摘 要：隨著工業(yè)生產(chǎn)的效率的提高，自動(dòng)控制儀表在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用也越來(lái)越大，需要進(jìn)一步提高自動(dòng)控制儀表的性能。文章詳細(xì)分析了自動(dòng)控制儀表的原理，并對(duì)自動(dòng)控制儀表的設(shè)計(jì)新方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制;儀表;原理;設(shè)計(jì)

自動(dòng)化儀表是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。真空檢漏儀、壓力表、測(cè)長(zhǎng)儀、顯微鏡、乘法器等均屬于儀器儀表。廣義來(lái)說(shuō)，儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能，例如用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制中的氣動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，和電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，以及集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。傳統(tǒng)的儀器儀表功能單一，無(wú)法集多種功能于一體，并且使用過(guò)程中突然斷電會(huì)造成數(shù)據(jù)的損失，文章詳細(xì)介紹了自動(dòng)控制儀表的原理及設(shè)計(jì)新方法。

一、 自動(dòng)控制儀表

隨著人員老齡化、勞動(dòng)力稀缺以及用工成本的增長(zhǎng)，以自動(dòng)化機(jī)械來(lái)取代煩瑣重復(fù)人工執(zhí)行動(dòng)作處于一種高速發(fā)展階段。在自動(dòng)化控制中，需要對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)精確測(cè)量控制（比如數(shù)控機(jī)床，磨床，線切機(jī)械，線繞機(jī)械等）。傳統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量定位，使用價(jià)格很貴的光柵尺傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器傳感器等;還需配用專用自動(dòng)化儀表或工業(yè)PLC來(lái)測(cè)量控制。常規(guī)控制方案價(jià)格較貴安裝煩瑣，并需配套相應(yīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝，在一些振動(dòng)比較大場(chǎng)所丟失測(cè)量脈沖可能性較大。在傳統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)控中，計(jì)數(shù)/計(jì)米;轉(zhuǎn)速/線速/頻率;定時(shí)/計(jì)時(shí);批量總次/批量批次;轉(zhuǎn)速/計(jì)米等為基本測(cè)控要求。如線纜機(jī)械，需要線速/計(jì)米控制;包裝印刷機(jī)械要進(jìn)行批量總次測(cè)控;商標(biāo)機(jī)械要需多段編程控制輸出。常規(guī)控制方法是選用多種測(cè)控儀表組合安裝進(jìn)行測(cè)控，此方法使制造成本提高，安裝工藝煩瑣，并存在各儀表間及傳感器之間電平阻抗匹配問(wèn)題，需要對(duì)自動(dòng)控制儀表進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高自動(dòng)控制儀表的性能。

二、 自動(dòng)控制儀表的原理

在自動(dòng)控制儀表中，涉及自動(dòng)控制儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，硬件結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)需要相互配合，才能保證自動(dòng)控制儀表的正常運(yùn)行。對(duì)于功能自動(dòng)化控制儀表，包括中央處理器模塊、通信模塊、信號(hào)采集模塊、計(jì)量模塊、計(jì)算控制單元，信號(hào)采集模塊連接計(jì)量模塊，計(jì)量模塊連接A/D轉(zhuǎn)換裝置，A/D轉(zhuǎn)換裝置連接中央處理器模塊輸入端，中央處理器模塊輸出端連接計(jì)算控制單元，通信模塊連接中央處理器模塊。作為優(yōu)選，還包括斷電自保存模塊、溫度傳感器接口、壓力傳感器接口、顯示單元，溫度傳感器接口、壓力傳感器接口連接A/D轉(zhuǎn)換裝置，斷電自保存模塊、顯示單元連接中央處理器模塊。

信號(hào)采集模塊采集終端電流或電壓模擬信號(hào)并輸出至計(jì)量模塊，計(jì)量模塊連接A/D轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成電流或電壓數(shù)字信號(hào)并輸出至中央處理器模塊，中央處理模塊I根據(jù)電流和電壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行電力品質(zhì)分析后分別輸出分析結(jié)果信息至計(jì)算控制單元，將溫度傳感器接口、壓力傳感器接口接入中央處理器模塊I可以用于溫度、壓力的監(jiān)控控制。中央處理器模塊輸出端連接計(jì)算控制單元，還包括溫度傳感器接口、壓力傳感器接口、顯示單元、斷電自保存模塊，這種設(shè)計(jì)方法新穎，能夠?qū)崿F(xiàn)斷電后數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，集電量測(cè)量、溫度測(cè)量控制、壓力測(cè)量控制等功能于一體。

三、 自動(dòng)控制儀表的設(shè)計(jì)新方法分析

（一）基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式智能儀表

對(duì)于基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式智能儀表控制系統(tǒng)，包括I/O（輸入/輸出）單元、運(yùn)算單元、通訊單元和用戶端設(shè)備，I/O（輸入/輸出）單元一端與現(xiàn)場(chǎng)儀表相連接，I/O（輸入/輸出）單元另一端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與通訊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通訊單元與運(yùn)算單元之間利用數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，每個(gè)運(yùn)算單元均搭配有對(duì)應(yīng)的一個(gè)通訊單元，以完成信號(hào)、參數(shù)、指令的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，通訊單元通過(guò)局域網(wǎng)與用戶端設(shè)備進(jìn)行通訊連接，用戶端設(shè)備包括工業(yè)計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備包括智能手機(jī)等。這種方法同現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化，提高生產(chǎn)效率，提高用戶體驗(yàn)，而且降低了成本，有助于實(shí)現(xiàn)儀表的分散控制以及智能化改造。

（二）智能控制儀表的設(shè)計(jì)方法

對(duì)于智能控制儀表，它涉及儀器儀表領(lǐng)域，它包括MCU控制模塊、傳感器輸入模塊、設(shè)置按鍵模塊、LED顯示模塊、控制輸出模塊，傳感器輸入模塊與MCU控制模塊連接，設(shè)置按鍵模塊與MCU控制模塊連接，MCU控制模塊與LED顯示模塊連接，MCU控制模塊與控制輸出模塊連接。測(cè)控儀表已在線纜繞線機(jī)械中使用，準(zhǔn)確率100%，使客戶成本減少，安裝工藝簡(jiǎn)化，更為主要是解決長(zhǎng)久積壓缺陷。這種方法能克服現(xiàn)有技術(shù)的弊端，只需一個(gè)普通電磁感應(yīng)器即可分辨出相位位移數(shù)據(jù)，節(jié)省了自動(dòng)化控制中位移坐標(biāo)測(cè)控成本，并集成多種功能軟硬件設(shè)計(jì)為一體，簡(jiǎn)化了安裝操作過(guò)程，并降低制造成本。

四、 結(jié)論

自動(dòng)控制儀表是保證工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，文章首先分析了自動(dòng)控制儀表的原理和應(yīng)用背景，之后闡述了自動(dòng)控制儀表的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法，并介紹了自動(dòng)控制儀表的設(shè)計(jì)新方法，對(duì)于提高自動(dòng)控制儀表的性能具有一定的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張黨偉.DCS自控儀表系統(tǒng)的運(yùn)行管理[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018，044（5）：132-134.

作者簡(jiǎn)介：耿田，南京沙索（中國(guó)）化學(xué)有限公司。