工業自動化儀表及系統的智能化研究

摘要：信息化時代下計算機網絡與通信技術進入蓬勃發展階段，并且在各行各業之中作為自動化技術的來源幫助實現機械的智能發展。由此所展開的工業自動化技術的產生標志著儀表的智能化發展，在這一前提下需要相關技術人員針對性的研究工業自動化儀表與其系統的智能化技術，以實現我國“高端”裝備制造生產業的繼續進步。本文便以工業自動化儀表及系統的智能化發展為出發點，研究分析其未來的發展方向。

關鍵詞：工業;自動化儀表;系統;智能化;研究

引言：近幾年，我國社會大步邁進朝自動化、智能化的方向發展，在此影響下工業自動化儀表及系統嶄露頭角。所謂的工業自動化儀表及系統，簡單來說就是整合數字化、網絡化、集成化、智能化為一身的方向，隨著技術的不斷更替，當前所運用的工業自動化儀表及系統已經由初級的靈巧化模式走向高級智能化模式。為適應這一科技潮流，目前自動化儀表及系統供應企業均果斷提出創新發展理念，系統將自動化儀表及系統中增加電控儀控一體化、管控一體化、全生命周期管理、遠程診斷、設備管理等功能，以此來實現工業自動化儀表及系統的智能化水平的增強。

1 工業自動化儀表及系統智能化的可行性

在最近幾年的發展中，工業自動化儀表以及系統朝著數字化、網絡化、集成化、智能化的方向進步與提升，其中所實現的數字化可以說全方面的鋪開，傳統中的模擬儀表逐漸被數字化儀表及系統替代，由此推出主流項目的視野。無線通信的儀表及系統在工業自動化儀表及系統中的使用為其帶來網絡化發展的必要基礎，并從此基礎上確立有線通信與無線通信相結合的儀表模式，同時在市場中占據首選位。但是在市場發展中移動化聯網技術的出現與5G商業移動數據通信的發展，一定會推動工業自動化儀表及系統展現出網絡化發展的新道路。工業自動化儀表及系統的發展其實就是集成化與數據化、網絡化的同步結合創新，并在此基礎上對其中所涉及到的硬件模塊、軟件功能進行組態化，同時為同一工程中的設計、組織、工程方式等提供必要支持。深入的探究工業自動化儀表及系統智能化的可行性來說，這一方向的實現離不開數字化、網絡化、集成化的成熟，也依靠于電源轉換技術、Flash存儲器、數字電位器、RTOS、嵌入式Internet等新興技術的同步發展，從而滿足更高的用戶需求[1]。

2 儀表的智能化過程

儀表智能化的實現是從控制器開始的，可編程單回路調機器是最具代表性的智能儀表，比如山武—霍尼威爾公司SSC系列的KMM、橫河公司的YS—80系列SLPC等等。可編程單回路調節器本身所采用的是微處理器，通過將其設置為運算控制器的核心部分，來對電模擬信號進行接收、輸出，且電模擬信號為連續的信號，能由用戶編制程序，組成數字式的過程調節裝置。在應用中能將回路控制、數字運算、邏輯運算、通訊運算等功能整合于一身，從而利用編制程序來控制不同功能。過程控制系統自動化實現中使用的現場設備為“現場儀表”，現場儀表包括了執行器、變送器、在線分析儀表以及其他檢測儀表。當前所運用的現場儀表與主控儀表或是系統相對比，存在一定的滯后性，且無較大的變化。但是隨著技術的發展所出現的現場總線技術，將現場儀表智能化及總線化推上舞臺，需要迫切的實現。所以，目前各制造廠家為對自己生產的現場總控制系統得到充分的運用，將推出與其控制系統相配套的現場總線功能測量儀表、調節閥，從而形成最完整的現場總線控制系統。

