工业自动化仪表与自动化的控制技术分析

康 强,谢明军（.陕西北元化工集体有限公司，陕西榆林，7939;.榆林职业技术学院，陕西榆林,79300）



工业自动化仪表与自动化的控制技术分析

康 强1,谢明军2
（1.陕西北元化工集体有限公司，陕西榆林，719319;2.榆林职业技术学院，陕西榆林,719300）

摘要：进入21世纪后，信息技术的迅猛发展及应用，给企业在研制生产的各个环节带来了革命性的改变。国内一些仪器仪表生产企业相继推出了具有自诊断功能的电工测试系统，并开始进入智能仪器仪表市场领域。本文主要根据自动化仪表技术的特点及其技术功能进行分析，仅供参考。

关键词：自动化；仪器仪表；系统；无线通信

0 引言

进入21世纪后，信息技术的迅猛发展及应用，给企业在研制生产的各个环节带来了革命性的改变，从设计方面来说，传统的产品绘图采用的是二维手工制图方式，现阶段多采用的是全三维数字化产品制图；从生产流程上来说，传统的生产流程为模线——样板——标准样件的模拟量协调现在则朝着全三维数字量协调模式的方向发展；从工艺设计的角度来说，传统的工艺设计为二维离散式手工编制，现在向基于知识的全三维结构化自动工艺设计方向演进；在制造方面，零件的加工已经实现依据产品三维设计模型的快速编程和仿真，部分车间甚至建立了车间物联网，依据设备的使用情况和需求自动排产。可以说自动化的应用克服了传统人工控制精度低、能耗高的缺点，使生产的质量和效率有了大幅度提升，实现了工业生产的高效化。

1 自动化仪表技术特点

仪器仪表是多种科学技术的综合产物，品种繁多，使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。按使用目的和用途来分，主要有汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。随着工业4.0时代的到来，自动化仪表技术发展呈现出一些新的特点，引起了仪表业界的关注。

1.1新技术普遍应用，信息技术同工业化的联系日益紧密，电子设计自动化（EDA）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、数字信号处理（DSP）、专用集成电路（ASIC）及表面贴装技术等先进技术纷纷应用到自动化仪表的应用当中。

1.2产品结构发生变化，自动化仪器朝着两个方向发展，一个是高档单机仪器的研制与开发，另一个是系统化、软件化的仪器的开发。CPU在各类仪器中的应用越加广泛，仪器朝着数字化的方向发展，未来仪器设计可归纳成一个简单的公式：仪器=AD/ DA+CPU+软件，其运作流程是仪器获取信息后通过AD芯片将模拟信号转换成数字信号，再经过软件处理变换后用DA输出。

1.3开发准则发生变化。传统自动化仪器追求高精尖，希望在自动化仪器中应用的新技术越多越好，而现在自动化仪器的生产以满足市场和消费者的需要为先导，市场需要自动化仪器具备什么样的技术就应用什么样的技术，做到功能和性能恰到好处，满足用户的需要。

2 技术功能分析

随着半导体和集成电路技术的深化发展，且在于计算机技术同和下自动化仪表技术表现出以下强大的功能：

2.1 自主记忆操作功能

在传统工业应用中以时序电路或是逻辑电路为主，因为局限性其设置状态的记忆多局限在操作空间，而自动化仪表技术改变了之一现状，它将计算机芯片或其他装置融入自动化仪表中，使得操作空间容纳更多的记忆，突破了操作空间限制。

2.2 软件编程控制功能

自动化仪表技术应用了先进的软件管理的形式对各种仪表进行控制，可以应用软件编程的功能更换落后的时序控制，简化了硬件结构，降低了以往硬件逻辑电路中故障发生率。

2.3 网络化控制功能

通过与计算机技术和网络技术的融合，自动化仪表技术完成了网络整体化，且在神经网络和自动模式识别的推动下，实现了适应、联想等功能的自动化，使得工业应用仪器实现应用网络化，并可对生产中各项数据进行自主检测、测量及转换，加快了数据

