工业自动化仪表的智能化

工业自动化仪表的智能化

发表时间：2018-07-05T14:46:48.373Z 来源：《建筑模拟》2018年第6期作者：李伟刘清燕

[导读] 这些年来，工业自动化仪表及系统在智能化方面进展很快。工业自动化仪表及系统的智能化已从初级阶段走向高级智能的阶段。奎屯锦疆化工有限公司新疆奎屯 833200

摘要：这些年来，工业自动化仪表及系统在智能化方面进展很快。工业自动化仪表及系统的智能化已从初级阶段走向高级智能的阶段。在此基础上，各大自动化仪表开始推出电控仪控一体化，管控一体化、全生命周期管理、远程诊断等等，这些都是要通过提高自动化仪表和系统的智能化水平才能实现。本文主要就工业自动化仪表的智能化进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。

关键词：工业自动化仪表；智能化；系统；

1工业自动化仪表的智能化重要作用

（1）智能化指的是产品囊括了多个新功能。譬如，在数年以前，如果仪表进行湿度、压强补偿，就要专门对湿度和压强进行测试，利用运算设施来专项计算，而在此时一台智能化的计量变送设备就能完成以上所有工作。从中可以看出智能化是工业自动化仪表的主导发展方向。

智能化执行设备拥有了多样化的自测性能，也能进行简易的检修预报。在执行设备的杆子延伸达到限定长度时，系统会予以警告，以便维修工程师及时检修。在阀门的操作过多时也会警告工程师及时介入，从而降低了故障率。

在应用于腐蚀性场合时，如果达到流量限定值或时间限定值，就会予以警告，这样工作人员能够在第一时间替换，这是由于长期处于腐蚀环境中产品性能会受到影响。在工控领域，以往只有专门的调控设备才能进行算法调控，而现阶段只要在智能化的变送设备中插入PID 元件，就能在工地一线与仪表无缝连接，可以自行调控，从本质上实现了控制分散化，进一步降低了主机设备的压力，有利于快速的调控，从而提高了体系的稳定性。

2工业自动化仪表的智能化应用

2.1检测仪表和执行器的智能化

当今检测仪表多含有嵌入式CPU微计算机系统，多可以完成现场数字显示，一般产品名称前标有“智能式XXX”的仪表，都可以完成数字滤波、非线性校正、自校零或自校准、自动量程切换、自动补偿、自诊断等功能，此外，各种仪表还可以完成各种专门功能。

2.2无线智能化

工业化要求高效率、可靠性、高质量、能耗小等。目前企业生产规模正在逐渐扩张，譬如发电系统的功率超过了一百万千瓦，石油集团超过了千万吨，高分子化学系统超过了一百万吨，导致测控量值呈现出指数级攀升。假如仪表趋于通讯无线智能化，保养和操作的工程师人数将大幅降低，其他工程机构和消费者都会因此受益匪浅。所以制造近距离、稳定性高的无线智能化仪表是现阶段的一大趋势。现场总线的发展前景十分光明，应该被广泛推广普及，然而繁杂的全球标准限制了其发展。譬如，现场总线的最早的全球标准超过了十个，后期颁布了工业网络的全球标准也超过了二十个，之后还会颁布总线通讯标准。同时很多大集团与机构也在颁布相应的准则，譬如西门子等集团都在颁布与之相应的无线智能准则。对于消费者而言，过于繁冗的标准不利于广泛的推广应用，因此全球的无线智能标准应该统一化。

2.3高性能的处理器

当前采用的自动化仪表中，控制处理器绝大多数都是单片机，然而，随着诸多芯片技术和微电子技术的发展，高性能处理器已经逐渐成为自动化仪表中常采用的处理器。到目前为止，我国的微型处理器主要有Motorola的Power PC、Intel和AMD以及Motorola的IBM，一般RISC嵌入式的处理器在相关方面的市场中，比ARM处理器系列更加占有优势。不同的客户可以根据自身的需求以及自动化仪表的性能、体积、价格等诸多方面，对需要的处理器进行有效的选择，同时在该方面的基础上，对高级的计算方式进行充分的运用，从而提高并加强相关方面的功能。

