论文部分内容阅读
摘要：自动化仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。本文阐述了工业电气自动化仪器仪表控制的概况，并分析了自动化仪器仪表一些控制上的问题。
关键词：工业电气；仪器仪表；自动化控制
一、前言
科学技术在不断地进步和发展，人工智能也不断地发展并且被运用到很多领域，因此仪器仪表的自动化控制对于设备来说也有着越来越关键的作用。仪器仪表的自动化控制系统对设备来说非常重要，相当于它的神经中枢，对设备是否正常运转起了监测的作用，在调整设备的基本技术参数上也可以提供一定的参考。
二、自动化仪表方面的概况
仪器仪表行业涉及基础科学和应用科学等领域。教学当中进行物理、化学定量分析实验和光学、光电机一体化研究的仪器仪表；环保监测部门对大气、水、土壤等检测分析的仪器仪表；农牧渔业部门对食品有害成分检验分析的仪器仪表；生物技术部门对基因、药品等综合分析检验所用的仪器仪表；还有工业及航空制造业上采用的工控仪器仪表等等。总而言之，仪器仪表是现代科技的基础、应用科学领域的核心技术之一；仪器仪表是相关行业发展的“拐杖”或工具，也是相关行业发展的有力保障。
自动化仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能；另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量；还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。
自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成：①传感器，利用各种信号检测被测模拟量；②变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4 ～ 20mA 的电流信号，并送到可编程序控制器中；③显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到广泛应用，而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口，更是自动化控制系统重要的部分，被称为自动化控制系统的眼睛。自动化仪表主要有温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表及一些过程分析仪表等。
1.温度仪表
石化现场设备或管道内介质温度一般都需要指示控制，最常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等；特殊热电偶有耐磨热电偶、表面热电偶、多点式热电偶、防爆热电偶等。
2.压力仪表
压力表分液柱式、弹性式、活塞式。作为压力调节系统除采用压力变送器将信号送至DCS或其它调节器外，位移平衡式基地式调节器仍常用于现场。
3.物料仪表
物料仪表没有通用产品，按测量方式分为直读式、浮力式、静压式、电接触式、电容式、超声波式等等，其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式液位计精度高，石化行业应用普及。
4.流量仪表
流量，不是一般的流速，是单位时间内流经有效截面的流体的体积和质量，另外还需要求知管道中一段时间内流过的累积流体的体积和质量。
5.在线过程分析仪
从工艺上看，生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。
三、仪器仪表的自动化及其控制的应用
进入21世纪，我国制造业的高速发展，拉动了对自动化仪表与控制系统的需求，我国新上的大型项目所用自动化仪表和控制系统的先进程度已经处于世界领先水平。当前传统制造业在发达国家已经过了辉煌期，与之配套的自动化仪表自然就增长缓慢。自动化仪表发展的热点在新兴市场的价格问题从两个方面夹击仪表制造商，一是新兴市场的用户对产品价格敏感度很高；二是在那里往往可以找到非常便宜的替代品，这样就难以激发跨国企业花大成本研制新型仪表。
近10年自动化仪表技术发展的重要领域——现场总线技术的发展虽然取得了显著成就，但是在应用方面大体上还处在替代模拟传输线的阶段。实际上现场总线不仅仅是信号制式的改变，它是为控制技术的信息化提供基础的。用户对系統底层信息化（控制、诊断、管理）改造的需求是现场总线技术推广的原始动力。近些年来现场总线在设备资产管理、预测诊断和平稳操作等方面的潜力开始被挖掘出来，显现了极富发展前景的势头。现在，仪器仪表主要在以下领域的应用比较广。
1.环保仪器仪表
环保仪器仪表主要用在环境质量监测和污染源监测等方面。针对我国具体国情，环保主要解决我国水环境、大气环境两个战略性和全局性的大环境生态污染问题。随着节能降耗、减少排放和低碳经济成为国家长期国策。
2.电工仪器仪表
