儀表自動化的主要應用研究

婁俊鵬

摘 要：隨著科學技術不斷發展，電氣工程技術也實現了質的飛躍，通過與計算機網絡系統的整合，形成了更加智能、自動化的技術體系，而儀表在電氣系統中有著非常重要的作用，儀表更是電氣設備設施不可缺少的重要內容，電氣工程進步對儀表的要求也在提高。儀表在電氣系統中的應用非常廣泛，通過儀表功能，能夠全方位、立體化的反映電氣運行基本情況，電氣系統所顯示的數據通過儀表體現出來，能夠直觀的看到電氣運行情況，電氣技術實現自動化，而儀表也需要更加智能，才能滿足需求。文章主要通過對儀表自動化發展方向與趨勢的分析，進一步提出了儀表自動化應用情況，以此，促進儀表自動化更好的為電氣工程服務。

關鍵詞：儀表自動化；分析；發展趨勢

中圖分類號：TQ515.8 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0174-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， electrical engineering technology has also achieved a qualitative leap， and through the integration with the computer network system， formed a more intelligent， automated technology system， and the instrument plays a very important role in the electrical system. Instrumentation is an indispensable important content of electrical equipment facilities， and the requirements of the electrical engineering progress to the instrument are also raised. The application of instrument in electric system is very extensive. Through the function of instrument， it can reflect the basic situation of electric operation in all directions and three-dimensional. The data of electric system can be reflected through instrument， and the electric operation can be seen intuitively. The electric technology realizes the automation， and the instrument also needs to be more intelligent in order to meet the demand.

Keywords： instrument automation； analysis； development trend

1 概述

儀表在電氣系統中非常重要，通過儀表功能，能夠全面反映出電氣系統測量和信息采集情況，隨著電氣工程創新發展，儀表也需要不斷跟進才能滿足電氣工程需要，推動電氣工程更好地發展。儀表是電氣系統自動化控制的前提，沒有儀表則無法對設備進行自動控制，儀表在電氣工程中的特殊性體現在直觀客觀，儀表實現了自動化，就可以解放人力勞動，在沒有人控制的情況下，對設備進行自動控制，形成有用的數據并對數據實現遠程傳輸，實現電氣工程現代化。

2 自動化儀表測試分類

2.1 壓力儀表類。在各類生產活動中，有些設備需要控制好壓力，那么在生產中就會用到大量的壓力計，通過壓力計的顯示，對設備進行把握與管理。這種傳統的壓力計控制遠遠不能滿足生產需要，在生產過程中，也會出現失誤，導致設備出現問題或者故障，因為壓力設備是采取導壓管道連接壓力計進而實現對生產過程中壓力的查看，對壓力的觀察需要人力來完成，要隨時進行記錄與掌握，如果出現失誤則會導致設備破損，嚴重的還會造成人員傷亡。壓力表又有多種類型，常分為壓力傳感器、壓力變送器等，操作起來較為復雜，也影響到了生產效率的提升。而通過使用儀表自動化控制，就能夠隨時掌握壓力情況，通過壓力軟件系統就能夠對設備壓力情況全面了解，設備的壓力能夠隨時進行遠程傳輸，確保后方對壓力情況的把握，控制好設備運行。

2.2 溫度儀表。對于鍋爐設備的運行需要把握好溫度，只有這樣，才能滿足生產需要，確保鍋爐安全。那么對鍋爐的控制則需要對溫度進行有效把握，通過在生產中的測定合理解決溫度問題，鍋爐設備的溫度會隨著時間的推移出現變化，以往主要是采用熱電阻或熱點偶等進行控制，在技術推動下，各項設備相繼出現，目前已經完全實現了智能化控制，通過智能控制，能夠掌握好溫度情況，實現系統整體控制，智能溫度控制主要是用總線技術實現的，通過把采溫設備采集到的數據輸到微電腦芯片，對相關信息進行分析與處理，形成有價值的分析點，使操作變得更加簡便快捷，確保了設備的安全與穩定運行。

2.3 物位儀表。物位儀表主要是采用對位置記錄的方式，實現對產品測量，比如說，各類化工生產過程中，需要利用儀表對試樣高度進行精準的測量，保證試樣符合生產要求；輸油管道操作中，也要使用到這項技術，通過對油面位置測量掌握好油料高度，確保生產的持續穩定；另外，鐵道電氣化工程往往會使用到激光測距，這些也屬于物位儀表范圍。

2.4 流量流速儀表。生產過程中，需要對流量進行控制，要想了解流量情況，則需要通過儀表來體現，流量儀表主要是采用單位時間內流經相應橫截面積流體質量和體積采集相關數據，達到精準測量的目的，也可以直接對管道規定時間流量的體積和質量進行觀測，實現精準的測量。

3 儀表自動化的優勢

3.1 存儲功能。傳統儀表是機械式的，主要是采用組合邏輯電路和時序電路構成，這種儀表只能形成短暫的記憶，如果對下一個目標進行識別，則會出現替代，上層信息將會被覆蓋，出現下階段信息消失的現象，原始儀表不能滿足現代化調整生產需求，通過與計算機的組合，全面改變了傳統儀表短時間記憶的能力，提升了對信息的記錄記憶，形成了智能化控制，通過儀表反映出來的信息能夠即時進入電腦系統，形成永久的保存，實現長久記憶，而且還能對以往信息與當前信息進行比對，對數據進行有效分析處理。

