李衛(wèi)國

摘要：隨著我國工業(yè)化水平的不斷提高，化工儀表自動化越來越受關(guān)注，化工自動化儀表應(yīng)用越來越廣泛。本文闡述了儀表自動化的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：自動化儀表；應(yīng)用；發(fā)展

一、自動化儀表控制系統(tǒng)的介紹

自動化儀表控制系統(tǒng)是設(shè)備的神經(jīng)中樞，起到了監(jiān)測設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的作用，也能夠為調(diào)整設(shè)備的主要參數(shù)作出參考。 一般來說，自動化儀表是由若干自動化元件構(gòu)成的，具有較完善功能的自動化技術(shù)工具。它一般同時具有數(shù)種功能，如測量、顯示、記錄、控制、報警等。自動化儀表主要分為：流量儀表、溫度儀表、壓力儀表、校驗儀表的熱工儀表、壓力儀表、標(biāo)準(zhǔn)校驗儀表、數(shù)控儀表、流量儀表廣泛使用在石油、化工、電力、冶金、科研以及國防等行業(yè) 的自動化控制過程中。自動化儀表控制系統(tǒng)是自動化系統(tǒng)的一部分，自動化儀表主要起到了信息轉(zhuǎn)換的功能，能夠?qū)⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)換成輸出信號。信號可以按時間域或頻率域表達(dá)，信號的傳輸則可調(diào)制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式。

二、自動化儀表的發(fā)展特點

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和進步， 自動化儀表也取得了巨大的進步，儀器儀表在實現(xiàn)過程自動化、測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)控 制等多方面取得進展。

進入新世紀(jì)以來 ，一些高準(zhǔn)確度、高性能 、多功能的測量儀器都開始嵌入微處理器。儀表實現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化、總線化與開放 性我國的自動化儀表取得了巨大的進步，雖然總體與國外先進技術(shù)上有一定的差異，但是在一些領(lǐng)域也取得國際領(lǐng)先水平。在工業(yè)自動化儀表方面， 近年來溫度儀表的重要進展主要體現(xiàn)在紅外熱像儀的應(yīng)用迅速擴大。國產(chǎn)低端壓力變送器和帶熱功能的壓力變送器近年來也發(fā)展很快，品種多、規(guī)格全、價格低，在市場上已經(jīng)很具競爭力。控制閥行業(yè)近年來的進展是顯著的，產(chǎn)品"跑冒滴漏"現(xiàn) 象得到很大改進，不少產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國外主流產(chǎn)品水平。在控制系統(tǒng)方面，進展令人鼓舞。

三、自動化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

科學(xué)技術(shù)的進步不斷對儀器儀表提出更高更新的要求。自動化儀表技術(shù)也取得了不斷的進步。儀器儀表的發(fā)展趨勢是不斷利用新的技術(shù)水平和采用新材料及新的元器件。自動化儀表技術(shù)包括信息采集、處理和應(yīng)用?！捌髽I(yè)信息化”實際上是企業(yè)信息的集成和整合。為此，必須用自動化和系統(tǒng)的信息模型“簡化”、“規(guī)則”和“抽象”信息，以便最有效地利用信息。這是自動化儀表領(lǐng)域的一項基礎(chǔ)工作，也是統(tǒng)一信息表達(dá)的重要手段。

近10年自動化儀表技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域——現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展雖然取得了顯著成就，但是在應(yīng)用方面大體上還處在替代模擬傳輸線的階段。實際上現(xiàn)場總線不僅僅是信號制式的改變，它是為控制技術(shù)的信息化提供基礎(chǔ)的。用戶對系統(tǒng)底層信息化（控制、診斷、管理）改造的需求是現(xiàn)場總線技術(shù)推廣的原始動力。近些年來現(xiàn)場總線在設(shè)備資產(chǎn)管理、預(yù)測診斷和平穩(wěn)操作等方面的潛力開始被挖掘出來，顯現(xiàn)了極富發(fā)展前景的勢頭。

但是基于現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化控制和分布式只智能技術(shù)，到目前無論在理論上還是在實踐上都未出現(xiàn)顯著突破：而現(xiàn)場總線的速度瓶頸是的在復(fù)雜控制和快速響應(yīng)方面有時還不如傳統(tǒng)儀表：持續(xù)多年的現(xiàn)場總線之爭至今在制造商中沒有贏家，又使用戶普通感覺厭倦，極大地消耗了各企業(yè)發(fā)展的資源。

