何城

【摘 要】 伴隨著科技水平的進(jìn)步，科技革新，我國工業(yè)儀表自動化在應(yīng)用上大幅度提高，同時儀表自動化的應(yīng)用也為企業(yè)帶來了重大的經(jīng)濟(jì)效益。但是相對于國外先進(jìn)的技術(shù)水平，我國的儀表自動化水平還是相對落后的，所以，應(yīng)該學(xué)習(xí)外國的先進(jìn)的技術(shù)和理論，不斷提高，并且根據(jù)我國工業(yè)生產(chǎn)的具體情況，不斷提高儀表自動化，為儀表自動化的發(fā)展提供更廣泛的領(lǐng)域。本文對自動化儀表及其控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析探討，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】 儀表自動化；應(yīng)用；智能化

一、檢測儀表和執(zhí)行器的智能化

1、壓力差壓變送器

某EJA/EJX全數(shù)字智能變送器內(nèi)CPU為16位1.2MHz；精度+/-4%（參數(shù)級精度+/-0.025%）；有復(fù)合傳感特性，一機(jī)多用；應(yīng)答速度90m/s；通過安全認(rèn)證TUVSIL2，雙重化形式時為SIL3；連續(xù)工作十年不需調(diào)校；重量僅2.7kg。另外有引壓管的堵塞及蒸汽溫度的診斷功能。EJX910A/930A多變量變送器，給出多變量質(zhì)量流量的解決方案，達(dá)到1.0%的質(zhì)量流量精度，流量范圍大于10：1，同步輸出4～20mA和脈沖信號；有多種功能塊，可用5ALS、AR、IT、SC、IS和PID；循環(huán)顯示最多10個變量，多功能LCD顯示，大屏幕和英語顯示；有先進(jìn)的診斷功能，有高低報警輸出等觸點(diǎn)輸出功能；支持各種符合國際標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置，包括孔板，文丘里管，流量噴嘴，皮托管等；質(zhì)量流量計算給出了自動補(bǔ)償模式，組態(tài)需用FSA120EJXMV TOOL軟件，工程時應(yīng)用Fieldmate通用設(shè)備管理工具，這種組態(tài)工具，配合個人電腦PC，完成包括設(shè)備的初始設(shè)置、日常維護(hù)、故障診斷和設(shè)備更換時的組態(tài)備份等任務(wù)，可完成多種通訊方式的選擇，如FFHI、MART5、HART7、PROFIBUS PA及ISA100.11a無線通訊方式。近年來多家公司的壓力差壓變送器智能化水平均有提高，本儀總廠與德國SIEMES公司聯(lián)合生產(chǎn)的PDS智能化變送器，量程比可達(dá)100：1。

2、溫度變送器

上海自動化儀表股份有限公司在儀表和執(zhí)行器智能化方面及支持國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化方面作出了貢獻(xiàn)，如BWQ型現(xiàn)場總線智能溫度變送器，能夠全套使用多種溫度傳感器（熱電偶B、E、J、K、N、R、S、T型）熱電阻pt100、pt1000型，量程范圍寬，參數(shù)設(shè)置功能有：零位、量程、寫保護(hù)、工程單位、上下限等，自診斷功能有：傳感器、A/D轉(zhuǎn)接、存貯器、電源自診斷等，總體精度為+/-0.2%（FS），環(huán)境溫度影響≤0.1%/FS/10℃，而且HART、FFHI、PROFIBUS PA、EPA均通過認(rèn)證測試。對于溫度變送器智能化來說，硬件也很重要，如A/D變換芯片及片內(nèi)總線等，片間總線等集成電路的硬件技術(shù)，或稱ASIC專用集成電路。片間總線具體有SPI總線（Motorola公司）、I2C總線（Philips公司）、MICROWIRE通信接口（NS公司），另有SCI總線、1-WireBus總線等。這些國內(nèi)均有應(yīng)用實(shí)例。

