基于仪器仪表的自动化控制及应用研究

王怀军

【摘  要】近年来，随着我国工业化进程的持续推进，仪表自动化控制也得到了十分普遍的运用。从运用优势上说，仪表自动化控制的实现不仅能够有效地提升自动化生产效率，还能够大程度节省人力、物力资源，对于促进企业稳步发展具有重要的价值。同时，由于生产自动化水平的不断提升，强化仪表的自动化管理则是促使仪表自动控制与管理水平显著提升的关键所在。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对基于仪器仪表的自动化控制及应用研究提出了一些建议，仅供参考。

【关键词】基于仪器仪表;自动化控制;应用研究

引言

随着社会的发展和科技的进步，我国很多科学技术已经不断的适应发展需求，用到日常生活中来，这就让自动化和智能化成为当今的发展趋势。也正是因为这种趋势才能够让仪器仪表的研究有了突破。现在仪器仪表很大程度的提升了自身工作效率并且错误率也在下降，这意味着我国未来仪器仪表的自动化控制和应用的道路只会越来越好。

1、仪表自动化控制技术

1.1程序化控制技术

程序化控制技术主要指在自动化仪表控制中引进了相应的计算机编程控制技术，以严谨的编程技术来加持仪表自动化控制的效率与灵活特性。从程序化控制技术的应用效果来看，首先，程序化控制技术为仪表自动化控制提供了严谨的程序化管控方式，这对于促进生产控制智能化可起到重要作用;其次，程序化控制技术的应用使得应用软件程序替代了传统的机械电子零部件，此时仪表工作的故障几率得以显著降低，且工作过程中的故障排除效率显著提升;最后，程序化控制自动化仪表，其使用寿命也得以明显延长。

1.2人机界面控制技术

人机界面控制技术为企业的生产管理工作实现了人机界面控制，在管控上得以优化之后，生产管理工作效率无疑会大程度提升。但是，就当前而言，大部分的仪表控制室中采用的依旧为常规的一对一管理模式，在这一模式下，人机界面控制工作效率、处理速度等都不容乐观，故而针对此现象提倡企业可以控制室分散对应多项装置，如以LDC与CRT显示模式为辅助，以此来缩减复杂的操作流程，为管理控制提供良好的优化基础。

1.3自动化仪表的种类

温度检测仪表是最为常见的自动化仪表，其工作原理应用了在开展生产期间温度传感器的工作数值，通常情况下自动化仪表中使用的温度传感器为双金属温度计、热电阻温度计或者热电偶温度计。在进行传感器选取时需要考虑到被测物体的温度区间和其化学性质。在进行传感器安装工作或者检测设备测试期间，为了使传感器能够正常运行在安装导线时必须采取相应型号互相补偿的安装方式，以此来增加其工作灵敏度与精准度。同时，目前在进行生产期间常用的检测设备包含现场压力表、压力开关和压力变送器，其工作原理利用了压力传感器测量结果之间的差值，通过采用压力传感器能够在一定程度上对生产期间生产空间内部的压值进行监测，随时对其产生的化学反应做出反馈。

2、仪器仪表误差控制及选择原则

自动化仪器仪表在实际应用过程中主要有绝对误差、相对误差以及传导误差等3种。通常情况下，的生产作业现场环境相对比较复杂，各种外部环境以及内部因素都会对作业现场的环境形成巨大影响，从而导致仪器仪表在实际工作中会产生一定的误差，而这种误差通常情况下是无法避免的，但是可以通过采取合理措施进行有效控制，首先，在实际针对仪器仪表进行选择的过程中，必须要充分结合仪器仪表的实际标准测量范围值来进行合理选择，这样才能将误差控制在最小程度，只有充分保证各种仪器仪表能够在规定的范围内运行，就能够进一步提升仪器仪表测量的精确性以及运行可靠性。

2.1经济有效性和高精度选择原则

为了能够充分保证实现安全生产，并对生产作业成本进行有效控制，首先必须要充分保障在实现仪器仪表精确测量以及准确计量的基础上，对各项测量数据进行合理处理。鉴于此，在实际进行一系列的选择过程中，要充分结合实际作业环境的具体需求。与此同时，在有效提升仪器仪表测量精度的同时，还要做仪器仪表的成本经济型进行充分考虑，通过综合分析后才能够达到一定一个选择实现经济性和准确性的有效兼顾。

2.2 安全可靠性原则

只有在充分实现生产完整性以及持续性的前提下，才能够有效提升其经济效益，一旦在生产作业过程中出现故障或者是维修等状况必然会对经济效益造成影响。鉴于此，为了能够进一步提升生产作业效率，首先必须要充分保障各种仪器仪表的运行安全可靠性;如果实际选择的仪器仪表运行可靠性较低，则必然会导致其后期的维修成本增加，甚至会给企业带来更大的经济损失。如此可知，在实际针对自动化仪器仪表进行选择的过程中，在充分保证运行可靠的前提下，来选择其经济实用性。

3、基于仪器仪表的自动化控制及应用研究

3.1仪器仪表在网络中的应用

将仪器仪表和计算机相结合，可以利用硬件和软件来提升性能。在这其中可以分布的进行数据采集，这就可以将原来单独进行数据采集的设备淘汰，利用现在的网络来进行远程操作，这种功能可以让设备随时进行测量和数据采集，并且还能够进行分类储存。将仪器仪表和计算机相结合，可以在多方面执行任务，并且是高效率。在這些信息采集之后可以被传动到需要的部门，方便及时使用。

