探析仪表自动化的应用与发展

探析仪表自动化的应用与发展

摘 要：本文从化工生产的角度出发，主要从自动化仪表的概念及分类；自动化仪表在化工生产中的功能及优势；自动化仪表在化工生产中的发展趋势三方面，对自动化仪表控制进行探索分析。

关键词：化工生产 自动化仪表 控制

化学工业是当今社会工业中最重要的工业之一。它是创造价值经济的重要组成部分，它直接影响国计民生和国民经济的其他部门密切相关。化工生产过程，往往是在密闭的容器和设备中，在高压、真空、高温、深冷的情况下连续进行的。此外同，不少介质还具有毒、易燃、易爆、有腐蚀的性质。因此，为了响应科学发展观“以人为本”的号召，为使化工生产正常地、高效地进行，就必须把各项工艺参数维持在某一最佳范围之内，并尽量使生产过程自动化、现代化，而这些数据的控制和维持，最直观的就是化工生产自动化仪表的部分。

1、化工仪表及自动化的发展

工业自动化仪表是在工业生产过程中，对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表，又称工业仪表或（a-业）过程检测控制仪表。工艺生产过程的检测是了解和控制工业生产的基本手段，只有在任何时刻都能准确地了解工艺过程的全貌，并进行控制，才能保证生产过程顺利，并以高的生产率、小的消耗生产出合格的产品。工业仪表能在无人操作的情况下自动地完成测量、记录和控制的工作。

电子技术、计算机技术的发展，也促进了常规仪表的发展，新型的数字仪表，自动化化仪表，程序控制器，调节器等也不断投人使用。现在我国大、中、小型企业以及广大乡、镇企业依据不同的生产实际和需求，气动仪表、电动仪表、模拟仪表、数字仪表以及各种自动化化仪表，计算机等都在进行使用，形成了气电结合、模数共存、取长补短，协同发展的局面。它们构成的各种自动化控制系统极大地推动着我们的现代化建设事业。已经构成了有机的整体，没有现代化的自动化装置，也就没有现代化的化工生产。20世纪80年代出现的组装式电子综合控制装置，将仪表和生产自动控制系统有机地结合在了一起。工业仪表的发展促进工业生产的自动化，已成为工业生产中不可缺少的自动化工具。

2、仪表的种类及用途

工业仪表虽然种类繁多，但都基于平衡原理，包括力平衡、力矩平衡和电平衡等。仪表的感受部分一传感器将被测参数（如温度、压力、流量等），经变送器转换成容易放大的测量量（如电压量、电流量和机械量等），再经过放大。放大后的量值，一部分传人显示部件，一部分经反馈部件与测量量进行比较，以达到平衡的目的。工业仪表的种类很多，按被测量生产过程的参数区分有温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表、机械量测量仪表、流程分析仪器等；工业仪表按其在工业生产过程的功能可分为检测仪表、显示仪表、调

节仪表等。检测仪表主要用于检测工业生产过程的参数，如温度、压力、流量、物位和机械量等，有时也带有记录和调节功能；显示仪表将检测仪表的输出信号显示出来以供观察的仪表，与检测仪表、变送器和传感器配套使用。按显示方式不同分为模拟式显示仪表、数字式显示仪表和字符图像显示仪等；调节仪表又称调节器，它的作用是将生产过程中的被测参数与设定参数进行比较，然后按一定调节规律发出调节信号给执行器。调节仪表按调节方式不同分为断续调节器和连续调节器；按结构形式又分为基地式、单元组合式和组装式；按工作能源和介质分为自力式、电动式、气动式和液动式。有的调节仪表也带有检测和显示部分。执行器又称执行机构，它根据来自调节仪表的调节信号和调节规律，直接调节工业生产过程的输入、输出量。集中控制装置能对分散参数进行集中检测和控制，按预定的程序进行控制或对被测量进行处理。集中控制装置包括巡回检测装置、顺序控制器和数据处理装置等。随着工业生产向综合自动化、大规模方向发展，生产的工艺流程日趋复杂，用仪表检测和控制的范围也越来越扩大。

工业仪表总的趋势是向多功能方向发展。仪表检测方面的趋势是研制新型的传感器，使传感器集成化、广泛应用新技术，如核磁共振、激光和相关技术等。在仪表调节方面，除般的比例、积分、微分调节规律外，人们正在研究前馈、大滞后、非线性、相关和计算值调节等技术，以适应多回路自动化系统的需要。此外数字、字符、图象显示技术的发展，使人与计算机的联系更为方便。以微型计算机为核心的综合控制装置正在进一步发展。

3、化工自动化控制仪表优势功能及其发展

3.1 可编程功能

计算机的软件进人仪表，可以代替大量的硬件逻辑电路，这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯片的位控特性进行一个复杂功能的控制，其软件编程很简单（即可以用存储控制程序代替以往的顺序控制）。而如果带之以硬件，就需要一大套控制和定时电路。所以软件移植人仪器仪表可以大大简化硬件的结构，代替常规的逻辑电路。

3.2 记忆功能

以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路，只能在某一时刻记忆一些简单状态。当下一状态到来时，前一状态的信息就消失了。但微机引入仪表后，由于它的随机存储器可以记忆前一状态信息，只要通电，就可以一直保存记忆。并且可以同时记忆许多状态信息，然后进行重现或处理。

3.3 计算功能

由于自动化化仪表内含微型计算机，因此可以进行许多复杂的计算，并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测量的给定极限检测等多方面的运算和比较。仪表有了数据处理的功能。在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量值与工程值的转换以及抗干扰

问题。由于有了微处理器和软件，这些都可以很方便的用软件来处理，一方面大大减轻了硬件的负担，又增了丰富的处理功能 。自动化仪表也完全可以进行检索、优化等工作。

现代化工自动化控制仪表主要特点是采用先进的微电脑芯片及技术，减小了体积，并提高了可靠性及抗干扰性能，同时化工仪表有了可编程功能，使得化工自动化仪表的性能有了极大的提高，其测量度高了，仪表具有了修正误差的能力，仪表与现代计算机结合可实现复杂的控制功能。随着化工自动化技术应用的日益深入及应用范围与规模的不断扩大，使仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能，我国的化工仪器仪表产业的发展水平必将快速迈向更高阶段，而化工自动化仪表的应用也将挥其不可估量的作用。

3.4自动化仪表在化工生产中的发展趋势

如今，社会信息技术的不断发展，微电子技术、计算机技术、网络通信技术和信息处理技术等日新月异发展的新技术对自动化仪表的革新产生了深远的影响。以计算机在自动化控制中的应用为例，现阶段工业生产中，已经越来越普遍地运用计算机对连续工作的对象进行自动控制，计算机不仅能对被控对象及时采集信号，进行计算处理，动态地发布命令，并且可精确地在允许的时间范围内完成对被控对象的自动调节。此外，用计算机实现实时控制，不仅可以提高控制的准确性，降低生产成本，还可大大提高产品质量和生产效率。可见，未来化学工业中自动化仪表的发展离不开计算机信息技术的支持，只有把计算机数字化技术充分运用到自动化工业仪表中，才能使自动化工业仪表朝着智能化、网络化、总线化、开放性的方向进一步发展。

总之，自动化仪表控制是化工生产中的一种创新科技的完美体现，只有充分掌握自动化仪表的基本原理及其相关技术，才能够在化工生产实际工作中合理地选择和使用相关仪表，使其发挥应有的作用；才能够真正地满足包括经济、性能和可靠性在内的各方面的需要。

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