昌暉儀表從智能化控制、設(shè)備故障的診斷及遠(yuǎn)程管理三個方面介紹數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，并展望數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向。

自從我國推出“中國制造2025”戰(zhàn)略之后，我國的數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。但是從總體上來看現(xiàn)階段我國在數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)方面的發(fā)展還相對較為落后，與西方國家還存在著較大的差距，尤其是在自主品牌以及核心技術(shù)方面依然存在著較大的缺陷，為了促進(jìn)我國數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。本文中筆者結(jié)合自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了簡略的研究與分析。

數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)簡介
自從上個世紀(jì)70年代初微處理器技術(shù)逐漸開始發(fā)展起來，在促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)趨于成熟的同時，也使得儀表與控制技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在上個世紀(jì)90年代中期微處理器技術(shù)在儀表測量與控制中得到了進(jìn)一步的應(yīng)用，同時也基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化儀表控制，配套的控制系統(tǒng)技術(shù)也逐漸開始發(fā)展起來。數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展使得相關(guān)物理量的測量精度得到了全面的提升。所謂數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)其實(shí)是將計(jì)算機(jī)數(shù)字處理技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到儀表測量與控制系統(tǒng)當(dāng)中來實(shí)現(xiàn)測量與控制的技術(shù)。隨著數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使用數(shù)字處理技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步發(fā)展。但是從總體上來看數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)還是一種基于FF或DP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能接收上位機(jī)的命令，并按照上位機(jī)所發(fā)出的命令收集信息并控制設(shè)備運(yùn)行，而上位機(jī)則只需要負(fù)責(zé)對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管與控制，一般情況下上位機(jī)為計(jì)算機(jī)。在數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)當(dāng)中FF或DP總線都屬于串行數(shù)據(jù)通信接口，通過菊花鏈形式對設(shè)備進(jìn)行連接，能夠有效實(shí)現(xiàn)物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的功能結(jié)合，同時還能完成對數(shù)據(jù)的成幀處理。在最近幾年當(dāng)中隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)學(xué)總線技術(shù)也得到了進(jìn)一步完善，因此數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的功能也更加豐富。

數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用
①智能化控制
目前階段智能化控制技術(shù)是各國重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)，而在智能化控制技術(shù)當(dāng)中數(shù)字化儀表與控制技術(shù)具有非常重要的作用，也是實(shí)現(xiàn)智能化控制的核心所在。所謂智能化控制就是在無人干預(yù)的情況之下實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的自動干預(yù)，而這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必須要建立在數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上才能實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化儀表的智能控制就是指通過智能控制器自動實(shí)現(xiàn)儀表的數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理。智能化儀表內(nèi)含智能控制器，主要使用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微處理器技術(shù)、接口通信技術(shù)，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(bǔ)償，量程刻度標(biāo)尺的變換，零點(diǎn)的漂移與修正。

②設(shè)備故障的診斷
傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)只能通過定期使用儀表對設(shè)備進(jìn)行檢測的方式才能實(shí)現(xiàn)，工作人員根據(jù)儀表檢測的結(jié)果對設(shè)備所存在的故障進(jìn)行判斷并采取對應(yīng)的預(yù)防或者維修措施。而數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用則能夠有效實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的診斷。機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程當(dāng)中所產(chǎn)生的各種參數(shù)與指標(biāo)變化具有明顯的規(guī)律性。數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)內(nèi)置的處理器可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，并根據(jù)儀表所檢測到的數(shù)據(jù)對設(shè)備故障進(jìn)行判斷，并在總機(jī)上直接將相關(guān)的故障信息顯示在工作人員面前，工作人員中只需要根據(jù)計(jì)算機(jī)所提供的信息就可以對設(shè)備進(jìn)行管理與維護(hù)。通過這種方式工作人員的設(shè)備維護(hù)工作量可以得到全面的降低，同時還能夠有效提升設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率，也可以避免因?yàn)槿说闹饔^因素所導(dǎo)致的故障診斷缺陷。

③遠(yuǎn)程管理
數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的故障診斷，同時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用還使得通過數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程管理與控制。在實(shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中，人機(jī)分離的現(xiàn)象極為常見，但是通過數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用工作人員可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程管理，從而有效地提升了生產(chǎn)效率。

數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢分析
①系統(tǒng)集成和應(yīng)用技術(shù)
隨著工業(yè)設(shè)備的大型化、高參數(shù)化，對儀器儀表的要求不斷提高。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的安全啟/停、穩(wěn)定運(yùn)行、故障處理等要求，必須把不同廠家生產(chǎn)的各種儀器儀表產(chǎn)品無縫地集成為一個協(xié)調(diào)系統(tǒng)。如何處理這些儀器儀表產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)傳遞、信息共享、協(xié)調(diào)操作等以滿足用戶的要求已經(jīng)成為一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，即系統(tǒng)集成技術(shù)。另外，以提出整體解決方案(SOLUTION)為目標(biāo)的應(yīng)用技術(shù)和以優(yōu)化軟件、先進(jìn)控制算法為代表的應(yīng)用軟件也已成為新的發(fā)展趨勢。這些技術(shù)的發(fā)展都為用戶帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

②高精度測量
精密測量的實(shí)現(xiàn)不僅需要依賴于制造工藝的發(fā)展，同時還需要依賴于數(shù)字化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。而數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展則為數(shù)字化儀表的高精度測量提供了必要的基礎(chǔ)。但是從實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的角度來看，現(xiàn)階段數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)在精度方面依然無法滿足生產(chǎn)的實(shí)際需求。因此，在未來數(shù)字化儀表與控制技術(shù)必然還會以高精度測量為基本方向，從而滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求。

③智能決策
雖然智能化控制技術(shù)已經(jīng)獲得了較大的發(fā)展，但是從總體上來說現(xiàn)階段的數(shù)字化儀表與控制技術(shù)距離真正的智能化還存在著較大的差距。所謂真正的智能化不盡需要實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測與反饋，同時還需要具備一定的數(shù)據(jù)分析與處理能力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提升，即需要實(shí)現(xiàn)智能化決策。在隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的智能決策性能已經(jīng)得到了一定的提升。

為了促進(jìn)數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用范圍的進(jìn)一步拓展，并促進(jìn)數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，在本文當(dāng)中昌暉儀表制造有限公司結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對目前階段數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了初步分析，并對數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)技術(shù)在未來的發(fā)展方向提出一點(diǎn)建議，希望能對廣大同行提供一些參考。

昌暉儀表也是國內(nèi)知名數(shù)字化儀表的生產(chǎn)工廠，歡迎大家到 http://prosperiteweb.com/product/ 了解不同功能和用途的數(shù)字化儀表。
作者：顧嘉祺、何燦陽、張興武、王鴻韜