自動化儀表與控制系統(tǒng)的應(yīng)用

劉兆華

摘 要：在工業(yè)化水平的發(fā)展下，自動化儀表與控制系統(tǒng)的技術(shù)水平也得到顯著的改善，成為工業(yè)設(shè)備的核心，對于工業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。本文主要針對自動化儀表與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：自動化儀表；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

隨著我國工業(yè)的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的提高，自動化儀表在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。自動化儀表主要用于測量、觀察和計算各種物理量、物理成分，也可以具有自動控制、報警和信息的傳遞與處理等功能。自動化儀表控制系統(tǒng)也逐漸發(fā)展成為工業(yè)設(shè)備的核心部分，它對系統(tǒng)的發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用。本文針對自動化儀表的發(fā)展特點和今后的發(fā)展方向做出了詳細(xì)地分析。

一、自動化儀表的發(fā)展特點

二十世紀(jì)七十年的微處理器的問世，帶動了計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，同時也促進(jìn)了儀器儀表產(chǎn)業(yè)的技術(shù)變革，儀器儀表實現(xiàn)了過程自動化和數(shù)據(jù)自動處理。到了二十世紀(jì)九十年代，微處理器技術(shù)廣泛應(yīng)用到了測量儀器上，使得測量儀器具有了高準(zhǔn)確度、高性能和多功能的特性。當(dāng)今是一個以知識經(jīng)濟(jì)為特征的信息時代人們對自動化儀表的認(rèn)識越來越多，這就使得它更廣泛地應(yīng)用到了社會生產(chǎn)當(dāng)中，也使得它朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、總線化和開放性的方向發(fā)展。

二、智能測控儀表的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

測控儀表是一個基于CAN總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它主要是接收上位機(jī)的命令，按照命令采集數(shù)據(jù)控制生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行，而它的上位機(jī)只負(fù)責(zé)對測控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。這些任務(wù)準(zhǔn)確、及時的完成可以借助計算機(jī)這一功能強(qiáng)大的機(jī)器。

三、智能測控儀表的接口設(shè)計

CAN總線屬于穿行數(shù)據(jù)通信接口，它有效把物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能集成在一起，準(zhǔn)確完成了對傳輸數(shù)據(jù)的成幀處理。在CAN控制器之后Philips公司又研制出了SJA1000系列的產(chǎn)品，此產(chǎn)品與PCA82C200在軟硬件上均能夠相互兼容，并且又增加了許多新功能，使得測控儀表性能更加優(yōu)良，更適合于對系統(tǒng)優(yōu)化、診斷和維護(hù)要求較高的場合。SJA1000的功能主要體現(xiàn)在接口管理邏輯、發(fā)送緩沖器、驗收濾波器等方面。

四、計算機(jī)控制系統(tǒng)

（一）計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框架

隨著電器自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，自動化控制有效引用了計算機(jī)的精確運(yùn)算和準(zhǔn)確判斷，以及記憶功能，使得自動化控制進(jìn)入了計算機(jī)時代。通過計算機(jī)的處理把反饋值的二進(jìn)制形式轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，基本過程是，計算機(jī)接收給定值和反饋量，通過微處理器中的控制器部分向各部件發(fā)出命令，然后運(yùn)算器部件就對兩者的偏差值進(jìn)行計算，最后經(jīng)過數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。從此過程看出只要改變了計算機(jī)的程序就能夠有效改變控制規(guī)律了。

（二）計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

計算機(jī)控制系統(tǒng)主要由計算機(jī)和工業(yè)對象兩個部分，計算機(jī)系統(tǒng)包含硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。計算機(jī)的硬件系統(tǒng)又分為主機(jī)和外部設(shè)備，計算機(jī)軟件系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)所需要的控制程序以及計算機(jī)的管理程序。

計算機(jī)硬件分為主機(jī)、接口電路和外設(shè)幾個部分，根據(jù)具體地實際需要，可以對計算機(jī)硬件進(jìn)行擴(kuò)充。在工業(yè)自動化儀表中，控制器對于實現(xiàn)儀表的智能化和自動化有著重要的作用。可編程單回調(diào)節(jié)技術(shù)是智能測控儀表的核心部件，而現(xiàn)場總結(jié)技術(shù)產(chǎn)品也成為典型代表，這一部件生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)跟國外的先進(jìn)技術(shù)相差不遠(yuǎn)，在我國市場上占有三分之一的天下，這就有效推動了我國自動化儀表的發(fā)展，也促使我國的工業(yè)過程控制朝著數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

五、自動化儀表的總線發(fā)展趨勢

過程控制系統(tǒng)自動化的現(xiàn)場設(shè)備就是我們通常所說的現(xiàn)場儀表，它主要分為變送器和執(zhí)行器、在線分析儀表幾種類型。此技術(shù)有效實現(xiàn)了組件集中和分布式測試功能。但是目前快速發(fā)展的工業(yè)使得遠(yuǎn)程控制需求加大，這就促使了現(xiàn)場儀表的產(chǎn)生。現(xiàn)場儀表能夠?qū)崿F(xiàn)各種智能化儀表和中央控制的開放化、數(shù)字化、雙向的通信過程。目前現(xiàn)場總線成為世界自動化技術(shù)發(fā)展的重要方向，也為過程測控儀表的發(fā)展提供了發(fā)展機(jī)遇，并且促使了測控儀向高精度、高可靠性和低耗能方向發(fā)展。

六、自動化儀表的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢

現(xiàn)場總線技術(shù)主要是通過計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)的自動控制功能和工廠信息化，這位企業(yè)的信息化打下了堅實的基礎(chǔ)，也使智能儀表充分發(fā)揮出了應(yīng)有的作用。

隨著世界網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化也成為工業(yè)生產(chǎn)的總趨勢，在不久的將來一定會實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系的自動化儀表。這就真正實現(xiàn)了人辦公自動化和工業(yè)生產(chǎn)自動化的銜接。

總之，現(xiàn)代自動化儀表的智能化技術(shù)對于儀表性能的提升起到了積極促進(jìn)的作用，同時也加促著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，并且智能化儀表在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下會更廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。

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