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摘要:現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,進(jìn)一步深化了工業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)化控制技術(shù)在基礎(chǔ)工具中的應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步發(fā)展。儀器儀表是基礎(chǔ)技術(shù)工具中的重要內(nèi)容,自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用,對(duì)于提高工業(yè)生產(chǎn)效率發(fā)揮著重要作用。本文簡要分析了自動(dòng)化儀器儀表及其發(fā)展前景,以及儀器儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù),并重點(diǎn)探索了自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)化控制技術(shù);儀器儀表;應(yīng)用
工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提升,加快了新技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的普及應(yīng)用,先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ),進(jìn)而促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的快速擴(kuò)大。反之,對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的深化應(yīng)用提出了更高的要求。儀器儀表作為基礎(chǔ)性技術(shù)工具,其自動(dòng)化水平直接關(guān)系到生產(chǎn)效能。因此,加強(qiáng)自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用探究,提高技術(shù)應(yīng)用水平和效率,對(duì)于推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展,維護(hù)我國現(xiàn)代化建設(shè)持續(xù)穩(wěn)步提升具有重要意義。
1自動(dòng)化儀器儀表及發(fā)展前景
儀器儀表是由大量的元件所構(gòu)成的,自動(dòng)化儀器儀表則是通過自動(dòng)化技術(shù),賦予其中各元件自動(dòng)化能力,從而實(shí)現(xiàn)儀器儀表整體的自動(dòng)化。在自動(dòng)化一期中,主要包括傳感器、變送器以及顯示器三個(gè)模塊。其中,傳感器是進(jìn)行自動(dòng)化信號(hào)采集與控制部分,通過傳感器自動(dòng)收集發(fā)出的信號(hào),為以續(xù)運(yùn)行奠定基礎(chǔ);變送器負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)化分析與處理,對(duì)從傳感器中傳輸?shù)哪M信號(hào)進(jìn)行處理后,得出相應(yīng)的電信號(hào);顯示器則主要負(fù)責(zé)傳達(dá)和表述結(jié)果,直觀展示出相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果。自動(dòng)化儀表主要是指自動(dòng)化元件組合系統(tǒng),具備自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備功能。隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,市場(chǎng)中的自動(dòng)化儀器儀表類型較多,并且應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域廣泛,在國家電力、環(huán)境監(jiān)測(cè)等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域中均實(shí)現(xiàn)了重要應(yīng)用。儀器儀表本身就是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工具,設(shè)計(jì)專業(yè)領(lǐng)域眾多,包括基礎(chǔ)和應(yīng)用各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域中。在電力行業(yè)中,隨著國家電力網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)范圍全面覆蓋,智能化電網(wǎng)建設(shè)水平不斷提高,對(duì)自動(dòng)化儀器儀表實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控的需求也不斷上升;在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,自動(dòng)化儀器儀表在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控、污染源監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用效率非常高。由此可見,在當(dāng)前時(shí)展背景下,儀器儀表自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)成為我國工業(yè)快速發(fā)展下的必然趨勢(shì),自動(dòng)化儀器儀表逐漸成為一種剛性需求,為社會(huì)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的動(dòng)力支持和重要保障。
