工业电气自动化仪器仪表控制探讨

白益文

（山西省轻工建设有限责任公司，山西 太原 030012）

引言

现代化工业的发展，较大程度依赖于其在电气自动化领域的进步，要想提高国内工业化水平，势必要注重自动化技术与工业生产的结合，而对相关仪器仪表的控制水平，直接关系着工业生产安全及效率，应将其视为工业自动化的研究重点。同时，伴随科技的进步，仪器仪表有更高的技术含量，涉及到传感、智能、人机交互等技术，对仪器仪表操作及安全管理提出较高要求[1-2]。为此，要做好仪器仪表控制工作，从理论研究到技术应用，全面提升仪器仪表控制效果，提高工业生产自动化水平。

1 工业电气自动化仪器仪表概述

在工业生产控制中，仪器仪表发挥着重要作用，通过融合计算机、电子等技术，可在预设程序下自动完成工艺流程的控制[3]。仪器仪表的使用，不仅可提高生产加工效率，而且还能用于生产信息的收集与监督，从而使得工业生产品质更有保障。在生产控制中，仪器仪表并非独立存在，而是在以太网基础上的控制系统的整合，可覆盖工业生产全过程[4]。随着技术的进步，仪器仪表功能更为丰富、精度大幅提升，在工业电气自动化应用中，其控制效果将也会有明显提升。

2 仪器仪表相关技术

2.1 传感技术

为实现工业生产信息的有效采集，在仪器仪表基础功能设计中，主要依赖传感技术。仪表数据的显示，利用的便是内部传感器件，而仪器仪表控制精度的提升，也依赖于传感精度的提高。所用传感器性能不同，其在工业生产中所能获取到的信息质量及数量也不同，高性能仪器仪表的设计，需要应用到高品质的传感技术，这也是自动化仪表发展的重要方向。

2.2 人机界面技术

仪器仪表的显示与操作，均需要用到人机界面技术。对于操作人员来说，不论是要获取仪器仪表显示值，还是要进行仪表操作，首先要解决的便是如何将仪器仪表功能可视化，而人机界面技术便可解决这一问题。借此，仪器仪表操作人员通过在界面编辑上传工作信息，便能够控制生产过程，以仪器仪表为媒介参与到自动化控制之中，而且人机交互技术的发展，也为仪器仪表功能多样化提供可能。

2.3 模块通讯技术

在工业自动化生产控制系统中，仪器仪表通常是作为控制终端存在，其所收集的数据还需经通讯模块传输至控制中心。而在通信模块设计中，通常采取局域网的模式，利用常规的网络信息技术，实现仪器仪表的数据连接，但关键要保证传输准确性。为此，在仪器仪表通讯模块设计时，主要利用光纤接入，以保证工业电气高效可靠的自动化生产。对于生产及控制信息传输可靠性要求，可组建以太网控制网络，确保生产控制信息可靠传达，使得仪器仪表作用发挥也更有保障。

2.4 系统集成技术

在大规模工业生产中，仪器仪表的存在往往是分散的，仅能对部分工序起控制效果，要想全面提升电气自动化控制效果，还需借助系统集成技术，实现对生产过程的全面监控。在该技术的应用中，需要有通信模块支撑并配以专业化的集成设备，覆盖工业生产全过程。

2.5 智能化技术

伴随通信与智能技术的发展，智能制造的概念在工业生产中被更多地提及，这也是工业自动化生产的未来发展趋势。仪器仪表作为工业自动化生产的关键设备，需应以智能化技术得以优化，为智能化生产提供可靠的设备基础。信息化叠加智能化使得工业生产更为高效、灵活，因此对仪器仪表进行智能化改造升级，融入智能化技术及高效通信部件，可推动工程生产的信息化建设，有效解决小批量、差异化产品的生产问题，提高工业生产价值。

3 工业自动化仪器仪表设计特点

为更好地理解仪器仪表设计要求，需从整体上了解工业电气自动化系统特点，具体如下：

1）仪器仪表能耗最小化原则：由于电气自动化仪表由电力供能，在运行中会产生直接电耗，也会间接导致电能损失。因此，在设计仪器仪表时，要符合节约生产成本的要求，从降耗的角度优化仪表设计，保证设备运行效率。