处理工作的智能化。

3 自动化仪表工程项目全局信息和全生命周期信息的整合

全局和全生命周期的信息化整合本质上是自动化仪表系统的全面可互操作性，可互操作性是分层次的，最基本的是过程控制机的互操作，即控制系统与现场仪表表层的可互操作，向上一层是控制系统维修与生产设备诊断信息的可互操作，在高一层是业务企业管理信息的可互操作，全局信息化整合首先要实现全局信息的可互操作性。

不同层级实现可互操作的技术和方法是不完全一样的。在控制系统与现场仪表层主要技术是：功夫块、EDDL(电子设备描述语言)、FDT/DTM(现场设备工具/设备类型管理器)、OPCUA(原OleforProcessControl，过程控制控制用对象链接和嵌入：现Openness，Productivity&Collaboration,开放、生产率和协作；企业管理层则部分借助于MES(制造执行系统)技术。

同时，全局信息整合至少要使企业各层之间的信息交换无障碍，且自动化仪表技术及控制技术是“企业集成”的过程，通过将原料、设备、产品、控制系统、仪表等实体事物及生产流程进行集中、管理和控制，借助于计算机进行运算和处理，实现企业生产、管理过程的自动化发展，但企业自动化、信息化的前提必须以信息模型的构建为前提，建立信息模型是自动化仪表技术应用领域的关键所在，主要内容涉及：

3.1描述事物的信息模型：描述生产原料、元件、控制系统仪生产用装置、设备、生产过程的状态、中间和最终产品内容的信息模型，这种类型的模型要把对象的基本属性描述出来，典型代表是IEC361987工业过程测量与控制过程设备目录中的数据结构和元素系列标准和IEC61360与电子元件分类方案相关的标准数据元素类型系列标准。

3.2描述事物之间关系的模型。自动化仪表工程全局信息整合的关键是对企业事物进行优化，这需认识事物之间的定量关系，并将以数字模型形式表现出来。

3.3描述对象过程信息模型：描述企业生产过程、管理过程，典型代表是IEC62264企业系统集成系列标准。

通过这些方法即可建立具有可互操作性的信息库，并服务于企业的自动化仪表技术和控制技术的发展。

4 总结

工业自动化仪表作为工业发展中的重要技术，伴随着自动化技术的日渐成熟，工业自动化仪表的质量和控制精度不断提升，逐渐取代了人工控制，向高效、安全、低能耗的方向发展，工业自动化仪表与自动化控制技术的结合是现代工业发展的趋势。我国自动化仪表业界应推进质量控制业务流程的标准化和数字化，加快从制造大国转向制造强国，抓住工业4.0给质量控制技术发展带来的机遇，重点突破质量控制手段与方法上的薄弱环节，提升质量控制能力与水平，引领中国制造，实现从数字化向智能化的迈进。

参考文献

[1]赵慧慧.浅谈工业自动化仪表的常见故障与处理方法[J].中国新技术新产品. 2013(03)

[2]范柏杰.基于工业自动化仪表工程施工管理的研究[J].科技创新与应用. 2014(08)

[3]朱永波,朱海勇.工业自动化仪表故障分析及解决方法探析[J].仪表技术. 2015(12)

Analysis of control technology of industrial automation instrumentation and automation

Kang Qiang1,Xie Mingjun2
（1.Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co.,ShaanxiYulin,719319
2.Yulin Vocational And Technical College，ShaanxiYulin,719300）

Abstract：In twenty-first Century,the rapid development of information technology and application,bring a revolutionary change in all aspects of development and production.Some domestic instrument production enterprises have launched with electrical test system self diagnostic function,and began to enter the field of intelligent instrument market.According to the characteristics and technical features of automation technology are analyzed,for reference only.

Keywords：automation;instrumentation;wireless communication system