工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)探討

許瑩瑩 張劍

摘 要：將自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量與控制精度，還使產(chǎn)品生產(chǎn)的高效性、安全性得以保障。故此，本文主要結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行了概述，并探討了工業(yè)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值及運(yùn)用策略。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化;儀表;控制技術(shù)

引言

工業(yè)自動(dòng)化儀器與自動(dòng)化控制技術(shù)的出現(xiàn)，在某種程度上標(biāo)志著工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化方向，低能耗、高產(chǎn)能、高效率的生產(chǎn)模式，將會(huì)逐漸替代掉低產(chǎn)出、高能耗的生產(chǎn)模式，得以廣泛推廣。

一、自動(dòng)化控制儀表類型

自動(dòng)化儀表在現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮積極作用，從其實(shí)際應(yīng)用功能入手開展分類，主要?jiǎng)澐譃轱@示、調(diào)節(jié)、執(zhí)行、計(jì)算以及信號(hào)轉(zhuǎn)換等方面;按照測(cè)量的具體內(nèi)容開展分類，主要?jiǎng)澐譃闇囟取⒘鞒獭⒘髁俊毫σ约皺C(jī)械量等方面。重點(diǎn)選取幾類常用自動(dòng)化儀表進(jìn)行分析，將能夠大致了解到其實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)和效果。一是檢測(cè)儀表。其針對(duì)變量數(shù)值的具體變化大小情況進(jìn)行細(xì)致檢測(cè)，在變送器的支持下，可以有效轉(zhuǎn)化好被測(cè)變量值，使得這一數(shù)值的變化上下限都處在一定范圍內(nèi)，也就是取值區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。二是調(diào)節(jié)儀表。其擁有著良好的控制功能，以自動(dòng)化方式實(shí)現(xiàn);儀表運(yùn)行之前，需要針對(duì)既定程序進(jìn)行預(yù)設(shè)，從而針對(duì)各項(xiàng)控制變量進(jìn)行管控。三是執(zhí)行儀表。其在工業(yè)生產(chǎn)中效果顯著，在終端控制環(huán)節(jié)發(fā)揮著明顯作用，主要包含調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以有效調(diào)節(jié)好給定量、節(jié)能量、壓力、溫度和流量等參數(shù)。

二、工業(yè)儀表的發(fā)展歷程

在工業(yè)儀表發(fā)展中，在20世紀(jì)30年代時(shí)興起的熱工儀表是最初的儀表形式，在實(shí)際生產(chǎn)過程中連接性熱力狀況中應(yīng)用，例如，石油提煉領(lǐng)域、熱動(dòng)力領(lǐng)域、化工等。以構(gòu)造模式來區(qū)分，分為液動(dòng)式和機(jī)械式兩種模式，通過在實(shí)踐中，對(duì)工作的及時(shí)檢驗(yàn)、管理、記載來完成相關(guān)內(nèi)容。它們的外形特征是擁有龐大的體積、外觀不夠美觀，而且相對(duì)來說，精度不夠準(zhǔn)確。到了20世紀(jì)30年代末期，氣動(dòng)類儀表和攜遠(yuǎn)程的傳送器類儀表相繼產(chǎn)生，這類儀表的主要特征便是和壓力信號(hào)可保持一致，與此同時(shí)，在核心控制室可進(jìn)行多種操作工作，與之前的儀表有所區(qū)別的便是具有遠(yuǎn)程讀數(shù)再現(xiàn)的特征。到了20世紀(jì)80年代，智能化系統(tǒng)逐步滲入工業(yè)儀表設(shè)備中，并有效連接。在信息技術(shù)的快速發(fā)展下，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化程度逐步提升，有效推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化的可持續(xù)發(fā)展。

三、工業(yè)自動(dòng)化儀表的自動(dòng)化控制技術(shù)

（一）設(shè)備總線控制技術(shù)

現(xiàn)階段，自動(dòng)化儀表控制技術(shù)研發(fā)已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用成果，適用領(lǐng)域也在不斷拓寬。該技術(shù)的操作原理是將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備與控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)性連接，在出現(xiàn)運(yùn)行問題時(shí)，設(shè)備會(huì)第一時(shí)間將數(shù)據(jù)上傳至自動(dòng)控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化處理后，下達(dá)調(diào)整指令，使設(shè)備暫停運(yùn)轉(zhuǎn)，有其他設(shè)備接替其進(jìn)行工作。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)向管理人員提交預(yù)警信息，由技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，達(dá)到企業(yè)經(jīng)濟(jì)止損的目的。設(shè)備總控線技術(shù)是自動(dòng)化控制的核心技術(shù)，借助總控線技術(shù)，系統(tǒng)可以與其他監(jiān)控設(shè)備組建網(wǎng)狀連接結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與各設(shè)備建立有效連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。在具體操作過程中，設(shè)備直接將信息上傳到總系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)會(huì)在已有數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，借助大數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)等技術(shù)篩選所需數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，使企業(yè)可以獲取預(yù)期計(jì)算數(shù)據(jù)，為企業(yè)下階段發(fā)展決策提供科學(xué)性數(shù)據(jù)支持。

