自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)分析

李延望 馬年先 劉鵬 濟(jì)南金曰公路工程有限公司

一、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)

目前我國(guó)電氣工程自動(dòng)化工程控制體系的現(xiàn)狀主要在三個(gè)方面有所表現(xiàn)：第一，信息集成化。信息數(shù)字技術(shù)的集成化能夠?qū)⒐芾硐蚩v深方面進(jìn)行延伸，管理者可以運(yùn)用瀏覽器及時(shí)收取企業(yè)財(cái)務(wù)核算、人力資源等信息。第二，控制系統(tǒng)語(yǔ)言要具有規(guī)范化。通常運(yùn)用的語(yǔ)言規(guī)范是IE和Window NT，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸運(yùn)用人機(jī)界面。第三，控制系統(tǒng)的監(jiān)控比較集中化，運(yùn)用集中控制的方式管理所有功能。一般來(lái)講，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由PLC控制模塊、通信模塊和中央控制模塊組成：PLC控制模塊在電氣元件的選擇上非常嚴(yán)格，因此在實(shí)際應(yīng)用中具有更穩(wěn)定的生產(chǎn)性能。中央控制系統(tǒng)是由安裝在系統(tǒng)中的微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，具有精度高，速度快的特點(diǎn)，在使用中央控制系統(tǒng)進(jìn)行操控時(shí)，能顯著提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，操作的精確性和穩(wěn)定性。中央控制系統(tǒng)不但可以對(duì)傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并根據(jù)內(nèi)置的程序，找出相應(yīng)的解決方式，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能，不間斷地對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的異常情況，可以及時(shí)的報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)的預(yù)案進(jìn)行處理，避免了人為操作時(shí)的延遲。

二、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能

（一）智能監(jiān)控

自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電氣和儀表周邊運(yùn)行環(huán)境智能監(jiān)控的功能，它可以對(duì)設(shè)備的周邊的環(huán)境信息進(jìn)行自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)控。自動(dòng)化控制的智能監(jiān)控功能需要利用傳感器來(lái)完成監(jiān)控工作，傳感器通過(guò)專門的收發(fā)模塊對(duì)采集到的信息進(jìn)行傳輸傳感器主要由發(fā)射端與接受端組成，在信號(hào)的傳遞過(guò)程中，如果工作環(huán)境產(chǎn)生了異常，接受端的信號(hào)便會(huì)被接收，使單片機(jī)或智能芯片的工作中斷，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控的效果。

（二）數(shù)據(jù)測(cè)量和整合功能

企業(yè)在生產(chǎn)某種部件或者是進(jìn)行工業(yè)建設(shè)時(shí)都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量。測(cè)量設(shè)備上的信號(hào)顯示只能反映出設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，不能對(duì)實(shí)際的數(shù)據(jù)做出反饋，所以需要利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和測(cè)量，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以反映出測(cè)量物的具體參數(shù)數(shù)據(jù)，而且所有的測(cè)量整合步驟全部可以在電腦上完成，方便測(cè)量人員及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，可以為生產(chǎn)管理決策提供必要的數(shù)據(jù)支持。

（三）自動(dòng)化控制系統(tǒng)的保護(hù)功能

企業(yè)對(duì)電氣和儀表的保護(hù)非常重要，普通的電氣設(shè)備的儀表設(shè)備在控制時(shí)需要通過(guò)人工操作開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行，但是往往一般設(shè)備的開(kāi)關(guān)電壓和體積都比較大，人工操作往往會(huì)因?yàn)椴患皶r(shí)而導(dǎo)致設(shè)備損壞。自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的保護(hù)功能可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種自動(dòng)裝置完成對(duì)控制系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)的功能，有危害設(shè)備安全的情況發(fā)生時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的異常，對(duì)電壓開(kāi)關(guān)等進(jìn)行自動(dòng)切斷并發(fā)出警報(bào)，保護(hù)系統(tǒng)的安全。

