浅析自动化仪表控制系统技术

摘要：二十一世纪，在"科学技术是第一生产力"发展理念的正确指引下，我国的计算机科学及微电子技术得到了飞速发展。各种智能技术已经逐步应用到工业生产的各个环节，自动化控制技术取得了突破性进展。自动化仪表系统是自动控制系统的重要组成部分，在自动化生产过程中起着至关重要的作用。文章对自动化仪表控制系统进行了简介，阐述了我国自动化仪表控制系统技术的发展现状以及发展策略，最后探讨了自动化仪表控制系统的发展方向。

关键词：自动化仪表；仪表控制系统；技术

从工业自动化仪表的发展历程来看，大体上经历了三个阶段。第一阶段，基地式仪表阶段，只适用于简单的控制系统，无法或不便于应用在复杂控制系统中。第二阶段，单元组合式仪表阶段。第三阶段，以微处理器为基本组成部分的控制装置阶段，由于它具备灵活、可靠、价廉的优点，迅速成为信息科学与技术的新宠，被广泛应用于工业、国防等各个领域。目前自动化仪表已成为自动化生产设备的核心控制系统。

一、自动化仪表控制系统简介

自动化仪表控制系统是工业自动化系统的组成重要组成部分。在整个自动化生产流程中，自动化仪表控制系统不断的检测设备运行时的各项参数，以备对非正常工作状态做出及时调整。自动化仪表主要是由一些自动化元器件组成的，具备十分完善的自动化功能的一种技术工具。它通常同时具备测量、记录、显示、控制以及自动报警等多种功能。例如，自动化仪表可以将输入信号根据时间域或频率域调制成相应的模拟信号或者数字信号进行输出，发挥着对信息转换的作用。

二、我国自动化仪表控制系统技术的发展现状

随着国家在科研方面投入力度的不断增加，我国的科学技术不断发展，国内自动化仪表产业的规模和竞争力得到了很大提升，自动化仪表的智能化程度以及稳定性大大提高。与传统仪表相比，自动化仪表具有很多优势功能。首先，自动化仪表实现了存储功能。传统的仪表往往只有实时显示功能，对仪表数据不具备储存功能，当流程步入下一个时间段时，上段数据信息就会被消除，自动化仪表中置入微机部件后，就实现了仪表的自动记忆功能，而且可以根据时间段分别进行记忆，只要仪表处于通电状态就能实现数据的存储，并且还能根据不同的记忆状态，分别对这些记忆进行处理。其次，自动化仪表通过配套软件实现了拓展功能。自动化仪表中配套软件的应用能有效地替换传统复杂的电路设计，使用相对抽象的程序替换原本相对复杂的处理器，而且软件的编制程序比较简单，所以把软件移入仪表大大优化了程序的设计。此外，增加了计算和数据处理的能力。由于在自动化仪表控制系统中装入了微型计算机，因此使仪表的数据处理功能得到了很大的提升，且计算精度也得到提高。虽然我国自动化仪表功得到了很大的提高， 但与国外的自动化仪器相比我国自动化仪表在精密度、自动化程度、产品的智能化、数字化、集成化等方面都还存在很大差距。自动化控制技术是一个国家工业、制造业、国防等领域发展水平的重要标志，因此，我国必须加大对自动化控制技术的研究，不断加强与完善自动化控制技术。

三、完善自动化仪表控制系统技术的策略

1、引进先进的传感技术。

传感器作为自动化仪表系统的核心部件，将采集的数据通过计算机技术引入传统调节模式中，从而使得自动化仪表发挥出真正的作用。因此，适用新型传感器技术，对促进自动化仪表的发展影响重大。同时在对传感器材料的利用中，应该尽量选择先进的材料和设备，为传感器的进步和发展提供更好的硬件基础，使传感器的功能得到优化和改进，这对自动化仪表的简化以及集成化具有一定的推动作用。

2、加强仪表调节器全面智能化。

仪表调节器的全面智能化发展基于微处理器技术的提升。通过微处理器技术，采用数字化的模式对自动化仪表进行设定，不断提升其运算能力，不仅可以加强与完善自动化仪表的功能，还能实现几种编制信号的同时输入。同时加强了对工艺流程的把控管理能力，对自动化仪表的实际操作变得更加简单易行，进一步提升自动化仪表调节器的全面智能化，使自动化仪表更好地发展。

