浅析工业自动化仪表发展趋势的探讨

1、    浅析工业自动化仪表发展趋势的探讨    康海明摘要：信息技术的进步推动了工业自动化仪表与控制系统的向前发展，正在朝智能化、高精度化、无线化、安全仪表系统（sis）、科学仪器的在线化发展改进。关键字：工业自动化仪表；发展；趋势abstract: the advances in information technology to promote industrial automation, instrumentation and control system to move forward, it is moving in the intellige

2、nt, high-precision, wireless, safety instrumented systems (sis), the improvement of scientific instruments online.key words: industrial automation instrumentation; development; trend中图分类号：th86 文献标识码：a文章编号：工业自动化仪表是整个装备系统的运行中心以及神经中枢,是重大装备至关重要的构成元素, 对我国在装备工业上的发展具有深远的意义。通过一段时间的发展 ,我国自动化仪表行业已经种类较齐全,布局比较科

3、学,同时还涌现了擁有一定生产规模以及相应的技术能力的工业体系。但是国产仪表产品与国外还存在着一定的差距, 产品的工程应用能力以及可靠度仍需改进,常规品种占大多数,在信息时代下,智能型产品仍需继续开发。一、发展现状随着信息时代的到来,工业自动化原有的内容发生了很大的变化。其内容涵盖了自动化感应部件 、变送器、大多数执行机构以及自动控制单元和装置控制系统等。同时,自动控制系统又细分为过程控制与运动控制系统。我国在显示仪表、测温仪表、传统流量仪表以及测压仪表等常用仪表领域已经掌握了其 中的核心技术,能够自行开发新的产品,也有部分产品出口,然而其技术含量相对较低。 随着信息技术的发展,我国开发的无纸记

4、录仪等高中档产品其性能以及市场占有率不断提升, 但是在高端技术方面还不够成熟 ,相应的产品生产主要依靠外资企业。伴随信息时代的脚步 ,智能化仪表成为工业自动化中受到普遍关注与应用的热点。而我国在智能仪表方面用户还缺乏使用经验 ,现场总线与智能仪表之间相互配合应用还较少 , 总之,我国在智能仪表领域仍处于开发的初期。二、发展中遇到的问题我国自动化仪表起步较晚,基础较差,相比国外先进产品而言,还存在着很多的差距。并且其发展也受到国内外市场的巨大压力,竞争日益激烈 ,其结构性矛盾亟待解决。1、我国在工业自动化仪表发展过程中,缺少创新意识 ,大多数情况下,是先从国外引进成套的设备 ,但是却不能够积极的

5、消化 ,将其转化为自身的技术。同时,企业内部也缺少必 要的创新理念。但是总体来说 ,我国自动化产业以及相应的技术仍有较大发展 ,并且形成了工业信息系统行业。2、一些外部因素对其发展有一定的制约作用。其一是政策上,虽然自动化仪表无疑会促进国民经济快速高效发展 ,但是国家对这样的特殊行业并未 给予相应的扶持政策。3、一些大型企业由于不了解发展状况 ,不轻易用国产系统 ,并且很多企业已经形成只使用进口系统的习惯。4、就行业自身来说,对新技术以及新产品的研发能力有限,使产品的可靠性不够好,产品的各种功能或 者性能较为落后,同时,也缺少针对某些具体行业的专用仪表。高端产品往往 被外国市场占领 ,很多大型

6、精密仪器依赖进口。三、工业自动化仪表与控制系统发展方向：1、智能化从工业自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。例如过去当流量仪表需要进行温度、压力补偿时需要分别测量流量、温度和压力，并且需要运算器来计算，而现在一台智能化的流量变送器就可以包揽这一任务；又如一台智能化执行器 ，由于具有多种的自诊断功能，使维修预报成为可能。如当执行器调节阀的阀杆行程累计超过一定长度时，就会发出信号通知维修人员进行密封填料的更换；又当阀门的动作过于频繁时也可通知工作人员进行干预，以免发生事故；当用于具有腐蚀性介质时，如超过一定流量及工作时间时，也能发出信号，以便及时更换，因为

