自动化仪表与控制系统探讨

【摘要】现代自动化仪表的智能化技术不但改善了仪表本身的性能，还影响到了控制网络的体系结构，它不再是功能单一的固定结构，其适应性越来越强，功能也越来越丰富。相信新一代的智能化仪器仪表将在计算机网络技术支持下，在各行各业得到越来越广泛的应用。

【关键词】自动化仪表;综述;现状;智能化;网络化

1.国内外仪器仪表行业发展现状

1.1行业技术发展现状

当前国际流程工业仪器仪表的技术发展如通过智能化和现场总线网络技术，使产品故障可以得到迅速判断，实施前瞻性维护。同时新原理、新技术、新材料的应用使现场仪表显著提高了对复杂工况条件和环境的适应性，耐高温、高压、高压差、强冲刷、强辐射、多相流、非接触检测、无损检测等产品的出现解决了绝大部分用户的现场检测“难题”。高量程比、模块化结构、红外技术、无线通讯、自校正、自适应、自诊断等技术的发展应用使得现场仪表操作应用便捷，劳动强度降低、备品备件减少。自控系统在IT技术的推动下，逐步向功能模块化、规模大型化、网络开放化的方向发展，系统软件呈现出接口标准化、应用便捷化、产业专业化的发展趋势。目前大型工程的联合装置往往使用一套控制系统，其规模达到数万点，开放的网络和软件标准化接口实现全厂异构系统的互联，使测量控制系统与企业经营管理系统紧密结合，形成从工艺流程的底层到工业企业上层的管控一体化，极大地提高了装备对大型复杂工程的综合适用性，并与SOLUTION、MIN等自控工程项目的经营、管理和技术发展趋势相适应。

1.2我国行业市场发展情况

工业自动化仪表的发展，不但取决于产品技术水平，而且涉及工程应用技术。近年来，不少测控设备生产企业以及火电、石化、冶金等应用部门的科技型企业和工程公司在应用软件和优化软件开发及系统集成技术等方面有了相当进展。通过承担国外系统的工程应用，掌握了一批大型工程和装置的自控应用技术。但随着现场总线、SOLUTION、MIV、EPC等技术和工程总成方式的发展，进一步加大了我国自控系统及现场仪表进入大型工程的困难，我国重大工程核心技术之一的自控技术及其主干装备被国外控制甚至垄断的风险正在上升。

2.发展趋势与对策

2.1自动化仪表的发展方向

信息技术的进步推动了工业自动化仪表与控制系统的向前发展，工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。

（1）智能化。从工业自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。在工控方面，过去控制的算法，只能由调节器或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入PID模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节；从而实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。

（2）高精度化。由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度，普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。

（3）总线化。过程控制系统自动化中的现场设备通常称为现场仪表。现场总线技术的广泛应用，使组建集中和分布式测试系统变得更为容易。然而集中测控越来越不能满足复杂、远程及范围较大的测控任务的需求，必须组建一个可供各现场仪表数据共享的网络，现场总线控制系统（FCS）正是在这种情况下出现的。它是一种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。目前现场总线已成为全球自动化技术发展的重要表现形式，它为过程测控仪表的发展提供了千载难逢的发展机遇，并为实现进一步的高精度、高稳定、高可靠、高适应、低消耗等方面提供了巨大动力和发展空间。

（4）网络化。现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，可使智能仪表的作用得以充分发挥。随着工业信息网络技术的发展，以网络结构体系为主要特征的新型自动化仪表，即IP智能现场仪表代表了新一代控制网络发展的必然趋势，基于嵌入式Internet的控制网络体系结构。

（5）开放性。现在的测控仪器越来越多采用以Windows/CE、Linux、VxWorks等嵌入式操作系统为系统软件核心和高性能微处理器为硬件系统核心的嵌入式系统技术，未来的仪器仪表和计算机的联系也将会日趋紧密，Agilent公司表示仪器仪表设备上应当具备计算机的所有接口，如USB接口、打印机接口、局域网网络接口等，测量的数据也应通过USB接口存储在可移动存储设备中，使用这样的仪器仪表设备和操作一台简易电脑简直是如出一辙。齐备的接口可连接多种现场测控仪表或执行器设备，在过程控制系统主机的支持下，通过网络形成具有特定功能的测控系统，实现了多种智能化现场测控设备的开放式互连系统。

2.2对今后发展的建议

（1）建立产业风险投资机制，鼓励对产业的风险投资。降低企业税赋，尤其是增值税，使企业能够积累较多的资金用于科技创新和扩大再生产。允许企业提取上年销售总额10%用于科技开发，计入当年成本，并能够滚动使用。

（2）抓住市场导向，拓宽领域。在优先发展国民经济支柱产业和重大技术装备急需的仪器仪表的同时，紧紧围绕市场需求，拓宽其服务领域，培养新市场，增强市场的快速反应能力。

（3）在产业技术政策方面，支持关键共性技术的开发；鼓励产品出口，尤其鼓励高技术含量、高附加值产品出口，与之相应制定鼓励出口的有关政策；明确制定有利于民族工业发展的采购政策。

（4）积极推进新一代基于现场总线技术的智能仪表的开发和产业化，积极发展特种工况要求的执行器与调节器等系列产品的研发，重视冶金、石化、建材、纺织、造纸、食品等行业所需的各种专用仪表的开发和生产。

（5）大力培养人才，吸引和使用人才要制定相关的政策给予保证，扶植和发展一批生产基地和重点企业，支持一批当前国内需求较大、在经济建设和科研工作中具有示范作用的建设项目作为发展的依托工程。

（6）体制创新，优化结构。大力推进仪器仪表行业的战略性结构调整，加快改革，优化结构。全面贯彻国际标准质量体系认证，建立行业的质量体系，加强可靠性技术研究，提高产品内在质量水平。

（7）我国军工领域的研发和生产具有很强的实力，制订政策，鼓励军转民；同时鼓励民用企业接受军工任务，相互渗透，促进发展。

3.结束语

自动化仪表和控制系统作为整个装备的神经中枢、运行中心和安全屏障，已经成为重大装备的重要组成部分，对我国装备工业的振兴和发展具有重要意义。国产仪器仪表产品在可靠性和工程应用能力等方面与国外产品尚有一定差距，产品精密度、数字化、智能化、集成化、自动化程度较低，一般常规品种居多，高档智能型产品较少，前沿技术和标准化技术的研究还很不足。基于此，对于自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势的研究具有比较重要的现实意义。　[科]

【参考文献】

［１］李运胜.对现阶段我国工业自动化仪器仪表行业的展望[J].中国高新技术企业，2008,(2)：85-86.

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