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：工业的持续发展，经济的不断增长都离不开科技的腾飞。而仪表自动化就是促进工业生产中电气自动化的重要推动力量。经济的发展带动了工业科技的长足进步，而电气工程技术的发展是其中的重要一环。仪表作为电气系统中的必备要素，也成为了完善与提升电气系统的切入点。在电气系统中，仪表的主要功能是进行测量与数据显示。本文主要就是针对探析仪表自动化的应用与发展来进行分析。

关键词：仪表自动化；应用；发展趋势 引言

伴随着科技水平的进步，科技革新，我国工业仪表自动化在应用上大幅度提高，同时仪表自动化的应用也为我们带来了重大的经济效益。但是相对于国外先进的技术水平，我国的仪表自动化水平还是相对落后的，所以，我们应该学习外国的先进的技术和理论，不断提高，并且根据我国工业生产的具体情况，不断提高仪表自动化，为仪表自动化的发展提供更广泛的领域。

1、仪表自动化的意义与功能

作为电气系统不可或缺的组成部分，仪表在电气系统进行自动化控制时起到了对相关数据的测量作用，同时对于收集到的电气系统信息也可以进行整合。有利于生产管理人员进行决策。而仪表的自动化则是指无人条件下进行的数据测量与处理能力，并且可以对数据实行远距离传送。所以电气化系统自动化的提高也带动了仪表自动化的应用与发展。以下是仪表自动化的功能介绍：

1.1、记忆储存功能

从最初的组合逻辑电路与时序电路类仪表开始，仪表已经从当初的瞬时记忆，发展到了如今的实时记忆、长时记忆。目前来说，在仪表中进行微电脑装置的设置已经实现了仪表在不断电情况下的长时间记忆目标。并且可以进行记忆状态的调整，以方便后期的数据处理工作。、

1.2、拓展延伸功能

仪表从最初的硬件逻辑电路，转变为如今的软件设置。让仪表从复杂的处理器进化到了核心程序系统。由于升级了原先的硬件中大量控制与定时电路，让仪表从繁杂的处理器简化到了软件编程设计中来。也就让仪表自动化成功地实现了电子智能化。

1.3、数据处理与计算功能

仪表由于引入了微型计算机系统，使得仪表在测量精度上有了很大的提高，

同时微型计算机的数据处理能力也让仪表自动化得以完善。

2、工业自动化仪表的历史

工业自动化仪表在最早也被称之为工业仪表或（工业过程）检测控制仪表。在工业仪表的发展早期，仪表最早只出现在化工，冶炼，热动力等持续热力生产的过程。当时仪表主要是机械式或液动式的，只起检测、记录或一些简单的连动控制。在近代开始出现电动式的、电气机械式的和电子管类的调节仪表；而且因为半导体和集成电路的发展，仪表的自动化就更进了一步，开始向小体积、高精度发展、并实现与计算机结合作数据处理。这从真正意义上实现了仪表的自动化。在七十年代末期，微型计算机开始在工业领域中的作用开如突显，以微处理器为主的过程控制系统把仪表自动化专业带到一个新的高度。仪表自动化开始结合电力电子技术和计算机技术从常规的仪表形式向数字式、自动化仪表和程序控制器、调节器发展，形成气电结合、模数与数模转换等技术结合的新局面。这是仪表自动化的一个真正新开端，带动了现代化的工业自动化生产的发展。八十年代到现在，仪表自动化开始向大规模集成化发展，各类自动仪表开始模块化、专业化，用组装式的电子综控系统把各种自动化仪表模块进行结合，把生产或建设工程中的设备有机的联合起来，以适应现代化生产的规模效应。

3、仪表自动化的应用种类

3.1、压力类仪表

在工业生产中，要通过对于压力的控制来达到生产的要求，电气化系统就涉及到了生产中的压力控制区域。电气仪表从最初的压力计测量方式开始发展，其工作原理是利用导压管道来连接压力计，以达到对生产过程中压力的观察与控制。这种样的观察是建立在保护生产设备，防止压力过高损坏设备，也防止压力过低影响生产效率的目的上的。一般来说，压力类的仪表有压力传感器和压力变送器等几种。都是通过仪表自动化来达到对压力的实时观测，同时还具备着数据传递与处理的功能。可以说，压力类仪表是生产过程中的保险系统。