多點(diǎn)輸入智能溫度變送器：國際國內(nèi)均有這方面的產(chǎn)品，應(yīng)用較廣的有艾默生公司的848T型八點(diǎn)輸入溫度變速器，可為熱電阻、熱電偶、MV信號、歐姆電阻信號各自選擇并獨(dú)立組態(tài)；輸出為FFHI信號，也可以通過3420現(xiàn)場總線接口模塊接入DCS系統(tǒng)；提供診斷和計算功能，可選擇最大值、最小值、中間點(diǎn)和多路傳感器的溫度平均值；有鏈路活動調(diào)度器（LAS）的備份功能，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)。由于可安裝在危險場所和工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場（環(huán)境溫度-40～+85℃），且通過本質(zhì)安全FISCO認(rèn)證，為多邊溫度檢測提供了低成本，高性能的解決方案，且平均每監(jiān)測點(diǎn)安裝費(fèi)用降低70%，所以被大型工程項(xiàng)目采用，如江西銅業(yè)公司貴溪冶煉廠大型閃速爐項(xiàng)目，已采用848T多臺運(yùn)行將近10年，效果良好。

3、其他儀表和執(zhí)行器

其它各種流量計、物位計和執(zhí)行器，由于測量較復(fù)雜，計算和補(bǔ)償?shù)刃枨筝^多，所以智能化進(jìn)展也很快。如熱量表（北方冬季采暖用）在多變量測量基礎(chǔ)上，由微計算機(jī)配合溫度傳感器和流量傳感器組合，將配對溫度傳感器分別安裝在入口、出口管上，流量傳感器發(fā)出流量信號，經(jīng)過計算顯示出載熱液體從入口至出口所釋放出的熱量值，具體產(chǎn)品如北京遠(yuǎn)東儀表公司FELR1000系列熱量表（一種電磁流量計）、重慶偉岸公司UH系列超聲波熱量計、唐山會中儀表公司CRL-H（L）用戶超聲熱（冷熱）量表等。大連海峰儀表公司的超聲波流量計可做到3路輸入壓力、液位、溫度等信號，2路輸入三線制PT100鉑電阻；信號輸出：1路隔離RS485輸出、1路4～20mA或0～20mA輸出、1路隔離OCT（脈沖寬度6～1000ms之間可編程，默認(rèn)200ms）1路繼電器輸出（脈沖寬度200ms）；數(shù)據(jù)存儲選配內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲器（SD卡）可存儲時間、瞬時流量、累積流量、信號狀態(tài)，經(jīng)軟件配合，便于統(tǒng)計和管理。

執(zhí)行器中電氣閥門定位智能化的提高，解決了生產(chǎn)中的問題。另外就是用于機(jī)械設(shè)備的多變量健康狀況儀表的出現(xiàn)，引發(fā)了對于多種溫、壓、物、流常用的參數(shù)以外迫切需要傳感器智能化的問題。

二、在線分析儀表智能化

PAT過程分析技術(shù)被列為新世紀(jì)的關(guān)鍵技術(shù)以來，在線分析儀表智能化受到了極大重視。

作為物性在線分析儀，pH酸堿度傳感器用途很廣，很長時間內(nèi)由于其可用性受到質(zhì)疑而不易推廣，但近年在電極本身及采樣系統(tǒng)中有多項(xiàng)專利出現(xiàn)，運(yùn)行、推廣水平得到提高，又可做到在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)定，之后運(yùn)行時通過感應(yīng)線圈確定pH傳感器與傳送器之間通信順暢，標(biāo)定值存儲在傳感器中，具體如E+H公司的Memosons智能pH測量系統(tǒng)，已得到廣泛的應(yīng)用。

本儀器公司PA200-DH智能微量氧分析儀，采用了線性好、靈敏度高的固體電化學(xué)傳感器，并采用單片微處理器完成數(shù)據(jù)處理顯示，自檢故障，標(biāo)準(zhǔn)信號隔離輸出及通信接口等，做到可靠性高，維護(hù)量小，使用方便，廣泛用于空分、冶金及化工流程中微量氧的測量。PA200系列智能化氣體分析儀表，可選擇紅外、熱導(dǎo)、磁機(jī)械、磁壓力式、電化學(xué)式分析原理，測量組分：CO2、CO、CH4、SO2、NO、H2O、NH3、H2、O2、Ar等，大屏幕液晶顯示，獨(dú)特菜單操作，標(biāo)準(zhǔn)信號隔離輸出。此外還有Liqour7000-TB智能濁度分析儀。

