浅析智能化仪表在智能化控制中的应用

浅析智能化仪表在智能化控制中的应用

王坤

中煤天津设计工程有限责任公司， 天津 300120

摘 要：在工业生产中，为了不断提高生产效率，控制生产成本，避免生产过程中发生严重的安全事故，就应在生产中不断提高智能化水平。自动化发展过程中，智能化的水平对自动化也有着十分显著的影响。本文主要分析了智能化仪表在智能化控制中的应用，以供参考。  关键词：智能化仪表；智能化控制；应用  　　智能化控制中，准确全面的检测数据是实现智能控制的基础条件。在高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的IC技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益，且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。

  　　1 智能化仪表概述  　　智能仪表是以电子技术（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成"智能化仪表"其在工业自动化控制的过程中也历经了多个发展阶段。20世纪60年代，半导体及集成电路迅猛发展，此时开始出现了较多智能化装置，其中以调节器和执行器为主要代表。70年代后，仪表自动化技术又一次快速发展，同时也出现了诸多新技术，技术的优势较为明显，诸多技术均不断地投入应用。随后的微型计算机显著发展，其在自动化技术的发展中也发挥了不可忽视的作用。此后又出现了微型处理器为核心的仪表，全面完善了自动化技术。现在的"智能化仪表"，具有多种复杂的运算功能，利用内装的微处理器芯片不仅能够实时测量出压力、温度变化对检测元件的影响，通过数据处理，对非线性进行校正，对滞后及复现性进行补偿，使得输出信号更精确。还具备自我诊断和通信的功能，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。 　　2 应用智能化仪表控制的元器件分析  　　2.1 震动传感器 

振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。

振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。

一般来说，振动传感器在机械接收原理方面，只有相对式、惯性式两种，但在机电变换方面，由于变换方法和性质不同，其种类繁多，应用范围也极其广泛。

在现代振动测量中所用的传感器，已不是传统概念上独立的机械测量装置，它仅是整个测量系统中的一个环节，且与后续的电子线路紧密相关。

由于传感器内部机电变换原理的不同，输出的电量也各不相同。有的是将机械量的变化变换为电动势、电荷的变化，有的是将机械振动量的变化变换为电阻、电感等电参量的变化。一般说来，这些电量并不能直接被后续的显示、记录、分析仪器所接受。因此针对不同机电变换原理的传感器，必须附以专配的测量线路。测量线路的作用是将传感器的输出电量最后变为后续显示、分析仪器所能接受的一般电压信号。按所测机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器等。

随着电子信息技术的发展，目前传感器的数据传输既可使用有线传输方式也可采用无线传输方式。相较于有线传输方式，无线传输方式更加的灵活，尤其适用于设备较多，空间复杂的车间环境。

2.2 电机综合保护器  　　电机综合保护器主要是通过电流互感器检测电路中的电流信号，利用保护电路中的电子芯片通过对电流信号的分析、判断出是否存在故障，从而达到保护的目的。 由于采用了微机技术与高性能的集成芯片，电机综合保护器的功能多、测试精度高，线性度好，分辨率高，整机抗干扰能力强，保护动作可靠。

除具备过载、断相、不平衡、欠载、接地、堵转、等保护功能外，还可接入电压、温度等信号具有过电压、低电压、超温等保护功能。由于采用电子的方式，各种保护参数的调整方便，稳定性好，长期工作无须维护。配以MCU微处理器及E2PROM存储技术，实现参数设定，掉电后设定参数仍保存下来，勿须再设定。可取代传统的电流互感器、电流表、电压表、热继电器和时间继电器等。

并且电机综合保护器均配有工业总线、RS485串行数字接口等通信接口，采集的电压、电流、温度及故障代码等信息均可与上位机（PC、PLC）采用数字通迅的方式传输。为大数据的积累提供方便。 　　2.3 PLC  　　PLC也被人们称为可编程控制器，其主要利用可编程的存储器存储编制的程序，执行逻辑运算、顺序控制和算数操作等内容，同时以数字或模拟的输入或输出方式加强机械生产流程的控制。  　　（1）电源。CPU的电源在系统运行的过程中扮演着十分重要的角色，若系统运行的过程中没有性能稳定且安全可靠的电源，则系统就无法平稳运行。所以，PLC的制造商也重视应对电源的设计和制造，由于稳压电子元器件的发展，目前交流电源均可接受宽幅波动，电源电压在120V-240V直间均可正常工作。如其满足上述要求，则可不采取其他的控制措施直接将其接入交流电网。  　　（2）中央处理单元（CPU）。主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。PLC处于运行状态时，其需以扫描的方式接收现场的多种输入装置的状态和数据，然后将其存入到I/O映像区，之后可从用户程序的存储器当中读取用户程序，经严格的命令解释后可按照指令的要求完成逻辑或运算数据的结果送入到I/O的映像区或数据存储器中，所有的用户均执行程序后，将I/O映像区的各种输出状态或输出寄存器当中的数据传送至指定的装置中，循环往复，直至设备停止运行。  　　为了有效提高可编程控制器的可靠性，在大型PLC系统中可采用双CPU方案，形成冗余系统，也可采用三CPU的表决式系统，这种系统可在某一个CPU出现故障后确保系统依然处于平稳运行的状态。  　　（3）存储器。存放系统软件的存储器通常被人们称为系统程序存储器，存放应用软件的存储器通常被人们称为用户程序存储器。  　　（4）输入输出接口电路。①现场输入接口電路主要由光耦合电路和微机输入接口电路组成，其可为PLC与现场控制接口界面提供输入通道。②现场输入接口电路主要由输出数据寄存器、选通电路和终端请求电路构成，其可协助PLC通过现场输出接口电路向现场执行部件输送控制信号。③功能模块种类较多，如计数、定位功能模块，通信模块等。断路器主要是指可实现关合、承载及开断的正常回路下，电路中有电流，且能够关合，在特定的时间内承载及开断异常回路条件下的电流的开关装置。  　　  　

　3 结束语  　　随着大数据、工业互联网和AI人工智能技术的快速发展，采用智能化设备和元件实现智能安全控制，成为智能化控制的主要发展方向，相信智能化仪表、智能化传感器在未来的智能控制中的应用，将会成为智能化发展的主要方向。  　　参考文献 　

[1] 王艺霏.智能化仪表在化工控制中的应用分析[J].科技风，2018，（9）：86.