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[摘 要]DSC技术又被成为4C技术，是一种分散控制系统，此种控制技能可以应用在各类技术上，其中就包括了多智能仪表控制系统。本文通过对DCS和现场总线技术的描述，总结了多智能仪表控制系统的技术。并根据系统的结构，以及通信协议，发现控制对象既可以是工业对象，也可以是对象模型系统。
[关键词]多智能仪表 控制系统 技术分析
中图分类号：TP894 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0300-01
引言
随国我国经济和科学技术的不断发展，对生产力的需求不断增加，也为多智能仪表控制的发展提供了条件。智能仪表有多项优势，包括测量精度高，自动校正，自动测量等等，是工业生产现代化的必然产物。工业的发展趋势要求控制系统逐渐朝着多输入多输出的方向进行发展，推动了工业生产中集散型控制系统的发展。由于目前国外的设备都比较昂贵，所以国内的企业只能进行具备自我特色的技术改造，本文根据现代社会的要求，在现场总线技术的基础上，将多智能仪表作为现场的控制设备，并探究了相关的DCS技术，提出了相应了技术方案。
1.多智能仪表控制系统的结构
1.1 DCS体系结构
随着科学技术水平的发展，计算机控制系统逐渐开始进入以4C技术为特点的集散型控制系统的发展时期。根据DCS的体系结构，可以大致分为三个部分：分散过程控制装置部分、集中操作和管理部分、通信系统部分。三者之间的关系如图1所示。
在DCS的体系结构中，根据不同的功能，可以分为现场控制站、过程控制站、控制级和生产管理站。
1.2多智能仪表控制系统的体系结构
1.2.1总体结构
多智能仪表控制系统根据我国大部分中小企业的技术改造需求，将DCS的各个部分的功能进行融合，提出了多智能仪表控制系统的基本网格结构。如图2所示。
其中现场级部分主要是通过不同的智能仪表组成。控制PC机既可以由工控机组成，也可以使用普通的PC机。通过现场总线将现场级和控制级连接在一起，应当根据工业控制的需求以及智能仪表的特点进行现场总线协议的设计。在管理级中，主要通过商用的PC机以及其他的计算机组成，并构成一个特殊的信息管理系统。在管理PC及和控制PC机中，通过在线网络进行连接，具体的连接种类需要根据信息管理系统的具体要求[1]。
1.2.2智能仪表
传统的仪表在内置微处理器出现之后，在设计方法、电路结构和功能操作等等方面都进行了创新改革。在全新的智能仪表中，出了调节功能，其他的功能都能够通过微处理器进行解决。在智能仪表中，微处理器是核心组件，需要在相应的软件控制下才能有序的进行工作。在多智能仪表控制系统中，智能仪表可以和PC控制机之间进行数据的交换，信息中包括：测量值、设定值、控制量、状态参数。
1.2.3控制PC机
控制PC机的任务主要是为了保证高级控制的精准性，并保证操作的集中。可以有效连接分散控制和管理PC机的集中管理功能，在正常情况下，主要是完成显示与打印、控制管理和操作、系统配置组态的功能。
1.2.4管理级
为了保证上述功能的合理运行，需要更高层次的控制和管理系统，目前我国大多数企业使用信息管理系统。
1.2.5现场总线
智能仪表技术需要建立在良好的现场总线基础上，我国目前的智能仪表使用的大多数是通用型单片机如MCS-51系列。所以从技术、经济以及实际生产上来说，根据现场总线的标准以及实际情况，RS-482总线是较适合的选择。
2.多智能仪表控制系统中的通信协议
智能仪表的通信功能需要建立在DCS系统的基础上，并在通信协议的基础上，对多智能仪表进行日常维护和检测，其中包括多智能仪表的硬件和软件两部分。需要注意的是，控制协议的作用并不是立刻实行，而是需要缓冲时间来进行控制，通过控制时间片来达到调整时间的目的，这些时间片和主机连接在一起，共同保证系统的运行。现场总线的建立参照了OSI七层协议，并对其进行了完善改良，使其更适合工业生产中的运作，構成了工业现场的通信网络。同时也保留了IOS协议中应用层、网络层、数据链路曾、物理层的构成方式。
多智能仪表控制系统的现场总线上，传输帧中可以分成两个部分：地址帧和数据帧。地址帧和数据帧之间存在一定的差异，主要分别在于第9数据位，其中地址帧为“1”，而数据帧为“0”，差错校验使用的CRC校验方法。在网络层中的所有管理通过控制PC机完成，地址帧中的数据也是通过控制PC机进行发送并传输，保证总线上的智能仪表能够与其建立连接，只有当智能仪表接收到地址帧的信息后才可以顺利完成通信过程。
