仪表自动化的主要应用研究

娄俊鹏

摘 要：随着科学技术不断发展，电气工程技术也实现了质的飞跃，通过与计算机网络系统的整合，形成了更加智能、自动化的技术体系，而仪表在电气系统中有着非常重要的作用，仪表更是电气设备设施不可缺少的重要内容，电气工程进步对仪表的要求也在提高。仪表在电气系统中的应用非常广泛，通过仪表功能，能够全方位、立体化的反映电气运行基本情况，电气系统所显示的数据通过仪表体现出来，能够直观的看到电气运行情况，电气技术实现自动化，而仪表也需要更加智能，才能满足需求。文章主要通过对仪表自动化发展方向与趋势的分析，进一步提出了仪表自动化应用情况，以此，促进仪表自动化更好的为电气工程服务。

关键词：仪表自动化；分析；发展趋势

中图分类号：TQ515.8 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0174-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， electrical engineering technology has also achieved a qualitative leap， and through the integration with the computer network system， formed a more intelligent， automated technology system， and the instrument plays a very important role in the electrical system. Instrumentation is an indispensable important content of electrical equipment facilities， and the requirements of the electrical engineering progress to the instrument are also raised. The application of instrument in electric system is very extensive. Through the function of instrument， it can reflect the basic situation of electric operation in all directions and three-dimensional. The data of electric system can be reflected through instrument， and the electric operation can be seen intuitively. The electric technology realizes the automation， and the instrument also needs to be more intelligent in order to meet the demand.

Keywords： instrument automation； analysis； development trend

1 概述

仪表在电气系统中非常重要，通过儀表功能，能够全面反映出电气系统测量和信息采集情况，随着电气工程创新发展，仪表也需要不断跟进才能满足电气工程需要，推动电气工程更好地发展。仪表是电气系统自动化控制的前提，没有仪表则无法对设备进行自动控制，仪表在电气工程中的特殊性体现在直观客观，仪表实现了自动化，就可以解放人力劳动，在没有人控制的情况下，对设备进行自动控制，形成有用的数据并对数据实现远程传输，实现电气工程现代化。

2 自动化仪表测试分类

2.1 压力仪表类。在各类生产活动中，有些设备需要控制好压力，那么在生产中就会用到大量的压力计，通过压力计的显示，对设备进行把握与管理。这种传统的压力计控制远远不能满足生产需要，在生产过程中，也会出现失误，导致设备出现问题或者故障，因为压力设备是采取导压管道连接压力计进而实现对生产过程中压力的查看，对压力的观察需要人力来完成，要随时进行记录与掌握，如果出现失误则会导致设备破损，严重的还会造成人员伤亡。压力表又有多种类型，常分为压力传感器、压力变送器等，操作起来较为复杂，也影响到了生产效率的提升。而通过使用仪表自动化控制，就能够随时掌握压力情况，通过压力软件系统就能够对设备压力情况全面了解，设备的压力能够随时进行远程传输，确保后方对压力情况的把握，控制好设备运行。

2.2 温度仪表。对于锅炉设备的运行需要把握好温度，只有这样，才能满足生产需要，确保锅炉安全。那么对锅炉的控制则需要对温度进行有效把握，通过在生产中的测定合理解决温度问题，锅炉设备的温度会随着时间的推移出现变化，以往主要是采用热电阻或热点偶等进行控制，在技术推动下，各项设备相继出现，目前已经完全实现了智能化控制，通过智能控制，能够掌握好温度情况，实现系统整体控制，智能温度控制主要是用总线技术实现的，通过把采温设备采集到的数据输到微电脑芯片，对相关信息进行分析与处理，形成有价值的分析点，使操作变得更加简便快捷，确保了设备的安全与稳定运行。

2.3 物位仪表。物位仪表主要是采用对位置记录的方式，实现对产品测量，比如说，各类化工生产过程中，需要利用仪表对试样高度进行精准的测量，保证试样符合生产要求；输油管道操作中，也要使用到这项技术，通过对油面位置测量掌握好油料高度，确保生产的持续稳定；另外，铁道电气化工程往往会使用到激光测距，这些也属于物位仪表范围。

2.4 流量流速仪表。生产过程中，需要对流量进行控制，要想了解流量情况，则需要通过仪表来体现，流量仪表主要是采用单位时间内流经相应横截面积流体质量和体积采集相关数据，达到精准测量的目的，也可以直接对管道规定时间流量的体积和质量进行观测，实现精准的测量。

3 仪表自动化的优势

3.1 存储功能。传统仪表是机械式的，主要是采用组合逻辑电路和时序电路构成，这种仪表只能形成短暂的记忆，如果对下一个目标进行识别，则会出现替代，上层信息将会被覆盖，出现下阶段信息消失的现象，原始仪表不能满足现代化调整生产需求，通过与计算机的组合，全面改变了传统仪表短时间记忆的能力，提升了对信息的记录记忆，形成了智能化控制，通过仪表反映出来的信息能够即时进入电脑系统，形成永久的保存，实现长久记忆，而且还能对以往信息与当前信息进行比对，对数据进行有效分析处理。

3.2 可拓展。以往硬件机械仪表不利于拓展，对一些先进设备不能接入，无法形成统一工作模式，而随着技术发展，自动化仪表则会有大的空间，通过相应软件调控，就能在一定程度上接入各种设备设施，完全不同于原来硬件逻辑电路仪表，其原理主要是抽象程序代替了处理器结构，如果想接入一台设备，只需要通过对软件的升级就可以完成，确保仪表自动化、智能化功能拓展。

