電氣自動(dòng)化儀器儀表控制技術(shù)探討

時(shí)夕然

（新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 石河子 832000）

1 電氣自動(dòng)化儀器儀表概述

電氣自動(dòng)化儀器儀表是指在工業(yè)電氣運(yùn)行時(shí)，對系列參數(shù)進(jìn)行檢查、顯示、控制以及記錄工作的儀器儀表，且上述所有工作都可在無人工干預(yù)下自動(dòng)進(jìn)行。電氣自動(dòng)化儀器儀表主要由如下三部分構(gòu)成：應(yīng)用傳感器，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)；智能數(shù)據(jù)處理設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理及錯(cuò)誤數(shù)據(jù)辨別；數(shù)據(jù)顯示設(shè)備，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，以便設(shè)備管理人員進(jìn)行參考。在生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化儀器儀表可以進(jìn)行有效的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息檢測，從而提升企業(yè)整體的生產(chǎn)效率，而且能對成品質(zhì)量做出保證，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本合理及有效控制，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。電氣自動(dòng)化是工業(yè)科技化未來的發(fā)展方向，由于其發(fā)展空間極為廣闊，因此研究人員日益增多，更加簡便的儀器儀表指日可待[1]。

2 電器自動(dòng)化儀器儀表的分類及主要使用的儀器儀表

電氣自動(dòng)化儀器儀表的種類較多，根據(jù)不同的角度以及側(cè)重點(diǎn)可以相應(yīng)地劃分為多個(gè)種類：以生產(chǎn)過程中測量參數(shù)的類型為基礎(chǔ)進(jìn)行劃分，主要分為溫度測量儀器列表，流量測量儀器儀表和壓力測量儀器儀表等；從可實(shí)現(xiàn)的功能不同可以劃分為執(zhí)行類儀器儀表、可調(diào)節(jié)類儀器儀表、計(jì)算類儀器儀表以及顯示類儀器儀表。

在這些儀器儀表中應(yīng)用最為廣泛的是顯示類儀器儀表，因?yàn)樵擃悆x器儀表可以顯示數(shù)據(jù)圖像及進(jìn)行圖像模擬顯示，同時(shí)對生產(chǎn)中所涉及到的信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤記錄和動(dòng)態(tài)處理。如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了如磁場干擾等的突發(fā)情況，該類儀器可以通過亮燈或者鳴笛進(jìn)行報(bào)警提示，促進(jìn)相關(guān)檢修人員及時(shí)采取相應(yīng)的維修手段，減少經(jīng)濟(jì)損失。

3 電氣自動(dòng)化儀器儀表的優(yōu)勢分析

3.1 儲存優(yōu)勢

非自動(dòng)化儀表可使用特定組合邏輯簡單記錄電路在特定時(shí)期內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)，但同時(shí)弊端也十分明顯：如果有不同狀態(tài)出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致之前保留的儲存內(nèi)容被自動(dòng)覆蓋。非自動(dòng)化儀表的儲存記憶時(shí)間較短且記錄內(nèi)容偏少，盡管有著使用簡便、推廣范圍大的優(yōu)勢，但跟不上工業(yè)進(jìn)步的形式，在未來會(huì)被淘汰。而運(yùn)用自動(dòng)化的新技術(shù)之后，儀器儀表的工作方式與狀態(tài)記錄模式有了較大轉(zhuǎn)變，可以自主選擇區(qū)域式記錄模式。這種儀器既能長時(shí)間記錄電路的整體運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行合理儲存，還能基于實(shí)際情況隨時(shí)更新儲存內(nèi)容，有效提升實(shí)際工作效率。

