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自動化儀表
本詞條是多義詞，共2個義項
由若干自動化元件構成的設備
基本信息
| 中文名 | 自動化儀表 |
| 別名 | 自動化技術工具 |
| 外文名 | automatic instruments |
| 功能 | 測量、觀察、計算各種物理量 |
| 說明 | 是由若干自動化元件構成的 |
簡介
自動化儀表
自動化檢測儀表是自控系統(tǒng)中關鍵的子系統(tǒng)之一。一般的自動化檢測儀表主要由三個部分組成：①傳感器，利用各種信號檢測被測模擬量；②變送器，將傳感器所測量的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)? ～ 20mA 的電流信號，并送到可編程序控制器中；③顯示器，將測量結果直觀地顯示出來，提供結果。
自動化檢測儀表以其測量精確、顯示清晰、操作簡單等特點，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用，而且自動化檢測儀表內(nèi)部具有與微機的接口，更是自動化控制系統(tǒng)重要的部分，被稱為自動化控制系統(tǒng)的眼睛。自動化儀表主要有溫度儀表、壓力儀表、物位儀表、流量儀表及一些過程分析儀表等。
1、溫度儀表
溫度儀表
2、壓力儀表
壓力儀表
壓力變送器
3、物料儀表
4、流量儀表
流量儀表
5、在線過程分析儀
從工藝上看，生產(chǎn)過程中對溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的保證，只是間接保證最終產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的質(zhì)量合格，所以對過程中物料成分的直接分析和對最終產(chǎn)品的成分分析是非常重要的。
工業(yè)應用
“十二五”期間，我國儀器儀表市場容量很大，應用領域廣闊，但應用領域需求相對集中，應用要求迫切的領域主要有：鋼鐵電力、煤炭化工、石油、醫(yī)藥、輕工等產(chǎn)業(yè)部門。
這些產(chǎn)業(yè)部門除了有上千項新建工程需要配置大量自動化儀表與控制系統(tǒng)外，還有上萬個企業(yè)需要進行技術改造，為此必須替換舊型儀表或零部件需求量極其龐大。
1、環(huán)保儀器儀表
環(huán)保儀器儀表主要用在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和污染源監(jiān)測等方面。針對我國具體國情，環(huán)保主要解決我國水環(huán)境、大氣環(huán)境兩個戰(zhàn)略性和全局性的大環(huán)境生態(tài)污染問題。隨著節(jié)能降耗、減少排放和低碳經(jīng)濟成為國家長期國策。
2、電工儀器儀表
電工儀器儀表
工業(yè)自動化儀表重點發(fā)展基于現(xiàn)場總線技術的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用自動化儀表。從市場需求看，我國工業(yè)自動化市場需求日旺。據(jù)中國儀器儀表協(xié)會預測，到十一五末，工業(yè)自動化市場需求將超過1000億元。另隨著國家對民生關注的大大提高，一些與民生相關的需求也提到日程上來，也對儀器儀表提出新的要求和市場需求。
結構
分類
檢測與過程控制儀表(通常稱自動化儀表)分類方法很多，根據(jù)不同原則可以進行相應的分類。
例如按儀表所使用的能源分類，可以分為氣動儀表、電動儀表和液動儀表(很少見)；按儀表組合形式，可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝里；按儀表安裝形式，可以分為現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表。隨著微處理機的蓬勃發(fā)展，根據(jù)儀表有否引入微處理器又可分為智能儀表與非智能儀表。根據(jù)儀表信號的形式可分為模似儀表和數(shù)字儀表。
調(diào)節(jié)閥根據(jù)其結構特哄和流量特性不同進行分類
組成
無紙記錄儀
調(diào)節(jié)儀表可是以分為基地式調(diào)節(jié)儀表和單元組合式調(diào)節(jié)儀表。由于微處理機引入，又有可編程調(diào)節(jié)器與固定程序調(diào)節(jié)器之分。
可編程調(diào)節(jié)器
自動化儀表
這類分類方法相對比較合理，儀表覆蓋面也比較廣，但任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分得井井有序，它們中間互有滲透，彼此溝通。例如變送器具有多種功能，溫度變送器可以劃歸溫度檢測儀表，差壓變送器可以劃歸流量檢測儀表，壓力變送器可以劃歸壓檢測儀表，若用兀壓法測液位可以劃歸物位檢測儀表，很難確切劃歸哪一類，中外單元組合儀表中的計算和輔助單元也很難歸并。
發(fā)展歷史
早期發(fā)展