3.3 仪表增加了计算和数据处理能力。当前，自动化仪表里面有微型计算机系统，通过计算机功能就能对大数据进行系统处理，满足各类生产需求。仪表有了很强的数据处理能力后，则会实现高精度生产，使设计数据更能直观体现出来，保证了生产的品质。

4 仪表自动化发展趋势

4.1 实现DCS的转变。随着各项技术的发展，以往传统技术能力得到了提高，特别是计算机技术的创新，使仪表更加自动化，大大提高了企业运行能力与水平。传统DCS在原始生产中可以实现流程控制，但是随着社会总需求的增长，出现了新型仪表，DCS逐渐代替传统DCS，在生产中得到了广泛的推广。随着仪表自动化大规模集成发展，在很多领域已经完成形成了自动化控制与操作，满足着当代生产需要。通过计算机集成系统能够有效推动生产系统改进，提高企业运行效率，对生产全过程进行控制。通信工程与信息技术的结合，又大大提高了电气自动化水平，提高了仪表的远程控制能力。通过数据共享能够保证各生产单位即时了解运行情况，降低成本、提高效益。

4.2 现场总线系统发展。现场总线主要是用来实现现场设备和自动化系统间的通信系统，通信系统是全数字化和开放的，其建设主要是利用了分支结构并能进行串行和双向通信，通过与仪表的连接，保证了仪表自动化结构，总线系统的发展，还能夠大大提升仪表的控制范围，使仪表能在最大半径内完成控制，形成了现场总线控制系统，通过这种系统的完善，有效保证了测量和控制的一体化，更能实现对设备的分散控制与管理，最大限度的提高了设备运行效率、降低生产成本、维护设备稳定，通过有效的改善，提高了现场总线和总线系统的应用能力，实现了资源的节省，使有限资源得到充分利用，仪表自动化发展，从根本上推动了分散控制和开放式控制系统的发展，提升了电气工程质量。

4.3 控制软件将逐步标准化。通过软件系统的组装，能够全面提升仪表功能，先进的软件控制系统大大改善了工程效果，使电气工程得到良好科学的控制，软件工程的应用，从根本上改变了系统原先存在的问题，以往系统存在非线性、时变性、不稳定性，制约了电气工程发展，只有通过先进理念，提升仪表功能，才能降低外部事物干扰，使设备更加稳定，结构更加清晰，减少事故的发生，不断推动控制软件实现标准化、商品化、工程化，确保仪表更加稳定安全。

5 仪表自动化发展建议

5.1 引进先进的传感技术。仪表需要数据支撑，没有数据则体现不出仪表的价值，仪表也是数据采集的主要单元，通过对数据的采集，能够快速实现存储，完成系统分析与处理。传感器是在对数据采集中的重要环节，传感器发展得好坏直接影响到仪表性能，所以，仪表自动化发展取决于传感器新技术应用，只有全面提升传感器品质，才能从根本上实现自动化控制目标。传感器主要是非线性、前馈和后滞等调节内容，通过现代计算机设备很好地能引入到传统比例微积分模式中，改变传统调试结构，这就会使自动化多回路复杂问题得到良好的解决。传感器材料也对精度有直接影响，为了保证精准度，需要合理使用材料，选择使用先进材料，为传感器发展提供基础，使传感器更加先进，不断推进仪表微型化和集成化。

5.2 加强仪表调节器全面智能化发展。微处理器技术不断发展，同时也推动了调节器向智能化和数字化方向发展，数字化功能的拓展，全面提高了仪表的自动化功能，所以说，只有在仪表自动化发展中，不断进行数字式改造，才能创造性的实现仪表模式突破，满足各方面功能需求，同时，也能够很好的促进仪表自动化功能完善，确保仪表性能稳定。调节器能够全面实现多种制式信号同时接入，对同时输入的信号进行合并处理，PID自动设置方面及EEPROM技术使用，也全面实现了自动化的控制，使控制能力得到不断加强，功能提升的同时，也方便了操作，仪表调节器逐渐实现智能化、自动化，从根本上促进了行业进步与发展，满足了现代化的大生产需要。

5.3 提高软硬件集成度。集成度是软硬件的配合效果，如果配合不好，则会出现问题，导致数据不准，影响到生产质量。通过使用可编程控制器来实现软硬件集成度，就完全能够改善这种现象，提高整体性能。PLC是可编程的控制器，主要作用就是对传感器采集到的所有数据进行分析与处理，根据指令向不同的方向发送，而通过软件控制，则会全面提高逻辑能力，对复杂的信息进行精准分析。采用软件编程能够从根本上取代相应硬件控制，使控制更加智能，软件与硬件和匹配，大大提升了数据测量的精度。

6 结束语

经济不断发展过程中，新技术、新应用得到推广，在电气工程中，只有全面引进新技术，才能创新仪表功能，实现仪表性能上的自动化、智能化，提高生产能力，保证产品质量。

参考文献：

[1]丁向阳，于丽丽.论仪表自动化应用发展趋势及建议[J].价值工程，2011（21）.

[2]陈强.仪表自动化应用发展趋势分析及应对[J].信息通信，2012（2）.