儀器儀表中的自動化控制及其應(yīng)用探討

范鵬程

中海石油（中國）上海分公司 上海 200030

1、前言

自動儀表由許多自動元件組成，能充分發(fā)揮其強大的自動能力。它能自動測量流量、壓力和溫度。由于其強大的自動控制能力，可應(yīng)用于我國各行業(yè)，幾十年來在儀表生產(chǎn)過程中得到了社會的認可和推廣。我國的刀具技術(shù)起步較晚，目前我國刀具有很多優(yōu)勢和技術(shù)突破，但也存在一些問題。我們需要對儀器的自動控制進行優(yōu)化和改進，使新的設(shè)計能夠改變儀器的功能和結(jié)構(gòu)。

2、儀表自動控制

我們的儀器被廣泛使用。但是，目前還存在著自分布式控制、網(wǎng)絡(luò)管理等問題，尚未得到實施或廣泛推廣。在某些領(lǐng)域，它與傳統(tǒng)儀器仍然有很大的不同，但性能優(yōu)化不能有其自身的優(yōu)勢。

該自動裝置具有三個功能和組成部分：一是傳感器，即記錄和控制部件；二是發(fā)射機，是信號分析與處理的一部分；第三，給出了測量結(jié)果，并顯示了傳輸元件。目前，該儀器在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這種儀器促進了我國對環(huán)境污染和質(zhì)量的認識。減少消費。我國廣泛使用電氣、智能計量設(shè)備，使家電能帶動國家能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，完善用戶信息系統(tǒng)和工業(yè)自動化儀表，因為我國是一個工業(yè)化大國，自動化管理十分必要，而儀器的自動控制在我國占有非常重要的地位。它促進了社會的發(fā)展，保障了社會的發(fā)展[1]。

3、自動化儀表特點

3.1 可編程功能

引入計算機軟件后，硬件結(jié)構(gòu)大大簡化。在簡單的軟件編程中，可以用多個接口芯片在控制電路中實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，代替大量的電氣設(shè)備邏輯塊。

3.2 計算函數(shù)

由于儀器采用微機控制，操作復(fù)雜，控制精度高，如常數(shù)的乘除、最大值和最小值的確定、給定測量限的確定等。

3.3 存儲功能

以往儀器采用組合邏輯電路和時序電路，只記住某一時刻的一些簡單狀態(tài)。

3.4 糾錯功能

實時測量誤差校正是一項復(fù)雜的功能。帶有微處理器的儀器可以通過限制干擾來減少誤差和提高精度。

3.5 數(shù)據(jù)處理功能

在測量過程中，存在著許多問題，如線性處理、自動控制、測量值與工程值的轉(zhuǎn)換、抗干擾等[2]。

4、儀表自動化管理的發(fā)展趨勢

隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，儀表自動化取得了相對的進步，一些基礎(chǔ)理論和實踐已經(jīng)不能滿足人們的需求。我們必須改變我們的理論，找到前所未有的材料，創(chuàng)新儀器的一部分。今天的儀器也應(yīng)該更小巧、更智能，更符合網(wǎng)絡(luò)互動的趨勢，降低生產(chǎn)成本，但擴大適用范圍。

然而，近幾十年來，隨著工具和手段的發(fā)展，社會承受能力的發(fā)展并不平衡。雖然起步較晚，但在一些領(lǐng)域仍處于世界前列。我國儀器儀表的發(fā)展呈現(xiàn)出動態(tài)的趨勢。

近十年來，現(xiàn)場總線通信技術(shù)取得了長足的進步，但在實際應(yīng)用中還不成熟，基于現(xiàn)場總線的技術(shù)還沒有得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)場總線的性能較弱，其獨特的優(yōu)勢沒有得到充分的發(fā)揮，儀器也在不斷的優(yōu)化和升級，應(yīng)用了新的思想，改進了儀器的結(jié)構(gòu)和性能，設(shè)計了儀器的虛擬結(jié)構(gòu)，形成網(wǎng)絡(luò)化管理是其未來發(fā)展的必然趨勢[3]。

5、儀表自動控制技術(shù)

近年來，儀器的精度、測量速度和分辨率都發(fā)生了很大的變化。隨著智能化、自動化的發(fā)展，測量儀器從一個維度轉(zhuǎn)向另一個維度，借助計算機技術(shù)，儀器的功能變得越來越重要。現(xiàn)在儀器正逐步進入網(wǎng)絡(luò)。接下來，我們將討論幾種自動控制方法。

5.1 智能管理方法

這項技術(shù)代表了現(xiàn)有測控系統(tǒng)的最佳狀態(tài)，可以對儀器設(shè)備進行控制，實現(xiàn)對其的控制。這項技術(shù)能夠在測控中發(fā)揮最有用的作用，對效率有著重大的影響。這也是信息技術(shù)對經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展貢獻的一次重要試驗。

5.2 集成技術(shù)

集成技術(shù)直接影響著測量儀器和測量控制的性能，特別是在大型自動化控制系統(tǒng)中，本文主要分析了集成技術(shù)，并制定了具體的應(yīng)用策略，實現(xiàn)了模塊之間的通信。

5.3 接口技術(shù)

操作人員在操作儀器儀表時，只有把它們完美地結(jié)合起來，人機界面技術(shù)才能發(fā)揮很大的作用，才能在操作人員和系統(tǒng)之間形成手動連接。人機界面技術(shù)可以顯示系統(tǒng)的功能兼容性和維護性[4]。

5.4 傳感器技術(shù)

