探讨自动化仪表控制系统的应用

引言

随着科学技术和电子计算机的不断发展, 人工智能在各个行业领域都得到了长足进步。从国内外众多的机械设备来看, 自动化仪表控制在其中的应用越来越多。自动化仪表控制系统是众多设备的中枢系统, 对设备正常运转起到监测作用, 当设备不能够正常运转时, 自动化仪表能够显示其异常情况, 提醒相关人员尽早进行解决, 在监测的同时还能够为调整设备的主要参数做出参考[1]。自动化仪表, 是由若干个自动化元件构成的, 各种研究表明, 其自动化技术程度较高, 相对其它普通仪表来说功能更为完善。自动化仪表, 一般都具有测量、显示、记录、控制、报警等多种功能, 其主要功能是进行信息形式的装换, 把输入信号转变为输出信号。其表达方式可以按照时间域或者频率域, 传输方式可以分成连续的模拟量和断续的数字量两种。自动化仪表有多种, 主要有温度仪表、物料仪表、压力仪表、流量仪表、在线过程分析仪、数控仪表多种。流量其中仪表仪表被广泛运用与化工、冶金、石油等行业的自动化控制过程中。

一、行业发展现状

工业仪表在我国出现较早, 那时的工业仪表体积较大, 功能不全, 运用起来不灵活, 不能够在工业生产领域中广泛进行使用。后来对工业仪表进行优化和改良, 研制出了气动仪表, 这种仪表由于增加了压力信号和远程发送器, 所以可以进行较远距离的监测和控制, 基于此, 随后, 可调节的电子仪表开始出现。20世纪七、八十年代, 集成电路、半导体和计算机信息技术得到了一定的发展, 自动化仪表开始在化工行业中得到运用。随着经济全球化体制的形成和科学技术的不断发展, 我国出现了一大批优秀的软件开发以及系统集成技术研究的科研公司、机构, 再加上频繁和国外进行技术交流, 使得我国自控应用技术得到了快速发展。虽然在自控应用技术方面取得的成就可圈可点, 但是仍然存在着由于技术欠缺等原因, 造成我国自控系统很难进入大型工程, 大型工程使用的自控仪器被外国控制甚至垄断的问题。

二、自动化仪表控制系统发展特点

仪器仪表经过近几十年的发展, 已经在智能化、网络化等方面取得了显著的进步, 一些高端的仪器仪表已经开始和微处理器有机结合, 虽然和国外的自动化仪表控制系统相比, 还是有些差距, 但是在某些领域在全世界范围内还是处于遥遥领先的水平。近年来, 仪器仪表在工业上应用速度扩展的有红外热像仪, 其他品种的仪表也迅速崛起发展, 有些仪表的质量甚至已经达到了国外主流产的水平, 总体来说, 呈现百花齐放的姿态。

三、自动化仪表系统的发展方向

伴随着科学技术和电子信息化技术的不断发展, 自动化仪表技术也得到了长足的发展。科学技术的进步, 使得生产出了许多新材料、元器件和探索出了更为先进的工作原理, 并把这些东西成功运用到仪器仪表的研发中, 其元器件包括有超声波、红外线、超导、射线、继承电路、光导纤维等。这些高科技元器件和先进工作原理的使用, 使得仪器仪表的体积更小, 重量也相对减轻不少, 生成成本也得到降低, 维修起来也更为方便。电动化仪表系统另外一个发展趋势是与电子计算机相结合, 大大地提高了仪器仪表的自动化程度处理数据的能力, 使仪器仪表的综合性能得到了提升, 满足了工业生产行业更高的需求。

1. 分布式控制系统的发展趋势

分布式控制系统的英文全称是Distributed control system, 简称DCS, 又称为集散控制系统。在计算机控制系统发展演变中, 分布式控制系统是一种新的控制系统, 它是从集中式控制系统演变而来的, 是通过运用计算机技术对工业生产过程进行监测、管理和分散控制的综合性网络系统[2]。第一套分布式控制系统是由美国推出的, 经过近几十年的发展, 分布式控制系统的运用已经综合了计算机技术 (Computer) 、显示 (CRT) 技术、通信 (Communication) 技术和控制 (Control) 等先进技术, 其特点是集中管理和分散控制。分布控制系统近几年来在我国大型工程上都有得到东城应用, 例如2007年11月, 国智深公司与江苏谏壁签订了1000MW超临界机自动化控制项目。从分布式控制系统的综合运用情况来看, 其正呈稳步前进的趋势。

2. 开放性控制系统的发展趋势

开放性操作系统一般具有可互操作性、可移植性、可互补性的特点, 一般采用的多是嵌入式系统技术, 其中包括高性能微处理器嵌入系统和以Windows/CE、Linux、Vx Works为核心的嵌入系统[3]。仪器设备现在的开发正朝微型计算机方向发展, 有的公司已经提出在设计仪器仪表时, 应该把安装USB接口, 打印机接口、局域网网络接口等因素考虑其中, 这样就可以通过数据线连接其他的测控仪表或者执行器设备, 实现全程信息化转化监控设备的开放式互连系统。

3. 网络化控制系统的发展趋势

科学技术和计算机的进步使得网络信息技术得到空前迅猛发展, 网络信息技术开始与智能测控技术相结合, 在自动控制系统和工业生产设备中引入信息网络, 在公司建立企业信息网络底层, 这样一来, 就能够使得智能仪表的作用尽可能得得到充分利用。在不久的将来, 甚至会出现IP智能现场仪表, 真正实现公司人员办公自动化和工业生产自动化的完美结合。