工業(yè)儀表在我國出現(xiàn)較早，剛開始出現(xiàn)時主要運載在冶金、熱能動力、石油煉制以及化工等熱力生產(chǎn)行業(yè)中，所以在當時工業(yè)儀表被稱作是熱工表。最早生產(chǎn)出的工業(yè)儀表主要有液動式以及機械式兩種，而且體積也較大，主要作用是進行檢測記錄與簡單的控制，運用起來極不靈活而且功能較少，不能夠在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮很大的作用。后來人們對這種工業(yè)儀表進行了發(fā)展與優(yōu)化，針對其不能進行遠程控制的問題研制除了氣動儀表，這種儀表具備了壓力信號與遠程發(fā)送器，可以進行遠距離的檢測記錄與控制，在這個基礎上有出現(xiàn)了可調(diào)節(jié)的電子儀表。在二十世紀五十年代左右，首次出現(xiàn)了電動式儀表，它主要是利用各種電子儀器對工業(yè)儀表進行控制。再后來，集成電路與半導體技術得到了一定的發(fā)展出現(xiàn)了計算機信息技術，這才逐漸出現(xiàn)了自動化技術，計算機技術的發(fā)展帶動了自動化技術的發(fā)展，并開始在化工行業(yè)中得到運用。
自動化工業(yè)儀表的真正出現(xiàn)是在二十世紀的八十年代，人們通過一種控制裝置把自動化技術與工業(yè)儀表進行了有效結合，然后通過組裝的電子設備進行綜合控制，后來隨著控制技術的不斷發(fā)展，自動化技術逐漸成為了工業(yè)儀表發(fā)展的主要工具，也就出現(xiàn)了真正的自動化工業(yè)儀表。隨著自動化儀表技術的不但發(fā)展，其體積越來越小，功能越來越全，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用也越來越明顯，成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展必不可少的一個重要工具。
電子式儀表的出現(xiàn)
在計算機技術出現(xiàn)之前出現(xiàn)了微電子技術，這種技術在自動化工業(yè)儀表中得到運用后，使自動化工業(yè)儀表逐漸呈現(xiàn)除了科技化與產(chǎn)業(yè)化。這種工業(yè)儀表主要是通過電子控制器來實現(xiàn)對故障的診斷，在電子式自動化工業(yè)儀表工作往往會由于各種電信號信息的不穩(wěn)定而不能及時發(fā)現(xiàn)工作中的各種問題，存在著極大的弊端。人們對這種工業(yè)儀表進行更新與發(fā)展后，逐步出現(xiàn)了智能化、數(shù)字化的智能型自動化工業(yè)儀表，這種智能化的工業(yè)儀表通過虛擬網(wǎng)絡技術來代替人工進行工作，初步實現(xiàn)了工業(yè)儀表的真正意義上的自動化。
智能型儀表的出現(xiàn)
隨著社會信息技術的不斷發(fā)展，自動化工業(yè)儀表在發(fā)展的過程中也表現(xiàn)出了開放性、總線性、網(wǎng)絡化以及智能化等特點。自動化工業(yè)儀表主要是通過采用接口通信、微處理器以及集成電路等現(xiàn)代化網(wǎng)絡技術來實現(xiàn)其智能化的，這些技術可以利用一些嵌入式軟件對自動化工業(yè)儀表的內(nèi)部操作進行協(xié)調(diào)，從而使其具備智能化處理能力。在這個基礎上對各種輸入信號進行非線性處理，并通過壓力與溫度進行補償，再通過故障診斷以及零點的修正與漂移等過程來逐步實現(xiàn)自動化工業(yè)儀表的總線控制，這種總線控制式自動化工業(yè)儀表是未來重點發(fā)展的重點。總之，未來自動化工業(yè)儀表的發(fā)展離不開計算機信息技術的支持，只有把計算機數(shù)字化技術充分運用到自動化工業(yè)儀表中，才能使自動化工業(yè)儀表取得進一步發(fā)展。
性能
衡量儀器儀表性能的主要技術指標有精確度、靈敏度、響應時間等。精確度表示儀表測量結果與被測量真值的一致程度。儀器儀表的精確度常用精確度等級來表示，例如0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、1.5級等。0.1級表儀表總的誤差不超過±1.0%范圍。精確度等級數(shù)小，說明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小，也就是這種儀表精密。靈敏度表示當被測的量有一個很小的增量時與此增量引起儀表示值增量之比，它反映儀表能夠測量的最小被測量。響應時間是指儀表輸入一個階躍量時，其輸出由初始值第一次到達最終穩(wěn)定值的時間間隔，一般規(guī)定以到達穩(wěn)定值的95%時的時間為準。此外，還有重復性、線性度、滯環(huán)、死區(qū)、漂移等性能技術指標。
發(fā)展趨勢
微電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡通信技術和信息處理技術等日新月異發(fā)展的新技術對自動化儀表的革新產(chǎn)生了深遠的影響，已成為工業(yè)自動化儀器儀表發(fā)展的新的推動力，使工業(yè)自動化儀表不僅能夠更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取對象的全方位信息，而且完全突破了傳統(tǒng)的光、機、電的框架，朝著智能化、網(wǎng)絡化、總線化、開放性的方向發(fā)展。
智能化
現(xiàn)代自動化儀表的智能化是指采用大規(guī)模集成電路技術、微處理器技術、接口通信技術，利用嵌入式軟件協(xié)調(diào)內(nèi)部操作，使儀表具有智能化處理的功能，在完成輸入信號的非線性處理，溫度與壓力的補償，量程刻度標尺的變換，零點的漂移與修正，故障診斷等基礎上，還可完成對工業(yè)過程的控制，使控制系統(tǒng)的危險進一步分散，并使其功能進一步增強。這類產(chǎn)品以數(shù)字輸出形式出現(xiàn)，不但大大提升了儀表性能，而且便于信息溝通，還可通過網(wǎng)絡組成新型的、開放式的過程控制系統(tǒng)。
