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(dòng)了我國(guó)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(duì)自動(dòng)化的控制系統(tǒng)提出了更高的要求，也就是對(duì)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(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)和工藝過(guò)程也日趨復(fù)雜，智能化儀表的使用可以有效地促進(jìn)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(rèn)，化工儀器儀表大發(fā)展經(jīng)歷了3 個(gè)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(dòng)圈時(shí)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(jì)算機(jī)、微處理器來(lái)進(jìn)行工作，通過(guò)通用接口把儀表和外部的微機(jī)聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成自動(dòng)的測(cè)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(gè)部分組成，一個(gè)是硬件部分，一個(gè)是軟件部分。其中, 這兩個(gè)組成部分中的硬件部分又由4 個(gè)方面構(gòu)成，軟件部分由3 個(gè)部分構(gòu)成。
1.2.1 硬件部分構(gòu)成
構(gòu)成硬件的diyi個(gè)方面就是主機(jī)電路，主機(jī)電路的功能是對(duì)數(shù)據(jù)和與程序相關(guān)的信息進(jìn)行有效地儲(chǔ)存，將這些信息進(jìn)行運(yùn)用和處理后供儀表使用。主機(jī)電路有幾個(gè)主要的組成部分，分別是隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、未處理器、計(jì)數(shù)電路、只讀存儲(chǔ)器ROM、輸入輸出接口。硬件構(gòu)成的其他3個(gè)方面分別是輸入和輸出通道、人機(jī)聯(lián)系的相關(guān)部件、接門(mén)電路和并行數(shù)據(jù)通信接口的構(gòu)成以及申請(qǐng)數(shù)據(jù)通信接口的構(gòu)成。輸入模擬信號(hào)主要由模擬量輸出/ 輸入通道來(lái)完成，輸出模擬量信號(hào)可以通過(guò)模擬量輸出/ 輸入通道進(jìn)行。
操作者以及儀表之間的溝通和聯(lián)系是人機(jī)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(gè)組成部分。其中，監(jiān)控程序的功能是對(duì)儀表中的各種命令進(jìn)行有效地接收，并對(duì)軟件中的相關(guān)操作和執(zhí)行進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)。在人機(jī)聯(lián)系部件的過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，中斷處理程序功能會(huì)提出相應(yīng)的中斷申請(qǐng)，在主機(jī)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(jìn)行記憶和信息的儲(chǔ)存，就要通過(guò)采用邏輯電路和時(shí)序電路，信息沒(méi)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(gè)缺點(diǎn)。智能化儀表在對(duì)計(jì)算機(jī)通電并進(jìn)行操作以后，計(jì)算機(jī)就可以對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)保留。
2.2 在計(jì)算功能方面的應(yīng)用
之前的儀表對(duì)數(shù)運(yùn)輸?shù)膉ingzhun度不太高，因?yàn)橥ǔ６际鞘褂媚M電路來(lái)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)輸。一般情況下，模擬算法都會(huì)存在一定局限性，對(duì)數(shù)運(yùn)輸都不是很準(zhǔn)確。但是自從智能化儀表運(yùn)用數(shù)字電路控制，一些復(fù)雜和精確方面的運(yùn)算都可以進(jìn)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(cè)量，可以把一些不同任務(wù)的儀表和計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來(lái)，也可以讓多個(gè)用戶一塊來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。比如，在距離較遠(yuǎn)的兩個(gè)地方，每個(gè)部門(mén)的技術(shù)和質(zhì)量監(jiān)控人員可以對(duì)統(tǒng)一生產(chǎn)運(yùn)輸進(jìn)行檢測(cè)控制，不需要親自到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，他們可以更好地建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)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(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，還可以取代以往常規(guī)的邏輯電路。在對(duì)電路進(jìn)行控制應(yīng)用的過(guò)程中，軟件的編程控制是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的過(guò)程，接口芯片位控特征還是比較簡(jiǎn)單的，但如果帶上硬件的話，對(duì)定時(shí)電路和一個(gè)復(fù)雜功能的控制就會(huì)比較麻煩。
2.5 儀表能夠有效地處理數(shù)據(jù)
測(cè)量中經(jīng)常會(huì)遇到一些問(wèn)題，如自檢自校和抗干擾等，微處理器可以全面的對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)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(fù)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(jìn)一步提高精度。
3 智能自動(dòng)化儀表的優(yōu)越性
智能自動(dòng)化儀表的優(yōu)越性主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。
3.1 智能化儀表功能豐富
1）記憶性強(qiáng)
