基于儀器儀表的自動化控制及應用研究

王懷軍

【摘? 要】近年來，隨著我國工業化進程的持續推進，儀表自動化控制也得到了十分普遍的運用。從運用優勢上說，儀表自動化控制的實現不僅能夠有效地提升自動化生產效率，還能夠大程度節省人力、物力資源，對于促進企業穩步發展具有重要的價值。同時，由于生產自動化水平的不斷提升，強化儀表的自動化管理則是促使儀表自動控制與管理水平顯著提升的關鍵所在。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對基于儀器儀表的自動化控制及應用研究提出了一些建議，僅供參考。

【關鍵詞】基于儀器儀表;自動化控制;應用研究

引言

隨著社會的發展和科技的進步，我國很多科學技術已經不斷的適應發展需求，用到日常生活中來，這就讓自動化和智能化成為當今的發展趨勢。也正是因為這種趨勢才能夠讓儀器儀表的研究有了突破?，F在儀器儀表很大程度的提升了自身工作效率并且錯誤率也在下降，這意味著我國未來儀器儀表的自動化控制和應用的道路只會越來越好。

1、儀表自動化控制技術

1.1程序化控制技術

程序化控制技術主要指在自動化儀表控制中引進了相應的計算機編程控制技術，以嚴謹的編程技術來加持儀表自動化控制的效率與靈活特性。從程序化控制技術的應用效果來看，首先，程序化控制技術為儀表自動化控制提供了嚴謹的程序化管控方式，這對于促進生產控制智能化可起到重要作用;其次，程序化控制技術的應用使得應用軟件程序替代了傳統的機械電子零部件，此時儀表工作的故障幾率得以顯著降低，且工作過程中的故障排除效率顯著提升;最后，程序化控制自動化儀表，其使用壽命也得以明顯延長。

1.2人機界面控制技術

人機界面控制技術為企業的生產管理工作實現了人機界面控制，在管控上得以優化之后，生產管理工作效率無疑會大程度提升。但是，就當前而言，大部分的儀表控制室中采用的依舊為常規的一對一管理模式，在這一模式下，人機界面控制工作效率、處理速度等都不容樂觀，故而針對此現象提倡企業可以控制室分散對應多項裝置，如以LDC與CRT顯示模式為輔助，以此來縮減復雜的操作流程，為管理控制提供良好的優化基礎。

1.3自動化儀表的種類

溫度檢測儀表是最為常見的自動化儀表，其工作原理應用了在開展生產期間溫度傳感器的工作數值，通常情況下自動化儀表中使用的溫度傳感器為雙金屬溫度計、熱電阻溫度計或者熱電偶溫度計。在進行傳感器選取時需要考慮到被測物體的溫度區間和其化學性質。在進行傳感器安裝工作或者檢測設備測試期間，為了使傳感器能夠正常運行在安裝導線時必須采取相應型號互相補償的安裝方式，以此來增加其工作靈敏度與精準度。同時，目前在進行生產期間常用的檢測設備包含現場壓力表、壓力開關和壓力變送器，其工作原理利用了壓力傳感器測量結果之間的差值，通過采用壓力傳感器能夠在一定程度上對生產期間生產空間內部的壓值進行監測，隨時對其產生的化學反應做出反饋。

2、儀器儀表誤差控制及選擇原則

自動化儀器儀表在實際應用過程中主要有絕對誤差、相對誤差以及傳導誤差等3種。通常情況下，的生產作業現場環境相對比較復雜，各種外部環境以及內部因素都會對作業現場的環境形成巨大影響，從而導致儀器儀表在實際工作中會產生一定的誤差，而這種誤差通常情況下是無法避免的，但是可以通過采取合理措施進行有效控制，首先，在實際針對儀器儀表進行選擇的過程中，必須要充分結合儀器儀表的實際標準測量范圍值來進行合理選擇，這樣才能將誤差控制在最小程度，只有充分保證各種儀器儀表能夠在規定的范圍內運行，就能夠進一步提升儀器儀表測量的精確性以及運行可靠性。

2.1經濟有效性和高精度選擇原則

為了能夠充分保證實現安全生產，并對生產作業成本進行有效控制，首先必須要充分保障在實現儀器儀表精確測量以及準確計量的基礎上，對各項測量數據進行合理處理。鑒于此，在實際進行一系列的選擇過程中，要充分結合實際作業環境的具體需求。與此同時，在有效提升儀器儀表測量精度的同時，還要做儀器儀表的成本經濟型進行充分考慮，通過綜合分析后才能夠達到一定一個選擇實現經濟性和準確性的有效兼顧。

2.2 安全可靠性原則

只有在充分實現生產完整性以及持續性的前提下，才能夠有效提升其經濟效益，一旦在生產作業過程中出現故障或者是維修等狀況必然會對經濟效益造成影響。鑒于此，為了能夠進一步提升生產作業效率，首先必須要充分保障各種儀器儀表的運行安全可靠性;如果實際選擇的儀器儀表運行可靠性較低，則必然會導致其后期的維修成本增加，甚至會給企業帶來更大的經濟損失。如此可知，在實際針對自動化儀器儀表進行選擇的過程中，在充分保證運行可靠的前提下，來選擇其經濟實用性。

3、基于儀器儀表的自動化控制及應用研究

3.1儀器儀表在網絡中的應用

將儀器儀表和計算機相結合，可以利用硬件和軟件來提升性能。在這其中可以分布的進行數據采集，這就可以將原來單獨進行數據采集的設備淘汰，利用現在的網絡來進行遠程操作，這種功能可以讓設備隨時進行測量和數據采集，并且還能夠進行分類儲存。將儀器儀表和計算機相結合，可以在多方面執行任務，并且是高效率。在這些信息采集之后可以被傳動到需要的部門，方便及時使用。

