智能化儀表在化工控制中的應(yīng)用分析

智能化儀表在化工生產(chǎn)方面的作用是非常大的，它有效地推動了我國現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，對自動化的控制系統(tǒng)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(yè)的生產(chǎn)裝置規(guī)模逐漸擴大，生產(chǎn)技術(shù)和工藝過程也日趨復(fù)雜，智能化儀表的使用可以有效地促進化工發(fā)展。
1 化工儀器儀表的發(fā)展歷程和組成部分

1.1 化工儀器儀表的發(fā)展歷程
經(jīng)確認，化工儀器儀表大發(fā)展經(jīng)歷了3 個階段。diyi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(shù)字式的，主要在高精度和快速相應(yīng)器上應(yīng)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(nèi)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(lián)系起來，構(gòu)成自動的測試系統(tǒng)[2]，這種智能化儀表在化工儀表中得到了極為廣泛的應(yīng)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(gòu)成，軟件部分由3 個部分構(gòu)成。
1.2.1 硬件部分構(gòu)成
構(gòu)成硬件的diyi個方面就是主機電路，主機電路的功能是對數(shù)據(jù)和與程序相關(guān)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(shù)電路、只讀存儲器ROM、輸入輸出接口。硬件構(gòu)成的其他3個方面分別是輸入和輸出通道、人機聯(lián)系的相關(guān)部件、接門電路和并行數(shù)據(jù)通信接口的構(gòu)成以及申請數(shù)據(jù)通信接口的構(gòu)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(lián)系是人機聯(lián)系部件的主要功能[3]。
1.2.2 軟件部分構(gòu)成
監(jiān)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(jiān)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(guān)操作和執(zhí)行進行管理和協(xié)調(diào)。在人機聯(lián)系部件的過程出現(xiàn)問題時，中斷處理程序功能會提出相應(yīng)的中斷申請，在主機響應(yīng)后，轉(zhuǎn)到執(zhí)行的操作任務(wù)，處理相應(yīng)的任務(wù)。
2 智能化儀表的應(yīng)用

2.1 在記憶功能方面的應(yīng)用
傳統(tǒng)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(tǒng)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(yīng)用
之前的儀表對數(shù)運輸?shù)膉ingzhun度不太高，因為通常都是使用模擬電路來進行對數(shù)運輸。一般情況下，模擬算法都會存在一定局限性，對數(shù)運輸都不是很準確。但是自從智能化儀表運用數(shù)字電路控制，一些復(fù)雜和精確方面的運算都可以進行操作了。
2.3 在網(wǎng)絡(luò)化功能方面的應(yīng)用
想要完成各種不同形式的網(wǎng)絡(luò)化測量，可以把一些不同任務(wù)的儀表和計算機聯(lián)合起來，也可以讓多個用戶一塊來進行監(jiān)控。比如，在距離較遠的兩個地方，每個部門的技術(shù)和質(zhì)量監(jiān)控人員可以對統(tǒng)一生產(chǎn)運輸進行檢測控制，不需要親自到達現(xiàn)場，他們可以更好地建立數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)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(shù)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(jié)構(gòu)，還可以取代以往常規(guī)的邏輯電路。在對電路進行控制應(yīng)用的過程中，軟件的編程控制是一個相對比較復(fù)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(fù)雜功能的控制就會比較麻煩。
2.5 儀表能夠有效地處理數(shù)據(jù)
測量中經(jīng)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(dān)。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(yōu)越性

智能自動化儀表的優(yōu)越性主要表現(xiàn)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(tǒng)儀表相比，智能化儀表的記憶性更強。傳統(tǒng)的儀表只能對一個時刻的簡單狀態(tài)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(nèi)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(xiàn)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(zhí)行功能比較復(fù)雜的控制過程時可以方便的實現(xiàn)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(shù)據(jù)處理功能
智能化儀表比傳統(tǒng)的化工儀表更具有優(yōu)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(jié)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(tǒng)，完成優(yōu)化檢索的工作。因此，智能化儀表不僅可以發(fā)送簡單的命令，還可以對數(shù)據(jù)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(yīng)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(yīng)。
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zui后的測量結(jié)果進行平均就可以，這樣做還可以有效地提升測量jingzhun度。智能化儀表內(nèi)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(yīng)的主時鐘周期也比1us 小，每條指令平均為4 個字節(jié)，執(zhí)行時間一般都是十幾us。如果把相應(yīng)的A/D 用幾十us 來進行轉(zhuǎn)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(nèi)就可以完成[5]。
3）可以實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能
智能化儀表比傳統(tǒng)的儀表更具有優(yōu)勢。因為其加入了微型計算機，所以一些在常規(guī)的硬件電路中不易實現(xiàn)的功能，在智能化儀表中能夠更好的實現(xiàn)。例如為了對液相或是色相色譜儀中的復(fù)雜化學(xué)混合物進行色彩分離，對每一種化學(xué)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(dǎo)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(yīng)的時間和面積進行打印。
3.3 智能自動化促進儀表網(wǎng)絡(luò)化
通過網(wǎng)絡(luò)自組織和自學(xué)習(xí)聯(lián)想記憶功能或是自適應(yīng)等可以把計算機和化工儀表連接在一起。想要區(qū)別不同時空條件和儀器儀表類別特征，可以通過數(shù)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(wǎng)就可以了，這樣做zui終還可以對臨界值做出不同的響應(yīng)。以前應(yīng)用的是傳統(tǒng)的單獨數(shù)據(jù)采集設(shè)備，現(xiàn)在可以用分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)備。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過跨越因特網(wǎng)，可以實現(xiàn)對遠程數(shù)據(jù)的采集和測量。想要高效地完成多種形式的任務(wù)要求，就需要借助網(wǎng)絡(luò)化的智能測量環(huán)境，把不同的任務(wù)和不同類型的計算機、儀器儀表進行有機的聯(lián)合。例如，想要日后便于對數(shù)據(jù)進行調(diào)用，可以把某個區(qū)域采集的數(shù)據(jù)進行傳送，將數(shù)據(jù)傳送到需要這些信息的部門和地方，再將這些數(shù)據(jù)進行拷貝，拷貝出來的數(shù)據(jù)信息送到相應(yīng)的部門或是遠方，由相應(yīng)部門的數(shù)據(jù)庫進行保管[6]。想要實現(xiàn)不同用戶對同一過程的監(jiān)控，可以利用化工儀表管理的網(wǎng)絡(luò)化，比如在實際的操作中，各部門的主管領(lǐng)導(dǎo)人員、質(zhì)量監(jiān)控人員、工程技術(shù)人員等，可以在不同的地方監(jiān)控各地，不僅有效避免了親臨現(xiàn)場的麻煩，還有利于對信息進行及時搜集和決策制定、規(guī)律分析。在網(wǎng)絡(luò)化背景下一旦發(fā)現(xiàn)問題，就可以及時地商討對策或是立即實現(xiàn)重新配置，從而可以盡快制定挽救措施[7]。