2儀器儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,儀器儀表作為基礎(chǔ)技術(shù)工具,需要較高的精確度、分辨率和工作速度,確保機(jī)械設(shè)備的高效運(yùn)行。在儀器儀表中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù),主要目的就是為了最大地提升儀器儀表的精確度、分辨率及工作速度。具體來說,儀器儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)主要為以下幾種。(1)傳感技術(shù)。傳感技術(shù)為儀器儀表監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的提升奠定了重要基礎(chǔ)。在儀器儀表中,數(shù)據(jù)信息是其實(shí)現(xiàn)控制目的的基礎(chǔ),利用傳感技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的快速獲取,從而高效完成檢測(cè)。(2)系統(tǒng)集成技術(shù)。儀器儀表的自動(dòng)化和控制性能,均直接受到系統(tǒng)集成的影響,尤其是在儀器儀表自動(dòng)化控制中,該技術(shù)能夠?qū)⒏鱾€(gè)子系統(tǒng)有效連接,根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對(duì)物理層關(guān)系進(jìn)行分析,并建立相應(yīng)的通信模塊,實(shí)現(xiàn)具體工作實(shí)施。(3)智能控制技術(shù)。該技術(shù)是對(duì)儀器儀表的測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行控制,通過監(jiān)控工具及設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的全面監(jiān)控監(jiān)測(cè),從而確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。智能控制技術(shù)是自動(dòng)化儀器儀表發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)。(4)人機(jī)界面技術(shù)。在儀器儀表操作過程中,良好的人機(jī)互動(dòng)界面對(duì)操作人員操作有效性的影響也是非常大的。利用人機(jī)界面技術(shù),能夠?qū)⒉僮魅藛T與儀器儀表系統(tǒng)建立互動(dòng)界面,從而有效提高操作人員進(jìn)行系統(tǒng)操作與設(shè)備維護(hù)效率。
3自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用
3.1優(yōu)化儀器儀表結(jié)構(gòu)
實(shí)現(xiàn)儀器儀表結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,是提高自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用水平的關(guān)鍵內(nèi)容。首先,自動(dòng)化控制技術(shù)促進(jìn)了儀器儀表的快速發(fā)展。通過將智能化軟硬件與儀器儀表的有機(jī)結(jié)合,必然可以提高儀器儀表的性能與測(cè)量速度和效率,優(yōu)化其測(cè)量功能。例如,將智能算法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等,與儀器儀表相結(jié)合,其工作效率會(huì)得到大幅提升,對(duì)獲取數(shù)據(jù)信息的測(cè)算速度與準(zhǔn)確度大大提升,實(shí)現(xiàn)儀器儀表的高效運(yùn)行。其次,在獨(dú)立的儀器儀表系統(tǒng)中,結(jié)合應(yīng)用微處理器和微控制器,在通過模糊算法進(jìn)行控制。這種自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于不受以往的數(shù)據(jù)模型的干擾,而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)規(guī)則內(nèi)容進(jìn)行綜合,在通過離線計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)試,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的優(yōu)化分析及有效控制。
3.2準(zhǔn)確進(jìn)行位置識(shí)別
自動(dòng)化控制技術(shù)中,位置識(shí)別技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)借助儀器自身進(jìn)行位置識(shí)別的目的。在位置識(shí)別技術(shù)應(yīng)用中,包括內(nèi)部識(shí)別與外部識(shí)別技術(shù),在識(shí)別設(shè)備位置過程中,需要運(yùn)用回轉(zhuǎn)式傳感設(shè)備,根據(jù)位置配合完成對(duì)設(shè)備的內(nèi)部位置識(shí)別。在對(duì)內(nèi)部位置進(jìn)行識(shí)別的前提下,數(shù)據(jù)檢測(cè)的有效性能夠大大提升,提高數(shù)據(jù)獲取及向電腦中傳輸?shù)男?,根?jù)設(shè)備位置變化進(jìn)行相應(yīng)的判斷,從而提高數(shù)據(jù)處理的有效性。同時(shí),在外部設(shè)備位置識(shí)別中,可以利用基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)備,通過電磁波、超聲波等進(jìn)行判斷,最終獲取儀器儀表的具體位置。
3.3設(shè)計(jì)虛擬儀器
在儀器儀表開發(fā)階段,自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用主要是通過對(duì)虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。將儀器儀表中的關(guān)鍵信息,運(yùn)用源代碼的形式展示出來并進(jìn)行相應(yīng)的解讀。在客戶購買儀器儀表設(shè)備后,生產(chǎn)廠家通過向客戶提供儀器儀表相應(yīng)的源代碼,從而幫助客戶能夠根據(jù)其中的代碼信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬儀器的驅(qū)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)自身生產(chǎn)對(duì)儀器儀表應(yīng)用的實(shí)際要求。