3.实例演示
此设计主要是在SEU-211智能温控仪的基础上进行改良，从而设计出了USTS-100智能仪表。控制的核心在于将热电偶当作温度传感设别，同时输入热电偶的信号，在通过晶闸管将信号发送出去。在通信协议上，是通过RS-485，并通过地址呼叫应答后的互传数据帧的传输结构。在进行智能仪表的设计时，对硬件上做了多项改良措施。首先，想要让信号在各个通道之间顺利的进行传送，首先要稳定电压的输入，保证整个信号整个工作的良好运行，能有效提高工业生产时的控制力度，提升DCS系统的实用性；其次，为了保证控制算法在运行中不会出现错误，将仪表微机中的掉电保护内存扩充，保证在32KB，在程序运行时有较大的空间可以供程序进行调整；将通信部分的组件更换为MAX485，MAC485的性能更加优秀，能够保证仪表的稳定性。硬件的改善主要是为了保证智能仪表能适应不同的环境，想要在通信功能上进行优化，则要在软件方面进行改善。
为了保证多智能仪表控制的稳定性和随机性，软件方面的设置以多任务操作系统为基础，并增加了任务列表和任务启动机制，保证各个模块之间的顺序性，提高了运行的稳定性。在通信功能上，也分成了多个子模块，设置了数据缓冲区，并根据不同模块的功能，完善了任务触发和启动机制，具体的软件设置较为繁琐，在此不作详细介绍[2]。
4.结语
本文根据目前我国的状况，企业的工业生产自动化技术改造趋势进行了分析。通过对只能仪表组网的剖析，提出了使用多智能仪表控制系统技术。在对现场总线协议进行分析后，提出了多智能仪表控制系统的通信协议，应通过相应的硬件软件的改良，设置了具有代表性的USTS-100温控仪，从而演示了多智能仪表控制系统的工作现象和工作原理。根据实例表明，该控制系统能够稳定的运行，并能完成工业生产过程中各类较为复杂的实验。能为我国智能仪表的研究提供信息基础，利于我国未来关于工业自动化方面的研究，并逐渐在多个领域进行普及，且投资不高，能适应我国中小型企业的需求，具备一定的实用价值。
参考文献
[1]何军全.多智能仪表的远程自动控制系统的设计研究[J].河南科技，2013，03：117.
[2]周伟.一种多智能仪表DCS系统的研究[J].科技创新与应用，2014，09：37.
[关键词]多智能仪表 控制系统 技术分析
中图分类号：TP894 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0300-01
引言
随国我国经济和科学技术的不断发展，对生产力的需求不断增加，也为多智能仪表控制的发展提供了条件。智能仪表有多项优势，包括测量精度高，自动校正，自动测量等等，是工业生产现代化的必然产物。工业的发展趋势要求控制系统逐渐朝着多输入多输出的方向进行发展，推动了工业生产中集散型控制系统的发展。由于目前国外的设备都比较昂贵，所以国内的企业只能进行具备自我特色的技术改造，本文根据现代社会的要求，在现场总线技术的基础上，将多智能仪表作为现场的控制设备，并探究了相关的DCS技术，提出了相应了技术方案。
1.多智能仪表控制系统的结构
1.1 DCS体系结构
随着科学技术水平的发展，计算机控制系统逐渐开始进入以4C技术为特点的集散型控制系统的发展时期。根据DCS的体系结构，可以大致分为三个部分：分散过程控制装置部分、集中操作和管理部分、通信系统部分。三者之间的关系如图1所示。
在DCS的体系结构中，根据不同的功能，可以分为现场控制站、过程控制站、控制级和生产管理站。
1.2多智能仪表控制系统的体系结构
1.2.1总体结构
多智能仪表控制系统根据我国大部分中小企业的技术改造需求，将DCS的各个部分的功能进行融合，提出了多智能仪表控制系统的基本网格结构。如图2所示。
其中现场级部分主要是通过不同的智能仪表组成。控制PC机既可以由工控机组成，也可以使用普通的PC机。通过现场总线将现场级和控制级连接在一起，应当根据工业控制的需求以及智能仪表的特点进行现场总线协议的设计。在管理级中，主要通过商用的PC机以及其他的计算机组成，并构成一个特殊的信息管理系统。在管理PC及和控制PC机中，通过在线网络进行连接，具体的连接种类需要根据信息管理系统的具体要求[1]。
1.2.2智能仪表
