当前,我国仪器仪表行业正处于稳定且快速发展的阶段,随着科学技术的进步和工业规模的扩大,自动化仪器仪表在工厂生产中的应用日益广泛。计算机技术在自动化仪器仪表中的应用,可以从硬件和软件两个层面进行探讨。实现计算机技术与自动化仪器仪表的深度融合,是提升工业自动化水平的重要途径。
一、自动化仪器仪表发展现状
自动化仪器仪表的核心是种类繁多、功能强大的自动元器件。由于自动元器件综合性能优越,因此在现代工业中发挥着重要作用。自动化仪器仪表是一种成熟且智能的检测系统,能够转换各种数据格式,并实现输入信号与输出信号的相互转换。无论是模拟信号还是数字信号,均能快速准确地给出检测结果。
自动化试验仪器与气动调整仪、电气调整仪等仪器配合使用,构成了一套完整的工业过程自动化控制体系。该系统主要包括三个组件:传感器装置、显示装置和传输装置。传输装置负责转换不同类型的信号,以确保数据的流畅传输;显示装置将测试结果转换为直观、易于理解的图形,便于操作人员快速准确地获取测试结果;传感器装置则起到信号采集和探测的作用。这三个部分相互补充,是实现自动化仪器仪表高效运行的重要保障。自动化仪表具有高精度、操作方便、结果直观等特点,大大提高了工业生产的整体效率。目前,广泛使用的自动仪器包括过程分析仪、压力检测仪、流量检测仪和温度检测仪等。
二、自动化仪器仪表中计算机技术的应用分析
(一)微电子技术的应用
在现代自动化仪器仪表的应用中,微电子技术正发挥着重要的推动作用。极大地推动了生产效率的提升。当前,微电子技术已迈入高度集成化的新时代,多芯片的一体化设计不仅降低了对复杂外围电路的需求,还有效消除了电路内部可能产生的干扰,从而极大地提升了自动仪器仪表的检测数据可靠性和精确性。
(二)嵌入式系统的应用
嵌入式技术已经在自动化设备的核心部件中占据了重要地位。特别是嵌入式微处理器,它的引入不仅显著提升了测试效率,还为系统带来了更高的智能化和稳定性。通过深入分析16位和8位微控制单元(MCU)的具体应用案例,相关企业可以看到这些微处理器具备高效、安装便捷等诸多优点。因此,将嵌入式技术应用于现代自动化仪表中,能够为未来的智能化发展奠定坚实的基础。
(三)网络技术的应用
通过引入计算机网络通信系统的功能,自动化仪器仪表的检测信息传输效率得到了显著提高。这项技术可以在最短时间内将检测结果迅速显示在屏幕上,并及时发出警告给相关检测人员。如某汽车生产企业利用自动化仪器仪表对其汽车成品进行了有效检测,从而提高了检测信息的传输效率。
计算机网络技术的应用不仅提升了仪器仪表的智能水平,还使其操作更加高效。该系统能够将收集到的数据及时传递到各部门,实现信息的快速共享[1]。此外,网络技术还具备定期自动收集所有试验结果和数据的功能,并通过计算机系统自动保存这些数据,将其汇集到一个数据库中,方便后续的统一管理和分析。
三、实现计算机技术与自动化仪器仪表融合的具体路径
(一)自动化仪器仪表计算机控制系统融合设计
在开发自动化仪器的控制软件时,设计者应遵循间接代码、用户友好界面以及良好的可扩展性等原则,审慎选择编程语言。以炼钢企业为例,设计人员可以将自动仪表与微型计算机系统紧密结合,针对特定的温度监测需求,利用VB等编程语言进行定制化的软件开发。
在选定编程语言之后,需要构建计算机系统的用户界面。为了提高可读性并减少视觉疲劳,设计人员通常会选择深色背景搭配浅色图形的方式,以确保检测信息能够清晰呈现[2]。此外,利用VB语言强大的动画设计功能,设计人员能够生动地模拟实际生产流程,以便于进行过程的仿真和优化。
在自动化仪器仪表的微型计算机控制系统中,数据库处于核心地位。以制钢厂为例,在完成基础软件系统的开发后,设计人员可以利用数据库操作系统的强大功能,将多个数据库有机整合,以满足钢厂对钢坯温度等关键参数的监测需求。在特定时间周期内,相关人员可以轻松查阅所有设备的运行记录。在完成数据库及主监测界面的开发后,借助VB中的报表打印功能,系统可以将所有操作结果清晰地展示在报表上。监控与报警设置模块需要与现场控制软件紧密协作,监控管理人员应根据具体的生产工艺要求,精确地对收集到的数据进行采样和分析。同时,设计人员要科学合理地设计报警模块,以确保其在异常情况下能够迅速响应。
(二)自动化仪器仪表与计算机控制系统调试
为了提高系统的稳定性与精度,系统设计人员可采用一种基于PID(比例-积分-微分)调参的新方法。这种方法能够保证测试过程的顺利和有效。例如,在钢铁等传统工业领域,铸坯温度的调整通常采用试错法,通过反复试验确定。然而,通过PID控制,可以使整个过程更加精确和可控。在生产实践中,技术人员通过对连铸过程中的温度场进行理论分析,并结合实验结果,能够对PID控制的积分、导数等关键参数进行了精细调节,使其具备周期性稳定的连续变化特性。
此外,由于ATS具备多通道采样与输出的特点,工程师可以根据不同控制设备的工作模式与要求,灵活选择通道号并编写相关控制程序。这不仅增加了系统的自适应能力,还使其具备了强大的扩展性。技术人员可以利用微型计算机实现多台自动化仪表的联动控制。通过微型计算机对这些仪表进行统一管理与控制,使多台仪表能够协同工作,从而提高控温效率和精度。这种方法不仅提高了自动化设备的控制效率和利用率,而且有效减少了能耗,为钢铁等传统工业带来了显著的经济效益。
(三)加快推动高级嵌入式计算机系统中软件及硬件的开发
在嵌入式系统中,软件和硬件系统的开发的界限已经不再完全独立。设计人员必须确保软件和硬件的所有功能都能够充分共享和集成。如采用软件和硬件协同设计方法,并将其应用于嵌入式系统。将软件和硬件的协同设计过程可分为四个主要环节,其要求包括:首先,需要确定系统的功能要求,并合理配置其功能,以确保硬件和软件能够各司其职,完成相应工作;其次,在软件和硬件的互动设计与开发阶段,设计人员的目的是确保两者能够高效稳定地协同工作[3]。在此基础上,进行协作测试和仿真调试,通过仿真实验验证系统的性能和稳定性,并及时发现和改进问题;最后,将硬件和软件进行整合,形成一套完整的嵌入式检测系统。
结束语:综上所述,相关工业生产企业通过引入微电子技术、嵌入式系统和网络技术,能够使自动化仪器仪表的性能和智能化水平得到显著提升。而在具体实现计算机技术与自动化仪器仪表融合的路径上,企业需注重系统设计和调试的优化,特别是在软硬件协同设计方面,以确保系统功能需求的全面实现。进一步促进自动化仪器仪表的智能化发展,将为我国工业生产的高效、精准和可持续发展提供坚实的技术保障。
参考文献:
[1]吴正伟.自动化控制技术在仪器仪表中的应用[J].机械管理开发,2023,38(11):299-301.
[2]张世军,吕小芳,赵华.嵌入式计算机系统在自动化仪器仪表中的构建及应用[J].自动化应用,2023,64(05):164-166.
[3]吴瑶,刘潇.如何实现计算机技术与自动化仪器仪表的融合[J].自动化与仪器仪表,2022,(08):288-291.