试论自动化仪表及控制系统的发展方向

摘 要:我国工业化发展离不开各种仪表设备的运用,自动化仪表控制系统是设备的核心组成,对仪表使用性能的发挥起到了决定性的作用。伴随着科学技术的进步,自动化仪表在结构概念、设计观点等方面都出现了变动。基于此,本文主要对自动化仪表及控制系统的发展方向进行了探讨。

关键词:自动化仪表 控制系统 发展方向

中图分类号:TH86文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)08(a)-0051-01

当今,世界经济竞争趋势从早期传统的竞争模式里集中到了工业化生产上,国内制造业对自动化仪表与控制系统的运用提出了很好的要求,只有保证各仪器设备的辅助作用才能实现工业一体化生产。随着时间的推移,早期使用的仪器设备已满足不了新时期工业生产的要求,而自动化仪表在发达国家的销售和应用持续以20％～30％的速度增长,这更加说明自动化仪表作用的重要性。

1 自动化仪表的总线化发展方向

现场仪表主要是过程控制系统自动化中的现场设备,其包括:变送器、执行器,在线分析仪表及等组成。当前,国内运用的现场总线技术形式较多,这就促进了组建集中和分布式测试系统的作用发挥。但对于一些复杂的控制系统,则也应该做好其结构形式的调整,通常要组建一个可供各现场仪表数据共享的网络,而现场总线控制系统(FCS)在这方面的作用尤为显著。现场总线控制系统是用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的控制结构,该系统属于开放、全数字化、双向、多站的通信系统。从世界技术发展趋势看,现场总线开始转换成全球自动化技术发展的主流,这种系统给过程测控仪表的运用创造了有利条件,同时实现了设备的高精度、高稳定、高可靠、高适应等快速发展趋势。

此外,受到市场经济竞争作用的影响,各现场总线控制系统制造厂家均开始不断优化自己的系统产品,研制了与控制系统配套的测量仪表和调节阀,这更加促进了现场总线控制系统体系的完善。总线化现场仪表功能不断完善之后,在FCS中则很少出现单一功能的现场仪表,例:当前市场上出现的FIELDVUEDVC5OO0f系列则属于典型的总线化调节阀门控制器,其选择FF总线通信协议来完成阀门与系统的双向通信及自诊断作用。该系统产品内部添加了PID、AO(模出)功能块,提供了利用PID运算且按照运算结果调控阀门工作的功能。另外,该系统也能发挥相应的报警作用,包括:提供阀门的行程、输入电流、行程报警、行程累计和故障报警等;自诊断信息,阀门特性测试、阀座关闭压力,执行机构预置工作压力范围,对出现的异常信息及时分析处理。能对阀门的实际控制情况进行分析,对出现的异常故障诊断处理,从而把握好各项控制系统的作用,把定期维修和临时维修调整为预防性维修,以保持整个系统内部供电的持续性。此系统还能和计算机设备相互连接,从而构建更加完善的控制结构,对设备的工作状态和工作参数进行指导,让各种系统的性能得到充分的发挥。

2 自动化仪表的智能化发展方向

“智能化”是现代工业设备的新方向,其注重的是各项技术的融合,以实现系统操作的快速、便捷。当前,自动化仪表采用的是大规模集成电路技术、微处理器技术、接口通信技术等多项技术,同时结合嵌入式软件协调内部操作,让整个系统具备智能化控制性能。当结束了输入信号的非线性处理之后,通过各种指标数据的设置调整,对整个系统的自诊断功能进行完善,从而达到一个相对稳定的状态,实现了控制系统的有效调整。新型产品的推广均与数字输出形式出现,从而使得仪表性能更加完善,实现了信息数据之间的有效传输,增加了各种控制系统的有效结合。

现代工业生产中对自动化仪表的新准则为实现控制器的智能化操控,这是仪表设备实现智能化的重要前提。可编程单回路调节器则是该类智能仪表的代表,市场上几个代表性的产品为:山武一霍尼威尔公司SSC系列的KMM;横河公司YS-80系列的SLPC等。可编程单回路调节器中运算控制器的核心是微处理器,其用于接收和输出可靠的电模拟量信号,为用户的程序编制提供方便,从而构建成各种不同的数字式过程调节装置。调节系统可以把回路控制、数字运算、逻辑运算及通信等不同的功能融于一体,利用各种编制组态程序来发挥各项功能。早期国内的仪表行业选择对DDZ-S系列仪表进行研究,从而采用了单回路调节器,电容式和扩散硅式变送器、DCS、执行器等新技术,但在HART协议智能仪表开发结束之后,FF总线智能仪表技术得到了全面更新,这些都使得LONWORKS总线智能网络产品的使用范围更加广阔。现场总线技术对当前的自动化仪表结构体系而言是很关键的组成,这些产品能促进国内先进仪表设备的研制,在销售额上也占据了国产仪表销售额的30％,从而促进了自动化仪表与工业过程控制系统的先进化发展。

3 自动化仪的开放性的发展方向

科学技术的发展促进了测控仪器的改革更新,当前自动化仪器使用最多的系统则是WindOWS/CE、Linux、VxWorkS等嵌入式操作系统,这些核心装置的运用促进了高性能微处理器在仪器设备中的使用,从而满足了不同层次的仪表性能需求。今后仪器仪表和计算机之间的联系运用也更为普遍,国外高科技的研发企业提出仪器仪表设备会设计相应的计算机的所有接口,包括:USB接口、打印机接口、局域网网络接口等,这可以把测量得到的数据从USB接口存储在可移动存储设备里,若需要使用则可以自动调整信息,用户操作的使用需求。接口形式的多样化能满足连接多种现场测控仪的要求,这样才能达到各种系统运行的条件。面对过程控制系统主机的支持,里利用网络创建的各类测控系统能创建出智能化现场测控设备的开放式互连系统。

4 自动化仪表网络化的发展方向

计算机数字化通信技术是现场总线技术的主要构成,其能将自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络相互连接起来,并将其作为企业信息网络底层,从而保证了智能仪表作用的有效发挥。在信息网络技术不断更新的过程,以网络结构体系为主要特征的新型自动化仪表将会得到推广运用,例:基于嵌入式Internet的控制网络体系结构,这种模式的最大优点在于Ethernet贯穿于网络的各个层次,保证了网络运行的持续性,覆盖整个企业范围的运用功能。这种网络本质上属于办公自动化与工业自动化的无缝结合,对智能仪表的操作起到了保护。可以说,基于嵌入式Internet的控制网络是未来新型控制网络发展的方向,新—— 代智能仪表——IP智能现场仪表的使用范围也会不断变宽。

5 结语

综上所言,新时期自动化仪表的智能化技术得到了广泛地运用,这些都促进了仪表使用性能的改善,从而降低了整个网络运行的故障发生率。在使用功能上可以不断调整仪表的结构组合形式,使其适应性越来越强,对现代化工业生产起到了重要作用。

参考文献

[1]李明远,安立璋.仪器仪表现代化发展综述[J].仪器仪表用户,2005,12(1):1～3．

[2]赵群,张翔,谢素珍,等．自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势综述[J].现代制造技术与装备,2008,11(4):32～33．

[3]王永胜．智能仪表技术及工业自动化应用发展探讨[J]．自动化博览,2009,12(6):21～22．

[4]吴朋.我国自动化仪表行业现状与发展研究[J].中国化工装备,2004(1):1～4．

推荐访问:发展方向 控制系统 试论 自动化仪表