自動(dòng)化儀表（由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成的設(shè)備）
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自動(dòng)化儀表
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成的設(shè)備
自動(dòng)化儀表，是由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成的，具有較完善功能的自動(dòng)化技術(shù)工具。它一般同時(shí)具有數(shù)種功能，如測(cè)量、顯示、記錄或測(cè)量、控制、報(bào)警等。自動(dòng)化儀表本身是一個(gè)系統(tǒng)，又是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。自動(dòng)化儀表是一種“信息機(jī)器”，其主要功能是信息形式的轉(zhuǎn)換，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)。信號(hào)可以按時(shí)間域或頻率域表達(dá)，信號(hào)的傳輸則可調(diào)制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式。
基本信息
| 中文名 | 自動(dòng)化儀表 |
| 別名 | 自動(dòng)化技術(shù)工具 |
| 外文名 | automatic instruments |
| 功能 | 測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量 |
| 說明 | 是由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成的 |
簡(jiǎn)介
自動(dòng)化儀表
自動(dòng)化檢測(cè)儀表是自控系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)之一。一般的自動(dòng)化檢測(cè)儀表主要由三個(gè)部分組成：①傳感器，利用各種信號(hào)檢測(cè)被測(cè)模擬量；②變送器，將傳感器所測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)? ～ 20mA 的電流信號(hào)，并送到可編程序控制器中；③顯示器，將測(cè)量結(jié)果直觀地顯示出來，提供結(jié)果。
自動(dòng)化檢測(cè)儀表以其測(cè)量精確、顯示清晰、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且自動(dòng)化檢測(cè)儀表內(nèi)部具有與微機(jī)的接口，更是自動(dòng)化控制系統(tǒng)重要的部分，被稱為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的眼睛。自動(dòng)化儀表主要有溫度儀表、壓力儀表、物位儀表、流量?jī)x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
物料儀表沒有通用產(chǎn)品，按測(cè)量方式分為直讀式、浮力式、靜壓式、電接觸式、電容式、超聲波式等等，其中雷達(dá)式、磁致伸縮式以及矩陣渦流式液位計(jì)精度高，石化行業(yè)應(yīng)用普及。
4、流量?jī)x表
流量?jī)x表
5、在線過程分析儀
從工藝上看，生產(chǎn)過程中對(duì)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(duì)過程中物料成分的直接分析和對(duì)最終產(chǎn)品的成分分析是非常重要的。
工業(yè)應(yīng)用
“十二五”期間，我國(guó)儀器儀表市場(chǎng)容量很大，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，但應(yīng)用領(lǐng)域需求相對(duì)集中，應(yīng)用要求迫切的領(lǐng)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(xiàng)新建工程需要配置大量自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)外，還有上萬個(gè)企業(yè)需要進(jìn)行技術(shù)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(cè)和污染源監(jiān)測(cè)等方面。針對(duì)我國(guó)具體國(guó)情，環(huán)保主要解決我國(guó)水環(huán)境、大氣環(huán)境兩個(gè)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(jì)成為國(guó)家長(zhǎng)期國(guó)策。
2、電工儀器儀表
電工儀器儀表
工業(yè)自動(dòng)化儀表重點(diǎn)發(fā)展基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用自動(dòng)化儀表。從市場(chǎng)需求看，我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)需求日旺。據(jù)中國(guó)儀器儀表協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到十一五末，工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)需求將超過1000億元。另隨著國(guó)家對(duì)民生關(guān)注的大大提高，一些與民生相關(guān)的需求也提到日程上來，也對(duì)儀器儀表提出新的要求和市場(chǎng)需求。
結(jié)構(gòu)
分類
檢測(cè)與過程控制儀表(通常稱自動(dòng)化儀表)分類方法很多，根據(jù)不同原則可以進(jìn)行相應(yīng)的分類。
例如按儀表所使用的能源分類，可以分為氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表和液動(dòng)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(chǎng)儀表、盤裝儀表和架裝儀表。隨著微處理機(jī)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(hào)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(jié)構(gòu)特哄和流量特性不同進(jìn)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(jī)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(dòng)化儀表