英國城市技術(shù)（city）公司生產(chǎn)多種氣體傳感器，他們推出的智能輸出板可通過為多種關(guān)鍵氣體傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)出，縮短OEM廠商的開發(fā)時間，減少新產(chǎn)品設(shè)計的成本和風(fēng)險，并提高儀表的可靠性，還可以記錄傳感器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以供客戶審查和分析。目前國內(nèi)分析儀表、工業(yè)色譜、質(zhì)譜智能化方面也已由連續(xù)自動測量、指示、記錄流程中相關(guān)參數(shù)，及以菜單形式操作，實(shí)現(xiàn)多種自動功能，向進(jìn)一步改進(jìn)結(jié)構(gòu)（模塊化）及現(xiàn)場安裝，適應(yīng)于防爆和其它惡劣環(huán)境方向發(fā)展，而且在過程分析系統(tǒng)方面，也逐步形成了煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）、水質(zhì)分析成套系統(tǒng)、移動式車載測試監(jiān)測系統(tǒng)、空分過程分析系統(tǒng)、焚燒爐、水泥窯、焦?fàn)t煤氣及冶金、石化、醫(yī)藥、建材、過程分析系統(tǒng)，這些系統(tǒng)成套工程也有利于在線分析儀表智能化的發(fā)展。

三、儀表自動化應(yīng)用發(fā)展趨勢

1、傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)將被現(xiàn)代化的所取代

集散控制系統(tǒng)（DCS）是集合計算機(jī)、系統(tǒng)控制、通訊和多媒體等多種技術(shù)于一體的現(xiàn)代化設(shè)備，其自身具有強(qiáng)大的通訊功能。進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展的快車道，企業(yè)管理水平也在發(fā)展中前進(jìn)，傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)在與企業(yè)飛速增長的信息速度上已經(jīng)表現(xiàn)出不相適應(yīng)的弊端，所以新型的現(xiàn)代化集散控制系統(tǒng)出現(xiàn)是歷史發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)如今，儀表自動化應(yīng)用已經(jīng)開始向著綜合自動化的方向發(fā)展了。計算機(jī)集成系統(tǒng)控制生產(chǎn)可以將企業(yè)的高效經(jīng)營管理進(jìn)行很好地實(shí)現(xiàn)。在這個層面上，自動化的生產(chǎn)過程控制也可以實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)過程控制、決策、優(yōu)化以及管理的集成化和一體化，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低能源消耗，提高勞動生產(chǎn)率，適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，從而增強(qiáng)企業(yè)的競爭實(shí)力，應(yīng)該結(jié)合生產(chǎn)過程控制、通信網(wǎng)絡(luò)以及信息管理，才能使企業(yè)的測量、控制預(yù)算管理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)資源共享。

2、現(xiàn)場總線及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的運(yùn)用范圍將愈見廣泛

現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)結(jié)合在一起組合而成的線路模式就是通信總線，但是現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)往往是由多個部分構(gòu)成，它還是實(shí)現(xiàn)通信的雙向串行的主要推動力。通過利用數(shù)字通信技術(shù)，達(dá)到與儀表之間進(jìn)行聯(lián)系的目的。利用總線的這種原理，控制功能中的大部分都可以轉(zhuǎn)移到智能儀表中，前提在集散控制系統(tǒng)的作用下。所以系統(tǒng)中同時進(jìn)行的測量和控制充分實(shí)現(xiàn)了分散控制，提高了系統(tǒng)的可靠性，改善了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)?，F(xiàn)場總線以及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的有效運(yùn)用在一定程度上降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，有效地提高了儀表智能化、控制功能分散化以及控制系統(tǒng)的開放化，并且這樣的發(fā)展和工業(yè)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢相吻合。

四、結(jié)束語

綜上所述，從工業(yè)自動化儀表尤其是工業(yè)現(xiàn)場儀表的智能化、高精度化、總線化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展進(jìn)程，不難看出計算機(jī)技術(shù)對現(xiàn)代自動化儀表技術(shù)的發(fā)展起到了十分積極的促進(jìn)作用，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)局域網(wǎng)的融合又大大豐富和發(fā)展了現(xiàn)代自動控制技術(shù)。

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