計(jì)算機(jī)在化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

寧心

摘要：新時(shí)期，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展，自動(dòng)化儀表作為與計(jì)算機(jī)集成的裝備，在化工企業(yè)自動(dòng)化控制中起著關(guān)鍵作用。因此，本文圍繞自動(dòng)化控制、數(shù)字工廠探討了化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的具體應(yīng)用思路、途徑、支撐點(diǎn)，僅供參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);化工企業(yè);自動(dòng)化儀表系統(tǒng);數(shù)字工廠

計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是一種數(shù)據(jù)處理工具，配合相應(yīng)的軟件算法可以針對(duì)巨量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，明確數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系。化工企業(yè)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)在化學(xué)工業(yè)的工藝流程當(dāng)中占有重要地位，為了促使自動(dòng)化儀表系統(tǒng)發(fā)揮最佳作用，并為化工工藝的改進(jìn)升級(jí)提供必要數(shù)據(jù)參考，計(jì)算機(jī)將發(fā)揮重要作用。

一、關(guān)于計(jì)算機(jī)的思考

計(jì)算機(jī)是一種計(jì)算工具，也可以作為一種控制工具，但平常使用的計(jì)算機(jī)并不適合進(jìn)行復(fù)雜的工業(yè)控制，運(yùn)行環(huán)境要求非常苛刻，比如早期將工業(yè)控制計(jì)算機(jī)直接用來做電氣自動(dòng)化控制，但是故障非常多，不管是硬件還是軟件，硬件方面因?yàn)橛?jì)算機(jī)的抗干擾能力并不是專門為復(fù)雜環(huán)境設(shè)計(jì)的，所以經(jīng)常因?yàn)楦蓴_而導(dǎo)致電源、硬盤、輸入輸出接口等硬件故障。軟件方面，計(jì)算機(jī)程序存在一些循環(huán)，這些循環(huán)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)就會(huì)因?yàn)槟承l件而引起程序進(jìn)入死循環(huán)，最終系統(tǒng)宕機(jī)。由此也使得工業(yè)控制計(jì)算機(jī)并不能達(dá)到理想的自動(dòng)化控制目標(biāo)，PLC這種可編程邏輯控制器才成為市場(chǎng)上的主流裝備。

從自動(dòng)化控制的角度來講，計(jì)算機(jī)是不適合單獨(dú)作為自動(dòng)化控制中心裝備，但是卻可以作為配合自動(dòng)化控制裝備的設(shè)備，對(duì)自動(dòng)化作業(yè)機(jī)械性能改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化作業(yè)，即數(shù)字化工廠。自動(dòng)化工廠中如果需要更新產(chǎn)品或者材料，管理崗位上的人需要先分析產(chǎn)品實(shí)際情況后確定是否停止生產(chǎn)，此時(shí)企業(yè)內(nèi)部的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、采購(gòu)等部門需要進(jìn)行協(xié)調(diào)，而傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)方式往往效率低下，且容易出現(xiàn)問題，通過計(jì)算機(jī)打造數(shù)字化工廠則解決了各部門協(xié)調(diào)溝通的問題，即將整個(gè)企業(yè)內(nèi)部的作業(yè)流程整合進(jìn)計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，在平臺(tái)上更改任一數(shù)據(jù)，整個(gè)工廠都能夠看到，同時(shí)計(jì)算機(jī)以相關(guān)算法對(duì)更改進(jìn)行分析并自動(dòng)調(diào)整出新的生產(chǎn)方案，通過網(wǎng)絡(luò)再下傳至PLC，PLC則根據(jù)方案調(diào)整控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的自動(dòng)生產(chǎn)。

從自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的角度來講，計(jì)算機(jī)主要針對(duì)儀表系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行更為深度的處理，隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算機(jī)以智能節(jié)點(diǎn)存在于數(shù)字化工廠中，并通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互來形成高度智能化有機(jī)體，現(xiàn)階段則主要把計(jì)算機(jī)作為分布式計(jì)算的節(jié)點(diǎn)，基于自動(dòng)化儀表系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為決策提供依據(jù)。

當(dāng)然由于計(jì)算機(jī)技術(shù)是一個(gè)涵蓋范圍相當(dāng)廣泛的一個(gè)領(lǐng)域，包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式系統(tǒng)等等，就現(xiàn)階段而言，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化儀表的高度自動(dòng)化，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成為關(guān)鍵點(diǎn)，通過嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來自動(dòng)調(diào)整儀表零點(diǎn)、量程、多點(diǎn)檢測(cè)，并且通過較強(qiáng)的信息處理能力提高儀表運(yùn)行速率等等，提高自動(dòng)化儀表的效用。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的配合下，將前端傳感器、控制裝置，中間PLC等邏輯控制器，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，工作站進(jìn)行連接，形成高效物聯(lián)網(wǎng)。

