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摘要：随着科学技术的进步，仪器仪表自动化控制技术不断发展，并在许多行业得到广泛应用。自动化仪器仪表是一种组合多种自动化元件、能够发挥自动化、智能化的关键技术工具。作为工艺流程的中枢系统，自动化仪器仪表配合自动系统能够实时监控整个流程的运行状况，及时快速的进行故障报警，并提供维修设备的主要参数来提醒技术人员科学检修。
关键词：仪器仪表；自动化控制及其应用
1.自动化仪器仪表的构成和原理
从自动化仪器仪表现实的组成构造中来看，它不仅由数量众多的自动化元件构成，还有着对设备特别完善的效用，自动化仪器仪表本身就是一种自动化技术工具。在日常生活中，自动化仪器仪表的作用有很多，比如它可以进行记录、控制、显示、测量与报警等工作。不仅如此，对于本身就是一种相对体系工程的自动化仪器仪表，在自动化体系中，它也是一个关键的构成部分。自动化仪器仪表是一种具备信息收集、分析与处理等作用的工具，它通过交换信息与数据的方式，除了将信号由输人转变为输出外，还可以对频率域以及时间域进行相应表达，以断续的数字量和持续的模拟量方式实施信号的输出。
2.自动化仪表方面的概况
仪器仪表行业涉及基础科学和应用科学等领域。例如：教学当中进行物理、化学定量分析实验和光学、光电机一体化研究的仪器仪表；环保监测部门对大气、水、土壤等检测分析的仪器仪表；农牧渔业部门对食品有害成分检验分析的仪器仪表；生物技术部门对基因、药品等综合分析检验所用的仪器仪表；还有工业及航空制造业上采用的工控仪器仪表等等。总而言之，仪器仪表是现代科技的基础、应用科学领域的核心技术之一；仪器仪表是相关行业发展的“拐杖”或工具，也是相关行业发展的有力保障。传统的测量仪器主要由三个功能块组成，信号的采集与控制单元，信号的分析与处理单元，结果的表达与输出单元。由于这些功能块基本上是以硬件或固化的软件形式存在，因此，传统仪器的设计复杂、灵活性差，给其发展带来相当的局限性。
1971年世界上出现了微处理器以来，计算机技术迅猛发展，带来了仪器仪表产业的巨大进步，仪器仪表在实现过程自动化、测量结果的数据处理、系统控制等方面取得进展。20世纪90年代，在高准确度、高性能、多功能的测量仪器中基本上都采用了微处理器技术。随着以知识经济为特征的信息时代的到来，人们认识自动化仪表的观念又进一步更新。当前，国际上自动化仪表与系统正进行着一场新的变革，即仪表的智能化、网络化、总线化、开放性的新变革。
3.对于仪器仪表行业目前的技术发展现状
虽然中国仪器仪表行业发展相对晚、起点低，但是从近几年的状况来看，中国仪器仪表行业无论是在产品构造方面，比如工业自动化、电工、环保、医疗、信息技术、测量测试等仪表技术，还是在元器件制造方面都取得了非常大的进步，这都得益于这几年来我国经济的迅猛发展。在“十二五”时期中，国家在资源压力下，开始注重新兴行业的发展、大力提高研发水平、增加应用市场的需求；比如由于节能环保、能源要求等方面需要，极大地促进了核电、风电和太阳能等新能源的发展；除此之外，出行难的交通压力以及电子商务的发展，也使得物联网、智能电网与建设轨道交通业发展迅速。在仪器仪表产业中，这些都提供了很多的机遇。日前，已经变成时代潮流的智能化技术，对于促进行业整体水平的提高肯定会产生非常大的影响。
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4.仪器仪表的自动化控制与应用
21世纪以来，我国经济发展迅猛，各个行业的自动化程度逐渐显著，因而对于自动化仪表以及控制系统的需求与日俱增，我国的科研工作者在理论上的不断创新以及技术工作者在实践中的不断应用，使得我国在仪器仪表的自动化控制和应用方面取得了较为显著地成就。
4.1我国仪器仪表自动化控制发展现状