3.2、温度类仪表

生产过程中所涉及到的温度控制也属于电气类仪表的工作范围。而温度类仪表就是应用在需要进行温度监控的生产环节中。最初的温度类仪表是以热电阻与热电偶来进行温度控制与监测的，发展到现在，智能化的电子温度仪表已经在生产中占有了主体地位。总的来说，具有自动化功能的温度类仪表是以总线技术来进行采温设备数据收集与处理的。首先由采温设备把生产过程中的温度变化实时收集上来，再通过总线系统来传输至微电脑控制芯片中。由于电子技术的发展，目前的温度类自动化仪表对于所采温度的度数范围已经越来越广，而同时其微电脑芯片的处理系统也可以把采温设备传输来的温度进行实时处理或者报警，以供操作人员参考。

3.3、物位类仪表

对生产设备的位置进行实时记录与测量的仪表为物位类仪表。这类仪表主要应用于化工生产中对试样高度的测量；石油生产中对输油管理油面位置的测量；铁道建设中应用在电气化工程的激光测距等。

3.4、流量流速类仪表

通过对于单位时间内流经相应的横截面积流体的质量和体积来进行相关数据测量工作的仪表为流量流速类仪表。这类仪表同时还可以对管道中一定时间内的流量所占的体积与质量进行数据测量工作。

4、仪表自动化的发展趋势

仪表的发展方向是大规模集成化、专业化与模块化发展。仪表自动化的前提是现代化仪表改成为自动化集成系统，其主要任务是数据的测量采集、处理、执行。

4.1、传统的DCS逐渐由现代化的DCS代替

传统的DCS逐渐由现代化的DCS所取代，是因为随着计算机技术水平的大幅度发展和提高，以及现代化企业管理水平的大幅提高，导致传统的DCS远不能满足现代企业信息迅速增加的需求，因此，传统的DCS逐渐退出历史的舞台。仪表自动化的应用的发展方向是大系统综合自动化，企业高效经营管理，实现生产控制自动化的工具之一是计算机集成系统进行生产控制，与此同时，计算机集成系统还可以将生产过程控制、通信网络及信息管理融为一体，共享企业中的测量、控制预算管理数据，切实实现集成化以及一体化在过程控制、决策、优化与管理中，实现生产成本降低、能源消耗降低、生产效率提高，企业的市场竞争力提高的目标，保证企业使用日益变化的市场。

4.2、现场总线及现场总线控制系统的运用将越来越广泛

作为用来连接现场设备与自动化系统的一种全数字化、开放式的通信总线，现场总线是一种多分支结构并能够进行串行双向通信，它可以通过数字通信技术直接延伸到仪表上。通过总线这种方式后，原有的中央DCS系统可以将60%~80%的控制功能转移给现场的智能仪表，这样就形成了一种现场总线控制系统，即FCS。这种系统能够实现测量和控制的一体化，能够真正并彻底地进行分散控制，从而会在很大程度上提高整个控制系统的可靠性，改善系统的调节品质。采用现场总线及现场总线控制系统能够降低生产成本，促进仪表智能化、控制功能分散化以及控制系统的开放化，完全符合工业控制系统技术的发展趋势。

4.3、先进的控制软件逐步向标准化、工程化和商品化方向发展

由先进的现代化控制理论指导的控制软件的开发伴随着计算机控制体系应用的高速发展而发展，并且取得了重大成效。先进的控制软件随着先进的控制技

术以及控制理论的引入，逐渐发展成为标准化、工程化以及商品化的集成体，使得仪表自动化的发展越来越稳定、可靠、安全，这是由先进控制软件具有诸多优点决定的，其优点具体表现为控制系统的控制能力大幅度提高，由系统自身的非线性、时变性、不稳定性以及外部扰动的随机性和不可检测性等带来各种问题以及故障得到完善。

结束语

众所周知，仪表作为电气系统测量和显示的仪器，是对信息进行采集的重要工具。随着电气工程行业及电气技术的不断发展，目前仪表自动化技术已经得到了越来越广泛的应用。

参考文献

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