CPU在各類儀器中的應用越加廣泛，儀器朝著數(shù)字化的方向發(fā)展，未來儀器設計可歸納成一個簡單的公式：儀器=AD/ DA+CPU+軟件，其運作流程是儀器獲取信息后通過AD芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)過軟件處理變換后用DA輸出。

1.3開發(fā)準則發(fā)生變化。傳統(tǒng)自動化儀器追求高精尖，希望在自動化儀器中應用的新技術(shù)越多越好，而現(xiàn)在自動化儀器的生產(chǎn)以滿足市場和消費者的需要為先導，市場需要自動化儀器具備什么樣的技術(shù)就應用什么樣的技術(shù)，做到功能和性能恰到好處，滿足用戶的需要。

2 技術(shù)功能分析

隨著半導體和集成電路技術(shù)的深化發(fā)展，且在于計算機技術(shù)同和下自動化儀表技術(shù)表現(xiàn)出以下強大的功能：

2.1 自主記憶操作功能

在傳統(tǒng)工業(yè)應用中以時序電路或是邏輯電路為主，因為局限性其設置狀態(tài)的記憶多局限在操作空間，而自動化儀表技術(shù)改變了之一現(xiàn)狀，它將計算機芯片或其他裝置融入自動化儀表中，使得操作空間容納更多的記憶，突破了操作空間限制。

2.2 軟件編程控制功能

自動化儀表技術(shù)應用了先進的軟件管理的形式對各種儀表進行控制，可以應用軟件編程的功能更換落后的時序控制，簡化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了以往硬件邏輯電路中故障發(fā)生率。

2.3 網(wǎng)絡化控制功能

通過與計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的融合，自動化儀表技術(shù)完成了網(wǎng)絡整體化，且在神經(jīng)網(wǎng)絡和自動模式識別的推動下，實現(xiàn)了適應、聯(lián)想等功能的自動化，使得工業(yè)應用儀器實現(xiàn)應用網(wǎng)絡化，并可對生產(chǎn)中各項數(shù)據(jù)進行自主檢測、測量及轉(zhuǎn)換，加快了數(shù)據(jù)

處理工作的智能化。

3 自動化儀表工程項目全局信息和全生命周期信息的整合

全局和全生命周期的信息化整合本質(zhì)上是自動化儀表系統(tǒng)的全面可互操作性，可互操作性是分層次的，最基本的是過程控制機的互操作，即控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表表層的可互操作，向上一層是控制系統(tǒng)維修與生產(chǎn)設備診斷信息的可互操作，在高一層是業(yè)務企業(yè)管理信息的可互操作，全局信息化整合首先要實現(xiàn)全局信息的可互操作性。

不同層級實現(xiàn)可互操作的技術(shù)和方法是不完全一樣的。在控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表層主要技術(shù)是：功夫塊、EDDL(電子設備描述語言)、FDT/DTM(現(xiàn)場設備工具/設備類型管理器)、OPCUA(原OleforProcessControl，過程控制控制用對象鏈接和嵌入：現(xiàn)Openness，Productivity&Collaboration,開放、生產(chǎn)率和協(xié)作；企業(yè)管理層則部分借助于MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))技術(shù)。

同時，全局信息整合至少要使企業(yè)各層之間的信息交換無障礙，且自動化儀表技術(shù)及控制技術(shù)是“企業(yè)集成”的過程，通過將原料、設備、產(chǎn)品、控制系統(tǒng)、儀表等實體事物及生產(chǎn)流程進行集中、管理和控制，借助于計算機進行運算和處理，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)、管理過程的自動化發(fā)展，但企業(yè)自動化、信息化的前提必須以信息模型的構(gòu)建為前提，建立信息模型是自動化儀表技術(shù)應用領域的關(guān)鍵所在，主要內(nèi)容涉及：

3.1描述事物的信息模型：描述生產(chǎn)原料、元件、控制系統(tǒng)儀生產(chǎn)用裝置、設備、生產(chǎn)過程的狀態(tài)、中間和最終產(chǎn)品內(nèi)容的信息模型，這種類型的模型要把對象的基本屬性描述出來，典型代表是IEC361987工業(yè)過程測量與控制過程設備目錄中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和元素系列標準和IEC61360與電子元件分類方案相關(guān)的標準數(shù)據(jù)元素類型系列標準。

3.2描述事物之間關(guān)系的模型。自動化儀表工程全局信息整合的關(guān)鍵是對企業(yè)事物進行優(yōu)化，這需認識事物之間的定量關(guān)系，并將以數(shù)字模型形式表現(xiàn)出來。

3.3描述對象過程信息模型：描述企業(yè)生產(chǎn)過程、管理過程，典型代表是IEC62264企業(yè)系統(tǒng)集成系列標準。

通過這些方法即可建立具有可互操作性的信息庫，并服務于企業(yè)的自動化儀表技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展。

4 總結(jié)

工業(yè)自動化儀表作為工業(yè)發(fā)展中的重要技術(shù)，伴隨著自動化技術(shù)的日漸成熟，工業(yè)自動化儀表的質(zhì)量和控制精度不斷提升，逐漸取代了人工控制，向高效、安全、低能耗的方向發(fā)展，工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)的結(jié)合是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢。我國自動化儀表業(yè)界應推進質(zhì)量控制業(yè)務流程的標準化和數(shù)字化，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國，抓住工業(yè)4.0給質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展帶來的機遇，重點突破質(zhì)量控制手段與方法上的薄弱環(huán)節(jié)，提升質(zhì)量控制能力與水平，引領中國制造，實現(xiàn)從數(shù)字化向智能化的邁進。

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Analysis of control technology of industrial automation instrumentation and automation

Kang Qiang1,Xie Mingjun2
（1.Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co.,ShaanxiYulin,719319
2.Yulin Vocational And Technical College，ShaanxiYulin,719300）

Abstract：In twenty-first Century,the rapid development of information technology and application,bring a revolutionary change in all aspects of development and production.Some domestic instrument production enterprises have launched with electrical test system self diagnostic function,and began to enter the field of intelligent instrument market.According to the characteristics and technical features of automation technology are analyzed,for reference only.

Keywords：automation;instrumentation;wireless communication system