自动化仪表控制系统应用及发展趋势分析

化工自控仪表的智能化发展与应用

在现代化学工业的生产过程中，自控仪表扮演着至关重要的角色。它们就像是化工生产的“眼睛”和“神经”，时刻监测着生产过程中的各种参数，并将这些信息准确、及时地反馈给控制系统，从而实现对生产过程的精确控制。随着科技的飞速发展，化工自控仪表也在不断地进化和升级，智能化成为了其发展的重要趋势。

一、化工自控仪表的智能化概述

智能化的化工自控仪表是将先进的传感器技术、计算机技术、通信技术和自动控制技术等有机融合在一起的产物。它们具备了更强的感知能力、数据处理能力和决策能力，能够实现更加精确、高效和可靠的生产过程控制。

与传统的化工自控仪表相比，智能化仪表具有诸多显著的优势。首先，智能化仪表能够实现自动校准和故障诊断，大大减少了人工维护的工作量和成本。其次，它们具有更高的测量精度和稳定性，能够提供更加准确和可靠的测量数据。此外，智能化仪表还具备良好的通信能力，可以与其他设备和系统进行无缝对接，实现信息的共享和协同工作。

二、智能化化工自控仪表的关键技术

1、 传感器技术 传感器是化工自控仪表的核心部件，其性能直接决定了仪表的测量精度和可靠性。智能化的传感器采用了先进的材料和制造工艺，能够实现对温度、压力、流量、液位等各种参数的高精度测量。同时，一些新型的传感器还具备了自诊断和自补偿功能，能够有效地提高传感器的稳定性和使用寿命。

2、 微处理器技术

微处理器的应用使得化工自控仪表具备了强大的数据处理和运算能力。它们可以对采集到的大量数据进行快速分析和处理，提取出有用的信息，并根据预设的控制算法生成控制指令。此外，微处理器还可以实现仪表的智能化功能，如自动校准、故障诊断、自适应控制等。

3、 通信技术

通信技术是实现化工自控仪表智能化的重要手段。目前，常用的通信协议包括现场总线（如 PROFIBUS、CAN 等）和工业以太网等。这些通信技术能够实现仪表与控制系统、上位机以及其他设备之间的高速、可靠的数据传输，从而实现整个生产过程的信息化和自动化。

仪表自动化应用发展趋势探讨　

司维鹏　

（盛安建设集团有限公司，山东　淄博２５５０００）　技术市场　

【摘要】作为电气工程自动化的分支之一的仪表自动化，随着科学技术的快速发展，仪表自动化的水平不断提高，并且在社　

会生产生活中，得到了广泛应用。　

【关键词】仪表自动化；应用；发展　

作为电气工程自动化控制分支之一的仪表自动化，具有特　

殊性和重要性。第一，作为电气系统测量以及显示的重要仪　器——仪表，是进行信息采集的重要工具之一。第二，只有做到　

对生产过程实施全过程监控，才可以保证工业设备的正常运　

行。第三，自动化仪表可以自动完成测量工作，并且记录数据，　

控制设备，无需人员操作。自动化仪表的测量结果精确、显示清　

晰、操作简单、人为误差小等优点，在生产生活中应用广泛。　

一、仪表自动化的发展历程　

仪表自动化的发展历程是伴随着科技发展而产生的，其发　

展离不开科技的进步，同时与计算机的发展紧密结合。在２０世　

纪４０年代，化工仪表自动化问世，其特点是体积大、精度低，主　

要作用是记录一些人工无法观测的数据例如：气压、温度等。在　

２０世纪６０年代，随着集成电路的发展，自动化仪表的发展方向　

为小体积、高性能、运算速度高、精度提高。同时由于第一台计　

算机的面世，实现了采用计算机数据处理各种自动化方案。随　

着新技术在生产中的应用，提高了成产量。２０世纪７Ｏ年代早　

期，由于科技革命，仪表自动化迅速发展，提高了生产功能。２０　

世纪８０年代至今，仪表自动化的发展方向是大规模集成化，模　块化、专业化。　

二、自动化仪表的测试分类　

在人们生活生产的方方面面，仪表发挥着重要作用，仪表　

分类的依据是需要测量的数据类型。（１）压力仪表。压力表是最　

早使用的压力仪表，其工作原理是通过导压管道连接压力计，　

观察生产过程各阶段的压力变化情况。压力表分为压力传感　

器、压力变送器和特种压力仪等。在压力表方面，仪表自动化的　作用原理是压力调节系统通过压力变送器或者位移平衡式调　

自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势综述

自动化仪表和控制系统作为整个装备的神经中枢、运行中心和安全屏障，已经成为重大装备的重要组成部分，对我国装备工业的振兴和发展具有重要意义。经过“九五”、“十五”期间国家的支持和发展，我国仪器仪表工业己形成门类比较齐全、布局较为合理，并有一定技术基础和生产规模的工业体系。

