智能仪表在工业自动化控制中的应用
朱明 李达 王泽鑫
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朱明 李达 王泽鑫,. 智能仪表在工业自动化控制中的应用[J]. 中国仪器,2021.12. DOI:10.12721/ccn.2021.157119.
摘要: 随着全球经济一体化的发展,国家之间的竞争也越来越激烈。在这种情况下,许多企业寻求增加利润,改进生产工艺和技术,增加产量,提高生产效率,以便在激烈的经济竞争中确保自己的地位。这些改革的重点是利用科学和技术来促进智能生产控制和工业自动化的能力。这表明,智能技术在工业自动化管理中发挥着关键作用,在新时代必须进一步加强对智能控制技术的研究。基于此,本文对智能仪表在工业自动化控制中的应用进行了简要分析。
关键词: 智能仪表;工业自动化;控制;应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157119
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1智能仪表概述

1.1简介

智能仪表被称为智能电磁流量计,是利用恒流低频三角矩形波或双频矩形波刺激制备的,因此它既具有矩形波磁场的优点,又能克服正弦波磁场的缺点。其还能消除由电源电压波动、电源频率变化引起的误差,并能消除由刺激性线圈的阻抗波动引起的误差。其在工业自动化控制中的应用已经经历了几个不同的阶段。首先,在20世纪60年代左右,半导体和集成电路的不断发展催生了许多智能设备,如各种控制器和执行器,70年代以来,仪表自动化技术又得到了快速发展,一些新的技术产品相继被开发并投入使用。特别是微型计算机的不断发展,随后出现的微处理器作为仪表开发的基础,在化工自动化技术中发挥了重要作用,将自动化技术提高到一个新的水平。

1.2特点

1.2.1精度高

作为典型的智能仪表,智能变送器具有非常高的测量精度,该设备的主要工作原理是首先利用内部处理器实时测量静压、温度等的变化,然后利用测得的非线性数据来确定滞后和相应的修正。通过校正数据的可重复性,该设备的输出非常精确,精度通常为±0.1%,对于数字信号甚至更高,±0.075%。

1.2.2功能强

智能仪表的功能非常强大,因为基于一个板载微处理器和存储器来进行复杂的计算,如开平面操作、非线性补偿和温度控制。

1.2.3测量范围宽

使用传统的发射器,可以实现的最大范围是10:1,但使用智能发射器,测量范围更大,可以达到40:1甚至100:1,对于运动来说,可以达到1900%或-200%。因此,在增加测量范围的基础上,减少了发射器的规格,以增加通用性和兼容性,为用户提供更大的便利。

1.2.4通信功能强

智能发射器具有非常强大的通信功能,并且都可以由一个手持式操作员操作。这意味着可以被断开并连接到现场的手持操作器上,或者手持操作器可以连接到控制室的发射器信号线上以调整和重置零点和范围。此外,一些变送器可以被配置为实现多种输出格式,这一特点为实现现场总线通信提供了一个永久的基础。

2智能自动化技术在仪表产业中的应用

2.1智能自动化在仪表结构、性能优化中的应用

测量仪表的精度主要由其测量和处理决定,而智能自动化技术的使用为测量行业的发展开辟了新的前景。首先,智能应用使每台仪表能够更准确地分析和处理电流和所需数据,主要是通过对低、中、高电平进行采样,并提高现有测量系统的效率,这是传统仪表无法做到的。此外,其补充了传统仪表的功能,并使用神经网络系统、遗传算法、进化计算功能和混沌控制,从而大大提高了仪表的性能、速度和功能。其次,除了上述的智能自动化技术外,微处理器等技术也可用于分布式系统,各种类型的模糊推理方法可用于模糊判断,在这种情况下,基于经验的正确性是可以实现的,而不需要大量的数据收集来做决策。同样,该工具的自学习、自组织和自适应能力可以利用人工神经网络技术,这可以在速度和实用性方面大大改善复杂功能表达的性能。因此,充分利用各种智能自动化技术可以有效提高测量设备的准确性和可操作性,减少人力物力,提高使用效率。

2.2智能自动化在仪表网络化中的应用

智能自动化在仪表中的应用以一种前所未有的方式彻底改变了仪表网络。当仪表、计算机和网络被有效连接时,其可以通过硬件和软件与不同的测量仪表进行互动,并深入探索测量仪表的潜在功能,从而提高其效率。例如,目前的万用表和示波器可以成功连接到网络。通过与互联网的有效连接,可以使用软件远程存储并将测量仪表的特性和相应的临界值应用于获取的不同数据,区分不同的空间和时间条件,与传统的测量仪表不同,智能自动化的使用可以实现网络化情况下的不同需求。例如,可以在一个数据收集点收集数据,然后复制并发送至另一地点,而在网络背景下,这一需求很容易得到满足。即使仪表有几个检查员,有时需要几个监督员参与处理数据收集的方方面面的变化,网络允许监督员和雇员都在不同的地点监督、控制和实际识别活动,并促进不同监督员之间的讨论以解决同一问题。

2.3智能自动化在虚拟仪表结构设计中的应用

为了提高测量仪表的使用效率,测量仪表的结构设计过程,现在的仪表制造商以源代码的形式向用户提供虚拟化的仪表,与所谓的仪表驱动程序相连,以更好地简化用户的操作程序,从而提高测量仪表的操作效率。为了改善这一点,制造商已经在结构和性能方面基于总线仪表驱动器标准开发了一套智能软件系统。为了简化用户的操作程序,从而提高仪表的性能,制造商已经开发了一套基于总线仪表驱动标准的智能软件系统。充分考虑到用户操作的直观性和简单性:基于最新的Windows/CVI5.0内置开发工具、智能虚拟仪表OVD仪表驱动代码改进了人机交互方式:增加了“测试开发”和“正常运行”模式,并可自由改变。这两种模式可以相互切换。为了提高速度和效率,增加了在“测试开发”和“正常运行”模式之间切换的可能性。

3智能仪表在工业自动化控制中的发展

3.1智能仪表的智能化程度有待进一步提高

目前的智能仪表还没有达到初级的智能水平,但一些特定的过程和应用对仪表的智能化提出了很高的要求。另一方面,现有的智能理论,如神经网络、遗传算法、小波理论和混沌理论已经有了潜在的应用基础,投入大量精力开发与具体应用需求相关的先进智能计量技术是必要的。

3.2智能仪表的稳定性、可靠性有待长期和持续的关注

设备的稳定性和可靠性是用户最关心的问题,智能设备也不例外,随着智能设备技术的不断发展,新的智能设备也会被推出市场,这就必须不断遵循这样的原则:每一项新的智能技术的应用,用户是否有信心和勇气去实际检验“第一个吃螃蟹的人”。因此,安全性和可靠性技术的发展必须同步进行。

3.3智能仪表的潜在功能应用有待最大化

其主要原因是通用的控制系统架构忽视了现场总线等技术的优势,这就要求仪表制造商与用户建立良好的伙伴关系,加强长期合作,促进短期投资产生长期效益。这是因为仪表制造商需要与用户建立良好的伙伴关系,加强长期合作,通过短期投资促进长期效益,建立“智能仪表+现场总线”的控制系统架构,制定最佳投资理念,实现双赢目标。

结束语:

总之,智能仪表有很多优点,必将给中国工业生产带来极大的便利,其使用也是工业发展的必然趋势。因此,在现阶段,有必要采取措施解决智能控制技术发展中存在的问题,进一步推动中国工业自动化的发展,包括积极借鉴国外经验,采取创新做法,对智能设备的研究将深入到社会的各个领域,在工业自动化控制领域开辟一个良好的前景。

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