計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運用

穆玉鵬

摘 要：隨著各個領(lǐng)域的技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，其中自動化儀器儀表的機(jī)械設(shè)計就運用到了計算機(jī)系統(tǒng)。文章闡述了計算機(jī)系統(tǒng)的概念，然后對計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運用進(jìn)行了簡要分析，并對計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。通過對計算機(jī)系統(tǒng)代表性嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的概念與特征，以及嵌入式技術(shù)在自動化儀器儀表中的影響與未來發(fā)展方向進(jìn)行了深入分析，希望能對我國自動化儀器儀表行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)系統(tǒng);自動化儀器儀表;運用

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）04-044-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.022

為了滿足現(xiàn)階段的社會發(fā)展要求，依靠大數(shù)據(jù)平臺，各個領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展更加的信息化、數(shù)字化、智能化、現(xiàn)代化。在儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計中，研發(fā)設(shè)計人員就對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了自動化改良，運用計算機(jī)技術(shù)對數(shù)據(jù)收集和測量進(jìn)行精確計算，以便為社會中各個物質(zhì)的測量工作和數(shù)據(jù)收集提供更好的服務(wù)。計算機(jī)系統(tǒng)主要以監(jiān)控形式在自動化儀器儀表中存在，對其起到數(shù)據(jù)參數(shù)收集、維修及正常工作性能檢測的作用，其對自動化儀器儀表行業(yè)以及其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有積極意義。

1 計算機(jī)系統(tǒng)概念

計算機(jī)系統(tǒng)由計算機(jī)硬件、軟件兩部分組成，是一種高性能的計算處理設(shè)備，具有運算能力強(qiáng)、精確度高、超強(qiáng)的記憶能力及復(fù)雜的邏輯判斷能力等特點，具有文檔信息接收處理、信息輸出及信息儲存等功能。常見的計算機(jī)運行、儲存系統(tǒng)有Windows、Linux等，主要用于文件的傳輸與運行，并按照客戶需求對所需的信息內(nèi)容進(jìn)行有效的輸出、接受及儲存。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，計算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展已成為我國現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，是近幾年我國重大技術(shù)科研成果之一，對提高我國市場經(jīng)濟(jì)競爭力具有至關(guān)重要的作用[1]。

2 計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運用分析

2.1 在自動化儀器儀表運用中遵循的要求

實時性。在平時的儀器儀表數(shù)據(jù)收集中，往往也會出現(xiàn)一些特殊客戶，其對儀器儀表的數(shù)據(jù)要求比較高，檢測數(shù)據(jù)的采集時間就會相對延長，這樣采集到的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)上下浮動、誤差增大等情況，信息傳遞時會產(chǎn)生一定的滯后性，影響了整體數(shù)據(jù)參數(shù)的時效性。為了在滿足客戶需求的同時，更好地保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率，工作人員在自動化儀器儀表數(shù)據(jù)收集中加入計算機(jī)計算能力的輔助，提高數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確率及數(shù)據(jù)預(yù)算處理能力，避免信息滯后或延后情況發(fā)生。

可靠性。如果自動化儀器儀表中的某個系統(tǒng)環(huán)節(jié)發(fā)生故障，并沒有得到有效及時處理的情況下，整個系統(tǒng)將面臨著嚴(yán)重的癱瘓問題。所以，高效、可靠的計算機(jī)系統(tǒng)對自動化儀器儀表的正常運轉(zhuǎn)非常重要。

集成度。計算機(jī)系統(tǒng)的集成度是指整個計算機(jī)設(shè)備的整體占地面積的縮減程度，減小計算機(jī)體積，最大程度發(fā)展計算機(jī)系統(tǒng)的整體性能[2]。

2.2 開發(fā)過程

對計算機(jī)系統(tǒng)功能的科學(xué)合理規(guī)劃，主要針對數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、選擇協(xié)議及定義標(biāo)準(zhǔn)等方面。此外，在運營方式中應(yīng)選擇符合實際運營的方式進(jìn)行運作，這樣才能更好地保障計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的運行質(zhì)量和運行效果。