仪器仪表经过近几十年的不断发展，社会普及率大发提高，但发展不均衡。虽然相对于国外起步较晚，但是在某些领域还是能够排在世界前列。总体来说，中国的仪器仪表发展呈现出百花齐放的趋势。近十年来，现场总线技术虽然取得了长足的进展，但在实际应用中仍未发展成熟，而基于现场总线技术之上的分布式控制以及网络式控制理论与实践，并没有得到普遍的推广和应用，而且在某些领域，和传统的仪器仪表相比，现场总线的性能表现疲软，并没有发挥出自己独特的优势。因此，亟需对仪器仪表设备实施自动化的控制，对其进行优化和升级，应用全新的理念，改进仪器仪表的结构和性能，设计虚拟仪器结构，形成网络化的控制是其今后发展的必然趋势。
4.2仪器仪表自动化控制与应用的发展趋势
伴随着信息化和网络化的迅猛发展，自动化仪表技术也得到了长足的进步。随着人类的认知水平和探索水平的不断提高，当前的一些理论知识和应用实践已经无法满足人们的需求，于是研究出了更为先进的理论，发现了前所未有的新材料、研制出更为精确的元器件，并将其投入到仪器仪表的开发中。其中材料包括石墨烯、碳纳米管、高分子复合材料、光导纤维等；器件包括有湿敏、气敏、化学敏等。仪器仪表正在朝着小型化、智能化、网络化的趋势发展，生产成本不断降低，应用范围更为广泛。具体来说有如下几个发展的方向：
（1）改进仪器仪表结构与性能
第一、自动化控制技术广泛应用，亟需仪器仪表技术的大力支持，同时也必然促进了仪器仪表的快速发展。仪器仪表与智能硬件和智能软件的相互结合可大大提升测量效率与性能，拓展测量功能。在仪器仪表中内嵌入一些智能算法，如蚁群算法、遗传算法、神经网络算法等，可大大提高仪器仪表的工作效率、速度，完善功能和提高性能。第二、把各个相互独立的仪器仪表系统，利用微处理器和微控制器有效结合起来，通过模糊控制算法进行设计。它的优势在于可以没有之前的参照数据以及对应的数学模型，只需要结合经验、总结规则，结合芯片的现场调试、离线计算功能，有效做出预定需要的数据分析和控制反应。
（2）设计虚拟仪器结构
在对仪器仪表的设计也改进中，厂家多数采用虚拟仪器，将以源代码的形式提供给用户，并结合虚拟仪器驱动器，有效实现即插即用。考虑到用户的进一步操作和开发，提升运行效率，需要提升程序软件的灵活性，因此相关厂家对于 VXI 总线驱动器标准推出了新的驱动软件管理规范，在结构方面进行了多项升级和优化。第一、在得驱动设备的方便性、直观性和运行效率方面均有所改观。第二、基于最新的Labwindows／CVI 5.0内建开发工具，完善人机交互体验，可以自动生成智能的仪器驱动代码，不仅可以简化工作量，最重要的是可以有效统一代码，更加方便快捷。第三、结合智能化的手段，可自动监测、识别、维护仪器的运行状况，用户只需要对底层设置，通过智能化的方式进行管理。也可根据实际需要，可在开发测试模式与正常运行的模式之间任意切换。
（3）网络化控制系统的发展趋势
电子计算机以及信息化的巨大进步使得网络技术得到前所未有的迅猛发展，不论在工业、教育、商务中都能体现出网络化与智能化的深度融合，将信息网络应用于自动控制系统和工业生产设备中，已是大势所趋。只有将分散的仪器仪表节点利用网络化技术充分结合，才能将资源得到更合理得应用，对于决策的实现才更为科学。
5.结束语
综上所述，近年来，我国石油化工企业仪器仪表自动化控制技术有所进步，但也有待更新。这就要求企业一方面要与时俱进，设计与研究适合自己的自动化控制技术；另一方面也要注重生产过程中的安全问题，建立健全仪器仪表自动化控制综合管理系统，推动企业可持续发展。
参考文献
［1］李永．石油化工仪器仪表中自动化控制技术及其应用［J］．化工管理，2016，（09）：220．
［2］吕秋霞．仪器仪表中的自动化控制及其应用研究［J］．电子技术与软件工程，2016，（10）：164-165．
［3］郝鹏飞．仪器仪表中的自动化控制及其应用［J］．机械管理开发，2014，（09）：89+91．
论文作者:张晓东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第21期
论文发表时间:2018/1/4
标签：仪器仪表论文; 自动化控制论文; 技术论文; 迅猛论文; 算法论文; 及其应用论文; 测量论文; 《建筑学研究前沿》2017年第21期论文;