自動(dòng)化控制在儀器儀表中應(yīng)用淺析

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摘要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步深化了工業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化發(fā)展趨勢。自動(dòng)化控制技術(shù)在基礎(chǔ)工具中的應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步發(fā)展。儀器儀表是基礎(chǔ)技術(shù)工具中的重要內(nèi)容，自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，對于提高工業(yè)生產(chǎn)效率發(fā)揮著重要作用。本文簡要分析了自動(dòng)化儀器儀表及其發(fā)展前景，以及儀器儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)，并重點(diǎn)探索了自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制技術(shù)；儀器儀表；應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提升，加快了新技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的普及應(yīng)用，先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)，進(jìn)而促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的快速擴(kuò)大。反之，對自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的深化應(yīng)用提出了更高的要求。儀器儀表作為基礎(chǔ)性技術(shù)工具，其自動(dòng)化水平直接關(guān)系到生產(chǎn)效能。因此，加強(qiáng)自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用探究，提高技術(shù)應(yīng)用水平和效率，對于推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展，維護(hù)我國現(xiàn)代化建設(shè)持續(xù)穩(wěn)步提升具有重要意義。

1自動(dòng)化儀器儀表及發(fā)展前景

儀器儀表是由大量的元件所構(gòu)成的，自動(dòng)化儀器儀表則是通過自動(dòng)化技術(shù)，賦予其中各元件自動(dòng)化能力，從而實(shí)現(xiàn)儀器儀表整體的自動(dòng)化。在自動(dòng)化一期中，主要包括傳感器、變送器以及顯示器三個(gè)模塊。其中，傳感器是進(jìn)行自動(dòng)化信號采集與控制部分，通過傳感器自動(dòng)收集發(fā)出的信號，為以續(xù)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)；變送器負(fù)責(zé)對信號進(jìn)行自動(dòng)化分析與處理，對從傳感器中傳輸?shù)哪M信號進(jìn)行處理后，得出相應(yīng)的電信號；顯示器則主要負(fù)責(zé)傳達(dá)和表述結(jié)果，直觀展示出相應(yīng)的測量結(jié)果。自動(dòng)化儀表主要是指自動(dòng)化元件組合系統(tǒng)，具備自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備功能。隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，市場中的自動(dòng)化儀器儀表類型較多，并且應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域廣泛，在國家電力、環(huán)境監(jiān)測等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域中均實(shí)現(xiàn)了重要應(yīng)用。儀器儀表本身就是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工具，設(shè)計(jì)專業(yè)領(lǐng)域眾多，包括基礎(chǔ)和應(yīng)用各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域中。在電力行業(yè)中，隨著國家電力網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)范圍全面覆蓋，智能化電網(wǎng)建設(shè)水平不斷提高，對自動(dòng)化儀器儀表實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控的需求也不斷上升；在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，自動(dòng)化儀器儀表在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控、污染源監(jiān)測等方面的應(yīng)用效率非常高。由此可見，在當(dāng)前時(shí)展背景下，儀器儀表自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)成為我國工業(yè)快速發(fā)展下的必然趨勢，自動(dòng)化儀器儀表逐漸成為一種剛性需求，為社會(huì)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的動(dòng)力支持和重要保障。

2儀器儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，儀器儀表作為基礎(chǔ)技術(shù)工具，需要較高的精確度、分辨率和工作速度，確保機(jī)械設(shè)備的高效運(yùn)行。在儀器儀表中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，主要目的就是為了最大地提升儀器儀表的精確度、分辨率及工作速度。具體來說，儀器儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)主要為以下幾種。（1）傳感技術(shù)。傳感技術(shù)為儀器儀表監(jiān)測技術(shù)水平的提升奠定了重要基礎(chǔ)。在儀器儀表中，數(shù)據(jù)信息是其實(shí)現(xiàn)控制目的的基礎(chǔ)，利用傳感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的快速獲取，從而高效完成檢測。（2）系統(tǒng)集成技術(shù)。儀器儀表的自動(dòng)化和控制性能，均直接受到系統(tǒng)集成的影響，尤其是在儀器儀表自動(dòng)化控制中，該技術(shù)能夠?qū)⒏鱾€(gè)子系統(tǒng)有效連接，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對物理層關(guān)系進(jìn)行分析，并建立相應(yīng)的通信模塊，實(shí)現(xiàn)具體工作實(shí)施。（3）智能控制技術(shù)。該技術(shù)是對儀器儀表的測控系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過監(jiān)控工具及設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的全面監(jiān)控監(jiān)測，從而確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。智能控制技術(shù)是自動(dòng)化儀器儀表發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)。（4）人機(jī)界面技術(shù)。在儀器儀表操作過程中，良好的人機(jī)互動(dòng)界面對操作人員操作有效性的影響也是非常大的。利用人機(jī)界面技術(shù)，能夠?qū)⒉僮魅藛T與儀器儀表系統(tǒng)建立互動(dòng)界面，從而有效提高操作人員進(jìn)行系統(tǒng)操作與設(shè)備維護(hù)效率。

3自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用

3.1優(yōu)化儀器儀表結(jié)構(gòu)

實(shí)現(xiàn)儀器儀表結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，是提高自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用水平的關(guān)鍵內(nèi)容。首先，自動(dòng)化控制技術(shù)促進(jìn)了儀器儀表的快速發(fā)展。通過將智能化軟硬件與儀器儀表的有機(jī)結(jié)合，必然可以提高儀器儀表的性能與測量速度和效率，優(yōu)化其測量功能。例如，將智能算法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，與儀器儀表相結(jié)合，其工作效率會(huì)得到大幅提升，對獲取數(shù)據(jù)信息的測算速度與準(zhǔn)確度大大提升，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的高效運(yùn)行。其次，在獨(dú)立的儀器儀表系統(tǒng)中，結(jié)合應(yīng)用微處理器和微控制器，在通過模糊算法進(jìn)行控制。這種自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于不受以往的數(shù)據(jù)模型的干擾，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對規(guī)則內(nèi)容進(jìn)行綜合，在通過離線計(jì)算以及現(xiàn)場的實(shí)際調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的優(yōu)化分析及有效控制。