計算機(jī)系統(tǒng)的層次。計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表的運用中，主要由四個基本層次構(gòu)成：第一層是對自動化儀器儀表進(jìn)行直接控制的計算機(jī)硬件系統(tǒng)。第二層是計算機(jī)系統(tǒng)對自動化儀器儀表中圖形界面顯示功能的進(jìn)一步開發(fā)，使其顯示的數(shù)據(jù)參數(shù)更加詳細(xì)、準(zhǔn)確，且界面所要表示的內(nèi)容更加豐富、多樣。同時，注重對儀器儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整，如在圖形界面中新增信號調(diào)理面板、功率驅(qū)動等。第三層是控制功能開發(fā)，計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表的運用中，針對不同的軟件系統(tǒng)，計算機(jī)系統(tǒng)要對其運行等方面的時間和成本進(jìn)行一定的開發(fā)，使其更好地發(fā)揮出自動化儀器儀表的功能優(yōu)勢，從而進(jìn)一步擴(kuò)大自動化儀器儀表的適用范圍[3]。

2.3 運用實例分析

自動化儀器儀表商家為了實現(xiàn)其性能的信息化、智能化發(fā)展，將計算機(jī)技術(shù)融入到自動化儀器儀表的設(shè)計研發(fā)過程中，實現(xiàn)了數(shù)字化運用，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

對自動化儀器儀表內(nèi)恒溫系統(tǒng)、氣壓、流量等進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)參數(shù)控制管理;對自動化儀器儀表的數(shù)據(jù)及功能實行自動監(jiān)測，充分體現(xiàn)了計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表運行中的靈活性、穩(wěn)定性;規(guī)避消息的延后或滯后情況發(fā)生，對消息進(jìn)行全方面、全覆蓋接收，并對其進(jìn)行相應(yīng)的檢測處理，將其檢測數(shù)據(jù)和消息圖像實時有效、系統(tǒng)地投放到顯示面板上。

3 嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)概述與特征分析

3.1 嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)概念

嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)主要是指以計算機(jī)系統(tǒng)為主體，輔助產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、操作控制及協(xié)助設(shè)備等工作順利進(jìn)行的總體。其由多個科學(xué)體系相互結(jié)合而形成，主要以信息傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)、應(yīng)用為核心、產(chǎn)品為對象，所適應(yīng)的計算機(jī)系統(tǒng)種類比較廣泛，屬于微型計算機(jī)的一種，對對象有著智能化控制能力，其技術(shù)導(dǎo)向?qū)ο蟪杀尽⒐δ堋⒖煽啃约肮牡冗M(jìn)行嚴(yán)格有效的控制。

3.2 嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)特征

一般的嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)有以下三點特征：對計算機(jī)系統(tǒng)的運行速度和軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很高的要求，通常采用固化存儲方式。嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)對計算機(jī)系統(tǒng)的存儲量有非常高的要求，并要求其軟件必須具有較高的時效性和實時性。對于大多數(shù)軟件系統(tǒng)來說，存儲空間是非常重要的組成部分。為了進(jìn)一步節(jié)省存儲空間，避免信息過多占用，技術(shù)人員在程序編寫過程中盡量縮短代碼，卻不影響其實際功能。對完成的代碼進(jìn)行優(yōu)化處理，對代碼的可靠性及質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的精細(xì)化檢測，做到所編編碼短而精的效果，提高計算機(jī)系統(tǒng)的整體運行速度和運行質(zhì)量。嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度與順序先后都是由專門軟件切換系統(tǒng)完成。如在同一時間、統(tǒng)一系統(tǒng)中有多個任務(wù)同時進(jìn)入，系統(tǒng)會對其進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷分析（如從任務(wù)難度、重要性等方面進(jìn)行分析）和調(diào)度后，對其進(jìn)行先后順序排列，做到依次處理，避免錯漏或處理不及時。

