摘 要：隨著控制技術(shù)的發(fā)展，控制儀表也在不斷進(jìn)步，由傳統(tǒng)的模擬控制發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字控制、網(wǎng)絡(luò)控制，控制儀表的裝置已經(jīng)發(fā)生了較大改變，對(duì)其發(fā)展情況進(jìn)行研究，分析探討控制儀表發(fā)展特點(diǎn)，對(duì)于促進(jìn)現(xiàn)代控制系統(tǒng)發(fā)展具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：控制儀表；研究現(xiàn)狀；發(fā)展特點(diǎn)

過(guò)程控制技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用，這門(mén)技術(shù)是推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的重要技術(shù)，因而其設(shè)備和裝置發(fā)展也成為影響過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展的重要因素，控制儀表作為控制系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵設(shè)備，透過(guò)它技術(shù)人員能夠了解控制過(guò)程情況和相應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程工藝參數(shù)，因此有必要對(duì)控制儀表發(fā)展進(jìn)行研究。

1 控制儀表發(fā)展現(xiàn)狀

控制儀表系統(tǒng)的發(fā)展是伴隨著控制技術(shù)發(fā)展進(jìn)行的，主要經(jīng)過(guò)了自力式儀表、基地式儀表、單元組合式儀表、集散式儀表等發(fā)展階段，而伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在廣為應(yīng)用的是現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，將微處理裝置裝設(shè)到傳統(tǒng)控制儀表當(dāng)中，使得控制儀表具有了現(xiàn)代通信能力，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將整個(gè)控制系統(tǒng)連成控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提升了控制儀表的自動(dòng)化水平。而總線控制技術(shù)的發(fā)展是伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展出現(xiàn)的，是工業(yè)發(fā)展對(duì)生產(chǎn)技術(shù)的要求。

而根據(jù)控制儀表所用的能源裝置的不同，可以將控制儀表分為以下幾種類(lèi)型，一類(lèi)是氣動(dòng)控制儀表，這類(lèi)控制儀表是靠氣壓產(chǎn)生動(dòng)力為維持儀表轉(zhuǎn)動(dòng)的，其具有可靠性高和性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，且由于氣動(dòng)控制儀表的動(dòng)力來(lái)源不受電磁場(chǎng)的干擾，因而具有防爆穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中多用于大型裝置設(shè)備的周?chē)员ＷC和維持大型裝置設(shè)備的正常運(yùn)作，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。所以即使在技術(shù)水平發(fā)展十分先進(jìn)的今天，啟動(dòng)控制儀表也還是有它存在的地位，對(duì)于維持控制系統(tǒng)運(yùn)行正常具有重要作用；一類(lèi)是液動(dòng)控制儀表，其運(yùn)作原理與氣動(dòng)在本質(zhì)上沒(méi)有太大區(qū)別，與氣動(dòng)儀表一樣具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定安全等優(yōu)點(diǎn)。但隨著遠(yuǎn)程控制技術(shù)的日益發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中的控制系統(tǒng)技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，基地式的氣動(dòng)或液動(dòng)控制儀表已經(jīng)不能滿(mǎn)足控制技術(shù)發(fā)展的需求，這就推動(dòng)了電動(dòng)控制儀表的出現(xiàn)和發(fā)展。

電動(dòng)控制儀表的動(dòng)力主要來(lái)源于電力，所以與氣動(dòng)和液動(dòng)相比，其容易受電磁場(chǎng)的干擾影響，從而降低了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但隨著微電子技術(shù)的出現(xiàn)，電動(dòng)控制儀表在運(yùn)行穩(wěn)定性方面的問(wèn)題也得到了解決，其穩(wěn)定性上升，使得電動(dòng)控制儀表在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。從原理上來(lái)看，主要可以將電動(dòng)控制儀表分為兩類(lèi)，一類(lèi)是模擬式電動(dòng)控制儀表，另一類(lèi)是數(shù)字式電動(dòng)控制儀表。

2 現(xiàn)代控制儀表的發(fā)展特點(diǎn)

從上面的概述中可以看出，目前在控制系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛的是電動(dòng)控制儀表，而隨著控制儀表技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)控制儀表的發(fā)展特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