3.2準(zhǔn)確進(jìn)行位置識別

自動(dòng)化控制技術(shù)中，位置識別技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)借助儀器自身進(jìn)行位置識別的目的。在位置識別技術(shù)應(yīng)用中，包括內(nèi)部識別與外部識別技術(shù)，在識別設(shè)備位置過程中，需要運(yùn)用回轉(zhuǎn)式傳感設(shè)備，根據(jù)位置配合完成對設(shè)備的內(nèi)部位置識別。在對內(nèi)部位置進(jìn)行識別的前提下，數(shù)據(jù)檢測的有效性能夠大大提升，提高數(shù)據(jù)獲取及向電腦中傳輸?shù)男?，根?jù)設(shè)備位置變化進(jìn)行相應(yīng)的判斷，從而提高數(shù)據(jù)處理的有效性。同時(shí)，在外部設(shè)備位置識別中，可以利用基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)備，通過電磁波、超聲波等進(jìn)行判斷，最終獲取儀器儀表的具體位置。

3.3設(shè)計(jì)虛擬儀器

在儀器儀表開發(fā)階段，自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用主要是通過對虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。將儀器儀表中的關(guān)鍵信息，運(yùn)用源代碼的形式展示出來并進(jìn)行相應(yīng)的解讀。在客戶購買儀器儀表設(shè)備后，生產(chǎn)廠家通過向客戶提供儀器儀表相應(yīng)的源代碼，從而幫助客戶能夠根據(jù)其中的代碼信息，實(shí)現(xiàn)對虛擬儀器的驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自身生產(chǎn)對儀器儀表應(yīng)用的實(shí)際要求?，F(xiàn)階段，虛擬儀器技術(shù)在自動(dòng)化儀器儀表中的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，呈現(xiàn)出非常高的適應(yīng)性優(yōu)勢。同時(shí)，一些廠家開始立足客戶實(shí)際需求進(jìn)行深入開發(fā)和完善，提高儀器儀表設(shè)備的運(yùn)行效率，同時(shí)提升程序軟件的管理效率及靈活度，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一是提高驅(qū)動(dòng)設(shè)備的靈活性，大幅提升運(yùn)行效率；二是在人機(jī)交互體驗(yàn)中運(yùn)用開發(fā)工具，促進(jìn)智能化儀器驅(qū)動(dòng)代碼產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)代碼統(tǒng)一，提高操作簡便快捷；三是運(yùn)用智能化手段，對儀器運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測與識別，用戶可根據(jù)自身生產(chǎn)需求，通過智能化設(shè)備提高管理效率。在不同的場合，虛擬儀器設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)測試與實(shí)際運(yùn)行不同模式之間的轉(zhuǎn)換。

3.4實(shí)現(xiàn)群控協(xié)作

隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在儀器儀表設(shè)備運(yùn)行中，開始不斷向聯(lián)合運(yùn)行的方向發(fā)展，從而對儀器儀表自動(dòng)化控制水平提出了更好的要求。因此，在自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的聯(lián)合運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)建立符合設(shè)備特點(diǎn)的相應(yīng)檢測裝置，從而確保操作人員在實(shí)施聯(lián)合運(yùn)行中，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，并將其向控制中心進(jìn)行自動(dòng)傳輸，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，工作人員可通過電腦進(jìn)行處理，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行方法的優(yōu)化，并將獲得的優(yōu)化指令數(shù)據(jù)信息向儀器儀表中傳輸，使其按照相應(yīng)指令操作運(yùn)行，有效提高生產(chǎn)效率。

3.5儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)階段，在儀器儀表應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)中，相關(guān)人員通過將儀器儀表與計(jì)算機(jī)連接在一起形成網(wǎng)絡(luò)，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的軟硬件功能，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)等，實(shí)現(xiàn)對各類型儀器儀表資源的有效整合，從而形成儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)化、智能化應(yīng)用?，F(xiàn)階段，儀器儀表與Web連接的形式已經(jīng)較為常見，其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有效提高設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。例如，將萬用表等儀器儀表與網(wǎng)絡(luò)連接，可以實(shí)現(xiàn)識別模式與各類功能軟件的有機(jī)結(jié)合，并對儀器儀表功能進(jìn)行有效區(qū)分，從而實(shí)現(xiàn)快速測量臨界值。此外，在自動(dòng)化儀器儀表改進(jìn)過程中，部分廠家利用網(wǎng)絡(luò)化使其傳統(tǒng)工作中的數(shù)據(jù)采集模式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從單獨(dú)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际綌?shù)據(jù)采集，從而更適應(yīng)遠(yuǎn)程操作要求，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控的需求。因此，儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化有效提高了用戶控制能力，并可以對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集能力也得到了大幅提升。

4結(jié)語

自動(dòng)化、智能化已經(jīng)成為未來社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，各行業(yè)領(lǐng)域也必然隨之發(fā)生顛覆性變化。自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用，有效改進(jìn)了傳統(tǒng)儀器儀表方式，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化工作，提高了工作效率和工作質(zhì)量。提高儀器儀表對自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用水平，不斷實(shí)現(xiàn)儀器儀表設(shè)備功能及作用的創(chuàng)新發(fā)展，將是未來儀器儀表發(fā)展的主要方向。

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作者:鄭金亮 單位:遼寧華正工程設(shè)計(jì)有限公司