4 嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應(yīng)用

4.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對自動化儀器儀表的影響

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也不斷深入到各個技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，并在其領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的不斷深入，自動化儀器儀表與其進(jìn)行了有效結(jié)合，其應(yīng)用也促使各個技術(shù)行業(yè)的發(fā)展更加靈活、快速與便捷。

4.2 微電子技術(shù)對自動化儀器儀表的影響

在傳統(tǒng)的自動化儀器儀表研發(fā)過程中，對微型控制器外電路的拓展控制都需要多個芯片共同操控完成，造成了一定的資源浪費。借助微電子技術(shù)對自動化儀器儀表的控制器外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新改良后，現(xiàn)在的自控系統(tǒng)只需一個芯片就能進(jìn)行外電路控制，減少了因電路分散造成的外部網(wǎng)絡(luò)信息干擾，提高了自動化儀器儀表的穩(wěn)定性。

4.3 嵌入式技術(shù)對自動化儀器儀表的影響

計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的信息處理器是嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的核心部分，與傳統(tǒng)的計算機(jī)系統(tǒng)相比，嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的處理器成本更低、可靠性與穩(wěn)定性更強(qiáng)，其微型處理器占地面積更小，集成度得到了有效開發(fā)，機(jī)身面積大幅縮減，性能大幅提升，具有移動更加便捷、靈活，網(wǎng)絡(luò)連接功能更強(qiáng)等特點。

嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)與半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的有效結(jié)合，實現(xiàn)了嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)對各個領(lǐng)域技術(shù)的參與。嵌入式系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)通常被固定在儲存器或者單片機(jī)中，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性由嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)中的軟硬件系統(tǒng)共同作用完成，對自動化儀器儀表的進(jìn)一步發(fā)展具有一定的推動作用。而且隨著自動化儀器儀表功能的現(xiàn)代化、智能化提升，推動了嵌入式系統(tǒng)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在未來的儀器儀表設(shè)備中，客戶就可以根據(jù)自身需求對其系統(tǒng)進(jìn)行自主選擇。最后，嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性，在對象工作設(shè)計順利完成后，就會進(jìn)入到與之對應(yīng)的生命周期。

5 計算機(jī)技術(shù)與自動化儀器儀表設(shè)備結(jié)合的未來發(fā)展方向

為了滿足現(xiàn)實工作要求，自動化儀器儀表設(shè)備研發(fā)人員可以對計算機(jī)技術(shù)中的硬件進(jìn)行合理的“裁剪”處理，提高系統(tǒng)的集成度開發(fā)，使系統(tǒng)更加方便、快捷。這時，自動化儀器儀表設(shè)備與計算機(jī)系統(tǒng)的有效結(jié)合就成為擁有計算機(jī)技術(shù)的高性能智能化控制操作系統(tǒng)，具有能夠自我設(shè)備檢測、技術(shù)性測量、自動化電路檢修及自我修復(fù)等功能。自動儀表儀器與計算機(jī)技術(shù)的融合，使其越來越趨于智能化發(fā)展，實現(xiàn)了對外界物質(zhì)空間特性進(jìn)行精確測量、自我學(xué)習(xí)及超強(qiáng)的適應(yīng)能力。同時，實現(xiàn)了計算機(jī)系統(tǒng)對自動化儀器儀表設(shè)備的遠(yuǎn)程操控、維護(hù)、探測、處理等功能，對自動化儀器儀表設(shè)備功能進(jìn)行了進(jìn)一步開發(fā)，提高了其利用率[4]。

6 結(jié)語

綜上所述，計算機(jī)系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的有效應(yīng)用，不僅提高了自動化儀器儀表的靈活性、方便性，而且提高了自動化儀器儀表的時效性和實用性。嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)作為微型計算機(jī)系統(tǒng)，是我國現(xiàn)階段自動化儀器儀表行業(yè)研發(fā)的重點工作內(nèi)容，也是我國自動化儀器儀表行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在各個領(lǐng)域都會得到廣泛應(yīng)用、普及，對我國各個領(lǐng)域行業(yè)的技術(shù)發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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