关于仪表自动化的总线化和开放化应用探讨

关于仪表自动化的总线化和开放化应用探讨

钟震宾

钟震宾

西部矿业股份有限公司锌业分公司青海西宁811699

摘要：随着科学技术的发展，仪器自动化已被广泛应用于社会的生产和生活中，发挥着越来越重要的作用，自动化仪器主要包括工业仪器和化学仪器。本文重点介绍化学仪器仪表，详细介绍了仪器仪表自动化应用总线和仪器仪表自动化的开放应用，最后分析介绍了自动化仪表在化学监测数据中心的应用情况。

关键词：仪表自动化；总线化；开放化

引言：

仪器自动化技术作为电气自动化控制的重要组成部分，应用越来越广泛，随着电气工程和电气技术的不断发展，仪器自动化也取得了很大的进展。

1总线化的特点

现场总线作为21世纪现场控制系统的基础，以其独特优势对自动化仪表与系统产生了深刻的影响，在很大程度上影响着测量与控制行业的发展。文章主要从以下3点分析了现场总线的特点。

1.1系统的开放性

开放系统是指通信协议公开，各厂家设备通过互连实现信息交换，相关标准具有一致性、公开性特征，FCS的信号传输就实现了开放的全数字化通讯。现场总线的开放性特征，满足了用户对系统集成的要求，使用户能够根据自身需求将各供应商的产品组成任意系统。同时，互连设备间、系统间信息传送与沟通的实现，使各厂商现场设备可进行互换，并统一组态，从根本上解决了传统DCS控制层的封闭性和专用性问题。

1.2现场设备的智能化

现场总线将补偿计算、传感测量、工程量处理与控制等功能应用于在现场设备，通过现场设备便可实现自动控制与故障诊断。这一方面减少了传送误差，从根本上提高了测量与控制的准确度与系统运行的可靠性，另一方面也方便了用户对设备运行状态的查询，以便提前发现设备故障并尽快解决，缩短了维护停工时间，提高了设备工作效率。

2自动化仪表的特点

自动化仪表在电气工程系统的应用中具有不可或缺的作用，而自动化仪表具有其独特的优势，在电气工程自动化的应用中，仪器在电气工程的不断完善和推广中发挥了各自的优势。

2.1可拓展性

仪器的自动化应用可以不断改进和扩展，在应用过程中，可以根据项目的具体需要引入相关的软件系统，原有的系统电路可以通过植入来替换或补充，软件可以在仪器中进行扩展。这是一个非常有效的性行为措施，实现了节目的简化和自动化。

2.2信息数据的计算和处理

自动化仪表具有许多优点，其中之一就是自动化仪表不仅是数据的收集和存储，还可以根据信息数据进行计算和分析，这是由于技术的发展及其在自动化仪器中的应用。计算机系统提供更准确的数据处理并提高数据收集的准确性和效率。

2.3存储功能

与传统仪器相比，自动化仪器具有更丰富的存储功能。传统乐器只有暂时记忆，对于存储而言，时间不够长，通常会导致部分数据丢失和不完整，但自动化工具的改进非常好。这种现象，应用自动化仪表在实现仪表自动化的同时也可以实现对时间段数据的保存，此外可以对保存的数据进行有效处理，从而为后续的数据提供依据。

3化工仪表总线化应用

化学仪器总线是过程控制系统的自动化，包括现场设备，包括执行器，变送器在线分析仪器和气体检测仪器。现场总线技术的深入发展和广泛应用使得建立集中测试系统和分布式测试系统变得更加容易。现场总线控制系统是由于集中式测试控制系统无法满足复杂，远程和大规模监控任务的化学计量需求而产生的。它已经发展成为所有现场仪器数据共享的网络系统，中央控制箱内的各种智能仪器之间建立了一个开放的，全数字化的双向交互式多工作站通信系统。目前，现场总线已成为全球自动化技术发展的尖端科技成果。过程测量和控制仪表在现场总线技术的基础上迎来了发展的黄金机会。同时，现场总线具有很大的发展前景和推动力，实现了更高的精度，高稳定性，高可靠性，高适应性和低能耗。市场经济的发展也为现场总线控制系统的发展做出了巨大的贡献。为了开发这个空间，主要制造商开发了与现场总线控制系统兼容的测量仪器和调节阀。这种现场总线控制系统的发展提供了潜力。总而言之，现场总线控制系统实现了功能的丰富，避免了单功能现场仪表的使用和应用，实现仪表与仪表功能的互相兼容和互联。在降低安装成本和维护成本的基础上，提高化学仪器的环境适应性，提高仪器的使用寿命。