3.2將儀器儀表的構成和功能進行改進

如果想要讓自動化控制技術進行普及和大面積使用，這就需要讓儀器儀表作為支撐，在這個前提下還能將儀器儀表的發展進行推動，從而促進發展。將現在的儀器儀表和智能軟件、硬件相結合是必然趨勢，這樣做可以將測量速度和性能提升，并且將測量功能進行拓展。將現在的智能算法加入到儀器儀表中，可以讓儀器儀表的工作效率更加快，將整體的工作速度提升起來，還可以完善和提升性能現有優勢。例如使用遺傳的算法。在儀器儀表系統方面可以讓微處理器和微控制器進行幫助，因為系統是獨立的，這兩者進行結合可以讓模糊控制算法對系統進行控制。這樣做的好處就在于不用拿形成數據當作參考，然后來比較，只需要將以往的經驗進行借鑒，就可以將系統規則總結出來，適合數字模型有著奇妙聯系的。這期間在進行綜合芯片的現場測試，將離線功能計算出來，可以把預定的數據控制和分析。

3.3現場自動化線路布設

當前所使用的自動化控制系統中，需要現場自動化線路，鋪設的這些線路，不僅指實體的線路，也指一些信息化的網絡線路。在自動化線路鋪設的過程中，首先要保證自動化線路能夠完整的收集到每一個儀器儀表所提供的數據，并且可以有效的與人機界面或者計算機系統相結合，保證能夠將這些數據準確快速的傳輸到人機界面中，從而可以提升數據的利用效率，并且保證數據傳輸的實時性。當前使用的FCS現場總線控制系統，可以將4萬臺儀器儀表同時接入到現場總線控制系統和控制回路中，并且其擁有5萬左右的控制回路，可以有效的實現自動化控制的實時性和準確性。

3.4人機界面處理系統

人機界面處理系統的主要功能是將現場總線所收集到的數據進行相應的處理，并且根據編程系統所給出的編寫指令來做出相應的數據反映。例如當現場總線中所給出的溫度信號過高時，通過人機界面中所編寫的程序，對溫度信號進行接收和控制，從而給現場的工人一定的溫度過高信號，或者利用自動化系統直接啟動降溫設備，從而在第一時間內，保證溫度能夠有效的降低。

3.5做好自動化儀表設備生命周期的預防工作

（1）壽命管理。儀表自動化設備的使用時間及使用性能是整個項目中的關鍵影響因素，因此必須加強設備的周期管理工作，采用科學的技術對設備發生故障的原因進行研究，同時以此為依據制定合理有效的改善措施，以此來提高設備的使用壽命。（2）對DCS控制系統生命周期預防性維護。DCS控制系統具有較強的穩固、牢靠性，可以完成自主的診斷和報警活動，針對關鍵儀表的操控回路運用冗余配置。DCS設施的使用壽命比較長，和現場儀表設備比較具有較強的優點，另外在DCS設施出廠時就針對平均無問題時間與應用時長均做了詳盡的表述，因此在針對設施展開清點、檢查與清潔維護時，就能夠按照DCS設施的出廠說明來實施。

3.6儀表設備生命周期維護

對儀表自動化設備進行維護，不單是要確保設備正常運行，更重要的是要在正常運行的基礎上最大限度的延長設備壽命。在運行過程中由于儀表自動化設備的功能存在著不同，因此所使用的生產流程、環境也存在著很大的差異。由于受到生產流程和生產環境的影響，導致儀表自動化設備的生命周期也存在著差異，主要是生命周期長與短的問題。對于生命周期較短的儀表自動化設備來講，要通過進行相應的維護措施來延長其生命周期。這就需要從儀表自動化設備的實際使用環境入手，才能夠保證所制定的維護措施對儀表自動化設備具有實際意義。在對儀表自動化設備的生命周期進行分析時，要從經濟和技術的角度出發，把維修成本以及生命周期的預算作為設備維護管理的參考依據。檢修人員還可以對儀表自動化設備故障制定緊急預案和相應的防護措施來提高儀表自動化設備的生命使用周期。對于任何一種設備而言，其內部結構出現問題都會導致設備發生故障。因此，要對儀表設備的內部結構進行劃分，通過把內部結構進行劃分來把故障進行劃分，以便更好地保障儀表自動化設備的正常運行。在對結構進行劃分時，主要是對測量儀表控制系統以及執行機構進行單個機構的預防維護。首先，維護測量儀表。在了解儀表的基本信息和掌握功能原理的基礎上，對儀表的運行情況進行觀察，并對常見的故障和經常發生的故障進行記錄，然后通過分析找出該儀表易發生故障的點，然后制定有針對性的預防策略。其次，控制系統類維護措施。分布式控制系統設備是自動化設備中的控制單元，因此在對控制系統進行檢修時，必須要將分布式控制系統作為重點對象。并保證分布式控制系統的運行情況良好，然后使用冗余裝置確?；芈肥芸?。最后，維護執行機構的措施。維護執行機構是通過控制閥的調節來控制儀表元件的運行狀況?？刂崎y是一個具有多元化功能元件，應用的比較廣泛。這也使其發生故障的概率增加，因此在維護工作中調節控制閥也是重點維護對象，必須要對閥門的故障進行預防性措施處理。

結束語

在生產過程中，不僅儀器儀表需要一定的自動化控制技術，自動化生產線以及其它自動化設備也需要不斷的完善自動化控制技術，只有保證自動化控制技術能夠通過信息和科技的發展做到智能化控制，才能夠為我國未來產業的發展做出更大的貢獻。

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（作者單位：中國石化管道儲運有限公司鄒城輸油處臨邑輸油站）