工业自动化仪表及系统的智能化研究

李克

（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照，276800）

工业自动化仪表及系统的智能化研究

李克

（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照，276800）

信息化时代，随着计算机网络与通信技术的发展，作为工业自动化技术工具的自动化仪表也必将走向智能化。文章主要从工业自动化仪表及系统中的电源转换技术、Flash存储器、数字电位器、嵌入式Internet技术、软硬件协同设计模式等几方面探究了其智能化发展方向。

工业自动化仪表；智能化；新技术

0 引言

国外自动化仪表研究与应用起步早，并已经得到成熟应用。当前国际上自动化仪表已经朝着智能化和现场总线网络技术方向发展，对复杂工况和恶劣条件的适应性不断增强，解决了许多现场检测难题。我国在自动化仪表在改革开放之后才得到较大发展，如今随着我国经济实力与信息化水平的不断提升，高端装备制造产业，作为我国一个重要的战略性新兴产业受到极大重视，工业自动化仪表及系统的智能化亦成为必然趋势。

1 工业自动化仪表及系统智能化的可行性

近年来，工业自动化仪表及系统在数字化、网络化、集成化、智能化方面取得了较快发展。数字化已基本全面铺开，模拟仪表逐渐被数字化仪表和系统所取代，退出新建项目主流产品名目；无线通信的仪表和系统为工业自动化仪表及系统的网络化奠定基础，这种以有线数据通信为主，无线通信融入其中的仪表，已成为生产现场较分散行业的首选，而“移动互联”及4G商业移动数据通讯的普及，将开启工业自动化仪表及系统网络化的又一新篇章；工业自动化仪表及系统的集成化依赖于数字化网络化的发展，并不断改变与完善工业自动化仪表及系统的硬件模块，软件功能及组态化，以及相应的工程设计、组织与并行工程方式等；而工业自动化仪表及系统的智能化正是在其数字化、网络化、集成化不断成熟的过程中，依托于电源转换技术、Flash存储器、数字电位器、RTOS、嵌入式Internet技术、软硬件协同等新技术，以适应用户更高需求为基础而发展起来的。

2 工业自动化仪表及系统的智能化趋势

2.1 电源转换技术的应用

电源转换技术进步推进工业自动化仪表及系统的智能化主要表现在两方面，一方面是改进后的AC/DC增强了输入压力适应性，抗干扰能力和过压、过流保护能力，传统的自动化仪表采用模拟电源，输入交流电压，依次进行变压器隔离、整流、滤波、稳压，最终输出直流电压，改进后的AC/DC转换是通过开关管、高压隔离变压器、滤波稳压，最终输出直流电压。另一方面是DC/DC实现了电压变换和隔离创新，将其工作温度范围扩大到-40℃至+80℃，工作效率大大提升，可靠性更强，平均无故障时间可达100 万小时，增加了仪表的使用寿命。

2.2 Flash存储器与数字电位器的应用

FLASH存储器在工业自动化仪表及系统的应用，提高了仪表的读写速度，其擦除重复写功能也极大地方便了用户操作。而且FLASH 存储器可实现断电保存10 年之久，其价格低，容量大的特征更是受到广泛青睐。数字电位器主要用于零点迁移、量程调整、对比度调节等，其优势在于其掉电后电阻值依然保存，这就避免了传统仪表掉电后重新调整对比度的弊端，无需安装旋转部件，且数字电位器的可靠性更高，并能在条件十分恶劣的环境下使用。因此，工业自动化仪表及系统中的Flash存储器与数字电位器，已成为工业自动化仪表及系统智能化发展的必要硬件。

2.3 嵌入式Internet技术的应用

自动化仪表与Internet 联接的设想早已提出，但存在着Internet各通信协议不匹配问题，Internet上的各种通信协议对计算机存储器、运算速度等具有较高要求，一般仪器仪表多使用8位和16位MCU，支持TCP/IP 等Internet协议将占用大量系统资源。除了采用高性能的32位处理器及相应硬件平台之外，对于现存的8位和16位仪器仪表，嵌入式也提供了网络化的解决方案，比较典型的是嵌入式微型互联网技术EMIT。通过EMIT技术接入InternetEMIT，网关选用高性能嵌入式处理器，并在该网关上实现网络协议。嵌入式Internet技术在工业自动化仪表及系统的应用，发挥了系统的深度潜力，提高了原有的测量技术标准，改变了需在相同地点进行信息采集、分析和显示的固定化模式，使人们能够更自由地控制远程仪器设备，推进工业自动化仪表及系统的智能化应用。

2.4 软硬件协同设计模式的开发与应用

传统的工业自动化仪表及系统设计是将软硬件分开设计，再进行集成测试，若发现设计环节出错，很可能要重新展开系统设计，既增加设计成本，又延误开发周期。嵌入式系统的研究与应用，实现了工业自动化仪表及系统的软硬件协同开发，首先划分软硬件功能，并形成一个最佳的分解方案，在开发硬件前，验证好包含软件、硬件的嵌入式系统所实现的功能。具体来讲，可分为四个阶段，即系统功能描述和划分阶段（对系统的功能和性能进行模拟验证），软硬件设计阶段（根据设计目标和约束条件划分软硬件部分），协同模拟阶段（通过通信和同步机制模拟验证整个系统综合，发现与修正设计偏差），软硬件综合阶段（完成整个系统的设计）。

3 结束语

朝着智能化方向发展。如今，工业自动化仪表及系统的数字化、网络化、集成化的不断成熟，以及电源转换技术、Flash存储器、数字电位器、嵌入式Internet技术、软硬件协同设计等新技术的应用，为工业自动化仪表及系统的智能化奠定了基础。未来，工业自动化仪表及系统的智能化将为我国工业化发展与进步做出突出贡献。

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[2]王耀德.浅谈智能仪表在工业自动化控制中的应用[J].民营科技,2015,(04):1.

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随着信息技术的不断进步，工业自动化仪表及系统也正在

Research on the intelligence of industrial automation instrument and system

Li Ke
（Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.,Ltd，Rizhao Shandong,276800）

in the information age, with the development of computer network and communication technology, automation instrument, which is the tool of industrial automation technology, is also going to be intelligent. This article mainly from the aspects of power supply in the industrial automation instrument and system conversion technology, digital potentiometer, Flash memory, embedded Internet technology, hardware and software co design mode and explores the development direction of intelligent.

industrial automation instrument; intelligent; new technology

李克，男，1987年7月，籍贯山东莱州，本科，中级工程师，研究方向工业自动化与仪表。