國際上反映自動化儀表產(chǎn)品動向的幾個重要窗口：以ISA EXPO、Miconix等為代表的國際儀表展覽，以Readers Choice Award（讀者選擇獎）為代表的獎項。從近3年的讀者選擇獎看，獲獎產(chǎn)品變化不多。自動化儀表今年發(fā)展的重點在儀表的應(yīng)用方面。

這種發(fā)展趨勢的變化是很自然的，數(shù)字化、智能化儀表和系統(tǒng)經(jīng)過近10年的告訴發(fā)展，在應(yīng)用方面積累了一些問題，智能儀表設(shè)計的許多創(chuàng)新功能也未得到充分的應(yīng)用。主要問題有以下幾點。

（1）數(shù)字儀表和系統(tǒng)的信息保密和安全問題

（2）微程序和軟件的可靠性問題。

（3）通信的保密、安全和可靠性問題。

（4）智能儀表在運行時是可以與控制系統(tǒng)互動的以及如何進行互動。

（5）智能儀表提供了遠(yuǎn)比模擬儀表多的信息以及如何充分利用這些信息。

（6）眾多智能儀表的可互操作問題。

（7）儀表和系統(tǒng)的故障診斷以及故障診斷信息的可互操作問題等。

上述問題都是由于數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化而產(chǎn)生的，并不是現(xiàn)有技術(shù)無法解決這些問題，只是可選的解決方案太多，而統(tǒng)一的解決方案才是最有效的。而如何統(tǒng)一是當(dāng)前正在研究的。

1、分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

DCS 是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫 （DistributedControlSys-tem），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)， 它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為 紐帶的多級計算機系統(tǒng) ，綜合了計算機 ，通信 、顯示和控制等 4C 技術(shù) ，其基本思想是分散控制 、集中操作 、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。 國產(chǎn) DCS 系統(tǒng)已經(jīng)進入大型超臨界火電機組控制系統(tǒng)。

2、開放性控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)在的測控儀器越來越多采用以 windows/CELinuxVxWorks 等嵌入式操作系統(tǒng)為系統(tǒng)軟件核心和高性能微處理為硬件系統(tǒng)核心的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，未來的儀器儀表和計算機的聯(lián)系也將會日趨緊密 ，Agilent 公 司 表 示 儀 器 儀 表 設(shè) 備 上 應(yīng) 當(dāng) 具 備 計 算 機 的所有接口，如 UBS 接口打印機接口局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口等，測量的數(shù)據(jù)也應(yīng)通 過 UBS 接口存儲在可移動存儲設(shè)備中，使用這樣的儀器儀表設(shè)備和操作一臺簡易電腦簡直是如出一轍齊備的接口可連接多種現(xiàn)場測控儀表或執(zhí)行器設(shè)備，在過程控制系統(tǒng)主機的支持下，通過網(wǎng)絡(luò) 形成具有特定功能的測控系統(tǒng)，實現(xiàn)了多種智能化現(xiàn)場測控設(shè)備的開放式互連系統(tǒng)

3、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)場總線技術(shù)采用計算機數(shù)字化通信技術(shù)，使自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，可使智能 儀表的作用得以充分發(fā)揮隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， 有可能不久將會出現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主要特征的新型自動化儀表 ，即 IP 智能現(xiàn)場儀表， 如基于嵌入式 Internet 的控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其 特點是：首先 Ethernet 貫穿于網(wǎng)絡(luò)的各個層次 ，它使網(wǎng)絡(luò)成為透明的，覆蓋整個企業(yè)范圍的應(yīng)用實體它實現(xiàn)了真正意義上人辦公自 動化與工業(yè)自動化的無縫結(jié)合， 因而我們稱它為扁平化的工業(yè)控 制網(wǎng)絡(luò)其良好的互連性和可擴展性使之成為一種真正意義上的全 開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，一種真正意義上的大統(tǒng)一。

現(xiàn)代自動化儀表的智能化技術(shù)不但改變了儀表本身的性能 ，還影響到了控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，它不再是功能單一的同定結(jié)構(gòu)， 其適應(yīng)性越來越強，功能也越來越豐富相信新一代的智能化儀器 儀表將在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下在各行各業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用

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