3.2将仪器仪表的构成和功能进行改进

如果想要让自动化控制技术进行普及和大面积使用，这就需要让仪器仪表作为支撑，在这个前提下还能将仪器仪表的发展进行推动，从而促进发展。将现在的仪器仪表和智能软件、硬件相结合是必然趋势，这样做可以将测量速度和性能提升，并且将测量功能进行拓展。将现在的智能算法加入到仪器仪表中，可以让仪器仪表的工作效率更加快，将整体的工作速度提升起来，还可以完善和提升性能现有优势。例如使用遗传的算法。在仪器仪表系统方面可以让微处理器和微控制器进行帮助，因为系统是独立的，这两者进行结合可以让模糊控制算法对系统进行控制。这样做的好处就在于不用拿形成数据当作参考，然后来比较，只需要将以往的经验进行借鉴，就可以将系统规则总结出来，适合数字模型有着奇妙联系的。这期间在进行综合芯片的现场测试，将离线功能计算出来，可以把预定的数据控制和分析。

3.3现场自动化线路布设

当前所使用的自动化控制系统中，需要现场自动化线路，铺设的这些线路，不仅指实体的线路，也指一些信息化的网络线路。在自动化线路铺设的过程中，首先要保证自动化线路能够完整的收集到每一个仪器仪表所提供的数据，并且可以有效的与人机界面或者计算机系统相结合，保证能够将这些数据准确快速的传输到人机界面中，从而可以提升数据的利用效率，并且保证数据传输的实时性。当前使用的FCS现场总线控制系统，可以将4万台仪器仪表同时接入到现场总线控制系统和控制回路中，并且其拥有5万左右的控制回路，可以有效的实现自动化控制的实时性和准确性。

3.4人机界面处理系统

人机界面处理系统的主要功能是将现场总线所收集到的数据进行相应的处理，并且根据编程系统所给出的编写指令来做出相应的数据反映。例如当现场总线中所给出的温度信号过高时，通过人机界面中所编写的程序，对温度信号进行接收和控制，从而给现场的工人一定的温度过高信号，或者利用自动化系统直接启动降温设备，从而在第一时间内，保证温度能够有效的降低。

3.5做好自动化仪表设备生命周期的预防工作

（1）寿命管理。仪表自动化设备的使用时间及使用性能是整个项目中的关键影响因素，因此必须加强设备的周期管理工作，采用科学的技术对设备发生故障的原因进行研究，同时以此为依据制定合理有效的改善措施，以此来提高设备的使用寿命。（2）对DCS控制系统生命周期预防性维护。DCS控制系统具有较强的稳固、牢靠性，可以完成自主的诊断和报警活动，针对关键仪表的操控回路运用冗余配置。DCS设施的使用寿命比较长，和现场仪表设备比较具有较强的优点，另外在DCS设施出厂时就针对平均无问题时间与应用时长均做了详尽的表述，因此在针对设施展开清点、检查与清洁维护时，就能够按照DCS设施的出厂说明来实施。

3.6仪表设备生命周期维护

对仪表自动化设备进行维护，不单是要确保设备正常运行，更重要的是要在正常运行的基础上最大限度的延长设备寿命。在运行过程中由于仪表自动化设备的功能存在着不同，因此所使用的生产流程、环境也存在着很大的差异。由于受到生产流程和生产环境的影响，导致仪表自动化设备的生命周期也存在着差异，主要是生命周期长与短的问题。对于生命周期较短的仪表自动化设备来讲，要通过进行相应的维护措施来延长其生命周期。这就需要从仪表自动化设备的实际使用环境入手，才能够保证所制定的维护措施对仪表自动化设备具有实际意义。在对仪表自动化设备的生命周期进行分析时，要從经济和技术的角度出发，把维修成本以及生命周期的预算作为设备维护管理的参考依据。检修人员还可以对仪表自动化设备故障制定紧急预案和相应的防护措施来提高仪表自动化设备的生命使用周期。对于任何一种设备而言，其内部结构出现问题都会导致设备发生故障。因此，要对仪表设备的内部结构进行划分，通过把内部结构进行划分来把故障进行划分，以便更好地保障仪表自动化设备的正常运行。在对结构进行划分时，主要是对测量仪表控制系统以及执行机构进行单个机构的预防维护。首先，维护测量仪表。在了解仪表的基本信息和掌握功能原理的基础上，对仪表的运行情况进行观察，并对常见的故障和经常发生的故障进行记录，然后通过分析找出该仪表易发生故障的点，然后制定有针对性的预防策略。其次，控制系统类维护措施。分布式控制系统设备是自动化设备中的控制单元，因此在对控制系统进行检修时，必须要将分布式控制系统作为重点对象。并保证分布式控制系统的运行情况良好，然后使用冗余装置确保回路受控。最后，维护执行机构的措施。维护执行机构是通过控制阀的调节来控制仪表元件的运行状况。控制阀是一个具有多元化功能元件，应用的比较广泛。这也使其发生故障的概率增加，因此在维护工作中调节控制阀也是重点维护对象，必须要对阀门的故障进行预防性措施处理。

结束语

在生产过程中，不仅仪器仪表需要一定的自动化控制技术，自动化生产线以及其它自动化设备也需要不断的完善自动化控制技术，只有保证自动化控制技术能够通过信息和科技的发展做到智能化控制，才能够为我国未来产业的发展做出更大的贡献。

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（作者单位：中国石化管道储运有限公司邹城输油处临邑输油站）