（二）分布式控制系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，增加了企業(yè)每天獲取信息的總量。分布式控制系統(tǒng)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中進(jìn)行信息分流的重要組成結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)的具體工作原理如下：首先，自動(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)，建立各環(huán)節(jié)的監(jiān)控模塊，使生產(chǎn)過程按照既定順序進(jìn)行排列。其次，每個(gè)環(huán)節(jié)得生產(chǎn)數(shù)據(jù)直接上傳到直屬系統(tǒng)模塊當(dāng)中，由分模塊對(duì)信息進(jìn)行集中處理，并建立信息專屬數(shù)據(jù)庫，并與后續(xù)信息的比對(duì)。最后，分布式系統(tǒng)在完成數(shù)據(jù)整理后，直接將整理結(jié)果上傳到總系統(tǒng)當(dāng)中，由系統(tǒng)對(duì)整理數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，根據(jù)挖掘結(jié)果下達(dá)相應(yīng)調(diào)控指令，借此提高控制系統(tǒng)的工作效率。需要注意的是，分布式控制系統(tǒng)是借助通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)控的模式，該系統(tǒng)能夠?qū)⑥k公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)行有機(jī)融合，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

（三）網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)高效工作的重要保障。網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)主要借助數(shù)字化通信技術(shù)與系統(tǒng)進(jìn)行信息交流，在交流過程中，該技術(shù)可以對(duì)傳輸信息進(jìn)行智能化處理，如轉(zhuǎn)變信息傳輸格式、傳輸頻率等。在系統(tǒng)接收到傳遞信息前，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)會(huì)將信息轉(zhuǎn)化為初始格式，借此提高信息傳遞的時(shí)效性和完整性。

（四）網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成結(jié)構(gòu)。目前，嵌入式操作系統(tǒng)與微處理核心硬件系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的核心軟件，兩類軟件能夠搭建計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化儀表之間的信息傳遞紐帶，確保數(shù)據(jù)信息的順利傳輸。另外，該系統(tǒng)能夠?qū)ψ詣?dòng)化控制系統(tǒng)的通用性進(jìn)行加強(qiáng)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)中的局域網(wǎng)絡(luò)、USB、打印機(jī)等設(shè)備端口實(shí)現(xiàn)信息的快速交互，使信息傳遞變得更加便捷，有效提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值。

（五）自動(dòng)化控制技術(shù)

自動(dòng)化控制技術(shù)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心構(gòu)成，可以分為機(jī)械驅(qū)動(dòng)、過程調(diào)控和生產(chǎn)管理自動(dòng)化三部分內(nèi)容。在實(shí)際應(yīng)用過程中，機(jī)械驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化與過程調(diào)控自動(dòng)化可以準(zhǔn)確控制生產(chǎn)設(shè)備的相關(guān)操作，提高設(shè)備運(yùn)行的有效性。而生產(chǎn)管理自動(dòng)化可以確保產(chǎn)品生產(chǎn)的順利開展，有效提高企業(yè)管理水平，提升設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

四、工業(yè)自動(dòng)化儀表的控制方法

（一）加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化儀表的控制

現(xiàn)在，工業(yè)自動(dòng)化儀表越來越受到企業(yè)的歡迎，特別是在一些新型生產(chǎn)工業(yè)企業(yè)中，正在不斷增加對(duì)自動(dòng)化儀表的使用范圍。但是所關(guān)注的企業(yè)并不多，并且沒有及時(shí)對(duì)自動(dòng)化儀表進(jìn)行控制。任何設(shè)備在運(yùn)行一段時(shí)間后，都會(huì)存在一些問題，如設(shè)備的靈敏度下降、零件老化等，自動(dòng)化儀表也是如此。所以，相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)，就需要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化儀表的控制，并且投入一定的人力對(duì)其進(jìn)行管理，以確保工業(yè)電氣自動(dòng)化儀表能夠順利應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中。

（二）對(duì)自動(dòng)化儀器儀表進(jìn)行管理

企業(yè)在生產(chǎn)過程中，應(yīng)該對(duì)自動(dòng)化儀器儀表進(jìn)行嚴(yán)格控制。第一，在購買自動(dòng)化儀器儀表時(shí)，需要保證自動(dòng)化儀器儀表符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，然后再檢查質(zhì)量和功能，要符合企業(yè)生產(chǎn)需求。第二，在對(duì)自動(dòng)加儀器儀表進(jìn)行安裝時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行管理。因?yàn)楫?dāng)前自動(dòng)化儀器儀表的種類繁多，所以安裝過程也較為復(fù)雜，必須要專業(yè)的技術(shù)人員來對(duì)其進(jìn)行安裝，才能夠保證儀器能夠正常使用。對(duì)于企業(yè)內(nèi)部的自動(dòng)化儀器也需要定期進(jìn)行檢查，需要檢查自動(dòng)化儀器儀表的運(yùn)行情況、使用年限。第三，就是對(duì)企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)。自動(dòng)化的實(shí)際含義就是利用信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器儀表的控制，所以想要保證儀器儀表的正常運(yùn)行，企業(yè)就需要重視對(duì)網(wǎng)絡(luò)的更新和維護(hù)。

五、結(jié)束語

總之，在如今工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中，廣泛運(yùn)用到自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)，穩(wěn)步推動(dòng)著工業(yè)生產(chǎn)朝著自動(dòng)化發(fā)展。為了更為充分發(fā)揮出自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)的作用，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理人員，應(yīng)對(duì)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制技術(shù)有更為清晰地認(rèn)識(shí)，進(jìn)而合理、科學(xué)運(yùn)用它，從而為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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