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        智能化儀表在化工控制中的應用分析
        時間:2017-11-21 14:40:47 作者:
        智能化儀表在化工生產方面的作用是非常大的,它有效地推動了我國現代化建設事業的發展。隨著現代化工業的快速發展,對自動化的控制系統提出了更高的要求,也就是對儀表的智能化提出了更高的要求[1]。目前化工企業的生產裝置規模逐漸擴大,生產技術和工藝過程也日趨復雜,智能化儀表的使用可以有效地促進化工發展。
        1 化工儀器儀表的發展歷程和組成部分

        1.1 化工儀器儀表的發展歷程
        經確認,化工儀器儀表大發展經歷了3 個階段。第一階段的化工儀器儀表是指針式的,如彈簧壓力表和動圈時溫度顯示儀等;第二階段的化工儀器儀表主要是數字式的,主要在高精度和快速相應器上應用;第三階段的化工儀器儀表就是智能化的了,它主要借助內置的單片計算機、微處理器來進行工作,通過通用接口把儀表和外部的微機聯系起來,構成自動的測試系統[2],這種智能化儀表在化工儀表中得到了極為廣泛的應用。
        1.2 化工儀器儀表的組成
        智能化儀表主要有兩個部分組成,一個是硬件部分,一個是軟件部分。其中, 這兩個組成部分中的硬件部分又由4 個方面構成,軟件部分由3 個部分構成。
        1.2.1 硬件部分構成
        構成硬件的第一個方面就是主機電路,主機電路的功能是對數據和與程序相關的信息進行有效地儲存,將這些信息進行運用和處理后供儀表使用。主機電路有幾個主要的組成部分,分別是隨機存儲器RAM、未處理器、計數電路、只讀存儲器ROM、輸入輸出接口。硬件構成的其他3個方面分別是輸入和輸出通道、人機聯系的相關部件、接門電路和并行數據通信接口的構成以及申請數據通信接口的構成。輸入模擬信號主要由模擬量輸出/ 輸入通道來完成,輸出模擬量信號可以通過模擬量輸出/ 輸入通道進行。
        操作者以及儀表之間的溝通和聯系是人機聯系部件的主要功能[3]。
        1.2.2 軟件部分構成
        監控程序、中斷處理程序和各種功能模塊,是智能儀表軟件的3 個組成部分。其中,監控程序的功能是對儀表中的各種命令進行有效地接收,并對軟件中的相關操作和執行進行管理和協調。在人機聯系部件的過程出現問題時,中斷處理程序功能會提出相應的中斷申請,在主機響應后,轉到執行的操作任務,處理相應的任務。
        2 智能化儀表的應用

        2.1 在記憶功能方面的應用
        傳統儀表要進行記憶和信息的儲存,就要通過采用邏輯電路和時序電路,信息沒有記憶方面的功能,但是智能化儀表解決了傳統儀表的這個缺點。智能化儀表在對計算機通電并進行操作以后,計算機就可以對信息進行存儲保留。
        2.2 在計算功能方面的應用
        之前的儀表對數運輸的精準度不太高,因為通常都是使用模擬電路來進行對數運輸。一般情況下,模擬算法都會存在一定局限性,對數運輸都不是很準確。但是自從智能化儀表運用數字電路控制,一些復雜和精確方面的運算都可以進行操作了。
        2.3 在網絡化功能方面的應用
        想要完成各種不同形式的網絡化測量,可以把一些不同任務的儀表和計算機聯合起來,也可以讓多個用戶一塊來進行監控。比如,在距離較遠的兩個地方,每個部門的技術和質量監控人員可以對統一生產運輸進行檢測控制,不需要親自到達現場,他們可以更好地建立數據庫,對數據進行收集[4]。
        2.4 智能化儀表具有可編程性
        所謂的硬件軟化指的是計算機的軟件進入儀表,取代大多數的硬件邏輯電路。將軟件移到儀器儀表里,不僅可以簡化硬件結構,還可以取代以往常規的邏輯電路。在對電路進行控制應用的過程中,軟件的編程控制是一個相對比較復雜的過程,接口芯片位控特征還是比較簡單的,但如果帶上硬件的話,對定時電路和一個復雜功能的控制就會比較麻煩。
        2.5 儀表能夠有效地處理數據
        測量中經常會遇到一些問題,如自檢自校和抗干擾等,微處理器可以全面的對這些問題進行處理。微處理器不僅具有能夠豐富處理的功能,還能減輕硬件的負擔。裝有微處理器的儀表,能夠有效地減少誤差,依靠限制干擾進一步提高精度。
        3 智能自動化儀表的優越性

