电气自动化中应用仪器仪表控制技术

2022-09-03武德臣

大科技 2022年35期

武德臣

（四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都 610041）

0 引言

进入21 世纪以来，我国工业生产的自动化与智能化水平逐年提升，尤其是工业仪器仪表的自动化控制水平，已经跃升到一个全新的高度。在工业生产过程中，各种大型生产设备在仪器仪表的自动化监测与控制下，不仅提高了生产作业效率，而且在延长设备使用寿命方面也发挥着至关重要的作用。基于此，本文主要针对自动化仪器仪表展开深入探析，重点针对自动化控制技术的应用予以详细阐述，寻找到切实可行的应用之策，以期使得仪器仪表的自动化水平大幅提升。

1 电气自动化仪器仪表控制技术

电气自动化仪器仪表控制技术的功能。电气自动化仪器仪表的控制技术是许多领域中必不可少的，其主要功能涉及两个方面。

（1）电气自动化仪器仪表控制在工业生产中是一项基础工作，各项电气设备的运行状态会影响到工业生产的质量，而设备运行不稳时可能会由于电流过大或是高压引起的，进而导致设备出现故障，影响到生产工作，也会直接造成经济损失，而仪器仪表可以对这些电气设备起到保护功能，有效降低的设备出现故障的概率，维持稳定生产[1]。

（2）电气自动化仪器仪表控制技术有着强大的监督功能，能够实现智能监控，其核心基础是传感器，通过发送信号来充分掌握生产环境，若是信号在半路受到阻碍，则说明存在异常，这时系统会发出警报，以免引发出安全事故。此外，仪器仪表控制技术可以掌握各电气设备的精确数据，并对数据进行整合测算，为生产决策提供有力数据支持。

2 仪器仪表自动化控制优势

现阶段，我国的工业生产水平明显提升，仪器仪表具有的自动化水平也提高很多，通过其能够使得数据处理顺利完成，而且监测精度也可得到切实保证。对仪器仪表自动化控制加以分析可知，其具有的优势集中在以下3 点。

（1）存储功能明显增强。在当下的工业市场中，自动化仪器仪表的类型较多，大部分均具有数据存储功能，而且数据的完整性也可得到保证。自动化仪器仪表可以对存储功能进行优化，并能够一直处于良好的工作状态，这样就可保证后续工作能够顺利展开[2]。

（2）计算、处理等方面的能力会得到增强。从自动化仪器仪表应用的实际情况来看，对计算机技术加以运用可以使得数据处理有序展开，而且能够保证计算效率大幅提高，而且精确度达到标准要求。

（3）程序设计能够得到有效拓展。对自动化仪器仪表予以分析可知，在整个操作系统中最为关键的是软件处理计算，这个环节通常选择的是逻辑设计方式，如此可以保证软件编程操作更加的便捷，可使得产业漏洞切实消除[3]。在认知、操作等方面的水平得到大幅提升后，自动化仪器仪表的发展速度也明显加快，而且可以将生产成本控制在合理范围内，使得仪器仪表能够在更大范围内得到运用。

3 仪器仪表控制技术的类型

3.1 系统集成技术

系统集成技术是微电子时代的标志性技术，这项技术将过去一些分散的元器件集合到一起，而功能性则表现得越加强大，尤其在仪器仪表的中枢系统当中，通过设置通信模块、系统解析模块以及物理层等集成单元，使仪器仪表的监测精度与灵敏度大幅提升。运用该技术，仪器仪表能够对每道生产工序进行实时监测与动态监测，一旦系统出现温度异常、压力异常或者运行故障，仪器仪表将快速做出反应，以规避因设备故障而造成的经济损失[4]。因此，仪器仪表的系统集成技术实际上在促进生产效率提升，降低生产成本方面表现得更加明显。

3.2 智能化技术

仪器仪表自动化控制集合了计算机技术、微电子技术、数字技术、人工智能技术等一些高端技术类型，因此，仪器仪表在正常工作状态下，借助于这些智能化技术，能够精准高效地完成监测与检测任务。尤其在机械制造领域，利用先进的智能化技术，仪器仪表可以对各种零部件的加工精度进行精准识别，一旦加工精度与标准要求出现较大的误差，系统将第一时间把各项数据参数反馈给终端操作平台，技术人员通过对反馈数据的分析，能够及时对错误的运行程序进行纠正，进而使整个生产过程能够始终保持正常状态[5]。

3.3 人机界面交互技术

人机界面交互技术实际上是将运行程序转化为通俗易懂的信息，以便于技术人员能够快速读懂信息内容，进而对仪器仪表进行有效控制。这种技术主要借助于系统当中的各个功能模块，每一个模块所发挥的作用各不相同，因此，传输的信号与程序指令也存在较大差异。这时，利用人机界面交互技术，系统可以对传输信号进行智能化处理，进而将其转化成为可视化信号，然后在终端操作平台显示出来，平台操作人员可以根据这些简单易懂的文字、图形与数据准确判断出设备的运转状态是否正常，并可以同步了解和掌握各种设备的实际运转状况。如果从终端显示界面上发现设备运转存在异常情况，操作人员将及时把信息反馈给技术人员，并对故障类型与部位进行分析查找，进而在短时间内排除故障隐患。

3.4 传感检测技术

传感器作为一种智能化、数字化、微型化、多功能化的检测装置，在工业仪器仪表的监测过程中发挥着关键性作用。一方面，传感器可以将系统采集的信号与数据转换成为电信号，然后直接传输到功能执行单元，进而完成信息的存储、处理、显示与控制功能。另一方面，利用传感检测技术可以快速查找出设备运行过程中存在的故障与问题，并准确识别出故障区域，这就给设备检修争取了大量时间[6]。目前，工业仪器仪表中的传感器主要包括两种类型，一种是参量型传感器，另一种是发电型传感器，参量型传感器主要输出电阻、电感、电容等无源电参量，而发电型传感器则输出电压或者电流，最具代表性的是热电偶传感器、光电传感器以及磁电传感器，传感器检测系统结构如图1 所示。

