仪器仪表中的自动化控制及应用分析

张育鸣

摘要：近年来，我国的计算机、互联网、人工智能等高尖端技术已经达到了世界领先水平，在这一利好形势下，工业电气仪器仪表的自动化控制技术也逐渐形成了一个独立的技术体系，并被广泛应用于工业生产全过程，对生产效率提升与经济效益增长均产生了深远影响。因此，本文将围绕仪器仪表中的自动化控制及实际应用展开论述。

关键词：工业生产;仪器仪表;自动化控制;应用分析

工业自动化仪器仪表具备智能化的神经中枢，通过执行各种类型的程序指令，能够对收集的各种数据信息进行分析、筛选、处理，进而对生产设备的运行状态以及生产流程进行监测。仪器仪表的自动化控制技术不仅使生产全过程实现了智能化管理，同时，也能够优化和改进生产工艺流程，延长生产设备的使用寿命，是目前工业生产型企业应用频率最高的一种自动化控制技术。

1     自动化仪器仪表概述

仪器仪表具有自动控制、报警、信号传递以及数据处理等功能，随着我国工业现代化进程的逐年加快，自动化仪器仪表在工业生产领域被广泛应用。其中，自动化检测仪表主要由传感器、变送器以及显示器组成。传感器能够自动检测出各种传输信号的模拟量，变送器主要将模拟信号转变成为4—20mA的电流信号，并输送到PLC当中，而显示器能够清晰的显示测量结果。在工业生产当中，较为常见的仪器仪表主要包括温度仪表、压力仪表、流量仪表以及过程分析仪表等。

1.1  温度仪表

温度仪表主要用来测定工业生产过程中各种生产设备的运行温度，比如热电阻、热电偶、双金属温度计等一次温度仪表，以及温度记录仪、温度巡检仪、温度调节仪等二次温度仪表，都是工业生产过程中较为常用的温度仪表。

1.2  压力仪表

压力容器作为工业生产中的关键设备，在运行过程中，需要对容器的压力值进行测定，如果测定结果超过压力极限值，应当及时采取降压措施，以免发生爆炸等安全事故。而测定容器压力值的装置主要包括液柱式压力仪表、弹性式压力仪表以及活塞式压力仪表。工作原理是压力变送器将信号输送到DCS或者调节器之外，而通过显示器显示最终的压力数值[1]。

1.3  流量仪表

流量仪表主要用来测量各种导电液体单位时间内流经有效截面的流体的体积与质量，这与一般液体流速存在较大差异。在工业生产领域常用的流量仪表包括电磁流量计、浮子流量计、科氏力质量流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。

1.4  过程分析仪表

工业生产过程中，设备的运行温度、压力、流量、液位等工艺参数都存在一个标准范围，一旦超过这一范围，设备就会出现运行故障，而影响整个生产进度。因此，为了对生产全过程进行有效监督与控制，需要借助于过程分析仪表对各种生产数据进行分析、筛选、处理，或者对终端产品的成分进行分析与评估，以查找出影响产品质量的因素，确保生产出优质产品。

2     仪器仪表自动化控制技术在工业生产领域的实际应用

2.1  优化仪器仪表性能，提高工业生产效率

目前，我国工业生产领域的自动化控制技术水平已经跃升到一个新的高度，尤其是儀器仪表自动化控制技术，不再像过去，整个生产过程完全依赖于人为操作与管理，不仅生产效率低，而且设备故障频发，给企业发展设置了一道障碍。而仪器仪表自动化控制技术的介入，完全扭转了这一局面，智能化的控制中枢能够快速处理生产过程中产生的各种数据信息，比如产品规格信息、设备状态信息，仪器仪表的传感器等智能装置都能够及时进行处理。

但是，随着工业生产规模的不断扩大，需要处理的数据信息量也逐渐增大，这就需要技术人员应当不断对仪器仪表的性能予以改进和优化，以提升智能硬件与软件的测量速率。比如近年来，技术人员在仪器仪表当中嵌入了遗传算法，这种算法有效解决了仪表工作效率低，运行速度慢的问题，仪表性能得到进一步改善。另外，在微处理器与微控制器之间嵌入模糊控制算法，能够对工业生产当中产生的各种数据进行综合比对，这就提高了产品精度与质量，进而促进了企业经济效益的提升。

2.2  转变设计思路，设计虚拟结构

虚拟仪器仪表与驱动器的结合，系统能够自动生成源代码，工业生产企业在应用仪器仪表时，可以即插即用，而且不受任何外界因素的影响和干扰。因此，设计人员应当及时转变设计理念，设计出虚拟的仪器仪表结构，以提高监测智能化水平。这种虚拟结构的应用优势主要体现在以下几方面：第一，驱动设备的运行效率得到改善，同时具有灵活性与方便性特征。第二，虚拟结构的开发工具主要应用于人机交互体验中，比如基于Labwindows/CVI5.0的开发工具，贯穿于人机交互体验全过程，这就减少了技术人员的工作量，而系统能够自动生成驱动源代码。第三，这种虚拟结构能够自动监测与识别仪器仪表的各项运行参数，如果发现参数运行异常，监测结果数据可以快速反馈到系统操作终端，这就为仪器仪表的检修工作争取了大量时间。由此可见，虚拟仪器仪表结构是实现自动化、智能化控制的必要条件[2]。

2.3  借助网络系统，优化资源配置

在当前形势下，互联网、物联网技术迅猛发展，尤其在工业生产领域与电子商务领域，智能化网络系统给这些行业带来强劲的发展势头，不但实现了资源的优化配置，而且也使各种资源得到高效利用。因此，技术研发人员应将智能化网络系统与仪器仪表的自动化控制系统融合到一起，使仪器仪表的最大化价值得到切实体现。

3     应用自动化仪器仪表系统需要注意的问题

首先仪器仪表的智能设计功能尚未完善，仪器仪表的信息保密与安全性有待加强。其次，智能仪器仪表在实际运行当中与控制系统之间如何进行互动，才能提升微程序与软件的可靠性也是亟需解决的问题。第三，由于工业生产过程中产生的信息量巨大，如何提高信息的利用价值，也需要技术人员深入研究和探讨。第四，许多智能仪器仪表的可互操作难以实现，主要体现故障诊断与故障诊断信息的可互操作，如果这一问题难以解决，将严重影响故障诊断的精确度。

结束语：

仪器仪表为工业生产与日常生活提供便利条件，但是，随着电子技术、信息技术的快速发展，仪器仪表的自动化控制性能也将受到严重影响，这就需要广大科研与技术人员不断创新应用技术，不断优化和改进仪器仪表性能，使仪器仪表能够满足工业生产需要，为企业产能的提高与经济效益的持续增长提供强大的技术支撑。

参考文献：

[1]   朱广阁.电气自动化仪器仪表控制技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2019（7）：3467.

[2]   张宏.基于仪器仪表中的自动化控制及应用研究[J].消费导刊，2020（14）：100.