仪器仪表中的自动化控制及应用

张同君

（哈尔滨市松北供排水有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

0 引 言

目前，网络信息技术与人工智能技术的发展，带动了传统社会生产模式的变革。当前社会生产过程中，仪器仪表发挥着重要作用。分析国内外生产的各种机械的发展情况发现，仪器仪表已表现出明显的自动化发展趋势。与传统技术相比，仪器仪表自动化可进一步强化生产能力，具有应用和推广价值。

1 仪器仪表自动化现状

仪器仪表自动化又被称为自动化仪表，是大数据信息技术与计算机技术相结合的产物。仪器仪表中包含着大量元件，在自动化技术的影响下，元件也具有了自动化能力[1]。目前，自动化仪表主要包括流量仪器表盘、温度仪表盘及压力仪表盘等。

1.1 构成具体内容概述

传感器是自动仪器仪表的第一个功能区，其主要功能是采集信号，并控制各种功能单元。变送器的主要功能是分析各种传感器的传输信号，处理各种功能单元，并将模拟信号转变为电信号。显示器是接收电信号的关键，能将分析结果体现在仪表上，完成各种功能单元的输出。

分析社会生产现状发现，自动化仪表已广泛应用于较多装置，包括气动调节装置和电动调节装置。此外，在石油化工、制造业及机械电子等行业，都可应用自动化仪表。例如，通过电力自动化仪表直接与系统相连接，可快速收集电力用户的信息资料。计算机网络技术的支持下，工作人员通过电网终端计算机，了解整个地区的用户耗电量情况。环境保护工作中，通过自动化仪表可对水质情况进行实时检测，摆脱了传统实验室检测的繁琐，工作效率更高。

2 自动化仪表的发展现状与特征

2.1 自动化仪表的发展现状

自动化仪表在我国的发展时间较短，与其他地区相比尚处于发展阶段。目前，我国政府为推动自动化技术的发展，在政策上给予了一定支持，因此我国自动化仪表的发展前景广阔。

自动化仪表技术的应用充分反映了未来社会生产的发展需求。分析相关技术发展现状可知，以高分子复合材料和纳米管为代表的新型材料可被广泛应用于自动化仪表，进一步强化了仪器仪表的运行能力，且化学理论和湿敏原理等也弥补了传统研究的不足[2]。随着自动化仪表在社会生产中应用范围的进一步拓展，小型化和网络化的仪表可更好地满足社会要求。

2.2 自动化仪表的特征

与传统工业仪表相比，自动化仪表具有明显先进性，不仅制作工艺水平显著提高，并且仪表分析和处理数据的精准度也有所改善。此外，自动化仪表具有数据存储的优点，采集数据后可直接上传至网络，当工作人员对数据产生需求时，可直接通过手机APP和电脑等查阅资料，提高了数据资料的应用效率。

同时，自动化仪表具有更先进的数据处理能力，通过计算机内部数据处理模块，能在大数据的基础上精准分析各类数据。

2.3 仪器仪表中的自动化控制技术

未来仪器仪表将会朝着更高分辨率和仪器精度等方向发展。分析变化的应用现状可知，仪器仪表不仅可满足设备的单一测量要求，而且能适应整体系统特征的识别与分析；不但能接收和采集相关资料，还能处理、分析及监测各种数据。随着相关技术的进一步发展，自动化控制技术将在仪器仪表中得到更有效地应用。

（1）传感技术。目前，传感技术是实现现代化监测的基础。使用自动化仪器仪表时，需输入特定的信息规则。上述检测信息还需借助传感技术的支持。

（2）系统集成技术。系统集成技术是衡量仪器仪表性能的关键，直接影响自动化控制系统。目前，系统集成技术主要包括需求分析、配置模块通信及应用实施等。通过系统集成技术，可控制仪器仪表的运行过程。

（3）智能控制技术。该技术的关键是通过各种测控系统进行设备和生产的监测，在确保设备和生产处于最佳运行状态的基础上，配合各种监控工具和监控设备来达到预期目标。

3 自动化控制技术在仪器仪表自动化中的应用

分析相关技术的应用情况可知，自动化控制技术在仪器仪表中已得到充分利用，其功能显著增强，不仅表现出了极强的适应能力，而且增强了运行能力，提高了工作效率。

3.1 仪器仪表性能与结构的改造

自动化控制技术能精准评价仪器仪表的运行能力。通过自动化控制技术，可实现仪器仪表硬件结构与软件的结合，生产出性能更高的仪器仪表智能化构件，满足未来社会生产的要求。同时，通过自动化控制技术，仪器仪表的计算功能和测量功能进一步增强，如数据处理的准确率和仪表转速等，具有更强的数据处理能力。

同时，仪器仪表中也涉及了自动化智能算法和先进数据编辑方法等，如蚁群算法和神经网络算法。利用这些先进技术和算法，弥补了传统仪表在技术上的不足。

少部分自动化仪表中设置了微型处理器，通过微型处理器，遵照模糊控制算法的相关内容，识别仪器仪表中的各种微控制单元等。例如，单片机中，微型控制单元就体现了自动化控制技术的先进性，出现故障后，可直接定位故障点，无需逐个检查。

3.2 设计虚拟仪器

目前，仪器仪表的开发阶段，需借助虚拟仪器的方法，通过源代码的形式来展示和解读仪器仪表中的关键信息。当客户购买仪器仪表后，厂家直接将仪器的源代码提供给客户，确保用户可直接根据源代码反馈的信息完成虚拟仪器驱动，进而满足自身生产要求。目前，虚拟仪器可在诸多自动化仪表中随意使用，具有极强的适应性。

此外，部分厂家推出了新的驱动软件管理标准。这种标准是在VXI总线驱动器管理规范的基础上形成的，并增加了不同的优化措施与说明，方便用户操作。利用该标准，虚拟仪器可开发新的潜在客户。通过在自动化仪器中加入虚拟仪器，使仪器仪表具有更强的灵活性。分析当前的相关技术发展情况可知，自动化仪器仪表将会在多种信息化内建环境中得到进一步完善与发展，并持续优化自身的人机交互能力。生产中，基于虚拟仪器的自动化仪表操作将更加简单，并可在Labwindows/CV15.0内建环境中采用统一代码符号，保证了工作效率。若仪器仪表系统在运行中出现故障，其电信号内容会出现变化，虚拟仪器所能接收到的代码数据随之变化。当系统不能识别变化的信息后，将发出警报，便于工作人员可快速确定故障。

3.3 在仪器仪表网络化中的应用

目前，仪器仪表的应用中，工作人员通常会将计算机与相应的仪器仪表组建成网络，并通过信息技术所具有的软硬件功能（如模式识别、神经网络自适应等）对各种仪器仪表资源做整合。目前，在很多领域都有仪器仪表与Web连接的形式。例如，万用表和示波器等自动化仪器仪表在连接网络后，能将识别模式与不同功能软件结合，并区分不同仪器仪表功能，最终在短时间内测量临界值。

文献[3]指出，在自动化仪器仪表改进阶段，一些企业开始通过网络化模式转变传统工作特征，从原本单独数据采集的模式转变为分布式数据采集的模式。这种转变可更好地适应远程操作，满足未来数据实时监控和采集的要求。与传统技术相比，网络化测量依托于自动化技术，能遵照系统确定规则完成各项工作。分析效果可知，这种改进不仅能实现用户的实时控制，并且能检测各个生产过程，具有更强的数据采集能力。

4 结 论

自动化技术在仪器仪表中具有理想的应用价值。通过自动化技术可进一步强化仪器仪表的运行能力，满足未来社会的生产要求，因此应在更多地区推广。