图1 传感器检测系统结构

4 电气自动化控制技术在仪器仪表中的应用

在进入21 世纪后，相关的研究工作更为深入，现场总线技术呈现出较快的发展趋势，然而从应用的现状来看，理论、实践均不是十分成熟，因而在当下必须要加强研究工作。

4.1 仪器仪表性能构造改进

在对自动化控制技术加以实际应用时，必须要保证仪器仪表具有良好的功能。现阶段，软件、硬件设备的智能化水平大幅提高，这样可以使得测量的速率、功能有明显的提升，实际性能也会得到增强。在仪器仪表中对自动化控制技术予以应用的过程中，嵌入智能化算法、智能化算法较为常见，比方说，对遗传算法予以运用能够使得生产速率有明显提升，而且性能优势也能够真正展现出来。另外来说，对模糊控制算法加以运用可以对处于独立状态的两个系统展开控制，并可保证两者能够真正结合起来。比方说，青海盐湖工业股份有限公司对全新的DCS 系统加以应用可以使得控制单位真正集合起来，如此一来，仪器仪表的使用就会更加安全，并保证资源能够满足实际需要。为了使得实际应用效果更为理想，企业还要针对控制模式进行更新，也就是将DCS 系统作为基础，将更为先进的仪表、技术予以应用，如此可以使得自动化控制模式能够真正得到更新，进而给企业发展注入强劲的发展动力。将自动化控制技术加以合理应用可以完成离线功能的计算，这样就可获得相关的数据，进而对设备展开控制，在现场完成设备调试工作，并处理好各项数据，这样一来，企业发展就会更为稳健。

4.2 制订周期性维护计划

工业仪器仪表属于精密型的监测设施，而且系统内部由大量的灵敏性元器件组成，受到工业生产恶劣作业环境与条件的影响，仪器仪表的持续运转时间长，外界施加的不利因素多，以至于给仪器仪表的使用寿命造成严重影响。因此，为了提高仪器仪表的监测精度，延长仪表的使用寿命，技术人员针对不同类型的仪表，应当制订一个周期性维护保养计划，对仪表在一个生命周期内的运行状况予以监测和记录。首先，需要深入了解各种仪表的结构组成与工作原理，然后对仪表所处的外部环境进行统计记录。比如高温环境、高湿环境、高压环境或者粉尘浓度大的环境等，接下来，结合仪表的故障类型，及时查找出故障诱因，以针对性地采取维修或者维护措施。另外，仪表每一个生命周期的运行参数都存在较大差异，技术人员应当对每一个运行周期的运行状态参数进行详细记录，比如温度参数、压力参数、液位高度等，这样可以为日常维护保养提供更加有力的参考依据，而且也是延长仪表使用寿命的有效路径。

4.3 虚拟仪器构造设计

在经济全球化发展速度持续加快之际，国内的一些企业所要面对的竞争压力明显加大，这就要求生产设备、产品性能必须要提高智能化水平。对于生产厂家来说，要对仪器仪表的开发加以重视，对自动化控制技术加以充分利用，这样可以保证虚拟仪器的设计顺利完成。此种仪器通过源代码来实现运行目的，用户获得源代码之后就能够保证仪器驱动目的切实达成。

在自动化仪表当中可对虚拟仪器加以灵活运用，如此就可保证工作效率明显提高。部分厂家已经针对驱动软件提出了新的管理标准，制定的基础则是VXI总线驱动器管理标准，只是将相关的优化措施、升级措施加入其中，但这样可以保证用户操作更加简单。对规范进行优化、升级之后可以使得用户开发力度进一步加强，运行效率也会有明显提升。若想保证程序软件能够得到充分的利用，必须要通过有效途径来提高驱动设备性能，为了使得仪器仪表能够得到更为灵活地运用，则要将运行系统予以适当优化，确保运行效率有明显的提升，这样方可保证驱动设备能够一直保持良好的运行状态。随着自动化仪器仪表技术的发展速度持续加快之际，人机交互目标能够切实达成，而且虚拟体验也可真正得到优化，通过自动化仪表就可使得智能代码自动生成，利用代码就可保证信号传递、分析顺利达成。采用此种操作方式可以使得自动化仪表更具实用性，运行体系代码可以真正统一起来，如此就可保证工作效率大幅提高。在对设备进行管理时，可对智能化仪器仪表加以应用，这样只需要利用终端设备就能够对其运行的实际情况进行检测，进而保证监管真正做到全方位。在系统运行的过程中，如果发生故障的话，电信号必然改变，这个时候就会出现错误代码，警报也会在第一时间发出，这样一来，用户就可对故障范围予以确定，进而选择可行的措施予以解决。

4.4 仪器仪表网络化运用

在仪器仪表当中对自动化控制技术加以实际应用时，网络控制系统也是不可忽视的，简单来说就是要保证其网络化水平大幅提升。电子信息技术呈现出较快的发展趋势，而且网络技术水平也明显提高，在工业生产中加以应用可以使得智能化、网络化程度得到提高。在仪器仪表网络化应用的状态下，每个设备的优势技术也得到了最大程度的发挥，国家资源配置合理化，资源消耗问题得到了缓解，不仅符合国家制定的科学可持续化发展理念，也能够降低企业发展成本，让生产设备的表现性能得到优化，从根本上提高设备的适应性。未来，仪表仪器会在自动化控制和应用中得到进一步发展。