传统的仪表在内置微处理器出现之后，在设计方法、电路结构和功能操作等等方面都进行了创新改革。在全新的智能仪表中，出了调节功能，其他的功能都能够通过微处理器进行解决。在智能仪表中，微处理器是核心组件，需要在相应的软件控制下才能有序的进行工作。在多智能仪表控制系统中，智能仪表可以和PC控制机之间进行数据的交换，信息中包括：测量值、设定值、控制量、状态参数。
1.2.3控制PC机
控制PC机的任务主要是为了保证高级控制的精准性，并保证操作的集中。可以有效连接分散控制和管理PC机的集中管理功能，在正常情况下，主要是完成显示与打印、控制管理和操作、系统配置组态的功能。
1.2.4管理级
为了保证上述功能的合理运行，需要更高层次的控制和管理系统，目前我国大多数企业使用信息管理系统。
1.2.5现场总线
智能仪表技术需要建立在良好的现场总线基础上，我国目前的智能仪表使用的大多数是通用型单片机如MCS-51系列。所以从技术、经济以及实际生产上来说，根据现场总线的标准以及实际情况，RS-482总线是较适合的选择。
2.多智能仪表控制系统中的通信协议
智能仪表的通信功能需要建立在DCS系统的基础上，并在通信协议的基础上，对多智能仪表进行日常维护和检测，其中包括多智能仪表的硬件和软件两部分。需要注意的是，控制协议的作用并不是立刻实行，而是需要缓冲时间来进行控制，通过控制时间片来达到调整时间的目的，这些时间片和主机连接在一起，共同保证系统的运行。现场总线的建立参照了OSI七层协议，并对其进行了完善改良，使其更适合工业生产中的运作，構成了工业现场的通信网络。同时也保留了IOS协议中应用层、网络层、数据链路曾、物理层的构成方式。
多智能仪表控制系统的现场总线上，传输帧中可以分成两个部分：地址帧和数据帧。地址帧和数据帧之间存在一定的差异，主要分别在于第9数据位，其中地址帧为“1”，而数据帧为“0”，差错校验使用的CRC校验方法。在网络层中的所有管理通过控制PC机完成，地址帧中的数据也是通过控制PC机进行发送并传输，保证总线上的智能仪表能够与其建立连接，只有当智能仪表接收到地址帧的信息后才可以顺利完成通信过程。
3.实例演示
此设计主要是在SEU-211智能温控仪的基础上进行改良，从而设计出了USTS-100智能仪表。控制的核心在于将热电偶当作温度传感设别，同时输入热电偶的信号，在通过晶闸管将信号发送出去。在通信协议上，是通过RS-485，并通过地址呼叫应答后的互传数据帧的传输结构。在进行智能仪表的设计时，对硬件上做了多项改良措施。首先，想要让信号在各个通道之间顺利的进行传送，首先要稳定电压的输入，保证整个信号整个工作的良好运行，能有效提高工业生产时的控制力度，提升DCS系统的实用性；其次，为了保证控制算法在运行中不会出现错误，将仪表微机中的掉电保护内存扩充，保证在32KB，在程序运行时有较大的空间可以供程序进行调整；将通信部分的组件更换为MAX485，MAC485的性能更加优秀，能够保证仪表的稳定性。硬件的改善主要是为了保证智能仪表能适应不同的环境，想要在通信功能上进行优化，则要在软件方面进行改善。
为了保证多智能仪表控制的稳定性和随机性，软件方面的设置以多任务操作系统为基础，并增加了任务列表和任务启动机制，保证各个模块之间的顺序性，提高了运行的稳定性。在通信功能上，也分成了多个子模块，设置了数据缓冲区，并根据不同模块的功能，完善了任务触发和启动机制，具体的软件设置较为繁琐，在此不作详细介绍[2]。
4.结语
本文根据目前我国的状况，企业的工业生产自动化技术改造趋势进行了分析。通过对只能仪表组网的剖析，提出了使用多智能仪表控制系统技术。在对现场总线协议进行分析后，提出了多智能仪表控制系统的通信协议，应通过相应的硬件软件的改良，设置了具有代表性的USTS-100温控仪，从而演示了多智能仪表控制系统的工作现象和工作原理。根据实例表明，该控制系统能够稳定的运行，并能完成工业生产过程中各类较为复杂的实验。能为我国智能仪表的研究提供信息基础，利于我国未来关于工业自动化方面的研究，并逐渐在多个领域进行普及，且投资不高，能适应我国中小型企业的需求，具备一定的实用价值。
参考文献
[1]何军全.多智能仪表的远程自动控制系统的设计研究[J].河南科技，2013，03：117.
[2]周伟.一种多智能仪表DCS系统的研究[J].科技创新与应用，2014，09：37.