2）仪器仪表维修难度和维修费用预估原则：工业生产自动化设备故障难以规避，在设计时，需对其维修难度及费用加以预估，降低仪器仪表维修的资金和时间成本，还要考虑其功能拓展需求。

3）安全设计原则：在对仪器仪表进行设计时，若有设计遗漏，导致出现绝缘问题，将会加大仪器仪表故障危害，威胁工业生产安全稳定，所以仪器仪表的安全设计很重要。

4 自动化仪器仪表技术问题

在工业生产过程中，仪器仪表技术应用暴露出较多问题，具体为：一是在仪器仪表设备管理方面。尽管工业企业对仪器仪表等自动化设备的管理较为重视，但由于相关设备数量多、技术性强，许多企业并不具备与之相匹配的维护能力，使得自动化仪表因管理的缺失而出现性能下降、电耗增高、故障率升高等问题，影响工业自动化生产效能。二是在仪器仪表操作性方面。尽管在设计时综合运用了仪表自动化控制技术，但仍不能全面满足设备实际运行的自动操作性要求，对仪表使用性能的提升也较为不利。三是在信息系统安全性方面。工业自动化生产对信息准确性要求甚高，而仪器仪表控制系统信息模块却往往出现不兼容、数据丢失等问题，严重危及安全生产。四是在仪器仪表可靠性方面。受复杂生产环境影响，仪器仪表长期运行会存在较大故障可能，并且仪器仪表内部结构复杂，有较高的故障诊断难度。五是在软件可靠性方面。工业生产自动控制功能的实现，不仅依赖于仪器仪表，还对应用软件可靠性有所要求，然而却因软件设计漏洞及缺陷问题，使得自动控制稳定性受限。

5 仪器仪表控制优化的相关要求

5.1 进一步完善理论体系

当涉及到工业生产过程时，电气自动化仪器仪表的设计在满足自动化与智能化特征的同时还会用到一定的计算机技术，这就要求工业生产企业需要掌握一套较为完善的仪器仪表控制理论体系，充分结合系统设计原理和目标，选择合适的计算机技术，与控制原理相对应，在此基础上确定电力控制目标，提高工业生产效率。

5.2 强化技术应用

在仪器仪表的控制优化中，技术应用不容忽视，要明确不同环节的功能要求，合理分析系统功能，采取一定的量化措施，及时发现工程问题并采取有效措施解决问题。在进行网络连接时，应按照芯片设置要求，避免系统出现故障，保障系统的平稳运行。

5.3 提高仪器仪表的管理水平

在工业生产经营时，要结合仪器仪表的配置及使用状况，优选合适的维护技术，实现对自动化仪器仪表的有效控制，提高管理水平，具体如下：

1）在采购仪器设备的过程中，一定要按照国家规范和要求，本着“具有较高的数据运算的准确性和可靠性以及好的设备安装质量”的原则进行采购。

2）在使用自动化仪器仪表的过程中，应当采取性能检测措施并定期检测，一旦发现仪器仪表故障趋势或者超期使用，应当及时予以维修或更换并进行记录，确保自动控制系统的稳定运行。

3）当网络运行出现故障时，应及时采取维修措施，保证自动化仪器仪表正常工作，推动工业生产的顺利进行。

5.4 提高自动化仪表操作维修人员技术水平

1）明确职责划分，由专人负责仪器仪表的操作及维护工作，如实记录仪器仪表的运行状况，为后续工作提供重要的数据支持，提高仪器仪表维修效率。

2）按时举办先进的仪器仪表知识讲座等活动，使维修人员掌握和积累自动化仪表维修技术和经验，切实提高仪器仪表理论水平和实操能力。

6 结语

现阶段，工业生产基本实现电气自动化，并且伴随着科技进步，逐步实现智能化，工业生产效能显著提升，其中，自动化仪器仪表在工业生产信息获取及过程控制中发挥着关键性作用，并且在技术应用上涉及面甚广，如传感技术、集成技术、人机界面技术等。要想提高仪器仪表控制效果，应在做好设备管理工作的同时，致力于仪器仪表理论体系的研究工作，不断深化技术应用，更好地满足自动化、智能化工业生产需求。