浅谈自动化与仪表的发展与展望

内容摘要： 当今社会已经是一个知识化、智能化、信息化的社会，由于科学技术的快速进步以及人工智能的不断发展，自动化仪表控制系统对于设备而言发挥了愈来愈关键的作用，通过使用嵌入式微机使得自动化仪表的结构设计与概念发生了根本改变，对系统的发展也有比深远的影响。

关键词：自动化仪表 发展 趋势 分析 展望

中图分类号：

随着技术的进步和人工智能的发展，设备中自动化仪表控制系统的地位越来越重要， 嵌入式微计算机的应用改变了自动化仪表的结构概念和设计观点，对系统发展也产生了较大影响。自动化仪表和控制系统作为整个装备的神经中枢、运行中心和安全屏障，已经成为重大装备的重要组成部分， 对我国装备工业的振兴和发展具有重要意义。通过加强对仪表自动化的研究，我们可以真正的了解仪表自动化的优势，为仪表自动化的进一步发展提供坚实的基础，从而促进化工行业的发展，这是具有十分重要意义的。

一、仪表自动化的优势

（1）存储功能。原始的仪表主要是采用组合的逻辑电路和时序电路这样的仪表，只能实现在某一时刻实现记忆，当进入下一阶段时将可能出现信息的消失，可以说原始的这些仪表的记忆是短暂的，但是现在的仪表在其中装入微机后实现了仪表的自动化，并且其记忆是时间段的记忆，只要有电就可以保存记忆，此外还可以实现很多的记忆状态，然后在进行处理。

（ 2）可拓展。通过对仪表引进了相应的软件，这样很大程度上代替了原来的硬件逻辑电路，采用比较抽象的程序代替了比较复杂的处理器，并且软件的编程很简单，如果是采用硬件则需要大量的控制和定时电路，因此在仪表中移入软件将很大程度上方便了简化了程序的设计。

（3）仪表增加了计算和数据处理的能力。因为自动化的仪表中装入了微型计算机，这样使得仪表有了很强的数据处理能力，并且这样的仪表有很高的精度，这样不仅方便了数据的处理，也提高了数据的精确度。

二、 自动化仪表的组成

自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成：①传感器，利用各种信号检测被测模拟量；②变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4～20 mA的电流信号，并送到可编程序控制器（PLC）中；③显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。这三个部分有机地结合在一起，缺少其中的任何一部分，则不能称为完整的仪表。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到了广泛的应用，而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口，更是自动化控制系统中重要的部分，被称为自动化控制系统的眼睛。

三、自动化仪表发展趋势

1智能化。从工业自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。在工控方面，过去控制的算法，只能由调节器或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入PID模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节；从而实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。

2高精度化。由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度，普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。

3总线化。过程控制系统自动化中的现场设备通常称为现场仪表。现场总线技术的广泛应用，使组建集中和分布式测试系统变得更为容易。然而集中测控越来越不能满足复杂、远程及范围较大的测控任务的需求，必须组建一个可供各现场仪表数据共享的网络，现场总线控制系统（FCS）正是在这种情况下出现的。它是一种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。目前现场总线已成为全球自动化技术发展的重要表现形式，它为过程测控仪表的发展提供了千载难逢的发展机遇，并为实现进一步的高精度、高稳定、高可靠、高适应、低消耗等方面提供了巨大动力和发展空间。

4网络化。现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，可使智能仪表的作用得以充分发挥。随着工业信息网络技术的发展，以网络结构体系为主要特征的新型自动化仪表，即IP智能现场仪表代表了新一代控制网络发展的必然趋势，基于嵌入式Internet的控制网络体系结构。

5开放性。现在的测控仪器越来越多采用以Windows/CE、Linux、VxWorks等嵌入式操作系统为系统软件核心和高性能微处理器为硬件系统核心的嵌入式系统技术，未来的仪器仪表和计算机的联系也将会日趋紧密，Agilent公司表示仪器仪表设备上应当具备计算机的所有接口，如USB接口、打印机接口、局域网网络接口等，测量的数据也应通过USB接口存储在可移动存储设备中，使用这样的仪器仪表设备和操作一台简易电脑简直是如出一辙。齐备的接口可连接多种现场测控仪表或执行器设备，在过程控制系统主机的支持下，通过网络形成具有特定功能的测控系统，实现了多种智能化现场测控设备的开放式互连系统。

四、仪表自动化发展的建议

1引进先进的传感技术。仪表是数据进行采集的单元，其中传感器是对数据采集中的重要环节，传感器的发展对仪表自动化的发展有很大的影响。通过对传感器新技术的使用，这将对仪表自动化的发展有很大的促进作用。传感器通过将非线性及前馈和后滞等一些在调节方面的内容，通过先进的计算机技术很好地能引入到传统的，以比例微积分等方式的原始的调节方式中，这将会使得自动化中的多回路的复杂问题得到很好的解决。

2加强仪表调节器全面智能化的发展。随着微处理器的不断发展，这将促使调节器向智能化和数字化方向进行，在仪表的自动化中不断采用数字式的方式进行设定，并且不断地加强运算功能在其中的使用，这将很好的促进仪表自动化功能越加的完善，可以实现多种的制式信号同时进行输入，PID 自动设置方面及 EEPROM 技术的使用等，这些使得工程的管理控制程度将逐渐的加强，并且在操作方面会是越来越简便，在仪表的调节器方面逐渐实现智能化发展，这也将促进仪表自动化的很好发展。

总之，随着我国经济不断的发展，对新技术的使用方面也在不断的扩大，在仪表的使用方面采用自动化，不仅在处理数据上带来了很大的方便，同时还节约了成本，因此应该积极发展仪表的自动化。