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智能仪表_ | 火狐电竞
智能仪表_
发布时间:2023-07-04 08:21:10

  执行器在自动控制系统中起着十分重要的作用。智能执行器方面,由于广泛采用和吸收微计算机控制、微机械等新技术、新成果,应微机随动系统”结构模式,尤其是电动执行器智能化得到了进展。就国内也出现许多新的具有智能功能的执行器。例如上海锐凯仪表有限公司的RK-Z系列电动执行器就是其中之一。它具有多种控制方式、自诊断、多协议通信等功能。

  软件设计方法论的这套基本原理已经经过了多年的进化。每种概念的影响程度不尽相同,但它们都经历了时间的洗礼。基于这些基本原理设计者可以采用更多更成熟的设计方法。这些基本原理有助于设计者回答以下的问题:1.将软件分割成独立的组件时会采用何种标准?

  2.怎样将软件的原则性表示详细分割成函数或数据结构?3.有没有定义一个软件设计的技术质量的统一标准?

  在自动化控制系统中,仪器仪表作为其构成元素,它的技术进展是跟随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器仪表适应常规控制系统的要求,它们以经典控制理论和现代控制理论为基础,以控制对象的数学模型为依据。当今,控制理论已发展到智能控制的新阶段,自动化仪器仪表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器仪表的智能化的状况与进展,以及当今对智能仪器仪表研究、开发热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器仪表智能化技术的进展,关注仪器仪表装置与控制系统技术的互动发展,这对推进我国自动化技术水平的进一步提高将是大为有益的。

  智能仪器由于引入了高性能处理器,功能强大,性能优异,使用灵活、方便,是现阶段仪器仪表的主体。随着新技术、新工艺和嵌入式系统技术的不断进步,智能仪器也在不断发展,不断提高智能水平。最初作为测量器具的仪器已发展成一门较为完整的学科,并在当今国民经济和科技发展中发挥着日益重要的作用,占有至关重要的地位。

  智能变送器中,由硅制成的微传感器可按需要把信号放大、处理及控制集成到一块硅芯片上,已研制开发出多种结构的固态硅微传感器和集成化智能变送器,它们具有信号处理及某些智能功能。例如重庆川仪横河公司采用先进的硅谐振传感器先后设计开发的EJA系列智能压力/差压变送器和EJX系列多变量变送器,测量精度高达0.075%和0.025%,电子部件可互换,具有自组态功能、高稳定性和高可靠性。

  美国StoneL公司把高度可靠的固态阀位传感器和现场总线技术相集成,生产了低成本、高可靠的智能阀位指示器,具有多种防护等级和通信协议。其中通信协议有:AS-I(执行器传感器接口)协议,Modbus协议,DeviceNet协议,FF协议。另外,通过网关可实现与Profibus或者Ethernet及其他协议通信。(1)

  许多科学的进展首先取决于仪器仪表的进展。仪器仪表技术是通过测量获得数据信息的信息技术,自动化仪器仪表工业是信息工业的源头,它的根本属性就是信息性。在生产过程中,自动化仪器仪表对“物质流”信息进行检测、传输、显示、控制与执行,进而实现管理和决策。它主要包括各种电量与非电量的传感器、变送器及自动检测仪表、自动显示仪表、自动调节仪表、系统控制装置、执行器等,是国民经济各部门的重要技术装备之一。

  智能仪器仪表发展很快,在国内市场上已经出现了各种智能化仪表,例如,具有自动进行差压补偿的智能节流式流量计,具有对图谱进行分析和数据处理的智能色谱仪等等。国际上品种更多,例如,美国Honeywell公司生产的DSTJ-3000系列智能变送器,能进行差压值状态的复合测量,可对变送器本体的温度、静压等实现自动补偿;美国Foxboro公司生产的数字化自整定调节器,采用了专家系统技术,能根据现场参数迅速地整定调节器的调节参数。智能仪器仪表的研究开发是当前自动控制领域热点之一,有相当多的智能仪器仪表已进入实用化阶段,可从以下几方面进行分析:

  ③智能处理技术:智能处理技术可以说是仪器仪表中最重要硬件平台和最关键的软件资源。

  ⑤可靠性技术:随着仪器仪表技术复杂性增大和应用领域的扩大,可靠性技术的重要性越来越受到重视。

  而随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体,越来越多的智能仪表软件成为了生活中必不可少的一部分。所以智能仪表的软件设计成了智能仪表中的重要一环。而如何经行软件设计这将是我们将要面临的问题。

  软件设计即“…the process of applying various techniques and principles for the purpose of defining a device, a process or a system in sufficient detail to permit its physical realization.”“…应用各种各样的技术和原理,并用它们足够详细的定义一个设备、一个程序或系统的物理实现的过程。”对任意的工程产品或系统,开发阶段绝对的第一步是确定将来所要构建的制造原型或实体表现的目标构思。这个步骤是由多方面的直觉与判断力来共同决定的。这些方面包括构建类似模型的经验、一组引领模型发展的原则、一套启动质量评价的标准、以及重复修改直至设计最后定型的过程本身。计算机软件设计与其他工程学科相比还处在幼年时期,仍在不断变化中,例如更新的方法、更好的算法分析、以及理解力的显著进化。软件设计的方法论的出现也只有三十年多一点,仍然缺乏深度、适应性和定量性质,通常更多的与经典工程设计学科相联系。尽管如此,现今的软件技术已经存在、设计质量的标准也可使用、设计符号亦可以应用。软件设计包括软件的结构设计,数据设计,接口设计和过程设计。结构设计是指:定义软件系统各主要部件之间的关系。数据设计是指:将模型转换成数据结构的定义。接口设计是指:软件内部,软件和操作系统间以及软件和人之间如何通信。过程设计是指:系统结构部件转换成软件的过程描述。软件设计原则:一、设计对于分析模型应该是可跟踪的:软件的模块可能被映射到多个需求上。二、设计结构应该尽可能的模拟实际问题。三、设计应该表现出一致性。四、不要把设计当成编写代码。五、在创建设计时就应该能够评估质量。六、评审设计以减少语义性的错误。软件的设计是一个将需求转变为软件陈述(表达)的过程。这种陈述给一个对软件的全局观点。系统通过逐步求精使得设计陈述逐渐接近源代码。这里有两个基本步骤;第一步是初步设计Preliminary design,关注于如何将需求转换成数据和软件框架。第二步是详细设计Detail design,关注于将框架逐步求精细化为具体的数据结构和软件的算法表达。发生中的设计行为、数据、算法和程序设计都需要由现代程序所需的界面设计这一清晰的行为来结合起来。界面设计Interface design建立程序布局和人机交互机制。贯穿设计过程的质量由一系列的正式技术评定formal technical reviews或设计排演designwalkthroughs来评价。软件指导方针1.设计应该展现层次结构使得软件各部分之间的控制更明智。2.设计应当模块化;这就是说,软件应在逻辑上分割为实现特定的功能和子功能的部分。3.设计应当由清晰且可分离的数据和过程表达来构成。4.设计应使得模块展现独立的功能特性。5.设计应使得界面能降低模块之间及其与外部环境的连接复杂性。6.设计应源自于软件需求分析期间获得的信息所定之可重复方法的使用。

  现代智能仪器是把一个微型计算机系统嵌入到数字式电子测量仪器中而构成的独立式仪器。嵌入的计算机系统可以是芯片级,如单片机、数字信号处理(DSP)等;可以是模板级,如PC104;也可以是系统级,如微型计算机系统,可编程单芯片系统(SOPC)等。智能仪器在结构上自成一体,带有专用的微型处理器系统和丰富的接口,能独立完成测试。