在国家电网公司提出，要大力推进以特高压电网为龙头、各级电网协调发展、健全智能电网的原则，同时还明确了电力用户用电信息采集系统建设是我国智能电网建设的重要组成部分后，智能电网建设渐进式发展起来。而电网建设是全球性行为，是长期、渐进式的刚性市场，为电工仪器仪表行业的重大发展机遇。
3.工业自动化仪表
工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种以及专用自动化仪表。从市场需求看，我国工业自动化市场需求日旺。据中国仪器仪表协会预测，到“十一五”末期，工业自动化市场需求将超过1000亿元。另外随着国家对民生关注的大大提高，一些与民生相关的需求也提到日程上来，也对仪器仪表提出新的要求和市场需求。
但是基于现场总线技术的网络化控制和分布式只智能技术，到目前无论在理论上还是在实践上都未出现显著突破：而现场总线的速度瓶颈是的在复杂控制和快速响应方面有时还不如传统仪表：持续多年的现场总线之争至今在制造商中没有赢家，又使用户普通感觉厌倦，极大地消耗了各企业发展的资源。
国际上反映自动化仪表产品动向的几个重要窗口：以ISAEXPO、Miconix等为代表的国际仪表展览，以Readers ChoiceAward（读者选择奖）为代表的奖项。从近3年的读者选择奖看，获奖产品变化不多。
这种发展趋势的变化是很自然的，数字化、智能化仪表和系统经过近10年的告诉发展，在应用方面积累了一些问题，智能仪表设计的许多创新功能也未得到充分的应用。主要问题有以下几点：（1）数字仪表和系统的信息保密和安全问题。（2）微程序和软件的可靠性问题。（3）通信的保密、安全和可靠性问题。（4）智能仪表在运行时是可以与控制系统互动的以及如何进行互动。（5）智能仪表提供了远比模拟仪表多的信息以及如何充分利用这些信息。（6）众多智能仪表的可互操作问题。（7）仪表和系统的故障诊断以及故障诊断信息的可互操作问题等。
四、结语
随着计算机技术的发展，仪器仪表也在向着自动化的方向发展，这不仅使提升了它们自身的性能，其功能也不再是单一的固定的，它的适应性及功能都在不断增强和完善，其应用领域也更加的广泛。
参考文献：
[1]张振华 我国仪器仪表工业的现状及发展方向分析[J]农机使用与维修2011（1）
[2]刘春林 自动化仪表控制系统的应用发展[J]民营科技 2011（1）
[3]赵群 张翔 谢素珍 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2007
[4]赵斌 计算机在化工企业自动化仪表系统中的开发浅析[J]黑龙江科技信息2011（6）
关键词：工业电气；仪器仪表；自动化控制
一、前言
科学技术在不断地进步和发展，人工智能也不断地发展并且被运用到很多领域，因此仪器仪表的自动化控制对于设备来说也有着越来越关键的作用。仪器仪表的自动化控制系统对设备来说非常重要，相当于它的神经中枢，对设备是否正常运转起了监测的作用，在调整设备的基本技术参数上也可以提供一定的参考。
二、自动化仪表方面的概况
仪器仪表行业涉及基础科学和应用科学等领域。教学当中进行物理、化学定量分析实验和光学、光电机一体化研究的仪器仪表；环保监测部门对大气、水、土壤等检测分析的仪器仪表；农牧渔业部门对食品有害成分检验分析的仪器仪表；生物技术部门对基因、药品等综合分析检验所用的仪器仪表；还有工业及航空制造业上采用的工控仪器仪表等等。总而言之，仪器仪表是现代科技的基础、应用科学领域的核心技术之一；仪器仪表是相关行业发展的“拐杖”或工具，也是相关行业发展的有力保障。
自动化仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能；另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量；还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。
自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成：①传感器，利用各种信号检测被测模拟量；②变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4 ～ 20mA 的电流信号，并送到可编程序控制器中；③显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到广泛应用，而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口，更是自动化控制系统重要的部分，被称为自动化控制系统的眼睛。自动化仪表主要有温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表及一些过程分析仪表等。
1.温度仪表