2.4实现网络化技术

自动化仪表的网络化和智能化，从根本上来说都与计算机网络技术有着密不可分的关联。Internet就是实现网络化技术的根本关键点，通过对Internet的有效连接来实现自动化仪表网络化功能。在这个过程中依然存在着诸多方面的困难，其中包括：运算的速度、计算机当中的存储器等。一般自动化仪表中采用的MCU为16位和8位的居多，同时支持TCP/IP协议。其中，嵌入式的微型EMIT技术接入互联网是最具有代表性的。该技术将高性能的处理器当作网关，网络方面的协议在网关上，一般只要通过红外、CAN等就可以与诸多设备进行有效的连接。除此之外，网关还能发送相关命令，对设备中存在的变量进行有效的修改和控制，不管是性能方面还是价格方面，该设计都具有绝对的优势。

操作系统并非自动化仪表中必要的系统。目前，在诸多自动化仪表当中，处理器的功能以及存储器的功能都有着不同程度的限制，仪

表中硬件功能的不断增强以及成本的不断降低，整体功能逐渐变得更加复杂，功能的要求也在不断的增加。因此，需要对其开展实时性的操作。实时性的有效操作可以使得硬件配置不再变得过分苛刻，同时还可以有效的提高工作的效率。

2.5 软硬件协同设计分析

（1）在系统设计初期便应当对系统进行功能验证及性能验证，通过与实现无关语言对系统功能进行描述，可选择VHDL当作算法级描述语言，同时也可对C语言实行必要修改以及扩充，将其当作行为级描述语言，从而模拟验证系统功能。

（2）以系统功能描述为基础，依据设计目标以及相关约束条件对系统进一步进行分解，对系统中软件部分与硬件部分进行划分，从而保证能够并行进行系统设计，从而尽最大可能使系统方案实现最优化。

（3）在系统模拟通过之后，应当实行系统软件与系统硬件综合，最终使整个系统设计能够得以完成。对于硬件构件综合而言，其构成所包括内容主要为硬件高层综合、版图综合以及逻辑综合等；对于软件构件综合而言，其构成所包括内容主要为高级综合、编译以及汇编等。在仪表系统设计过程中，通过对这种新型设计思想的合理应用，不但能够使社会成本在很大程度上降低，可使设计周期有效缩短，并且还能够防止重复设计情况出现，使系统设计能够提高合理性，并且能够提高其成功率。

3其他仪表和系统的智能化发展趋势

工厂自动化中，智能化的课题是很多的，为了实现工厂自动化，首先是要对开关量如接近传感器及位置传感器、速度传感器、加速度传感器的智能化进行关注，另外，运动控制本身也有不少智能化的问题值得关注。从工业仪表尤其是工业现场仪表的智能化、总线化的进程，我们不难看出计算机和现代仪表的相互包容，计算机网络与仪表网络的融合性。现场总线是一种底层计算机网络，也是现场仪表与设备之间的通信网络。仪表的智能化技术不但改善了仪表本身的性能，还影响到了控制网络的体系结构。DCS及各种专用的控制系统的智能化水平比数字显示控制仪表更高得多，如有些DCS公司提供的各种部件都已智能化，而且通过全数字信息进行协调控制。从中也可以看出，在今后智能化将更加普及在我国的工程自动化之中，并且会不断推出新型的智能化系统及产品，对于我国的信息科技化发展来说，是不可缺少的推动力。

结束语：

综上所述，工业自动化仪表和智能化是密不可分的。随着计算机技术、数字处理技术、网络通信技术等新技术的发展，工业自动化仪表的各项性能正经历着根本性的变革，未来将朝着更加智能化、高精度化的方向发展。

参考文献：

[1]祁少宁.工业自动化仪表的智能化分析[J]. 电子技术与软件工程，2014，11：262.

[2]汪卿，周鹏.探讨石油化工工业自动化仪表及系统的发展和现状[J]. 中国石油和化工标准与质量，2012，05：222.