現(xiàn)階段,虛擬儀器技術(shù)在自動(dòng)化儀器儀表中的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,呈現(xiàn)出非常高的適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。同時(shí),一些廠家開始立足客戶實(shí)際需求進(jìn)行深入開發(fā)和完善,提高儀器儀表設(shè)備的運(yùn)行效率,同時(shí)提升程序軟件的管理效率及靈活度,優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一是提高驅(qū)動(dòng)設(shè)備的靈活性,大幅提升運(yùn)行效率;二是在人機(jī)交互體驗(yàn)中運(yùn)用開發(fā)工具,促進(jìn)智能化儀器驅(qū)動(dòng)代碼產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)代碼統(tǒng)一,提高操作簡便快捷;三是運(yùn)用智能化手段,對(duì)儀器運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)與識(shí)別,用戶可根據(jù)自身生產(chǎn)需求,通過智能化設(shè)備提高管理效率。在不同的場(chǎng)合,虛擬儀器設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)測(cè)試與實(shí)際運(yùn)行不同模式之間的轉(zhuǎn)換。
3.4實(shí)現(xiàn)群控協(xié)作
隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,在儀器儀表設(shè)備運(yùn)行中,開始不斷向聯(lián)合運(yùn)行的方向發(fā)展,從而對(duì)儀器儀表自動(dòng)化控制水平提出了更好的要求。因此,在自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用中,實(shí)現(xiàn)儀器儀表的聯(lián)合運(yùn)行,應(yīng)當(dāng)建立符合設(shè)備特點(diǎn)的相應(yīng)檢測(cè)裝置,從而確保操作人員在實(shí)施聯(lián)合運(yùn)行中,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況,及時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息,并將其向控制中心進(jìn)行自動(dòng)傳輸,當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?,工作人員可通過電腦進(jìn)行處理,最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行方法的優(yōu)化,并將獲得的優(yōu)化指令數(shù)據(jù)信息向儀器儀表中傳輸,使其按照相應(yīng)指令操作運(yùn)行,有效提高生產(chǎn)效率。
3.5儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化
現(xiàn)階段,在儀器儀表應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)中,相關(guān)人員通過將儀器儀表與計(jì)算機(jī)連接在一起形成網(wǎng)絡(luò),利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的軟硬件功能,如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)等,實(shí)現(xiàn)對(duì)各類型儀器儀表資源的有效整合,從而形成儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)化、智能化應(yīng)用?,F(xiàn)階段,儀器儀表與Web連接的形式已經(jīng)較為常見,其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,有效提高設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。例如,將萬用表等儀器儀表與網(wǎng)絡(luò)連接,可以實(shí)現(xiàn)識(shí)別模式與各類功能軟件的有機(jī)結(jié)合,并對(duì)儀器儀表功能進(jìn)行有效區(qū)分,從而實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量臨界值。此外,在自動(dòng)化儀器儀表改進(jìn)過程中,部分廠家利用網(wǎng)絡(luò)化使其傳統(tǒng)工作中的數(shù)據(jù)采集模式發(fā)生了轉(zhuǎn)變,從單獨(dú)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际綌?shù)據(jù)采集,從而更適應(yīng)遠(yuǎn)程操作要求,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控的需求。因此,儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化有效提高了用戶控制能力,并可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)采集能力也得到了大幅提升。
4結(jié)語
自動(dòng)化、智能化已經(jīng)成為未來社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì),各行業(yè)領(lǐng)域也必然隨之發(fā)生顛覆性變化。自動(dòng)化控制技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用,有效改進(jìn)了傳統(tǒng)儀器儀表方式,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化工作,提高了工作效率和工作質(zhì)量。提高儀器儀表對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用水平,不斷實(shí)現(xiàn)儀器儀表設(shè)備功能及作用的創(chuàng)新發(fā)展,將是未來儀器儀表發(fā)展的主要方向。
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作者:鄭金亮 單位:遼寧華正工程設(shè)計(jì)有限公司