二、計(jì)算機(jī)在化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）計(jì)算機(jī)在化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的應(yīng)用思考

1、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其核心技術(shù)

現(xiàn)階段化工自動(dòng)化儀表作為化工工藝自動(dòng)控制電子系統(tǒng)的部分，一般有多個(gè)功能模塊，并且按照一定的組合形式構(gòu)成一個(gè)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其功能模塊主要由軟硬件來實(shí)現(xiàn)，其中硬件主要為芯片、總線以及接口，軟件則包含傳感測(cè)量、故障檢測(cè)、量程處理等。通過構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)后，儀表從以前的接收和發(fā)送功能擴(kuò)展出分析、處理、檢測(cè)、控制、計(jì)算等功能。

目前自動(dòng)化儀表由于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用，將傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)集成技術(shù)、智能控制技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)進(jìn)行整合，將可能推動(dòng)自動(dòng)化儀表成長(zhǎng)為智能化儀表，并存在于物聯(lián)網(wǎng)之中，為化工企業(yè)的所有業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)支撐。其中傳感技術(shù)為自動(dòng)化儀表提供實(shí)時(shí)檢測(cè)的功能，作為前端數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)存在。數(shù)據(jù)集成技術(shù)，數(shù)據(jù)集成對(duì)自動(dòng)化儀表的測(cè)量控制功能有著巨大影響，尤其是在大系統(tǒng)下，會(huì)影響化工自動(dòng)化程度。智能控制技術(shù)，主要為自動(dòng)化儀表提供監(jiān)控功能和控制功能，但前提條件是要在充足數(shù)據(jù)支撐下，進(jìn)行智能化分析，使設(shè)備按照一定既定目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)作，現(xiàn)階段主要依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能化分析，而大數(shù)據(jù)分析需要更強(qiáng)大的計(jì)算能力，因此智能分析多數(shù)情況下是在后臺(tái)進(jìn)行。人機(jī)界面技術(shù)為儀表的操控提供了一個(gè)非常好的人機(jī)交互界面，方便操作人員對(duì)儀表進(jìn)行操作。隨著單片機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的儀表只需要一塊單片機(jī)芯片，即可實(shí)現(xiàn)多種功能的集成，現(xiàn)在單片機(jī)主要包含存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、看門狗電路等，基本上可實(shí)現(xiàn)大部分功能，且對(duì)外圍電路需求少。

2、計(jì)算機(jī)在化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的應(yīng)用途徑

對(duì)于化工企業(yè)而言，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制生產(chǎn)的過程中，可考慮如下幾種途徑來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中的應(yīng)用。其一，基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過微電子芯片集成各種所需功能，并用在儀表上，實(shí)現(xiàn)儀表的自動(dòng)化。其二，采取嵌入式系統(tǒng)方案，利用嵌入式微處理器，在儀表上構(gòu)建嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要采用單片機(jī)技術(shù)。其三，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將前端傳感器、儀器儀表、控制器、計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，配合PLC等中控裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的同時(shí)，由前端傳感器、儀器儀表采集數(shù)據(jù)，供應(yīng)給PLC進(jìn)行自動(dòng)控制的同時(shí)，分發(fā)給后臺(tái)計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

（二）計(jì)算機(jī)在化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)應(yīng)用的支撐點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)當(dāng)中的高效應(yīng)用，應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)行深度研究，自動(dòng)化儀表技術(shù)本身屬于交叉學(xué)科，涉及很多學(xué)科內(nèi)容，計(jì)算機(jī)技術(shù)是其中之一，因此需要進(jìn)行深度的研究，打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。

應(yīng)在化工企業(yè)營(yíng)造技術(shù)創(chuàng)新的氛圍，通過激勵(lì)企業(yè)內(nèi)部職工的積極性，促使計(jì)算機(jī)更高效地用于自動(dòng)化儀表系統(tǒng)，在不斷探索創(chuàng)新中，研究計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化儀表中應(yīng)用的新方法，新模式。

三、結(jié)束語(yǔ)

化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)在化工工藝自動(dòng)化控制領(lǐng)域是非常關(guān)鍵的系統(tǒng)組成，新時(shí)期，通過科學(xué)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，打造物聯(lián)網(wǎng)、智聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化工廠是必由之路，應(yīng)當(dāng)在不斷研究探索中，思考計(jì)算機(jī)技術(shù)在自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中更多的應(yīng)用方式方法，不斷提高化工企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理效率。

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