解析自动化仪表与控制系统

刘小林

摘要：目前，自动化仪表的智能化技术发展，不但改善了仪表自身的性能，同时还对控制网络的体系结构产生了影响，其功能不再是单一和固定的结构，同时实用性也越来越强，功能也逐渐得到完善。相信通过新一代智能化仪器仪表的应用和发展，智能化仪表在各行各业中的应用，将越来越广泛。本文简要的分析了自动化仪表的发展现状和发展趋势，以供参考。

关键词：自动化仪表；控制系统；发展

1国内外仪器仪表行业发展现状

随着新时代的来临，中国制造行业开始逐渐摆脱过去老式控制方法，走出市场竞争末端。新时代发展，自动化仪表与控制系统被广泛的运用到中国这个更大的市场当中，从而来提高中国制造行业生产能力水平以及经济效益。自动化仪表与控制系统就好比一台设备神经中枢。它越是发达，设备运转率就越高，产生效益也就越大，所以越来越多的人开始关注这个神经中枢发展。那么自动化仪表与控制系统的应用与发展趋势将是人们一直研讨的话题。

1.1行业技术发展现状

当前国际流程的工业仪器仪表的技术在发展的过程中，逐渐通过智能化和现场总线技术的应用，使产品故障能够得到快速的判断，同时还能够实施前瞻性的维护。除此之外，新技术、新原理以及新材料的应用对于提高仪表的使用有着显著的作用，增加了仪表对于复杂条件和环境的适应性，也解决了耐高温、高压、高压差、强冲刷、强辐射、多相流、非接触检测、无损检测等产品出现的现场检测“难题”。高量程比、模块化结构、红外技术、无线通讯、自校正以自适应自诊断技术在使用的过程中能够提高现场各个仪表操作的快捷性，同时降低劳动强度。自控系统在IT技术的推动下逐渐向大规模和功能模块化的方向发展，同时该系统软件呈现出标准化的发展趋势。目前在我国的大型工程中，在一些联合装置上已经使用了一套控制系统，该系统中的控制点的规模已经过万，通过开放的网络和软件接口实现互联，将流量测控和企业的经营结合在一起，实现从工艺流程的底部进行控制，极大的提高了装备对大型复杂工程自身的适应性，这一技术和SOLUTION、MIV等自控工程项目的经营、管理和技术发展趋势相适应。

1.2我国行业市场发展情况

工业自动化仪表的自身发展，不但取决于产品技术的水平，同时还会涉及到工程应用技术。近些年来，不少的测控设备生产企业以及火电、石化、冶金等等应用部门的科技型企业和工程应用部门的科技型企业和工程公司在应用软件和优化软件开发以及系统集成技术等等方面有了相当大的进步。通过承担国外的系统的工程应用，从而掌握了一大批大型工程以及装置的自控应用技术。但是这里需要引起注意的是，随着现场总线、SOLUTION、MIV以及EPC等技术和工程总成方式的发展，进一步加大了我国自控系统以及现场仪表大型工程的困难，我国重大工程核心技术之一的自控技术及其主干装备被国外控制甚至垄断的风险正在上升。

2.自动化仪表的发展方向

信息技术的不断进步和发展在一定程度上推动了自动化仪表以及控制系统的发展，工业自动化仪表的发展重点主要就是基于现场总线技术的主控系统装置以及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面的扩大服务的范围和领域，从而推动仪器仪表系统向着数字化、网络化以及智能化的方向发展，进而完成自动化仪表从模拟技术向着数字技术的不断转变。

（1）智能化。首先，我们从工业自动仪表的发展趋势来看，智能化是自动化仪表发展的核心部分，我们所说的智能化表其智能化主要表现在具有的功能多样化。在工控方面，传统的控制算法只能够利用调节器或者是DCS来完成，而在智能化技术在应用之后，一台变送器或者是执行器在植入PID模块后，就能够很好的与现场仪表在一起，同时在现场完成自动调节工作，进一步实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。

（2）高精度化。由于工业生产对于成品的质量要求逐渐提高，国家的相关政策以及法令对于节能减排也有着十分具体的要求和规定，因此提高测量仪表以及控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度，普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。

（3）总线化。过程控制系统自动化中的现场设备被称之为现场仪表。现场总线技术的广泛应用，是组建集中以及分布式测试系统变得更加的容易。但是这里需要引起重视的是集中测控的发展越来越不能够满足复杂、远程以及范围较大的测控任务的需要，因此就必须要组建起一个能够供现场仪表数据共享的网络，现场总线控制系统（FCS）正是在这种情况下出现的。它是一种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。目前现场总线已成为全球自动化技术发展的重要表现形式，它为过程测控仪表的发展提供了千载难逢的发展机遇，并为实现进一步的高精度、高稳定、高可靠、高适应、低消耗等方面提供了巨大动力和发展空间。

（4）网络化。现场总线技术所采用的计算机数字化通信技术，是自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络中，进而成为企业信息网络的底层，可以使得只能仪表的作用得到充分的发挥和利用。伴随着工业信息网络技术的不断发展，以网络结构为主体体系为主要特征的新型自动化仪表。伴随着工业信息网络技术的发展，以网络机构体系为主要特征的新型自动化仪表，也就是我们所说的IP智能现场仪表，其代表了新一代控制网络发展的必然趋势，基于嵌入式Internet的控制网络体系结构。

（5）开放性。现有的测控仪器所采用的大多都是以Windows/CE、Linux、VxWorks等嵌入式操作系统为系统软件核心和高性能微处理器为硬件系统核心的嵌入式系统技术，在发展的过程中，仪器仪表和计算机之间的联系也将变得日益的紧密，Agilent公司表示仪器仪表设备上应当具备计算机的所有接口，如USB接口、打印机接口、局域网网络接口等，测量的数据也应通过USB接口存储在可移动存储设备中，使用这样的仪器仪表设备和操作一台简易电脑简直是如出一辙。齐备的接口可连接多种现场测控仪表或执行器设备，在过程控制系统主机的支持下，通过网络形成具有特定功能的测控系统，实现了多种智能化现场测控设备的开放式互连系统。

结束语

随着我国社会的发展，推动了电气自动化的进程，同时也对其发展提出了更高的要求，对现有技术的完善和改进有着重要的作用。总的来说，我国的国产仪器和国外的产品在可靠性和性能上还存在一定的差距，特别是在产品的精密度以及智能化程度上相差较大，一般常规的产品数量较多，而高档型的智能产品数量较少，导致标准化的研究力度还不够大，基于此，对自动化仪表以及控制系统的现状进行研究具有一定的现实意义。

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