工业自动化仪表及系统的智能化研究

摘要：信息化时代下计算机网络与通信技术进入蓬勃发展阶段，并且在各行各业之中作为自动化技术的来源帮助实现机械的智能发展。由此所展开的工业自动化技术的产生标志着仪表的智能化发展，在这一前提下需要相关技术人员针对性的研究工业自动化仪表与其系统的智能化技术，以实现我国“高端”装备制造生产业的继续进步。本文便以工业自动化仪表及系统的智能化发展为出发点，研究分析其未来的发展方向。

关键词：工业;自动化仪表;系统;智能化;研究

引言：近几年，我国社会大步迈进朝自动化、智能化的方向发展，在此影响下工业自动化仪表及系统崭露头角。所谓的工业自动化仪表及系统，简单来说就是整合数字化、网络化、集成化、智能化为一身的方向，随着技术的不断更替，当前所运用的工业自动化仪表及系统已经由初级的灵巧化模式走向高级智能化模式。为适应这一科技潮流，目前自动化仪表及系统供应企业均果断提出创新发展理念，系统将自动化仪表及系统中增加电控仪控一体化、管控一体化、全生命周期管理、远程诊断、设备管理等功能，以此来实现工业自动化仪表及系统的智能化水平的增强。

1 工业自动化仪表及系统智能化的可行性

在最近几年的发展中，工业自动化仪表以及系统朝着数字化、网络化、集成化、智能化的方向进步与提升，其中所实现的数字化可以说全方面的铺开，传统中的模拟仪表逐渐被数字化仪表及系统替代，由此推出主流项目的视野。无线通信的仪表及系统在工业自动化仪表及系统中的使用为其带来网络化发展的必要基础，并从此基础上确立有线通信与无线通信相结合的仪表模式，同时在市场中占据首选位。但是在市场发展中移动化联网技术的出现与5G商业移动数据通信的发展，一定会推动工业自动化仪表及系统展现出网络化发展的新道路。工业自动化仪表及系统的发展其实就是集成化与数据化、网络化的同步结合创新，并在此基础上对其中所涉及到的硬件模块、软件功能进行组态化，同时为同一工程中的设计、组织、工程方式等提供必要支持。深入的探究工业自动化仪表及系统智能化的可行性来说，这一方向的实现离不开数字化、网络化、集成化的成熟，也依靠于电源转换技术、Flash存储器、数字电位器、RTOS、嵌入式Internet等新兴技术的同步发展，从而满足更高的用户需求[1]。

2 仪表的智能化过程

仪表智能化的实现是从控制器开始的，可编程单回路调机器是最具代表性的智能仪表，比如山武—霍尼威尔公司SSC系列的KMM、横河公司的YS—80系列SLPC等等。可编程单回路调节器本身所采用的是微处理器，通过将其设置为运算控制器的核心部分，来对电模拟信号进行接收、输出，且电模拟信号为连续的信号，能由用户编制程序，组成数字式的过程调节装置。在应用中能将回路控制、数字运算、逻辑运算、通讯运算等功能整合于一身，从而利用编制程序来控制不同功能。过程控制系统自动化实现中使用的现场设备为“现场仪表”，现场仪表包括了执行器、变送器、在线分析仪表以及其他检测仪表。当前所运用的现场仪表与主控仪表或是系统相对比，存在一定的滞后性，且无较大的变化。但是随着技术的发展所出现的现场总线技术，将现场仪表智能化及总线化推上舞台，需要迫切的实现。所以，目前各制造厂家为对自己生产的现场总控制系统得到充分的运用，将推出与其控制系统相配套的现场总线功能测量仪表、调节阀，从而形成最完整的现场总线控制系统。

3 嵌入式智能仪表

嵌入式Internet技术属于工业过程控制中的一个重要应用技术，能帮助工业过程控制实现远程选厂设备的状态监控功能，Internet已经从最开始的Personal to Personal发展至Personal to Device，从而进入到Device to Device时代，智能已经下移到设备，将大量设备通过嵌入式Internet连接到网络中。发展至现阶段，新一代智能仪表，即IP智能现场仪表。IP智能现场仪表在很大程度上破解了设备的上网难题，以准确的IP地址、用户的实时授权，来实现任何Internet终端被设备的访问与控制。在21世纪初期阶段，惠普公司在技术更新中创新了嵌入式以太网控制器具，其所使用的是10-BaseT以太网接口，通过签订FTP/HTTP/TCP/UDP一些，将网络结合在传感器、驱动器等现场设备的应用之中。我国的相关公司在参考前沿技术为自己的CT产品研发了远程维修诊断系统，以及在后期发展形势下美国OPT022公司运用嵌入式Internet技术，研发了“以太网I/O系统”，这就是SNAPI/O系统，能让现场设备在Internet的辅助下对分布在不同位置的远程设备现场的I/O端口进行访问，继而通过端口实现远程设备的实时监测与控制。

4 检测仪表与执行器的智能化

以当前广泛运用的嵌入式CPU微机算计系统检测仪器为例，分析在工业自动化仪表及系统的智能化发展。在嵌入式CPU微机算计系统检测仪器之中，产品名称通常为“智能式......”的仪表，这类仪表在工作中能有效执行数字滤波、非线性矫正、自校零、自校准、自动补偿、自诊断等功能，但是在各种仪表工作状态下还可以完成专门的功能。

4.1 压力差压变送器

以横河川仪EJA/EJX全数字智能变送器之中的CPU为例，其是一个有着1.2MHz，精度+/-4%、具有复合传感特征、答应速度在90m/s，且经过TUVSIL2认证、连续工作十年不需要调校的工业自动化仪表及系统，其在工作中还能对有引压管的堵塞及蒸汽温度进行诊断的功能。在其智能化发展中增加了EJX910A/930A多变量变送器，切实改变了多变量質量于流量状态，促使其精度达到百分之一，流量范围处于10：1的状态，功能模块增加到5ALS、AR、IT、SC、PID，在展示变量时能循环10各变量，同时支持LCD显示，大屏幕同步显示中文与英文。除此之外，其在工作中能与各类符合国家标准的节流装置[2]。

4.2 发展趋势

在工业现场进行安装的检测仪表与执行器，可以说时智能化的主要战地，目前智能化的相关成果较多，但是从发展空间来看存在局限性，经由smart流向高级智能化过度的手段，第一步必须实现感知，使用专业的语言来形容就是多采用新型传感技术，其运用主要目的是对引压管堵塞故障信号进行检测，从而监控机械润滑油成分是否发生变化、温度是否升高，同时还能对周围环境中是否存在震动与腐蚀性气体等信息，确保智能化仪表与系统的安全、节能环保的运行，也可以将其作为决策依据，通过分析与推理对仪表及系统实现控制，这也是当前大量仪表与执行器智能化发展的首要工作。

结束语

综上所述，在伴随信息技术的进步发展中，工业自动化仪表及系统也呈现欣欣向荣的发展趋势，并朝着智能化的方向狂奔。在目前的工业自动化仪表及系统中推动数字化、网络化、集成化技术的融合发展，继而将提升工业自动化仪表及系统的智能化程度。

参考文献：

[1]张颖. 让自动化仪表更"自动" ZH2513自动化仪表综合校验台及仪表智能化管理系统通过鉴定[J]. 中国中小企业， 2001（09）：17.

[2]吴钦炜.工业仪表与装置智能化网络化的进展[J].自动化博览，2003（S1）：28-32.

作者简介：

杨威（1986--）性别：男，汉族，职称：中级工程师，学历：本科，研究方向：标准化与测试技术。

（广东省地质装备中心 ，广东 广州 510510）