  智能变送器在实用过程中,经历了数模混合到全数字的发展阶段。在初期阶段的智能变送器可输出模拟和数字两种信号。例如,具有代表性的产品有:ST3000差压变送器、3051C差压变送器、STT3000温度变送器等,它们的主要特点是具有补偿功能和校正能力,如差压变送器有温度压力补偿能力,温度变送器有非线性校正能力,通过现场通信能对变送器进行远程组态、调零调量程和自诊断。所有自动控制中的大量信息都必须通过变送器引入系统,变送器必须适应和满足控制系统的技术要求。现场总线控制系统中的变送器必须是数字式的,具有数字通信能力。同时技术性能有很大提高,一般都具有控制功能,具有自诊断自校正和报警功能,具有更大的量程比。由于现场总线的多标准,变送器也适应不同标准现场总线协议,出现了与不同标准现场总线配套的智能变送器。与此同时还出现了多参数变送器,它可以接受多个输入参数,具有更多的智能功能。值得一提的是,传感器大都存在交叉灵敏度,表现在传感器的输出值不只决定于1个参量,当其他参量变化时输出值也要发生变化,使得测量性能不稳定,测量精度低。多传感器信息融合技术的出现解决了这类问题,所谓多传感器信息融合技术,它是通过对多个参数的监测并采用一定的信息处理方法达到提高测量精度的目的。

  要拥有良好的设计特征不是靠碰运气,而在设计过程中通过综合运用基础设计原理、系统方法论、彻底的评定回顾可以有助于良好的设计。软件设计方法每天都在进化,作为已经经过测试和细化的方法,良好的设计应具有以下的四种特性,并在所有这些特性之间保持一致。1.将信息领域的表达转换为软件设计的表达的机制。2.表示功能组件及其界面的符号。3.逐步求精和分割的试探。4.质量评估的指导方针。开发软件的时候,不管采用何种设计方法您必须能够熟练运用一套关于数据、算法和程序设计的基本原理。

  什么是智能化的仪器仪表?至今虽然没有一个明确的统一的定义,但在仪器仪表的刊物、广告、产品说明书等中不恰当的使用“智能化”的情况较多,把一些还不具有智能功能的仪表也称为智能仪表的现象时有出现。到底应该如何理解和表达仪器仪表的“智能化”,什么样的仪器仪表才能称作智能化的仪器仪表,虽然,什么是“智能”?目前没有统一的定义,但一般认为“智能”是指“一种根据外界变化的条件,确定正确行为的能力”。因此,智能化的仪器仪表应能随着外界条件的变化做出正确的反应,模仿和扩充人的智能行为。从信息技术发展的几个层次看,“数字化”是最低层次,“智能化”是最高层次。它具有总结经验、理解、推理、判断和分析的能力。“智能化”的标志是知识的表达与应用。因此,在仪器仪表中,“智能”的含义可有两个层面:即采用人工智能的理论方法和技术;具有拟人智能的特性和功能.经常出现的情况是,把带有微处理器的仪器仪表称作智能仪表,其实,应该有所区分:如果该仪器仪表采用了人工智能的理论方法和技术或该仪器仪表具有拟人智能的特性和功能,该仪器仪表就可称为智能仪表。也就是说,带有微处理器的仪器仪表不一定是智能仪表,而相反智能仪表必然带有微处理器。没有微处理器的仪表很难实现智能仪器仪表应具有的特性和功能。虽然没有一个明确的统一的定义,但他的进展历程却是不容否定的。他总共经历了模拟仪表时代·数字化仪表时代·仪器仪表新概念—虚拟仪表技术·仪器仪表真正意义上的智能化—采用人工智能技术的智能仪表这四个时代。控制系统发展过程中,控制理论、仪器仪表装置和系统应用技术之间关系密切,相互依存,相互促进,但仪器仪表技术总是跟随控制系统技术发展的。例如,在经典控制系统和现代控制系统中,仪器仪表技术的核心技术为模拟技术,以基地式仪表和单元组合式仪表的方式与系统匹配。

  现场是控制系统的前哨阵地,是控制信息的发源地和控制命令的操作执行地,因此可以说,现场仪表是控制系统最直接、最重要、最关键的部分。由上述可知,现代控制系统中更多的智能和控制功能将向现场转移。因而传感器、变送器、执行器等现场仪表智能化得到飞速的发展。这除了它本身的重要性之外,它还得益于固态传感器技术的发展,使得传感器、变送器向智能化技术迈进了一大步。火狐电竞