3.1促使工业控制由控制室转向现场

现场总线对自动化仪表和系统的最直接和最大的影响是实现了各种控制功能从控制室到现场的转换，从根本上改变了工厂控制系统的结构。数字表将被模拟表替换。当前的DCS控制功能将被FCS系统功能所取代。涉及现场总线的新概念将继续推动现场仪器检测和控制功能的更新。为此，政府和决策机构应积极鼓励仪器制造商和用户分析研究开发和应用现场客车，为国民经济各部门提供新的自动化设备，振兴中国仪器行业。特别是面对目前外资企业产品进入中国市场参与竞争的热点局面，中国仪器企业面临诸多困难，推动现场总线仪器仪表和系统的发展，并将促进中国仪器的调整工业和产品结构，从而使中国仪器行业在技术和市场的推动下获得竞争优势。

3.2实现传输信号数字化

首先，现场总线将完全取代4-20mA直流接触信号，数字化传输信号，便于现场布线，并将现场布线成本降低近70％。其次，现场总线可以向现场仪表添加控制，报警和趋势分析等高级功能，减少D/h和A/O转换并简化上层系统。最后，现场总线为系统的开放性奠定了基础，实现了自动化仪表从封闭系统向开放系统的转变，从模拟数字混合技术向全数字技术转变，各厂商设备通过相同标准下的互连实现。互操作性和互换性极大地促进了用户之间的信息交换。此外，利用现场总线来完成基础通信，系统冗余和故障诊断以及容错增强，大大提高了系统的可靠性，安全性，并为其在更广泛领域的应用创造了条件。因此，本文认为，政府应该积极组建“中国现场总线协会”，形成一个整合企业，大型集团，研究机构，大学等各种优势的凝聚力，共同开发和应用现场总线技术和产品。为了实现与现场国际组织的衔接和互动，密切关注现场总线系统国际标准，更好地指导中国现场总线技术的发展和完善。例如，国家将重点安排若干具有DCS技能和经济实力的化学公司和仪器研究和生产部门组成一个小组，进入国际现场总线基金会，并努力成为其测试基地并获得实际测试的初始数据中国的发展。新一代仪器奠定了基础。

4化工仪表开放化应用

化学仪器自动化的开放性受益于微型计算机的应用。在微型计算机安装在自动化仪器中后，他们实现了计算机软件在化学仪器的开放性中的功能状态，目前，大多数相关的监测仪器都采用嵌入式系统技术，结合软硬件。该软件采用嵌入式操作系统，如Windows/CE和Linux作为系统软件的核心，硬件以高性能微处理器为核心。随着科学技术尤其是计算机技术的不断发展，计算机技术与仪器仪表的进一步融合已成为化学仪器的一大趋势。化学仪器具有与计算机相同的接口，如USB接口，LAN网络接口，打印机接口等，这将大大增加化学仪器的开放性。通过USB接口的应用，测量的数据集市可以存储并保存在可移动存储设备中。这样，操作化学计量表的工作人员就像操作简单的计算机一样，并且具有完整的界面。在化学仪器方面，它可以与各种现场测试和控制仪器或执行器设备有效连接，并通过过程控制系统的主机支持，通过相关网络形成具有特定功能的相关测量和控制系统，实施了各种智能现场测量和控制设备的开放互联系统。

结语

我国经济的快速发展促进了信息科学技术的发展，仪器仪表自动化也取得了较大进展，它在电力工程应用上取得了不错的成绩，但在应用上仍有一定的发展空间，我们有必要不断总结发展经验，吸收国内外先进技术，结合我国国情和特点，提高仪器自动化水平，提高工作效率，为社会创造效益。

参考文献：

[1]吴琪.自动化仪表应用环节的分析[J].科技创新与应用，2013（36）：85-85.

[2]方卫华.化工生产自动化仪表应用前景分析[J].农机使用与维修，2011（3）：111.