论仪表自动化应用发展趋势及建议

On Growing Trends and Recommendations of the Instrument Automation Application

Ding Xiangyang； Yu Lili

（The No.20 Metallurgical Construction Corporation of Tianjin Electric Mounting Branch，Tianjin 300350，China）

摘要：仪表自动化是电气工程及其自动化的一个分支，在电气技术突飞猛进的今天，仪表自动化技术也有了日新月异的变化，文章从实际生产中自动化需求来探讨仪表自动化的发展。

Abstract: Instrument automation is a branch of electrical engineering and automation. With the rapid development of electrical technology, instrument automation changes rapidly in technology. The article discussed the development of automated instruments from automation demands in production.

关键词：仪表 自动控制 工业自动化

Key words: instrumentation；automatic control；industrial automation

中图分类号：TH7文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）21-0046-01

0引言

仪表自动化作为电气工程自动化控制下的一个专业门类，有自己的重要性和特殊性。仪表做为电气系统的测量，是信息采集的关键部份，要保证工业设备的正常工作，只能通过对生产过程的实时监控才能做到。仪表因为自动化功能所以具备在无人操作的情况下自动完测量，记录并以据测试结果对设备进行控制，并且如果生产需要还可以把测试数据利用远距离传送到异地进行数据处理。在设备上，工业自动化设备的自动控制更是要依赖高性能仪器、仪表对生产过程进行测量和显示，才能对生产过程实现实时的有效控制。

1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。

2自动化仪表的测试分类

仪表应用于人们生活生产的各个方面。在工业化生产中，我们可以将仪表按照需要测量的数据类型进行分类。其分类如下：

2.1 压力仪表类工业生产中，某些生产工艺就是利用高压让材料发生变化以达到生产需要，最早使用的是压力计，采用导压管道连接压力计以观察生产过程中各阶段的压力变化。在生产过程中也可能产生压力，如果无法对其有所观测则可能损坏生产设备，更有甚者威胁到工作人员的人身安全。压力表又可以按测试原理来分类，有压力传感器、压力变送器和特种压力仪等，而仪表自动化在压力测试方面的运用就是，压力调节系统可以利用压力变送器或位移平衡式调节器把采样信号送到DCS或控制芯片进行数据处理。

2.2 温度仪表类温度在自然界中无处不在，工业生产中更是如此，物质在一定压力和温度下产生反应，或者在传送或循环一些气体或液体物质时要对其温度进行监控，以前最常用的测温仪器是热电阻、热电偶。近几年因为电子技术的发展，又出现了集成度很高的智能温控系统，采用总线技术，把热电阻、热电隅或其它采温设备（例如温度探头）的信号输入到微电脑控制芯片，对采样信号进行处理。

2.3 物位仪表在化工中可用来测试原料或产品的液面位置进行测量；在输油管道中也可以用来测试液面位置；在铁道电气化工程中接触网的安装工程中可以利用激光测距仪对接触网导线的拉出值（导线相对于铁轨中心线的距离）进行测量。这些都是物位仪表在实际中的运用。

2.4 流量流速仪表在工业生产中除在温度、压力仪表之外运用较多的一种仪表。单位时间内流经有效截面的流体质量或体积是流速的定意。有可能还要测量管道里的流体流过的累计体积或质量。

3仪表自动化应用的发展方向及建议

仪表要实现自动化控制从现代化仪表自动化集成系统的构造上，分为测量数据的采集部分的传感器，数据处理的可编程控制器，还有用于执行功能的执行器。仪表自动化发展就应从三个方面入手。

3.1 传感器在仪表中的运用传感器作为仪表的数据采集单元，可以说是最重要环节，它的发展引领仪表自动化的发展。现阶段研制出来的新类型的传感器可以说是层出不穷，传感器也是向高度集成化、新技术高度使用发展，例如激光技术，光控技术，核磁共振技术等。并在仪表调节方面，把非线性，前馈和滞后等计算调节技术加入到以比例、微积分方式的传统调节规律之中，以适应多回路的复杂自动化控制系统之中。在传感器的材料运用上，新材料的发展为传感器的发展提供了物质基础，间接的也为仪表的集成化、微型化提供了必要条件。例如以硅为基体的半导体材料制造的光热探测器就具有高灵敏和高精度。

3.2 可编程控制器的应用可编程控制器简称PLC，主要是对传感器采集来的数据进行分析，并按照设定的程序发出控制命令。微处理器在仪表中的应用就在于PLC的运用，用软件来替代硬件中的逻辑电路，把复杂的控制电路中一些复杂功能的控制用软件编程，以取代硬件中控制和定时用的大套电路，这样就简化了硬件电路结构，使仪表趋于集成化，体积更小，而且利用可编程控制器还能现实程序的擦写，让仪表的功能多样化，利用软件来改变仪表的测试功能或所测试数据的精度和要求。

3.3 调节器的运用八十年代初，因为微处理器的发展，仪表中调节器也向智能型数字式发展。因为数字式的设定及其运算功能的加强使自动化仪表中调节器的功能性大幅加强，并且多种制式信号可同时输入，PID自整定，EEPROM技术的运用，让工业生产中的生产工艺控制度更高，操作也更加简单。因为通信技术的发展，遥控和遥测技术在现在的数字型调节器中也有了运用，调节器正在走向全面智能化的发展。

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