關于工業自動化儀表與自動化控制技術的探討

王凱 中海油氣（泰州）石化有限公司

一、自動化儀表的有關介紹

自動化儀表的功能很多，其中顯示儀表有模擬、數字、記錄和指示等功能。顯示儀器還包括指示器、數字儀器、指示器、模擬儀器等。其中多點記錄和單點記錄是記錄儀表的主要類型。記錄儀器分為有紙和沒有紙的記錄和有紙的記錄。有紙的話可以分成記錄和記錄。單元組合式調整儀表和基地式調整儀表是儀表的主要類型。自動化儀表在導入微處理器后，可將調整器分為固定度調整器和編程調整器。執行機構根據構造分為活塞式、薄膜式以及長形成執行機構等。

二、檢測、執行儀表分析

（一）壓力儀表

壓力儀表直接影響企業生產過程中的安全性，因此壓力儀表被企業尤為關注。HAKKEKA430A壓力變送器用于測量氣體、液體和蒸汽的壓力，然后將其轉變成4～20mADC的電流信號輸出。HAKK-EKA430A也可以通 過BRAIN手 操 器 或CENTUMCS/μXL或HART375手操器相互通訊，通過它們進行設定和監控等。機械式壓力儀表中彈性敏感元件機械強度較高，且生產較為便捷。以上優勢使得機械式壓力儀表在工業生產過程中被廣泛應用。壓力儀表的指針可以顯示出測量范圍內的壓力值，通常情況下壓力儀表刻度盤指示范圍一般在270度。

（二）溫度儀表

溫度計采用模塊化結構方案，結構簡單，操作方便，性價比高，適用于塑料、食品、包裝機械等行業。溫度計、溫度計和溫度變化器是一般的溫度計類型。溫度計包括一次儀表和兩次儀表。其中熱電偶、熱阻、雙金屬溫度計、現場溫度計等是一次儀表的主要結構。

（三）流量儀表

流量儀表種類較多，如電磁流量計、渦街流量計、浮子流量計、科氏力質量流量計、熱式（氣體）質量流量計、超聲波流量計、渦輪流量計等，工業生產中流量儀表的應用情況是較為常見的。生產中應用耐腐蝕型流量計可以檢測生產過程中氣體介質流量和腐蝕性液體，結合相應的檢測結果，采取有效措施可以確保生產的安全性。

（四）物位儀表

物體位置測量儀是測量液態和粉末狀材料的液面和裝載高度的工業自動化儀表。測定塊狀、顆粒狀及粉末狀等固體物的堆積高度，或將表面位置的儀表稱為材料位計，測定罐、塔和槽等容器內的液體高度，或將液面位置的儀表稱為液面計，也稱為液面計。測量容器中兩個不相互溶解的液體或固體和液體界面位置的儀器稱為相界面計。

三、自動化儀表控制技術在工業生產中的應用分析

智能控制理論下可以對人類的思維方式進行模擬，起到控制生產過程的目的。模糊控制、專家控制以及神經網絡控制是目前較為成熟的智能控制理論。

（一）模擬控制

模擬控制可以按照人工操作思維程度執行工作。其中具體控制流程如下，結合化工采樣得到對應的輸出值，對所選擇系統輸出數據變量展開計算。隨后將輸出變量精確值轉換成模糊量。在模糊控制規則以及模糊變量下，結合相應的模糊推理合成規則對模糊控制量進行計算，計算后得出更為準確的控制量。

（二）專家系統或專家控制

專家系統或者專家控制離不開專家人員豐富的知識積累和工作經驗。構成專家遙控器的部件較多，如控制器、推理器以及知識庫等。專家控制器最為核心的環節就是專家知識，及其自身含有的專家知識直接影響專家控制器的好壞。其中知識庫中包含的專家知識是較多的，如使用規則知識、工程經驗知識、自學習知識、控制理論知識以及處理特殊問題的知識等。

（三）模型預測控制

模型預測控制作為一種較為特殊的控制方式，是建立在閉環優化控制策略基礎之上的。模型預測控制主要具備以下三個功能，一是可以對未來的動態模型進行預測，在預測模型的基礎下可以將擬合工業生產系統動態模型顯示出來；二是呈現出來的控制作用可以在不斷優化的基礎下反復實施。借助該模型預測控制系統可以對工業生產過程采樣周期展開預測，明確出最佳的控制序列，將最佳的控制序列納入工業生產程序中可以優化生產環節；三是該控制系統可以起到反饋校正的目的。所謂反饋校正就是對模型預測精確程度進行檢測，以免較大誤差的出現。模型預測控制是建立在系統脈沖和階躍響應非參數模型基礎之上的。經過大量的生產實踐證實，模型預測控制不僅可以對每個采樣時刻出現的模型偏差以及失真等問題有效解決，也可以解決干擾引起的不確定動態。此外，改變對應不等式約束可有效解決傳感器和調節器失調等問題。目前在模型預測控制中應用較為普遍的是CARIMA和ARMA等輸入輸出參數化模型預測控制。伴隨先進控制技術的不斷發展，在LQG算法和LQ算法下又衍生出了滾動時域控制。

四、自動化儀表控制技術的發展趨勢分析

（一）應用系統的發展

未來的自動化儀表控制技術在應用系統上會更加成熟與完善。DCS與FCS長期共存，兩者可以起到協同促進的作用，共同推動工業企業的進一步發展。工業生產企業中FCS作為具有代表性的自動化儀表技術，其先進性領先于DCS，但是DCS應用系統更為成熟。DCS與FCS相互配合可以有效借助DCS成熟經驗和基礎促使FCS優勢得到更為全面的體現。

（二）儀表軟測量技術的發展

儀表軟測量技術也是今后自動化儀表控制技術發展趨勢之一。工業生產行業中將儀表軟測量技術納入其中，可以實時檢測生產過程中的數據資料，在自動化故障診斷技術的幫助下可以及時發現故障信息，確保工業生產設備的正常運行。

五、結語

綜上所述，自動化儀表控制技術在工業生產企業中的應用是較為常見的。該技術的應用可以明顯提高生產效率，能為企業帶來更多的經濟效益。相信未來的自動化儀表控制技術會發展得更加成熟與完善，帶給企業更多的便利。