這類分類方法相對(duì)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(cè)儀表，差壓變送器可以劃歸流量檢測(cè)儀表，壓力變送器可以劃歸壓檢測(cè)儀表，若用兀壓法測(cè)液位可以劃歸物位檢測(cè)儀表，很難確切劃歸哪一類，中外單元組合儀表中的計(jì)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(guó)出現(xiàn)較早，剛開始出現(xiàn)時(shí)主要運(yùn)載在冶金、熱能動(dòng)力、石油煉制以及化工等熱力生產(chǎn)行業(yè)中，所以在當(dāng)時(shí)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(dòng)式以及機(jī)械式兩種，而且體積也較大，主要作用是進(jìn)行檢測(cè)記錄與簡(jiǎn)單的控制，運(yùn)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(duì)這種工業(yè)儀表進(jìn)行了發(fā)展與優(yōu)化，針對(duì)其不能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的問題研制除了氣動(dòng)儀表，這種儀表具備了壓力信號(hào)與遠(yuǎn)程發(fā)送器，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的檢測(cè)記錄與控制，在這個(gè)基礎(chǔ)上有出現(xiàn)了可調(diào)節(jié)的電子儀表。在二十世紀(jì)五十年代左右，首次出現(xiàn)了電動(dòng)式儀表，它主要是利用各種電子儀器對(duì)工業(yè)儀表進(jìn)行控制。再后來，集成電路與半導(dǎo)體技術(shù)得到了一定的發(fā)展出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，這才逐漸出現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，并開始在化工行業(yè)中得到運(yùn)用。
自動(dòng)化工業(yè)儀表的真正出現(xiàn)是在二十世紀(jì)的八十年代，人們通過一種控制裝置把自動(dòng)化技術(shù)與工業(yè)儀表進(jìn)行了有效結(jié)合，然后通過組裝的電子設(shè)備進(jìn)行綜合控制，后來隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)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(dòng)化工業(yè)儀表。隨著自動(dòng)化儀表技術(shù)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(gè)重要工具。
電子式儀表的出現(xiàn)
在計(jì)算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)之前出現(xiàn)了微電子技術(shù)，這種技術(shù)在自動(dòng)化工業(yè)儀表中得到運(yùn)用后，使自動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)故障的診斷，在電子式自動(dòng)化工業(yè)儀表工作往往會(huì)由于各種電信號(hào)信息的不穩(wěn)定而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中的各種問題，存在著極大的弊端。人們對(duì)這種工業(yè)儀表進(jìn)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(dòng)化工業(yè)儀表，這種智能化的工業(yè)儀表通過虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來代替人工進(jìn)行工作，初步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)儀表的真正意義上的自動(dòng)化。
智能型儀表的出現(xiàn)
隨著社會(huì)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)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(luò)化以及智能化等特點(diǎn)。自動(dòng)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(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其智能化的，這些技術(shù)可以利用一些嵌入式軟件對(duì)自動(dòng)化工業(yè)儀表的內(nèi)部操作進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而使其具備智能化處理能力。在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)各種輸入信號(hào)進(jìn)行非線性處理，并通過壓力與溫度進(jìn)行補(bǔ)償，再通過故障診斷以及零點(diǎn)的修正與漂移等過程來逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工業(yè)儀表的總線控制，這種總線控制式自動(dòng)化工業(yè)儀表是未來重點(diǎn)發(fā)展的重點(diǎn)?？傊?，未來自動(dòng)化工業(yè)儀表的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的支持，只有把計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)充分運(yùn)用到自動(dòng)化工業(yè)儀表中，才能使自動(dòng)化工業(yè)儀表取得進(jìn)一步發(fā)展。
性能
衡量?jī)x器儀表性能的主要技術(shù)指標(biāo)有精確度、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等。精確度表示儀表測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的一致程度。儀器儀表的精確度常用精確度等級(jí)來表示，例如0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)等。0.1級(jí)表儀表總的誤差不超過±1.0%范圍。精確度等級(jí)數(shù)小，說明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，也就是這種儀表精密。靈敏度表示當(dāng)被測(cè)的量有一個(gè)很小的增量時(shí)與此增量引起儀表示值增量之比，它反映儀表能夠測(cè)量的最小被測(cè)量。響應(yīng)時(shí)間是指儀表輸入一個(gè)階躍量時(shí)，其輸出由初始值第一次到達(dá)最終穩(wěn)定值的時(shí)間間隔，一般規(guī)定以到達(dá)穩(wěn)定值的95%時(shí)的時(shí)間為準(zhǔn)。此外，還有重復(fù)性、線性度、滯環(huán)、死區(qū)、漂移等性能技術(shù)指標(biāo)。
發(fā)展趨勢(shì)
微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等日新月異發(fā)展的新技術(shù)對(duì)自動(dòng)化儀表的革新產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，已成為工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表發(fā)展的新的推動(dòng)力，使工業(yè)自動(dòng)化儀表不僅能夠更高速、更靈敏、更可靠、更簡(jiǎn)捷地獲取對(duì)象的全方位信息，而且完全突破了傳統(tǒng)的光、機(jī)、電的框架，朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、總線化、開放性的方向發(fā)展。