3 嵌入式智能儀表

嵌入式Internet技術屬于工業過程控制中的一個重要應用技術，能幫助工業過程控制實現遠程選廠設備的狀態監控功能，Internet已經從最開始的Personal to Personal發展至Personal to Device，從而進入到Device to Device時代，智能已經下移到設備，將大量設備通過嵌入式Internet連接到網絡中。發展至現階段，新一代智能儀表，即IP智能現場儀表。IP智能現場儀表在很大程度上破解了設備的上網難題，以準確的IP地址、用戶的實時授權，來實現任何Internet終端被設備的訪問與控制。在21世紀初期階段，惠普公司在技術更新中創新了嵌入式以太網控制器具，其所使用的是10-BaseT以太網接口，通過簽訂FTP/HTTP/TCP/UDP一些，將網絡結合在傳感器、驅動器等現場設備的應用之中。我國的相關公司在參考前沿技術為自己的CT產品研發了遠程維修診斷系統，以及在后期發展形勢下美國OPT022公司運用嵌入式Internet技術，研發了“以太網I/O系統”，這就是SNAPI/O系統，能讓現場設備在Internet的輔助下對分布在不同位置的遠程設備現場的I/O端口進行訪問，繼而通過端口實現遠程設備的實時監測與控制。

4 檢測儀表與執行器的智能化

以當前廣泛運用的嵌入式CPU微機算計系統檢測儀器為例，分析在工業自動化儀表及系統的智能化發展。在嵌入式CPU微機算計系統檢測儀器之中，產品名稱通常為“智能式......”的儀表，這類儀表在工作中能有效執行數字濾波、非線性矯正、自校零、自校準、自動補償、自診斷等功能，但是在各種儀表工作狀態下還可以完成專門的功能。

4.1 壓力差壓變送器

以橫河川儀EJA/EJX全數字智能變送器之中的CPU為例，其是一個有著1.2MHz，精度+/-4%、具有復合傳感特征、答應速度在90m/s，且經過TUVSIL2認證、連續工作十年不需要調校的工業自動化儀表及系統，其在工作中還能對有引壓管的堵塞及蒸汽溫度進行診斷的功能。在其智能化發展中增加了EJX910A/930A多變量變送器，切實改變了多變量質量于流量狀態，促使其精度達到百分之一，流量范圍處于10：1的狀態，功能模塊增加到5ALS、AR、IT、SC、PID，在展示變量時能循環10各變量，同時支持LCD顯示，大屏幕同步顯示中文與英文。除此之外，其在工作中能與各類符合國家標準的節流裝置[2]。

4.2 發展趨勢

在工業現場進行安裝的檢測儀表與執行器，可以說時智能化的主要戰地，目前智能化的相關成果較多，但是從發展空間來看存在局限性，經由smart流向高級智能化過度的手段，第一步必須實現感知，使用專業的語言來形容就是多采用新型傳感技術，其運用主要目的是對引壓管堵塞故障信號進行檢測，從而監控機械潤滑油成分是否發生變化、溫度是否升高，同時還能對周圍環境中是否存在震動與腐蝕性氣體等信息，確保智能化儀表與系統的安全、節能環保的運行，也可以將其作為決策依據，通過分析與推理對儀表及系統實現控制，這也是當前大量儀表與執行器智能化發展的首要工作。

結束語

綜上所述，在伴隨信息技術的進步發展中，工業自動化儀表及系統也呈現欣欣向榮的發展趨勢，并朝著智能化的方向狂奔。在目前的工業自動化儀表及系統中推動數字化、網絡化、集成化技術的融合發展，繼而將提升工業自動化儀表及系統的智能化程度。

參考文獻：

[1]張穎. 讓自動化儀表更"自動" ZH2513自動化儀表綜合校驗臺及儀表智能化管理系統通過鑒定[J]. 中國中小企業， 2001（09）：17.

[2]吳欽煒.工業儀表與裝置智能化網絡化的進展[J].自動化博覽，2003（S1）：28-32.

作者簡介：

楊威（1986--）性別：男，漢族，職稱：中級工程師，學歷：本科，研究方向：標準化與測試技術。

（廣東省地質裝備中心 ，廣東 廣州 510510）