這項技術(shù)是儀器控制技術(shù)的必要條件，傳感器技術(shù)可以檢測到這一信息并作為參考。

6、自動控制技術(shù)在儀器儀表中的發(fā)展趨勢

雖然我們的儀器研究了幾十年，并在世界各地移動，但發(fā)展的不平衡仍然存在。與國外發(fā)達國家相比，我國的儀器起步較晚，但仍有一定的地位。總體而言，發(fā)展進程仍處于發(fā)展階段，發(fā)展速度相當快。進入新世紀后，信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在這方面取得了一定的成績，隨著時間的推移，人們的知識水平和學(xué)習(xí)技術(shù)也逐漸擴大，使我們能夠使用新的材料。

6.1 改進儀器的組成和功能

為了使自動控制技術(shù)得到普及和廣泛應(yīng)用，需要儀器的支持。將現(xiàn)有儀器與智能軟儀器相結(jié)合，提高了測量速度和性能，提高了測量能力。該算法可以加快儀器的運算速度，提高整體運算速度，改善現(xiàn)有的遺傳算法等性能優(yōu)勢對于儀器系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的獨立性，可以采用微處理器和單片機相結(jié)合的方式進行控制。我們不應(yīng)該以數(shù)據(jù)為出發(fā)點，然后進行比較。只有根據(jù)往年的經(jīng)驗，才能總結(jié)出系統(tǒng)的規(guī)律性，與數(shù)字模型有很好的關(guān)系。通過對集成電路的現(xiàn)場測試，可以計算出功能的獨立性，并對方案數(shù)據(jù)進行控制和分析[5]。

6.2 虛擬儀器設(shè)計

近年來，我國的儀器不斷完善和優(yōu)化，現(xiàn)在有了儀器，就可以隨時插進瓦礫里。要做到這一點，制造商必須借用虛擬工具作為源代碼，以便客戶在需要時提供它們。它可以連接到虛擬硬件驅(qū)動器，并且可以隨時插入。根據(jù)客戶的需求進行了改進和改進，提高了工作效率，從而提高了軟件的管理效率和靈活性，優(yōu)化了整個系統(tǒng)。一是傳動方便靈活，能促進工作效率的提高；其次，通過人機交互開發(fā)的方式生成驅(qū)動程序代碼，減少了工作量，最后是使用智能工具。因此，通過智能化的檢測、識別和護理，實現(xiàn)智能化管理，提供最新的信息。

6.3 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

隨著電子信息技術(shù)和智能化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平得到了極大的提高和快速發(fā)展，是我國各行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。自動化控制系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備需要融入網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的作用，分散的硬件節(jié)點可以與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢，符合我國的戰(zhàn)略意義，合理利用國家資源，使國家決策更加人性化、科學(xué)化。

6.4 儀器在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

工具與計算機的結(jié)合可以通過軟硬件的結(jié)合，以分布式塊的形式提高系統(tǒng)的性能，消除了原有數(shù)據(jù)采集設(shè)備的一致性，可以利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行遠程控制。隨時測量和采集數(shù)據(jù)，儀器與計算機的結(jié)合可以有效地完成許多任務(wù)。所需裝置便于及時使用。

7、自動化在儀表制造中的應(yīng)用

7.1 自動化在虛擬儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

為了提高儀器的使用效率及其在儀器設(shè)計中的應(yīng)用，工商部門為用戶提供了虛擬儀器源代碼，目前，為了簡化用戶操作，提高設(shè)備性能，廠家會提供虛擬設(shè)備驅(qū)動程序。本機是源代碼，廠家開發(fā)了基于總線設(shè)備標準的自動化軟件系統(tǒng)，大大提高了其結(jié)構(gòu)和性能，用戶使用，將虛擬硬件驅(qū)動程序代碼轉(zhuǎn)換為OVD，改進了機器間的交互：增加了“測試開發(fā)”和“正常運行”模式下的可選功能切換，提高了軟件的運行速度和效率。

7.2 自動化在優(yōu)化儀器結(jié)構(gòu)和性能中的應(yīng)用

儀器的精度主要來源于測量和處理。自動化技術(shù)的應(yīng)用為儀器測量的發(fā)展開辟了更廣闊的前景，現(xiàn)場自動化應(yīng)用使每臺機器能夠更準確地分析和處理當前和所需的數(shù)據(jù)。低、中、高水平提高了現(xiàn)有測量系統(tǒng)的效率，這是傳統(tǒng)儀器無法實現(xiàn)的。它補充了儀器的傳統(tǒng)功能，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遺傳算法、進化計算、混沌控制等。其次，除了上述自動化技術(shù)外，我們還可以在分布式系統(tǒng)中使用微處理器技術(shù)，我們還可以利用模糊推理技術(shù)來實現(xiàn)不同類型的模糊決策。在這種情況下，不需要收集大量數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)經(jīng)驗做出正確的決策。通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)自我教育，儀器具有自組織性和適應(yīng)性。根據(jù)速度和實用性，測量結(jié)果將大大超過復(fù)雜的函數(shù)公式，充分應(yīng)用各種自動化技術(shù)可以有效提高儀器的精度和操作性能，減少人力物力，提高使用效率。

7.3 自動化在儀表網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

隨著自動化技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了前所未有的變化，計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以與硬件和軟件相協(xié)調(diào)，挖掘其潛力，提高工作效率。

8、結(jié)束語

總的來說，隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，我們的許多科技成果不斷適應(yīng)發(fā)展的需要，應(yīng)用到日常生活中。發(fā)展。由于這一發(fā)展，我們有可能在儀器研究方面取得突破，效率現(xiàn)在已經(jīng)大大提高，這意味著自動控制和設(shè)備的應(yīng)用在未來只會越來越好。