3、提高自动化控制系统的集成度。

利用可以进行编辑的控制器来提高软件和硬件的集成度，利用一定的软件对硬件里的部分逻辑电路进行替换。同时对硬件里面控制相对麻烦的部分用软件来进行编程，从而替代和优化硬件里面复杂的控制和用来定时的线路。使用先进的软件对自动化仪表进行改良，不但可以优化仪表中的一些功能，还可以使数据测量的精确度提高。

四、未来自动化仪表控制系统的发展方向

随着科学技术水的不断发展，人类对生产加工的精度度要求越来越高，因此对自动化仪表控制技术水平提出了更高要求。运用全新的工作原理以及选择全新的材料和元件，比如运用超声波、X射线、微波、远红外线、核磁共振成像以及激光等原理，运用不同的半导体敏感元器件、集成光路与电路、光导纤维等使得自动化仪器仪表朝着微型化化，智能化、高效化、安全化的方向不断发展。例如运用微机技术使得仪器仪表的性能不断增强使得仪器仪表的自动化与智能化程度以及处理数据的能力进一步提高，促使自动化仪表不仅可实现单向测量模式，还可以通过数据连接与计算机形成综合测控管理系统，提高工作效率。

1、分布式控制系统的发展方向

分布式控制系统在在集中式控制系统发展的基础上形成的，它作为一种全新的计算机控制系统备受关注与青睐。分布式控制系统利用通讯网络技术作为纽带，由过程控制级和过程监控级构成。它将现代计算机技术、现代通信技术、现代图形显示技术以及现代控制技术即4C技术进行综合，其指导思想是集中操作、分散控制、分级管理以及配置灵活。

2、开放性控制系统的发展方向

目前，随着越来越多的软、硬件嵌入式技术被应用到测控仪器中，使得自动化仪表控制系统与计算机系统联系越来越紧密，可实现的功能更加完善。例如将计算机的接口安装在仪表上，使仪表能够与计算机进行数据交换，从而实现打印、USB、局域网网络等各项功能，同时也可以利用UBS接口将测量结果保存到移动硬盘等可移动存储设备中。使用该设备就像操作一台计算机一样，只要接口齐全就可以将现场的各种测控仪表或者相关执行器设备连接到一起，在过程控制系统的主计算机的支持下，利用网络形成具备特定功能的测量系统与控制系统，从而达到了对现场智能化测量与控制设备进行开放式的相互连接。

3、网络化控制系统的发展方向

通过通信技术将现场总线技术数字化，从而使得自动控制系统和现场的相关设备连接到企业的信息网络，作为企业信息网络的底层，可以有效发挥智能仪表的作用和功能。随着工业信息网络技术的快速发展，未来可能会产生以网络结构体系为主的全新的自动化仪表，即智能现场地址仪表，例如建立在以嵌入式互联网为基础的控制网络体系结构，其基本的特点是以太网将贯穿到网络的每一个层次，从而使得网络变得更加透明，覆盖到企业全部的运用范围，从而达到了实质意义上人工办公和工业自动化办公的完美融合，所以可以称之为扁平化的工业信息控制网络，其优良的互连性以及可扩展性使得该系统成为实质意义上的一种完全开放式的网络体系结构，从而实现了实质意义上的大统一。自动化仪表控制系统的智能化不但提升了其仪表的本身性能，还对控制网络的体系结构造成积极影响，随着其适应性越来越强，功能越来越丰富，已经不再是一个单一固定的结构。未来新一代的智能化仪器仪表将在计算机网络技术支持下在各行各业得到越来越广泛的应用。

五、结束语

综上所述，现阶段自动化仪表控制系统还存在一定的缺陷，与发达国家相比，我国自动化仪表控制系统整体水平较低，直接影响了我国自动化生产的效率与安全性。但随着我国科学技术水平的不断发展，未来自动化仪表控制系统一定会不断得到发展与完善，大大提高生产效率，降低人工成本，为企业自动化生产的高效安全运行提供有力保障。

参考文献

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