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自动化仪表新兴技术的应用研究

作者:jnscsh   时间:2022-04-12 08:44:39   浏览次数:

摘 要:随着科学技术的不断发展自动化仪表也随着朝着数字化、网络化、智能化的方向发展,本文分别从智能化技术、通讯网络技术、新型元件技术三个方面分析了自动化仪表新技术的发展及应用,对新兴自动化仪表技术有一定的推广作用,也为相似的工程实践提供了参考和借鉴。

关键词:智能化;通讯;新型;自动化仪表

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.227

0 引言

近年来智能技术、通信技术、电子技术得到了飞速发展,这些新技术的发展使传统的自动化仪表行业受到较为广泛的影响。在众多新兴技术中智能化、网络化、新型元件对自动化仪表行业的发展产生了较为重要的影响,本文以此三方面影响为基础,介绍了新兴技术对自动化仪表行业的影响以及在自动化仪表行业的应用。

1 智能化技术

智能化技术对自动化仪表的影响可从两方面分析,首先工业生产现场的自动化仪表增加大量的执行器、传感器和数字化通信接口,大大提高数据的安全性和可靠性;另外嵌入式技术将微型芯片技术嵌入到自动化仪表中,使自动化仪表的处理能力得到较大改观。

随着智能化技术的不断发展,以Intel的80X86系列、Motorola的68000系列、8051内核系列为代表的传统自动化仪表处理器逐步被32位RISC处理器所代替,32位RISC处理器具有低功耗、高性能等优点,可以较好的迎合现代化工业生产对自动化仪表的要求。嵌入式操作系统具有代码少、硬实时、抢先多任务等功能,并能够使网络协议、图形得到扩展。因此采用嵌入式操作系统可实现将越来越复杂的程序得到合理安排,缩短开发周期,降低开发难度。

2 通讯网络技术

传统的自动化仪表通信标准主要有RS-232C, RS-485等等,网络通讯技术的发展对工业自动化仪表的通讯产生了深远影响。使工业自动化仪表有了更高的操作性和可靠性,更丰富的信息,更高的通信速率。可见新的通信技术为通讯标准的形成奠定了良好的基础。通讯技术的不断发展,逐步克服了工业以太网实时性差,适应工业生产环境差,抗干扰能力差,不能通过信号线向现场设备供电等缺点。近年来工业以太网采用非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线或光纤通信提高通讯的抗干扰能力,采用高速背板交换或微处理器交换提高通讯的响应时间,采用交换机接入网络的节点避免各节点的冲突。工业以太网具有使控制网络和企业信息网络高度统一,满足控制系统网络各层次的要求,与互联网通讯方便等优点。

另外,应用于工业生产过程的实现控制装置与现场设备多节点、双向、串行通讯网络的现场总线技术具有现场设备智能化、互可操作性、系统的开放性、系统结构的高度分散性和对现场环境的适应性、数字信号传输等优点。现场总线将在特定的工业生产领域中,多种现场总线并存,每种现场总线实现不同功能。例如在HART仪表协议中采用了Bell202标准的FSK频移键控技术叠加幅度为0.5mA 的正弦调制波到4~20mA的模拟信号中,可实现模拟信号与数字通信的兼容。在现场变送器中供电是4~20mA信号,实现这一功能是通过智能变送模块的低功耗技术,又因HART 通信要求在电源线上叠加±0.5mA的FSK信号,可见变送器的耗电在3.5mA~4.5mA之间。这就以低耗能芯片实现了合理的电源管理电路,为工业生产提供了便利。

3 新型元器件技术

随着技术不断更新工程科技人员推出了各种新型元器件,例如存储技术、光电技术、微电子技术使传统的仪表得到更新换代,这样使性能高、价格低、使用便利的元器件在自动化仪表行业中得到广泛应用。

采用频率高达100kHz的TOP管作为高频开关管,这就实现了开关电源替代传统传统的自动化仪表中的模拟电源,克服了输入电压适应性差、效率低等缺点。可见开关电源在自动化仪表实现了频率高、输入电压适应范围广(交流输入85~265V),过压、过流保护和抗干扰能力强,输出电压纹波达到高要求等优势。基于功率开关管和磁性材料的超小型小功率DC/DC模块也在自动化仪表中得到广泛应用,可实现电压的隔离和变换。在工业自动化仪表生产现场此项技术具有诸多优点。比如适应工作环境温度范围广;元器件发热量小,使用频率高;由于采用了变压器隔离,隔离电源高,大大提高了抗干扰能力;元器件的平均故障间隔极高,提高了设备的可靠性;另外采用DIP封装,元器件体积小,完全适应自动化仪表的窄空间范围要求。可见在自动化仪表中应用DC/DC模块具有提高了设备的性价比、高效性、可靠性等等。

近年来Flash存储器得到广泛发展,逐步替代了在传统自动化仪表行业使用的RAM 和ROM两种存储器。与传统的两种存储器相比,Flash存储器具有快速擦除,并且存储器的重复次数可高达10万次,存储器的断电保存时间高达10年以上;Flash存储器不仅可读,也可以受保护的写等等。可见Flash存储器的诸多优点使其在自动化仪表行业得到广泛应用,极大提高了工业生产的自动化过程。

4 结束语

科技在不断更新,大量新技术应用在自动化仪表行业,使传统的自动化仪表不断升级,朝着智能化、网络化、数字化方向发展。本文中简单介绍了智能化技术、通讯技术、新型元器件在自动化仪表行业的广泛应用,极大提高了工业生产过程的效率,使我们意识到新兴技术对自动化仪表行业的发展的重要性。相信随着技术的不断更新,自动化仪表行业会有更智能、更高效的未来。

参考文献:

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