三、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成模塊

（一）控制模塊

該模塊是控制系統(tǒng)中最重要的一個(gè)模塊，主要由PLC可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制器的元件選擇非常重要，需要具有獨(dú)立的屏蔽功能，避免在進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)會(huì)受到電磁干擾，PLC可編程控制器的體積小，而且可以讀取外部數(shù)據(jù)，方便對(duì)控制程序進(jìn)行更改，使用要求比較低，能夠適應(yīng)大多數(shù)環(huán)境的使用。在選擇PLC控制模塊時(shí)一定要對(duì)PLC的實(shí)際性能進(jìn)行檢驗(yàn)，保證模塊的合格性。

（二）通信模塊

該模塊的功能是將采集到的數(shù)據(jù)信息集中存儲(chǔ)，并利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行傳輸，現(xiàn)在我國(guó)應(yīng)用的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的通信協(xié)議大多是TCP/IP協(xié)議，利用局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，確保數(shù)據(jù)傳輸在中途不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)阻礙。光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信模塊的數(shù)據(jù)傳輸可以加快傳輸?shù)乃俣龋档蛿?shù)據(jù)錯(cuò)誤的發(fā)生，而且利用網(wǎng)絡(luò)光纖支持通信模塊可以讓數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上共享，即使到了其他的地方，也能夠讀取和利用信息數(shù)據(jù)。

（三）中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)的所有功能全部由連接在控制系統(tǒng)上的電腦來(lái)操作，與傳統(tǒng)的人工操作方式對(duì)比，計(jì)算機(jī)的操作能夠確保自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性，而且計(jì)算機(jī)也能夠?qū)鬏敂?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免人工操作的延時(shí)，減少了生產(chǎn)過(guò)程中的人力資源，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

四、自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

計(jì)算機(jī)以及電子科技都在不斷的普及，使得儀表的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)理念都有了一些突破性的變化。從而可以擁有一些普通儀表所不具備的功能。比方說(shuō)儀表的智能化、高精度化、總線化、網(wǎng)絡(luò)化以及開(kāi)放性。儀器儀表今后的發(fā)展方向是充分運(yùn)用全新的工作原理以及選擇全新的材料和元件，比如運(yùn)用超聲波、X射線、微波、遠(yuǎn)紅外線、核磁共振成像以及激光等原理，運(yùn)用不同的半導(dǎo)體敏感元器件、集成光路與電路、光導(dǎo)纖維等等。其最終目標(biāo)是使得儀器儀表更加小型化，重量更輕、生產(chǎn)成本不斷降低以及更加有利于使用和維修等。此外，運(yùn)用微機(jī)使得儀器儀表的性能不斷增強(qiáng)，使得儀器儀表的自動(dòng)化與智能化程度以及處理數(shù)據(jù)的能力進(jìn)一步提高。從而實(shí)現(xiàn)儀器儀表不但可以供單項(xiàng)使用，并且可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口以及數(shù)據(jù)通道和計(jì)算機(jī)有效結(jié)合，構(gòu)成不同的測(cè)控管理工作的綜合系統(tǒng)。

自動(dòng)化儀表的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使自動(dòng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，可使智能儀表的作用得以充分發(fā)揮。隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，有可能不久將會(huì)出現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主要特征的新型自動(dòng)化儀表，其良好的互連性和可擴(kuò)展性使之成為一種真正意義上的全開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，一種真正意義上的大統(tǒng)一。因此，基于嵌入式Internet的控制網(wǎng)絡(luò)代表了新一代控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)，新一代智能儀表——IP智能現(xiàn)場(chǎng)儀表的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

五、結(jié)語(yǔ)

電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)不但改變了儀表本身的性能，還影響到了控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，它不再是功能單一的同定結(jié)構(gòu)，其適應(yīng)性越來(lái)越強(qiáng)，功能也越來(lái)越豐富相信新一代的智能化儀器儀表將在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下在各行各業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。可以有效地提高生產(chǎn)效率，但是我國(guó)的自動(dòng)化操作系統(tǒng)中還存在著一定的問(wèn)題，需要不斷的對(duì)其完善和改進(jìn)，并推出對(duì)于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域具有針對(duì)性的自動(dòng)化操作系統(tǒng)，加強(qiáng)自動(dòng)化操作系統(tǒng)的自我診斷能力，使操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效的提高，使我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量得到有效的提升。