工业自动化仪表与自动化控制技术解析

工业自动化仪表与自动化控制技术解析

摘要：随着社会的发展和科技的进步，设备机械自动化变革已经开始，并逐渐

得到普及。信息技术在生产生活中的应用越来越广泛，在工业仪表控制中也逐渐

发挥了强大的作用，本文对工业自动化仪表与自动化控制进行了简单的介绍。

关键词：工业自动化仪表；自动化控制技术；工业生产技术

1 工业自动化仪表

1.1工业自动化仪表的测试分类

（1）温度仪表：电气工程的生产运行过程中，会产生不同的温度变化，需要监控生产过程中的温度。传统的温度监控，主要是通过热点偶或者是热电阻实现的。随着我国电子科技技术的不断发展和进步，目前电气生产过程中实施温度监控，应用的主要是具有较高智能化特点的温度控制系统。在微电脑控制芯片中，

可以利用总线技术输入采集到的设备生产运行信息数据，并且对收集到的信息数

据进行处理。（2）物位仪表：在电气工程中，对物位仪表的应用，主要是通过

记录位置，以测量产品。例如，在化工生产过程中，可以测量试样高度；在输油

管道中，可以测量油面的位置；在铁道电气化工程中，可应用激光测试距离等。

这些都属于对物位仪表的应用范围。

1.2 工业自动化仪表的发展

随着科学信息技术的不断进步和发展，仪表自动化发展速度也不断加快。目前，仪表的自动化发展中，主要的发展趋势主要体现在现场总线的发展和控制软

件的标准化发展方面。

1.2.1 现场总线的发展

电气工程中，现场总线是一种通信系统，可以实现自动化系统和现场设备之

间的通信。而且，这种通信系统具有开放性和数字化特点，主要是应用分支结构

进行通信，可以实习双向和串行通信。应用一定的技术，在仪表上进行连接，可

以从仪表实现对大部分控制功能的有效掌握。这是现场总线控制系统的主要作用，实现了电气系统控制和测量的一体化发展，可以分散控制。在很大的程度上，有

效的提高了控制系统的可靠性，并且降低了电气生产过程中的成本，节约了资源，促进了仪表的自动化发展。

1.2.2 控制软件的标准化发展

电气系统运行要求的不断提高，人们需要对电气设备进行不断的改造。仪表

作为电气设备中的一项重要组成部分，在电气系统的运行过程中发挥了重要的作用。随着仪表的自动化发展，电气系统中的控制软件也逐渐实现了标准化发展，

同时具备了向工程化和商品化发展的方向。在电气工程的生产运行过程中，应用

先进的软件控制系统，不仅可以提高电气工程的控制能力，还可以对原有控制系

统中存在的不稳定、非线性和时变性等问题进行有效解决。并且，对于检测效果

较低和外界事物干扰的随机性等因素造成的问题或者安全事故，也可以及时处理。不断的应用科学信息技术和先进的科学理论知识，对控制软件进行不断的完善，

才能实现控制软件的商品化、工程化和标准化发展。保证自动化仪表的稳定发展，才能提供更多方便的服务，保证电气系统的运行安全。

2工业自动化仪表控制系统的相关技术

工业的自动化技术包含了三层结构：PCS、MES、ERP。PCS层，主要负责控

制过程，对生产工艺的水平和精确度进行严格把关，确保产出产品的质量，以保

持和扩大市场占有率。在这一层中，可以实现对工艺参数的更新与优化，通过此

途径来实现对生产工艺过程的控制。MES层，主要任务是优化管理与控制，对控制过程与管理过程进行协调，以保障资源配置的最优化，是自动化控制系统的中枢。ERP层，是企业的资源管理系统，主要是以信息技术为通信基础，以其提供的参考信息为根据进行决策分析，并将其运用到企业运作中。管理是ERP层的核心内容，在财务管理中其对管理效率的提高作用体现的尤为明显。这三个层次体系的集成综合，实现了自动化体系结构的完善。工业仪表主要使用的是工业生产过程的参数，通过对生产过程的控制与监测，可以实现对产品质量的保障。智能化工业仪表，其特点是功能强大、软件丰富、对产品质量的监控具有很强的实用性。

3 工业自动化控制技术

3.1工业自动化控制技术系统简介

工业的自动化设备是由自动化控制系统统一控制的，自动化控制仪表就是这一总体调度系统的核心。自动化控制仪表是由自动化控制功能原件构成的，可以为控制系统对设备的运行状态实施监控，对设备的运行参数进行调整，具有较为完善的自动化功能。经典的自动化控制仪表是由控制、自动报警、记录、显示等功能模块构成的，可用于电力、石化、冶金、科研、国防等领域，在这些领域中以数控仪表、温度控制仪表、压力控制仪表、流量控制仪表等形式出现，自动化控制系统围绕这些仪器构建而成，可对信号的时间和频率进行表达，并实现数字信号和模拟信号的转换与调试。

3.2 工业自动化控制系统的发展

3.2.1 现场总线技术的发展

在线分析仪表、变送器、执行器等共同构成了工业自动化仪表控制系统的现场使用设备，在这些设备上，使用现场总线技术，可以较容易地实现对设备的控制系统的组建，并使分布式测试系统更具可拓展性。在进行自动化控制系统建设的初期，应用较为广泛的是集中式测控系统，而在现代规模化工业生产的发展形势下，集中式测控系统显然不能够适应这一发展趋势，而通过将生产仪器与设备纳入到建立的控制网络中的控制形势能够很好地解决这一问题，这便是现场总线控制技术。现场总线控制技术是连接现场智能化仪表与中央控制系统的一种连接技术，这种连接技术具有全数字化、开放性、双向传输等特点，是一种多站式信息输送系统。现阶段，在自动化控制系统的建设中，现场总线已经成为了系统建设中的重要应用技术，以其能够为系统发展提供耗能小、适应性强、精确度高、稳定性好的空间而受到工业自动化控制系统建设的广泛青睐。一些现场总线控制系统生产厂家已为总线生产了配套的测量仪表和调节阀，以扩大其市场占有率。

3.2.2 网络技术在自动化控制系统中的应用

现阶段网络技术已经应用到了自动化控制系统中，以数字化通信技术的形式存在，在系统的网络层发挥着重要的通信传输作用。随着智能仪表相关技术的发展，以及网络技术的应用，自动化仪表将逐步通过嵌入式的方法融入到通信网络中，增加网络的透明化程度，将办公自动化与工业自动化完美结合在一起。

3.2.3 网络控制系统

嵌入式操作系统核心软件与微处理核心硬件系统在测控仪器中使用的较为广泛，它们能够使仪器仪表与计算机间的数据传输与控制更加紧密，仪表设备上的局域网络接口、打印机接口、USB接口等更加增强了测控仪器的通用性。通过与计算机的连接，设备在操作时更加简便，与计算机的操作类似，这样能够使智能化设备与控制设备的操作具有更强的开放性与实用性。