1 国内外仪器仪表行业发展现状

1.1 行业技术发展现状

根据国内外的仪表行业的发展趋势，我国仪表行业技术如今已经逐渐和国外的仪表行业降低了差距，并且整个行业技术的发展现状也处于市场的开拓期，简单来说，如今，我国已经处于发展中国家，对于国外来说，发达国家比较多，所以，整体对于仪器精密程度来说的要求都比较高所以，对于国外来说，已经早于中国进行了仪表行业的深入发展。具体来说，我国现在已经开始进行先进自动控制系统、大型精密测试设备、新型仪器仪表及传感器三大重点。而对于国外来说，已经开始进行仪表测量的自动化，已经逐渐减少了人为的操作。自动化测量不仅仅能够减少和避免很多的人工误差，而且对于测量的数据还能够通过计算机或者网络进行远程传送，保证数据的记录也没有问题，整个过程自动化，不仅仅增加了数据测量的准确率，而且最大程度的增加了测量的效率。另外，根据如今国内外市场的需求来看，仪表测量的行业对于整个市场需求来说也很重要，特别是通信、广播电视市场的巨大发展，引发了电子测量仪器市场的迅速增长。其次，市场虽然比较清晰，比较显而易见的明显市场需求，但是，同样重要的一个原因是，产品在推出过程中侧重考虑了当今的市场需求，比如说现在属于新时代新社会，在仪表的发展过程中必然会将仪表测绘和网络数字化相结合，虽然在国外的发达社会已经有了一定的应用经验，但是在我国，数字化发展，必然会增加其他类型产业的应用，应该说这种实验现象比较符合当时发达国家的发明方向。虽然在我国，仪表行业的发展前景很可观，但是，我国在仪器的制造过程中，成本和利润没有考虑到平衡的关系，如果在仪器制造过程中对仪表的精度有太大的要求，这样造成成本太高，并且把更便宜、更好、更快、更易使用的测试仪器作为奋斗目标。