7、绝不会发生腐蚀的材质是没有的。在工控方面，过去控制的算法，只能由调节器或dcs来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入pid模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节；从而实现控制的彻底分散，从而减轻了dcs主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。2、高精度化由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度，普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。用于贸易交换计量的科氏质量流量计，精度已达到百分之零点零五，部分气体超声波流量计的准确度已达到百分之零点五

8、，同时新一代的dcs也以此作为一个重要的指标。当前一些新建的大型项目，在招标时，对有关产品的精度已提出明确的要求。这既是一个门槛，也是一种对制造厂商的资源要求。3、无线化现场总线本来是一种非常有前途的技术，理应得到迅速的发展和推广，但由于国际标准的过多，影响了推广，例如第一代现场总线的国际标准已达到10多种，加上第二代的实时工业以太网，其国际标准可能会有20多种，而第三代的总线通信方案又在兴起，而且各大跨国公司和有关组织都在制定各自的标准，便如目前知道的就有hart无线，isa的sp100，iec，还有艾默生，西门子等一些大公司都在制定各自的无线标准。标准过多，对用户来讲，实在不是一个好兆头，

9、用户希望能够通过努力，制订出单一的国际的标准。工业生产要求高产，稳定，优质，低耗，安全，环保。随着生产规模越来越大，如火电机组已有100万kw的超临界机组；炼油企业达到了1000万吨级，乙烯装置也达到了100万吨的规模，测量和控制的点数不断增加，一般已达万点以上。如果现场仪表能够实现通信无线化，电缆和维护的工人量都会大大减少，施工设计部门和最终用户都是会欢迎的，因此研发近距离，低功耗可靠的无线通信是当前的一个亮点。4、安全仪表系统（sis）随着生产规模的日益扩大，一旦发生事故，不但在经济上会造成巨大的损失，而且人员伤亡和对环境的影响均非同小可，因此生产的安全问题日益受重视。目前，一些化工或石化

10、企业的安全系统，如esd紧急停车是由专门的plc如tricones来负责管理，这样企业的控制系统就由两大部分组成，即dcs与专门的plc。由于新型dcs的功能不断扩大，已经有了安全仪表系统（sis），因此也可以用一套具有sis功能的dcs来统一管理，这样业主当然欢迎。但保险公司需要第三方的认证，而认证就要有量化的概念，因此iec 制定了标准，将安全等级分为四级。所谓sil全名为安全完整性等级。根据目前的制造水平，变送器的安全等级仅为sil2，若要满足sil3的要求，可采取冗余措施，至于dcs，目前一些大的dcs制造商都已通过了tuv认证，达到了sil3。按照目前的社会的生产水平，只要符合sil

11、3的标准就可以满足化工及重石化行业的安全要求了。因此越来越多的仪表制造厂商使其产品具有sis的功能，这是当前的一个热点。5、科学仪器的在线化随着科技的进步，科学仪器的结构日益简化、体积缩小、重量减轻、操作也更方便、价格也逐步降低，而且能在工业条件下操作。因此在过去只能在实验室内进行离线操作的科学仪器，现在可以在生产现场进行在线运行了。例如质谱仪在武钢的高炉上试用，用来分析炉顶煤气的成分。从应用的角度来看，这种仪器也可看成工业自动化仪表中的一员了。今后这种趋势还会加速发展。新型仪表不断出现在过去认为不能检测的禁区，现在有了突破。如二相流的测量已有产品处于试用阶段，如德国swr公司的微波气，固二相流量计，英国solartron公司的dualstr-eammki气液二相流量计，美国malfiaid公司的lp多相流量计等。而swr公司的气、固二相流量计已在武钢高炉喷煤粉系统上试用。6、软测量技术正在发展由于生产工艺的复杂性：工业环境的恶劣性，使得有些重要的或者关键性的参数不能进行直接测量，只能借助计算机技术，依靠其他相关能测得的参数进行推导。用这样间接测量的方法，有人称之为虚拟仪表。实现软测量技术的关键在于研发人员首先要了解工艺生产，