智能化
現(xiàn)代自動(dòng)化儀表的智能化是指采用大規(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(hào)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，故障診斷等基礎(chǔ)上，還可完成對(duì)工業(yè)過程的控制，使控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)進(jìn)一步分散，并使其功能進(jìn)一步增強(qiáng)。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(luò)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(dòng)化中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常稱為現(xiàn)場(chǎng)儀表?，F(xiàn)場(chǎng)儀表主要有變送器，執(zhí)行器，在線分析儀表及其它檢測(cè)儀表?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使組建集中和分布式測(cè)試系統(tǒng)變得更為容易。然而集中測(cè)控越來越不能滿足復(fù)雜、遠(yuǎn)程及范圍較大的測(cè)控任務(wù)的需求，必須組建一個(gè)可供各現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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)?，F(xiàn)場(chǎng)總線已成為全球自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的重要表現(xiàn)形式，它為過程測(cè)控儀表的發(fā)展提供了千載難逢的發(fā)展機(jī)遇，并為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高精度、高穩(wěn)定、高可靠、高適應(yīng)、低消耗等方面提供了巨大動(dòng)力和發(fā)展空間。同時(shí)，各現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)制造廠家為了使自己的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）能得到應(yīng)用，紛紛推出與其控制系統(tǒng)配套的具有現(xiàn)場(chǎng)總線功能的測(cè)量?jī)x表和調(diào)節(jié)閥，形成了較為完整的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系?？偠灾?，總線化現(xiàn)場(chǎng)儀表功能豐富，在FC S中，幾乎不存在單一功能的現(xiàn)場(chǎng)儀表。如橫河川儀生產(chǎn)的EJA系列FF現(xiàn)場(chǎng)總線壓力變送器，具有2個(gè)相互獨(dú)立的AI（模入）功能模塊，分別計(jì)算差壓和靜壓。它的自診斷不但可以檢測(cè)出壓力超界，環(huán)境溫度過高，量程設(shè)置錯(cuò)誤，而且還能檢測(cè)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(luò)化
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使自動(dòng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)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(luò)技術(shù)的發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主要特征的新型自動(dòng)化儀表，即IP智能現(xiàn)場(chǎng)儀表代表了新一代控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。圖1顯示了基于嵌入式Internet的控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是：首先Ethernet貫穿于網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次，它使網(wǎng)絡(luò)成為透明的，覆蓋整個(gè)企業(yè)范圍的應(yīng)用實(shí)體。它實(shí)現(xiàn)了真正意義上的辦公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的無縫結(jié)合，因而我們稱它為扁平化的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。其良好的互連性和可擴(kuò)展性使之成為一種真正意義上的全開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，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(luò)代表了新一代控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)，新一代智能儀表—IP智能現(xiàn)場(chǎng)儀表的應(yīng)用將越來越廣泛。
開放性
測(cè)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(shù)，未來的儀器儀表和計(jì)算機(jī)的聯(lián)系也將會(huì)日趨緊密，Agilent公司表示儀器儀表設(shè)備上應(yīng)當(dāng)具備計(jì)算機(jī)的所有接口，如USB接口、打印機(jī)接口、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口等，測(cè)量的數(shù)據(jù)也應(yīng)通過USB接口存儲(chǔ)在可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中，使用這樣的儀器儀表設(shè)備和操作一臺(tái)簡(jiǎn)易電腦簡(jiǎn)直是如出一轍。齊備的接口可連接多種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表或執(zhí)行器設(shè)備，在過程控制系統(tǒng)主機(jī)的支持下，通過網(wǎng)絡(luò)形成具有特定功能的測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多種智能化現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)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(luò)化、一體化的方向發(fā)展。自動(dòng)智能化儀表越來越廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。高度發(fā)展的現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)在各行各業(yè)中的運(yùn)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