3.2 拓展性計(jì)算機(jī)優(yōu)勢

拓展性與新技術(shù)的研發(fā)及運(yùn)用緊密相連，拓展性計(jì)算機(jī)優(yōu)勢就是利用工業(yè)廠房內(nèi)處于運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，協(xié)助電氣設(shè)備組織復(fù)雜的運(yùn)算活動(dòng)。同時(shí)，由于軟件水平提升從而促進(jìn)新技術(shù)的出現(xiàn)，也能確保組合邏輯電路的實(shí)際運(yùn)行水準(zhǔn)獲得有效提高，如將接口芯片運(yùn)用至控制電路，其自身位控特征會(huì)簡化編程。此外，隨著數(shù)據(jù)信息的日益進(jìn)化，編程方式會(huì)日益簡單化和大眾化，儀器的操作模式也會(huì)更加簡單和符合工作人員的使用習(xí)慣，新興電路模式取代原有陳舊組合邏輯電路，確保設(shè)備實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行的目的的同時(shí)讓儀器儀表構(gòu)造與電路逐步進(jìn)化和簡化。

3.3 節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)勢

在節(jié)能設(shè)計(jì)要求的堅(jiān)持下，要以降低儀器的損耗為目標(biāo)，以求達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，因此在進(jìn)行儀器儀表的制造前要確保設(shè)計(jì)能減少損耗，使設(shè)備的效率提高。在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中要優(yōu)先選擇節(jié)能環(huán)保的儀器，力求在系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下能盡量減少線路損耗，降低運(yùn)行成本，從而使生產(chǎn)活動(dòng)利益最大化，制造和使用器材的經(jīng)濟(jì)價(jià)值提高。同時(shí)，因?yàn)椴捎昧讼冗M(jìn)的節(jié)能設(shè)計(jì)，使電氣設(shè)備的整體負(fù)荷得到降低，電路利用率提高，經(jīng)濟(jì)效益也得到提升。

4 電氣自動(dòng)化儀器儀表控制方法

4.1 系統(tǒng)集成技術(shù)

系統(tǒng)集成技術(shù)屬于儀器儀表控制中的關(guān)鍵性工作方法。就現(xiàn)有控制技術(shù)來說，選擇及運(yùn)用系統(tǒng)集成技術(shù)，可有效組織自動(dòng)化控制相關(guān)工序，對自動(dòng)化儀器儀表有序、合理以及穩(wěn)步展開工作提供較大幫助。就系統(tǒng)集成技術(shù)控制而言，多數(shù)時(shí)候必須從工業(yè)語言設(shè)計(jì)、生產(chǎn)功能設(shè)計(jì)以及通信模塊等方面入手，逐步細(xì)化各技術(shù)總體控制工序，有效滿足系統(tǒng)控制的實(shí)際需求。在當(dāng)前的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，有關(guān)人員將系統(tǒng)集成技術(shù)運(yùn)用至大型的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)及控制中，對于儀器儀表的使用進(jìn)行了一定程度的優(yōu)化。

4.2 傳感技術(shù)控制

傳感技術(shù)屬于儀器儀表控制中的另一種關(guān)鍵性控制方法。大多數(shù)儀器儀表選擇傳感控制時(shí)，其程序及核心芯片采用的是PLC控制。PLC控制是一種可進(jìn)行編程的邏輯控制器，能夠?qū)τ布O(shè)施進(jìn)行現(xiàn)場控制，并且有著通用性較高、指令系統(tǒng)簡單的優(yōu)越性，對于儀器儀表的精密度能夠進(jìn)行大幅度提升。

4.3 智能化控制

智能控制正在高速發(fā)展中，可以實(shí)現(xiàn)異常報(bào)警、過程保護(hù)及性能計(jì)算等功能，是目前及未來的儀器儀表運(yùn)行組中的重要組成部分。相關(guān)人員必須以智能化設(shè)備實(shí)際控制需求為基礎(chǔ)，逐步優(yōu)化與改革智能化控制的整體流程，細(xì)化各項(xiàng)內(nèi)容，進(jìn)而有效提升儀器儀表的整體操控效率，使各項(xiàng)控制內(nèi)容趨于完善化和系統(tǒng)化。

智能化控制可以應(yīng)用在電氣工程中的保護(hù)系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，可以防止不可控事件發(fā)生。例如，在系統(tǒng)操作時(shí)，可以將GPS定位技術(shù)應(yīng)用在系統(tǒng)中，讓整個(gè)電氣工程中的線路設(shè)備以及配件等都有著精準(zhǔn)的定位，同時(shí)配合使用傳感技術(shù)將儀器儀表的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與處理。

