探索仪器仪表中的自动化控制及其应用

胡斌

摘 要 随着计算机与人工智能领域的快速发展，近年来我国在仪器仪表自动化控制领域实现了较为长足进步，相关研究的大量涌现便能够证明这一认知。基于此，本文将简单分析仪器仪表中的自动化控制，并结合实例深入探讨自动化控制的应用，希望研究内容能够为行业发展带来一定启发。

关键词 仪器仪表 自动化控制 步进电机

中图分类号：TP273文献标识码：A

0前言

在各行业自动化程度不断提升的今天，仪器仪表自动化控制的受关注程度也随之不断提升。结合实际调研可以發现，网络化控制、智能化控制、虚拟化控制均属于仪器仪表自动化控制的典型，为更好发挥自动化控制的优势，满足我国各领域发展需要，正是本文围绕仪器仪表中的自动化控制及其应用开展具体研究的原因所在。

1仪器仪表中的自动化控制

1.1自动化控制概述

现阶段仪器仪表自动化控制主要涉及温度控制、压力控制、流量控制等内容，在煤矿开采、国家电网、智能家居等领域，仪器仪表自动化控制均有着较为广泛应用。随着科学技术的快速发展，光导纤维、高分子复合材料、碳纳米管等新型材料，以及化学敏、气敏、湿敏等器件均为仪器仪表自动化控制奠定了坚实基础，自动化控制的网络化、智能化、小型化发展趋势也因此不断增强，由此实现的仪器仪表自动化控制应用范围扩大、成本降低必须得到重视。

1.2典型应用

仪器仪表性能改进、虚拟仪器结构设计、仪器仪表网络化均属于自动化控制在仪器仪表领域的典型应用，具体应用如下：（1）仪器仪表性能改进。通过智能硬件与智能软件的结合、智能算法的应用，自动化控制可有效改进仪器仪表性能，测量功能增加、测量准确性和速度提升均可由此实现。在具体实践中，基于模糊控制算法的自动化控制设计、基于蚁群算法遗传算法的仪器仪表工作效率提升、结合芯片的仪器仪表现场调试均属于其中典型，仪器仪表的性能、工作效率均将实现长足提升。（2）虚拟仪器结构设计。在基于自动化控制的仪器仪表改造过程中，虚拟器的应用较为广泛，通过结合虚拟仪器驱动器，即可实现即插即用，实现基于源代码的服务供给。在虚拟仪器结构设计中，驱动器的简便性提升、仪器仪表自动控制开发平台的人机交互优化、智能化管理均属于其中关键，由此即可基于先进的控制方法较好实现仪器仪表的实时、自动检测与维护，仪器仪表的正常运行可得到较好保障。（3）仪器仪表网络化。在应用仪器仪表的过程中，可引入计算机构建网络，由此即可在智能化的软件与硬件功能支持下，更好开发仪器仪表的潜力，如模式识别、自组织、自学习、神经网络自适应、联想记忆。通过仪器仪表的网络化，仪器仪表的优势与计算机的优势可实现充分结合，配合相关模式识别软件，不同种类的仪器仪表即可更为快速、准确的完成临界值测定，仪器仪表的应用目的可更好得以满足。此外，近年来传统的数据采集模式正逐渐被我国各类企业所抛弃，分布式数据采集体系由此逐渐取代单独实行的数据采集，这不仅使得数据采集的远程操作顺利实现，实时的数据监控可为数据采集、存储、运用工作的开展提供有力支持，配合智能化技术，数据不正确问题的及时解决、仪器仪表实时控制实现均可获得有力支持。

2实例分析

为提升研究的实践价值，本文以汽车仪表步进电机作为研究对象，以此深入探讨仪器仪表的自动化控制应用。作为将电脉冲信号转化为机械角位的执行机构，步进电机可在电脉冲信号驱动下按一定方向转动固定角度，角位移量可基于脉冲个数的控制实现控制，准确定位的目的可由此顺利实现。步进电机转动的加速度和速度控制可基于控制脉冲频率得到有效控制，调速的目的也能够由此实现。由于具备工作可靠、惯性小、精度高等、可实现高精度快速开环控制等优点，步进电机在汽车仪表指针控制中的应用较为广泛化，为保证步进电机更好服务于汽车仪表的自动化控制，必须设法保证步进电机的质量，因此本文建议针对性设计汽车仪表步进电机控制系统。

图1为典型的汽车仪表步进电机控制系统，该系统由数据显示模块、数据处理模块、数据采集模块三个主要模块组成，步进电机控制模系统可由微处理器集成，并采用图2所示的步进电机脉冲控制设计。微处理器应由脉宽调制脉冲发生器与电机驱动器组成，电动机旋转的控制由选择器和PWM脉冲发生器的逻辑组合实现，具体硬件包括ADC模数转换器输入采集、驱动逻辑选择、电机驱动接口、脉冲波形发生器。

可采用图3所示的步进电机驱动设计，采用两路模拟脉冲信号控制，共设计两种驱动模式，分别为微步模式和分步模式，电机的控制可基于控制PWM占空比实现。为减小齿轮磨损，可设法去除PWM信号中的尖波信号，具体设计可将电容元件串联于引脚两端，车速数据可采用电机显示，车辆信息可实现更为准确、快速、直观的传达，安全反应时间也能够由此实现有效缩短。

综上所述，仪器仪表中的自动化控制及其应用需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的仪器仪表性能改进、虚拟仪器结构设计、仪器仪表网络化等内容，则提供了可行性较高的仪器仪表自动化控制路径。为更好发挥自动化优势，相关人员必须不断提升自身探究自动化控制技术的热情，并将各类新型技术引入自动化控制领域，以此保证仪器仪表更好满足我国各行业发展需要。

参考文献

[1] 曹清龙.仪器仪表中的自动化控制及其应用[J].科技经济市场，2018（12）：19-21.

[2] 田炎鑫.浅析仪器仪表中的自动化控制技术及其应用[J].自动化应用，2018（06）：58-59.