一是數(shù)字模擬系統(tǒng)的出現(xiàn)，這一系統(tǒng)采用模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制室其他設(shè)備與控制儀表之間的通信，是電動(dòng)控制儀表中模擬式系統(tǒng)和數(shù)字式系統(tǒng)的混合，在控制儀表之間進(jìn)行信號(hào)處理的是數(shù)字信號(hào)，但輸入是還是采用模擬信號(hào)進(jìn)行輸入，而在控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)以及控制設(shè)備之間卻是使用數(shù)字技術(shù)，因而很多控制系統(tǒng)都將其劃分為數(shù)字式電動(dòng)儀表一類(lèi)當(dāng)中，包括FCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等等。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，模擬電動(dòng)控制儀表技術(shù)和數(shù)字電動(dòng)控制儀表都在不斷向?qū)Ψ郊夹g(shù)靠攏，像是模擬儀表中的DCS系統(tǒng)和數(shù)字儀表中的PLC系統(tǒng)，其所應(yīng)用的技術(shù)都具有兩者兼有的影子。DCS系統(tǒng)已經(jīng)具有較強(qiáng)的控制順序功能能，而PLC系統(tǒng)則在閉環(huán)控制的處理方面越來(lái)越突出，并且兩者在控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍上也存在很大部分重合，因而在實(shí)際儀表控制系統(tǒng)的比較上，是將FCS和DCS進(jìn)行比較。其中DCS系統(tǒng)主要是通信功能較為突出，其所具有的數(shù)據(jù)公路技術(shù)是實(shí)現(xiàn)控制儀表通信功能的關(guān)鍵，而數(shù)據(jù)公路技術(shù)也使得控制儀表的通信與其他系統(tǒng)技術(shù)相比，更加安全和靈活。數(shù)據(jù)公路主要是為控制系統(tǒng)中的部件提供通信網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)部件之間的通信，而在通信手段的應(yīng)用上，則一般分為異步通信和同步通信，異步通信，顧名思義，兩者之間的通信并不是同時(shí)發(fā)生的，在時(shí)間上有先后之分。而同步通信則可借助時(shí)鐘信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間的同步數(shù)據(jù)傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，因而在有條件的情況下，一般采用同步通信手段。總而言之，與模擬系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)化儀表硬件結(jié)構(gòu)，提高信號(hào)傳輸速度和精度，增加傳輸信息，因而數(shù)字模擬電動(dòng)儀表是未來(lái)控制儀表的一個(gè)重要發(fā)展方向。

二是FCS系統(tǒng)的出現(xiàn)，上文所提到的FCS系統(tǒng)就是現(xiàn)場(chǎng)總線控制，現(xiàn)在對(duì)控制儀表系統(tǒng)的研究多是從DCS系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制入手，在上文中筆者已經(jīng)介紹了DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)，這里主要著重介紹一下現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)80年代出現(xiàn)的，是控制儀表技術(shù)發(fā)展的新階段。現(xiàn)代現(xiàn)場(chǎng)總線控制是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將控制室設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)智能控制儀表連接起來(lái)，形成一種全新的數(shù)字式、開(kāi)放式和分散式的控制系統(tǒng)。與DCS系統(tǒng)不同的是，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)與控制室之間的連接只通過(guò)一個(gè)接線盒完成，而DCS系統(tǒng)則將現(xiàn)場(chǎng)總線分為兩部分，一部分連接控制儀表和接線盒，而另一部分連接接線盒和控制室，這樣實(shí)現(xiàn)控制儀表與控制室設(shè)備之間的間接連接，而現(xiàn)場(chǎng)總線控制則是將連接控制儀表的總線集中到一起，通過(guò)一個(gè)接線盒直接與控制室設(shè)備相連接，其所應(yīng)用的通信信號(hào)還是模擬信號(hào)，這種方式無(wú)疑提高了控制儀表與設(shè)備之間的連接效率，有利于全系統(tǒng)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)。

3 控制儀表的發(fā)展趨勢(shì)

從目前控制儀表的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，控制儀表在未來(lái)主要可以向以下幾個(gè)方向進(jìn)行發(fā)展：一是向小型化DCS系統(tǒng)發(fā)展，由于DCS系統(tǒng)的運(yùn)行效果較好，擁有的功能較多，因而能夠適應(yīng)各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)控制的應(yīng)用。但就目前來(lái)看，其應(yīng)用價(jià)格比較高，為了降低控制系統(tǒng)成本，可以向小型化DCS系統(tǒng)方向發(fā)展，以降低DCS系統(tǒng)成本，擴(kuò)展DCS系統(tǒng)儀表的應(yīng)用范圍；二是向更為先進(jìn)的控制軟件研發(fā)方面發(fā)展。為了擴(kuò)展控制儀表的應(yīng)用范圍和應(yīng)用市場(chǎng)，研發(fā)控制儀表的企業(yè)可以多開(kāi)發(fā)一些能夠與控制儀表相匹配應(yīng)用的控制軟件，提高應(yīng)用廠家的生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)，從而推動(dòng)控制儀表的發(fā)展；三是向智能化或?qū)＜蚁到y(tǒng)方向發(fā)展，隨著智能技術(shù)和專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，越來(lái)越多的生產(chǎn)控制都在向智能化方向發(fā)展，因而控制儀表也可以將智能技術(shù)和專(zhuān)家系統(tǒng)引進(jìn)到控制儀表系統(tǒng)的研發(fā)當(dāng)中，提高控制儀表的智能化水平，以求控制儀表能夠發(fā)展呈人機(jī)界面良好，能夠?yàn)榭刂迫藛T提供專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)的控制專(zhuān)家系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，控制儀表設(shè)備也將向自動(dòng)化、智能化方向繼續(xù)發(fā)展，控制儀表作為控制系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其技術(shù)水平的發(fā)展對(duì)于推動(dòng)控制自動(dòng)化和智能化發(fā)展具有重要影響。因而技術(shù)人員在發(fā)展控制自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)也要注意提高控制儀表的自動(dòng)化、智能化水平，以滿(mǎn)足各類(lèi)生產(chǎn)部門(mén)對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化的需求，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：林王堅(jiān)（1979-），男，浙江永康人，工程師，主要從事火電廠脫硫脫硝研究和工程設(shè)計(jì)工作。