Ｎｏ．０４，２０１２　现代商贸工业　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１２年第４期　

自动化仪表控制系统技术发展趋势展望　

杨　振　（海南师范大学物理与电子工程学院，海南海口５７１１５８）　摘　要：由于科学技术的快速进步以及人工智能的不断发展，自动化仪表控制系统对于设备而言发挥了愈来愈关键的　作用，通过使用嵌入式微机使得自动化仪表的结构设计与概念发生了根本改变，对系统的发展也有比深远的影响。利用对　自动化仪表的发展进行分析，对于其具有智能化、网络化、总线化以及开放性的基本特点以及发展方向进行讨论。　关键词：自动化仪表；计算机控制系统；嵌入式　中图分类号：Ｆ４９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１２）０４—０２３９—０１　１　自动化仪表控制系统的简要介绍　自动化仪表控制系统是一个设备的神经中枢，发挥对　设备是否正常运转进行监测的作用，也可以为调整设备的　基本技术参数提供参考。自动化仪表主要是由一些自动化　元器件组成的，具备十分完善的自动化功能的一种技术工　具。它通常同时具备好几种功能，比如测量或者记录、显　示、控制以及自动报警等。自动化仪表通常包括：流量、压力、　温度等各种仪表、校验仪表的压力、热工、标准等各种校验仪　表、还有就是数控、流量等仪表普遍用于石化、冶金、电力、科　学研究以及国防等领域的自动化控制。自动化仪表控制系　统是工业自动化系统的组成部分之一，自动化仪表发挥了对　信息进行转换的作用，可以将输入信号转变为输出信号。信　号能够根据时间域或者频率域进行表达，传输的信号能够调　制成连续性的模拟量或者是断断续续的数字量模式。　２自动化仪表的发展　由于计算机技术的快速进步与迅猛发展，自动化仪表也　得到了突飞猛进地发展，尤其是在过程自动化的实现、对测　量数据进行处理以及系统控制等这些方面获得了长足的进　步。进入２１世纪之后，部分准确度与性能比较高的以及功能　较多的测量仪器均已经嵌入微型处理器。我们国家的自动　化仪表已经具备了网络化、智能化、总线化以及开放性等特　点，尽管从整体而言和国外先进的技术相比较还存在一定的　差距，然而在部分领域也达到领先世界的水平。此外，最近　几年以来温度仪表的重大进展是红外热像仪的得到非常广　泛地运用。我国制造的低端压力以及带热功能的压力变送　器在最近几年也获得快速的发展，品种与规格齐全、价格低　廉，在市场上具有很强的竞争力。最近几年以来，控制阀行　业也取得了明显地进步，产品的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等问题　有了明显的改进，很多产品的质量已经达到国际先进的水　平。在控制系统领域的发展也是让人振奋。　３　自动化仪表控制系统的发展方向　自动化仪表技术也随着科技的发展而发展，对于仪器　仪表有了更高的标准与要求。仪器仪表今后的发展方向是　充分运用全新的工作原理以及选择全新的材料和元件，比　如运用超声波、Ｘ射线、微波、远红外线、核磁共振成像以及　激光等原理，运用不同的半导体敏感元器件、集成光路与电　路、光导纤维等等。其最终目标是使得仪器仪表更加小型　化，重量更轻、生产成本不断降低以及更加有利于使用和维　修等。此外，运用微机使得仪器仪表的性能不断增强，使得　仪器仪表的自动化与智能化程度以及处理数据的能力进一　步提高。从而实现仪器仪表不但可以供单项使用，并且可　以通过标准接Ｉ：１以及数据通道和计算机有效结合，构成不　同的测控管理工作的综合系统。　３．１分布式控制系统的发展方向　分布式控制系统为一种全新的计算机控制系统，它是　基于集中式控制系统逐步发展与演变出来的。它是主要由　一个过程控制级以及过程监控级所构成的利用通信网络作　为其纽带的系统，将现代计算机技术、现代通信技术、现代　图形显示技术以及现代控制技术即４Ｃ技术进行综合，其指　导思想是集中操作与分散控制与集中操作、分级管理以及　配置灵活等。我国生产的ＤＣＳ系统早已运用于大型超临界　火力发电机组的控制系统。　３．２开放性控制系统的发展方向　当前的测控仪器愈来愈多使用嵌入式的操作系统核心　软件以及性能非常高的微处理的核心硬件系统的嵌入式系　统技术，今后的仪器仪表以及计算机之间的相互联系也会　变得更加紧密，安捷伦公司认为仪器仪表等相关设备上都　应该具有计算机的全部接口，比如打印接、ＵＢＳ、局域网网　络等各种接口等，测量的结果也应当利用ＵＢＳ接口保存到　移动硬盘等可移动存储设备中去，使用该设备就像操作一　台计算机一样，接口齐全的话可以将现场的各种测控仪表　或者相关执行器设备连接起来，在过程控制系统的主计算　机的支持下，利用网络形成具备特定功能的测量与控制系　统，从而达到了对多种智能化现场测量与控制设备进行开　放式的相互连接。　３．３　网络化控制系统的发展方向　现场总线技术通过数字化的通信技术，从而使得自动　控制系统和现场的相关设备连接到企业的信息网络，当作　企业信息网络的底层，可以有效发挥智能仪表的作功能。　由于工业信息网络技术的快速发展，在不久的将来可能会　产生以网络结构体系为主的全新的自动化仪表，也就是ＩＰ　智能现场仪表，比如建立在以嵌入式互联网为基础的控制　网络体系结构，其基本的特点是：Ｅｔｈｅｒｎｅｔ将贯穿到网络的　每一个层次，从而使得网络变得更加透明，覆盖到企业全部　的运用范围从而达到了实质意义上人工办公和工业自动化　办公的完美融合，所以可以称之为扁平化的工业信息控制　网络，其优良的互连性以及可扩展性使得该系统成为实质　意义上的一种完全开放式的网络体系结构，从而实现了实　质意义上的大统一。　现代先进的智能化的自动化仪表技术的发展不仅使得　仪表自身的性能得到提升，对于控制网络的体系结构也产　生了重大影响，它不再是只有单一功能固定结构，其适应性　不断增强，功能也愈来愈完善，可以肯定的是，新一代的智　能化仪器仪表将会在计算机信息网络技术的支撑下获得更　加广泛的运用。　参考文献　［１］赵群，张翔，谢素珍，等．自动化仪表与控制系统的现状与发展趋　势综述［Ｊ］．现代制造技术与装备，２００７．　－－－——２３９・－－