智能儀表發(fā)展歷程及技術(shù)優(yōu)勢

智能儀表建立在微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，超大規(guī)模集成電路的嵌入，將CPU、存儲器、A/D轉(zhuǎn)換、輸入/輸出等功能集成在一塊芯片上，甚至將PID控制組件也置入其中。加之現(xiàn)場總線的應(yīng)用，智能儀表與控制系統(tǒng)之間的數(shù)字通訊將替代以往的模擬傳遞，大大提高了精度和可靠性，避免了模擬信號在傳輸過程中的衰減，長期難以解決的干擾問題得到解決。此外，由于數(shù)字通訊，節(jié)省了大量電纜、安裝材料和安裝費(fèi)用。

智能儀表及其技術(shù)的發(fā)展歷程

歷經(jīng)以模擬技術(shù)為特征的電動單元組合儀表、以數(shù)?；旌霞夹g(shù)為特征的DDZ-S系列儀表的開發(fā)后，1983年，美國霍尼韋爾公司向制造工業(yè)率先推出了新一代智能型壓力變送器，這標(biāo)志著模擬儀表向數(shù)字化智能儀表的轉(zhuǎn)變。當(dāng)時的這種智能變送器已具有高精度、遠(yuǎn)距離校驗和靈活組態(tài)的特點，并告知用戶：盡管初期購置費(fèi)用較高，但會被較低的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用所補(bǔ)償。緊隨其后的十年里，國外其他公司的智能壓力變送器也陸續(xù)在一些生產(chǎn)線上被采用，它們包括：Rosemount、Foxboro、YOKOGAWA、Siemens、E&H、Bailey、Fuji和ABB等。但由于缺少高速的智能通訊標(biāo)準(zhǔn)、用戶對于高精度監(jiān)控要求并不突出、培訓(xùn)等服務(wù)機(jī)制相對薄弱，當(dāng)時的智能應(yīng)用并不樂觀，只占到了約20%的市場。

隨著微電子、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及綜合自動化程度的不斷提高，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的智能儀表，其技術(shù)也同樣在過去的二十多年里得到了迅猛的發(fā)展。目前國外智能儀表占據(jù)了國際應(yīng)用市場的絕大比重，如何結(jié)合目前智能儀表的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗并快速跟蹤國際智能前沿技術(shù)應(yīng)用于我國智能儀表的開發(fā)研究成為振興民族智能儀器儀表的一大突出問題。

智能儀表的優(yōu)勢和特點

智能儀表在工業(yè)自動化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用得益于其突出的技術(shù)優(yōu)勢和特點，諸如其高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度、易維護(hù)性。以智能變送器為例，智能儀表具備如下優(yōu)點：

(1)精度高智能變送器具有較高的精度。利用內(nèi)裝的微處理器，能夠?qū)崟r測量出靜壓、溫度變化對檢測元件的影響，通過數(shù)據(jù)處理，對非線性進(jìn)行校正，對滯后及復(fù)現(xiàn)性進(jìn)行補(bǔ)償，使得輸出信號更精確。一般情況，精度為最大量程的±0.1%，數(shù)字信號可達(dá)±0.075%。

2)功能強(qiáng)

智能變送器具有多種復(fù)雜的運(yùn)算功能，依賴內(nèi)部微處理器和存儲器，可以執(zhí)行開方、溫度壓力補(bǔ)償及各種復(fù)雜的運(yùn)算。

(3)測量范圍寬

普通變送器的量程比最大為10:1，而智能變送器可達(dá)40:1或100:1，遷移量可達(dá)1900%和-200%，減少變送器的規(guī)格，增強(qiáng)通用性和互換性，給用戶帶來諸多方便。

(4)通信功能強(qiáng)

智能變送器均可實現(xiàn)手操器進(jìn)行操作，既可在現(xiàn)場將手操器插到變送器的相應(yīng)插孔，也可以在控制室將手操器連接到變送器的信號線上，進(jìn)行零點及量程的調(diào)校及變更。有的變送器具有模擬量和數(shù)字量兩種輸出方式(如HART協(xié)議)，為實現(xiàn)現(xiàn)場總線通訊奠定了基礎(chǔ)。

(5)完善的自診斷功能

通過通信器可以查出變送器自診斷的故障結(jié)果信息。

對于智能儀表技術(shù)及其應(yīng)用未來發(fā)展方向的建議

(1)智能儀表的智能化程度有待進(jìn)一步提高

智能儀表的智能化程度表征著其應(yīng)用的廣度和深度，目前的智能儀表還只是處于一個較低水平的初級智能化階段，但某些特殊工藝及應(yīng)用場合則對儀表的智能化提出了較高的要求，而當(dāng)前的智能化理論，如：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經(jīng)具備潛在的應(yīng)用基礎(chǔ)，這就意味著我們有必要也有能力結(jié)合具體的應(yīng)用需要下大氣力開發(fā)高級智能化的儀表技術(shù)。

(2)智能儀表的穩(wěn)定性、可靠性有待長期和持續(xù)的關(guān)注儀表運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性是用戶首要關(guān)心的問題，智能儀表也不例外，隨著智能儀表技術(shù)的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸續(xù)投放市場，這需要我們始終把握一個原則：每一項智能新技術(shù)的應(yīng)用有待實踐的檢驗，是否用戶有信心和勇氣敢于做“第一個吃螃蟹的人”。這就需要安全性、可靠性技術(shù)的并行開發(fā)。

(3)智能儀表的潛在功能應(yīng)用有待最大化

目前工業(yè)自動化領(lǐng)域的實際應(yīng)用尚未將智能儀表的功能發(fā)揮最大化，而更多的只是應(yīng)用了其總體功能的半數(shù)左右，而這一應(yīng)用現(xiàn)狀的主要原因是，控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)忽略了諸如現(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢，這需要儀表廠商與用戶建立良好的合作伙伴關(guān)系，加強(qiáng)長期合作，以短期投資促長期效益，通過建立“智能儀表+現(xiàn)場總線”的控制系統(tǒng)架構(gòu)，確立優(yōu)化的投資觀念，達(dá)成和諧共贏的目標(biāo)。

(4)繼續(xù)加大國內(nèi)智能儀表的開發(fā)投入

智能儀表技術(shù)及應(yīng)用還需要經(jīng)歷一個較為漫長的成熟發(fā)展期，而對于國內(nèi)智能儀表技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)面臨著更大的挑戰(zhàn)，這種局面召喚著國內(nèi)儀表行業(yè)共同探討智能儀表的發(fā)展問題，應(yīng)對激烈的國際競爭市場，擔(dān)負(fù)儀表產(chǎn)業(yè)的歷史使命，在日益優(yōu)厚的國家及政府扶持政策下，堅持產(chǎn)、學(xué)、研的密切結(jié)合，繼續(xù)加大國內(nèi)智能儀表的開發(fā)投入。