總線化
過程控制系統(tǒng)自動化中的現(xiàn)場設備通常稱為現(xiàn)場儀表。現(xiàn)場儀表主要有變送器，執(zhí)行器，在線分析儀表及其它檢測儀表。現(xiàn)場總線技術的廣泛應用，使組建集中和分布式測試系統(tǒng)變得更為容易。然而集中測控越來越不能滿足復雜、遠程及范圍較大的測控任務的需求，必須組建一個可供各現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)絡，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）正是在這種情況下出現(xiàn)的。它是一種用于各種現(xiàn)場智能化儀表與中央控制之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。現(xiàn)場總線已成為全球自動化技術發(fā)展的重要表現(xiàn)形式，它為過程測控儀表的發(fā)展提供了千載難逢的發(fā)展機遇，并為實現(xiàn)進一步的高精度、高穩(wěn)定、高可靠、高適應、低消耗等方面提供了巨大動力和發(fā)展空間。同時，各現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)制造廠家為了使自己的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）能得到應用，紛紛推出與其控制系統(tǒng)配套的具有現(xiàn)場總線功能的測量儀表和調(diào)節(jié)閥，形成了較為完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系。總而言之，總線化現(xiàn)場儀表功能豐富，在FC S中，幾乎不存在單一功能的現(xiàn)場儀表。如橫河川儀生產(chǎn)的EJA系列FF現(xiàn)場總線壓力變送器，具有2個相互獨立的AI（模入）功能模塊，分別計算差壓和靜壓。它的自診斷不但可以檢測出壓力超界，環(huán)境溫度過高，量程設置錯誤，而且還能檢測出壓力傳感器、溫度傳感器以及放大器、模塊等硬件故障。
溫度傳感器
網(wǎng)絡化
現(xiàn)場總線技術采用計算機數(shù)字化通信技術，使自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設備加入工廠信息網(wǎng)絡，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡底層，可使智能儀表的作用得以充分發(fā)揮。隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡技術的發(fā)展，以網(wǎng)絡結構體系為主要特征的新型自動化儀表，即IP智能現(xiàn)場儀表代表了新一代控制網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢。圖1顯示了基于嵌入式Internet的控制網(wǎng)絡體系結構。其特點是：首先Ethernet貫穿于網(wǎng)絡的各個層次，它使網(wǎng)絡成為透明的，覆蓋整個企業(yè)范圍的應用實體。它實現(xiàn)了真正意義上的辦公自動化與工業(yè)自動化的無縫結合，因而我們稱它為扁平化的工業(yè)控制網(wǎng)絡。其良好的互連性和可擴展性使之成為一種真正意義上的全開放的網(wǎng)絡體系結構，一種真正意義上的大統(tǒng)一。因此，基于嵌入式Internet的控制網(wǎng)絡代表了新一代控制網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢，新一代智能儀表—IP智能現(xiàn)場儀表的應用將越來越廣泛。
開放性
測控儀器越來越多采用以Windows/CE、Linux、VxWorks等嵌入式操作系統(tǒng)為系統(tǒng)軟件核心和高性能微處理器為硬件系統(tǒng)核心的嵌入式系統(tǒng)技術，未來的儀器儀表和計算機的聯(lián)系也將會日趨緊密，Agilent公司表示儀器儀表設備上應當具備計算機的所有接口，如USB接口、打印機接口、局域網(wǎng)網(wǎng)絡接口等，測量的數(shù)據(jù)也應通過USB接口存儲在可移動存儲設備中，使用這樣的儀器儀表設備和操作一臺簡易電腦簡直是如出一轍。齊備的接口可連接多種現(xiàn)場測控儀表或執(zhí)行器設備，在過程控制系統(tǒng)主機的支持下，通過網(wǎng)絡形成具有特定功能的測控系統(tǒng)，實現(xiàn)了多種智能化現(xiàn)場測控設備的開放式互連系統(tǒng)。
現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的控制系統(tǒng)將向著智能化、總線化、網(wǎng)絡化、一體化的方向發(fā)展。自動智能化儀表越來越廣泛的應用在各個領域。高度發(fā)展的現(xiàn)代自動控制技術在各行各業(yè)中的運用，必然帶來更高、更好得到發(fā)展。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