石化现场设备或管道内介质温度一般都需要指示控制，最常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等；特殊热电偶有耐磨热电偶、表面热电偶、多点式热电偶、防爆热电偶等。
2.压力仪表
压力表分液柱式、弹性式、活塞式。作为压力调节系统除采用压力变送器将信号送至DCS或其它调节器外，位移平衡式基地式调节器仍常用于现场。
3.物料仪表
物料仪表没有通用产品，按测量方式分为直读式、浮力式、静压式、电接触式、电容式、超声波式等等，其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式液位计精度高，石化行业应用普及。
4.流量仪表
流量，不是一般的流速，是单位时间内流经有效截面的流体的体积和质量，另外还需要求知管道中一段时间内流过的累积流体的体积和质量。
5.在线过程分析仪
从工艺上看，生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。
三、仪器仪表的自动化及其控制的应用
进入21世纪，我国制造业的高速发展，拉动了对自动化仪表与控制系统的需求，我国新上的大型项目所用自动化仪表和控制系统的先进程度已经处于世界领先水平。当前传统制造业在发达国家已经过了辉煌期，与之配套的自动化仪表自然就增长缓慢。自动化仪表发展的热点在新兴市场的价格问题从两个方面夹击仪表制造商，一是新兴市场的用户对产品价格敏感度很高；二是在那里往往可以找到非常便宜的替代品，这样就难以激发跨国企业花大成本研制新型仪表。
近10年自动化仪表技术发展的重要领域——现场总线技术的发展虽然取得了显著成就，但是在应用方面大体上还处在替代模拟传输线的阶段。实际上现场总线不仅仅是信号制式的改变，它是为控制技术的信息化提供基础的。用户对系統底层信息化（控制、诊断、管理）改造的需求是现场总线技术推广的原始动力。近些年来现场总线在设备资产管理、预测诊断和平稳操作等方面的潜力开始被挖掘出来，显现了极富发展前景的势头。现在，仪器仪表主要在以下领域的应用比较广。
1.环保仪器仪表
环保仪器仪表主要用在环境质量监测和污染源监测等方面。针对我国具体国情，环保主要解决我国水环境、大气环境两个战略性和全局性的大环境生态污染问题。随着节能降耗、减少排放和低碳经济成为国家长期国策。
2.电工仪器仪表
在国家电网公司提出，要大力推进以特高压电网为龙头、各级电网协调发展、健全智能电网的原则，同时还明确了电力用户用电信息采集系统建设是我国智能电网建设的重要组成部分后，智能电网建设渐进式发展起来。而电网建设是全球性行为，是长期、渐进式的刚性市场，为电工仪器仪表行业的重大发展机遇。
3.工业自动化仪表
工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种以及专用自动化仪表。从市场需求看，我国工业自动化市场需求日旺。据中国仪器仪表协会预测，到“十一五”末期，工业自动化市场需求将超过1000亿元。另外随着国家对民生关注的大大提高，一些与民生相关的需求也提到日程上来，也对仪器仪表提出新的要求和市场需求。
但是基于现场总线技术的网络化控制和分布式只智能技术，到目前无论在理论上还是在实践上都未出现显著突破：而现场总线的速度瓶颈是的在复杂控制和快速响应方面有时还不如传统仪表：持续多年的现场总线之争至今在制造商中没有赢家，又使用户普通感觉厌倦，极大地消耗了各企业发展的资源。
国际上反映自动化仪表产品动向的几个重要窗口：以ISAEXPO、Miconix等为代表的国际仪表展览，以Readers ChoiceAward（读者选择奖）为代表的奖项。从近3年的读者选择奖看，获奖产品变化不多。
这种发展趋势的变化是很自然的，数字化、智能化仪表和系统经过近10年的告诉发展，在应用方面积累了一些问题，智能仪表设计的许多创新功能也未得到充分的应用。主要问题有以下几点：（1）数字仪表和系统的信息保密和安全问题。（2）微程序和软件的可靠性问题。（3）通信的保密、安全和可靠性问题。（4）智能仪表在运行时是可以与控制系统互动的以及如何进行互动。（5）智能仪表提供了远比模拟仪表多的信息以及如何充分利用这些信息。（6）众多智能仪表的可互操作问题。（7）仪表和系统的故障诊断以及故障诊断信息的可互操作问题等。
四、结语
随着计算机技术的发展，仪器仪表也在向着自动化的方向发展，这不仅使提升了它们自身的性能，其功能也不再是单一的固定的，它的适应性及功能都在不断增强和完善，其应用领域也更加的广泛。
参考文献：
[1]张振华 我国仪器仪表工业的现状及发展方向分析[J]农机使用与维修2011（1）
[2]刘春林 自动化仪表控制系统的应用发展[J]民营科技 2011（1）
[3]赵群 张翔 谢素珍 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2007
[4]赵斌 计算机在化工企业自动化仪表系统中的开发浅析[J]黑龙江科技信息2011（6）