4.4 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)可以在線分析儀器儀表，使變送器和執(zhí)行器等電氣相關(guān)的儀器儀表控制簡化。同時(shí)，現(xiàn)場總線技術(shù)還能夠應(yīng)用到工業(yè)儀器儀表的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高度分散控制，現(xiàn)場的適應(yīng)性較好；還能夠在完成自動(dòng)控制基本功能的同時(shí)進(jìn)行自診斷，即隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。利用現(xiàn)場總線技術(shù)時(shí)，出自不同廠家的的設(shè)備也可以進(jìn)行交換互用，從而減少設(shè)備的備用量，甚至在未來的軟件開發(fā)技術(shù)支持下可以和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行融合，互相兼容[2]。

5 電氣自動(dòng)化儀器儀表的控制要點(diǎn)分析

5.1 重視技術(shù)人員能力

隨著社會(huì)的發(fā)展，電器自動(dòng)化儀器儀表的應(yīng)用越來越普遍也越來越受歡迎，但是由于前期技術(shù)人員的重視程度不夠，導(dǎo)致目前大多數(shù)一線人員對于儀器了解不夠充分，對于先進(jìn)的儀器不能進(jìn)行合理的使用。為了改變這種情況，首先要轉(zhuǎn)變態(tài)度，重視對于儀器使用人員的技術(shù)培養(yǎng)，即企業(yè)要確保相關(guān)人員能夠得到相應(yīng)的培訓(xùn)、提升，確保人員操作不會(huì)出現(xiàn)無知造成的錯(cuò)誤。

5.2 技術(shù)運(yùn)用問題

筆者通過調(diào)查得知，目前自動(dòng)化儀器儀表在我國工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用主要依靠嵌入技術(shù)。所謂嵌入技術(shù)，一般指在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的模式之一——嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)的軟件采用固態(tài)化儲存，在編寫相關(guān)程序時(shí)要保證軟件代碼的高質(zhì)量及可靠性。嵌入的使用還意味著有關(guān)部門及人員在設(shè)計(jì)此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，必須突顯出全面化特征，并且要有效、合理以及科學(xué)地處理工業(yè)生產(chǎn)中的各類問題與現(xiàn)象[3]。

5.3 改進(jìn)儀器儀表結(jié)構(gòu)和性能

可以將智能算法引入到儀器儀表中（如遺傳算法），可以有效提升儀器儀表的實(shí)際工作效率。利用微處理器與微控制器可將多個(gè)獨(dú)立儀器儀表結(jié)合起來，選擇合理的連接方式進(jìn)行總體控制，達(dá)到提高儀器儀表工作效率的目的。

5.4 加強(qiáng)對自動(dòng)化儀器的相應(yīng)管理

要加強(qiáng)對電氣自動(dòng)化儀器儀表的控制管理需要從源頭做起。首先，在儀器儀表的購買時(shí)就應(yīng)當(dāng)確保購買的儀器儀表符合國家相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并且在挑選質(zhì)量和功能時(shí)應(yīng)當(dāng)符合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求。其次，嚴(yán)格管控儀器儀表的安裝過程，并定期檢查其運(yùn)行過程，檢查內(nèi)容包括儀器儀表的運(yùn)行狀況、對突發(fā)情況的處理能力以及儀器儀表的運(yùn)行年限等，避免儀器儀表使用超出年限，防止產(chǎn)生安全隱患，為企業(yè)帶來不可避免的損失。最后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)更新系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，避免由更新不及時(shí)造成的營業(yè)損失。

6 結(jié) 論

在新技術(shù)的作用與推動(dòng)之下，自動(dòng)化技術(shù)已在儀器儀表控制中獲得了廣泛運(yùn)用。文章介紹了電氣自動(dòng)化儀器儀表的優(yōu)勢、闡述了電氣自動(dòng)化儀器儀表的控制方法及控制要點(diǎn)，以供參考。