        智能自動化儀表的優越性主要表現為以下幾個方面。
        3.1 智能化儀表功能豐富
        1)記憶性強
        與傳統儀表相比,智能化儀表的記憶性更強。傳統的儀表只能對一個時刻的簡單狀態進行記錄,因其采用的是時序邏輯電路和組合邏輯電路,而智能化儀表內部運用的是隨機存儲器,因此智能化儀表不僅可以記憶前面的信息,也可以重現分析后期的信息。
        2)可以編程
        智能化儀表之所以具有可以編程的功能,是因為計算機軟件引入了化工儀表。軟件編程在執行功能比較復雜的控制過程時可以方便的實現控制,避免了對大量硬件的使用,借助編程可以取代大量硬件邏輯電路。
        3)具有數據處理功能
        智能化儀表比傳統的化工儀表更具有優勢,運用智能化儀表,可以有效地對測量過程中遇到的問題進行處理。
        如測量過程中的線性化處理、自檢自校和抗干擾問題,智能化儀表借助于軟件和微處理器,可以方便地對以上問題進行解決。此外智能化儀表還可以快速地處理儀表的檢測結果,其工作原理就是通過對大容量的計算機軟盤進行借助,用遙控的方式在儀表中移入專家系統,完成優化檢索的工作。因此,智能化儀表不僅可以發送簡單的命令,還可以對數據進行處理運算。
        3.2 智能化儀表具有更加強大的其他功能
        1)具有對錯誤修正的功能
        智能化儀表可以通過限制干擾來減少誤差,因為其自身具有微處理器。一個比較典型的例子就是將相應的子程序加入到溫度計電路中,這樣可以修正對熱電偶帶來的非線性感應。
        2)精度更高
        智能化儀表的運用可以加快進行工作測量,想要對偶然誤差進行排除,只要將最后的測量結果進行平均就可以,這樣做還可以有效地提升測量精準度。智能化儀表內置了微型計算機,這種計算機的主頻一般都在1MHz 以上,其中相應的主時鐘周期也比1us 小,每條指令平均為4 個字節,執行時間一般都是十幾us。如果把相應的A/D 用幾十us 來進行轉換,讀取一個模擬量進入存儲器的時間也不會大于1ms,1000 多次的測量在1 秒內就可以完成[5]。
        3)可以實現復雜的控制功能
        智能化儀表比傳統的儀表更具有優勢。因為其加入了微型計算機,所以一些在常規的硬件電路中不易實現的功能,在智能化儀表中能夠更好的實現。例如為了對液相或是色相色譜儀中的復雜化學混合物進行色彩分離,對每一種化學成分的含量進行確定,就要對得到的波形進行分析。
        在儀器輸出時,電壓隨著時間的變化所得到的每個峰之下的面積會不好確定。這是因為基線的浮動,從而導致了峰與峰的重疊。如果可以借助智能化儀表,每個分峰的面積就可以更方便的被計算出來,還可以對相應的時間和面積進行打印。
        3.3 智能自動化促進儀表網絡化
        通過網絡自組織和自學習聯想記憶功能或是自適應等可以把計算機和化工儀表連接在一起。想要區別不同時空條件和儀器儀表類別特征,可以通過數字萬用表和示波器對Web 進行連接,再借助模式識別軟件和因特網就可以了,這樣做最終還可以對臨界值做出不同的響應。以前應用的是傳統的單獨數據采集設備,現在可以用分布式數據采集系統代替傳統的設備。分布式數據采集系統通過跨越因特網,可以實現對遠程數據的采集和測量。想要高效地完成多種形式的任務要求,就需要借助網絡化的智能測量環境,把不同的任務和不同類型的計算機、儀器儀表進行有機的聯合。例如,想要日后便于對數據進行調用,可以把某個區域采集的數據進行傳送,將數據傳送到需要這些信息的部門和地方,再將這些數據進行拷貝,拷貝出來的數據信息送到相應的部門或是遠方,由相應部門的數據庫進行保管[6]。想要實現不同用戶對同一過程的監控,可以利用化工儀表管理的網絡化,比如在實際的操作中,各部門的主管領導人員、質量監控人員、工程技術人員等,可以在不同的地方監控各地,不僅有效避免了親臨現場的麻煩,還有利于對信息進行及時搜集和決策制定、規律分析。在網絡化背景下一旦發現問題,就可以及時地商討對策或是立即實現重新配置,從而可以盡快制定挽救措施[7]。

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