與傳統(tǒng)儀表相比，智能化儀表的記憶性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的儀表只能對(duì)一個(gè)時(shí)刻的簡(jiǎn)單狀態(tài)進(jìn)行記錄，因其采用的是時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路，而智能化儀表內(nèi)部運(yùn)用的是隨機(jī)存儲(chǔ)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?yàn)橛?jì)算機(jī)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(guò)程時(shí)可以方便的實(shí)現(xiàn)控制，避免了對(duì)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(shì)，運(yùn)用智能化儀表，可以有效地對(duì)測(cè)量過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行處理。
如測(cè)量過(guò)程中的線性化處理、自檢自校和抗干擾問(wèn)題，智能化儀表借助于軟件和微處理器，可以方便地對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行解決。此外智能化儀表還可以快速地處理儀表的檢測(cè)結(jié)果，其工作原理就是通過(guò)對(duì)大容量的計(jì)算機(jī)軟盤(pán)進(jìn)行借助，用遙控的方式在儀表中移入專(zhuān)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(jiǎn)單的命令，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算。
3.2 智能化儀表具有更加強(qiáng)大的其他功能
1）具有對(duì)錯(cuò)誤修正的功能
智能化儀表可以通過(guò)限制干擾來(lái)減少誤差，因?yàn)槠渥陨砭哂形⑻幚砥鳌Ｒ粋€(gè)比較典型的例子就是將相應(yīng)的子程序加入到溫度計(jì)電路中，這樣可以修正對(duì)熱電偶帶來(lái)的非線性感應(yīng)。
2）精度更高
智能化儀表的運(yùn)用可以加快進(jìn)行工作測(cè)量，想要對(duì)偶然誤差進(jìn)行排除，只要將zui后的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均就可以，這樣做還可以有效地提升測(cè)量jingzhun度。智能化儀表內(nèi)置了微型計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)的主頻一般都在1MHz 以上，其中相應(yīng)的主時(shí)鐘周期也比1us 小，每條指令平均為4 個(gè)字節(jié)，執(zhí)行時(shí)間一般都是十幾us。如果把相應(yīng)的A/D 用幾十us 來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，讀取一個(gè)模擬量進(jìn)入存儲(chǔ)器的時(shí)間也不會(huì)大于1ms，1000 多次的測(cè)量在1 秒內(nèi)就可以完成[5]。
3）可以實(shí)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(shì)。因?yàn)槠浼尤肓宋⑿陀?jì)算機(jī)，所以一些在常規(guī)的硬件電路中不易實(shí)現(xiàn)的功能，在智能化儀表中能夠更好的實(shí)現(xiàn)。例如為了對(duì)液相或是色相色譜儀中的復(fù)雜化學(xué)混合物進(jìn)行色彩分離，對(duì)每一種化學(xué)成分的含量進(jìn)行確定，就要對(duì)得到的波形進(jìn)行分析。
在儀器輸出時(shí)，電壓隨著時(shí)間的變化所得到的每個(gè)峰之下的面積會(huì)不好確定。這是因?yàn)榛€的浮動(dòng)，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(gè)分峰的面積就可以更方便的被計(jì)算出來(lái)，還可以對(duì)相應(yīng)的時(shí)間和面積進(jìn)行打印。
3.3 智能自動(dòng)化促進(jìn)儀表網(wǎng)絡(luò)化
通過(guò)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(jì)算機(jī)和化工儀表連接在一起。想要區(qū)別不同時(shí)空條件和儀器儀表類(lèi)別特征，可以通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表和示波器對(duì)Web 進(jìn)行連接，再借助模式識(shí)別軟件和因特網(wǎng)就可以了，這樣做zui終還可以對(duì)臨界值做出不同的響應(yīng)。以前應(yīng)用的是傳統(tǒng)的單獨(dú)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(guò)跨越因特網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和測(cè)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(cè)量環(huán)境，把不同的任務(wù)和不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)、儀器儀表進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)合。例如，想要日后便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用，可以把某個(gè)區(qū)域采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，將數(shù)據(jù)傳送到需要這些信息的部門(mén)和地方，再將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝，拷貝出來(lái)的數(shù)據(jù)信息送到相應(yīng)的部門(mén)或是遠(yuǎn)方，由相應(yīng)部門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保管[6]。想要實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)同一過(guò)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(shí)際的操作中，各部門(mén)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(chǎng)的麻煩，還有利于對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)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(wèn)題，就可以及時(shí)地商討對(duì)策或是立即實(shí)現(xiàn)重新配置，從而可以盡快制定挽救措施[7]。