3.2 可拓展。以往硬件機械儀表不利于拓展，對一些先進設備不能接入，無法形成統一工作模式，而隨著技術發展，自動化儀表則會有大的空間，通過相應軟件調控，就能在一定程度上接入各種設備設施，完全不同于原來硬件邏輯電路儀表，其原理主要是抽象程序代替了處理器結構，如果想接入一臺設備，只需要通過對軟件的升級就可以完成，確保儀表自動化、智能化功能拓展。

3.3 儀表增加了計算和數據處理能力。當前，自動化儀表里面有微型計算機系統，通過計算機功能就能對大數據進行系統處理，滿足各類生產需求。儀表有了很強的數據處理能力后，則會實現高精度生產，使設計數據更能直觀體現出來，保證了生產的品質。

4 儀表自動化發展趨勢

4.1 實現DCS的轉變。隨著各項技術的發展，以往傳統技術能力得到了提高，特別是計算機技術的創新，使儀表更加自動化，大大提高了企業運行能力與水平。傳統DCS在原始生產中可以實現流程控制，但是隨著社會總需求的增長，出現了新型儀表，DCS逐漸代替傳統DCS，在生產中得到了廣泛的推廣。隨著儀表自動化大規模集成發展，在很多領域已經完成形成了自動化控制與操作，滿足著當代生產需要。通過計算機集成系統能夠有效推動生產系統改進，提高企業運行效率，對生產全過程進行控制。通信工程與信息技術的結合，又大大提高了電氣自動化水平，提高了儀表的遠程控制能力。通過數據共享能夠保證各生產單位即時了解運行情況，降低成本、提高效益。

4.2 現場總線系統發展。現場總線主要是用來實現現場設備和自動化系統間的通信系統，通信系統是全數字化和開放的，其建設主要是利用了分支結構并能進行串行和雙向通信，通過與儀表的連接，保證了儀表自動化結構，總線系統的發展，還能夠大大提升儀表的控制范圍，使儀表能在最大半徑內完成控制，形成了現場總線控制系統，通過這種系統的完善，有效保證了測量和控制的一體化，更能實現對設備的分散控制與管理，最大限度的提高了設備運行效率、降低生產成本、維護設備穩定，通過有效的改善，提高了現場總線和總線系統的應用能力，實現了資源的節省，使有限資源得到充分利用，儀表自動化發展，從根本上推動了分散控制和開放式控制系統的發展，提升了電氣工程質量。

4.3 控制軟件將逐步標準化。通過軟件系統的組裝，能夠全面提升儀表功能，先進的軟件控制系統大大改善了工程效果，使電氣工程得到良好科學的控制，軟件工程的應用，從根本上改變了系統原先存在的問題，以往系統存在非線性、時變性、不穩定性，制約了電氣工程發展，只有通過先進理念，提升儀表功能，才能降低外部事物干擾，使設備更加穩定，結構更加清晰，減少事故的發生，不斷推動控制軟件實現標準化、商品化、工程化，確保儀表更加穩定安全。

5 儀表自動化發展建議

5.1 引進先進的傳感技術。儀表需要數據支撐，沒有數據則體現不出儀表的價值，儀表也是數據采集的主要單元，通過對數據的采集，能夠快速實現存儲，完成系統分析與處理。傳感器是在對數據采集中的重要環節，傳感器發展得好壞直接影響到儀表性能，所以，儀表自動化發展取決于傳感器新技術應用，只有全面提升傳感器品質，才能從根本上實現自動化控制目標。傳感器主要是非線性、前饋和后滯等調節內容，通過現代計算機設備很好地能引入到傳統比例微積分模式中，改變傳統調試結構，這就會使自動化多回路復雜問題得到良好的解決。傳感器材料也對精度有直接影響，為了保證精準度，需要合理使用材料，選擇使用先進材料，為傳感器發展提供基礎，使傳感器更加先進，不斷推進儀表微型化和集成化。

5.2 加強儀表調節器全面智能化發展。微處理器技術不斷發展，同時也推動了調節器向智能化和數字化方向發展，數字化功能的拓展，全面提高了儀表的自動化功能，所以說，只有在儀表自動化發展中，不斷進行數字式改造，才能創造性的實現儀表模式突破，滿足各方面功能需求，同時，也能夠很好的促進儀表自動化功能完善，確保儀表性能穩定。調節器能夠全面實現多種制式信號同時接入，對同時輸入的信號進行合并處理，PID自動設置方面及EEPROM技術使用，也全面實現了自動化的控制，使控制能力得到不斷加強，功能提升的同時，也方便了操作，儀表調節器逐漸實現智能化、自動化，從根本上促進了行業進步與發展，滿足了現代化的大生產需要。

5.3 提高軟硬件集成度。集成度是軟硬件的配合效果，如果配合不好，則會出現問題，導致數據不準，影響到生產質量。通過使用可編程控制器來實現軟硬件集成度，就完全能夠改善這種現象，提高整體性能。PLC是可編程的控制器，主要作用就是對傳感器采集到的所有數據進行分析與處理，根據指令向不同的方向發送，而通過軟件控制，則會全面提高邏輯能力，對復雜的信息進行精準分析。采用軟件編程能夠從根本上取代相應硬件控制，使控制更加智能，軟件與硬件和匹配，大大提升了數據測量的精度。

6 結束語

經濟不斷發展過程中，新技術、新應用得到推廣，在電氣工程中，只有全面引進新技術，才能創新儀表功能，實現儀表性能上的自動化、智能化，提高生產能力，保證產品質量。

參考文獻：

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