基于市场经济下的工业自动化仪表的发展趋势

基于市场经济下的工业自动化仪表的发展趋势

张帆赵若菱王铭祚

（辽东学院机械电子工程学院，辽宁丹东118003）

摘要：市场经济的迅猛发展推动了工业自动化仪表在国内的飞速前进。然而由于行业基础较差，在发展过程中面临了诸多难题。本文概述了工业自动化仪表的发展现状，探讨了其发展中遇到的问题，并剖析了工业自动化仪表的发展趋势。

关键词：工业自动化仪表；发展现状；应用趋势

一、工业自动化仪表的发展现状

工业自动化仪表是所有设备体系的控制核心，是决定重型设备性能的关键性要素，拓宽了每个国家和地区在装备工业上的进步空间。经过几十年的潜心研究，国内的自动化仪表逐渐延伸到越来越多的应用场合中，而且构成了颇具规模的、科技水平先进的工业架构。然而相比于欧美发达国家，我国的仪表仍然有着不小的差距，还要进一步提升仪表装置的工程应用性与稳定性。同时，目前大部分是一般性用途的，适用于新形势的智能化仪表有待深入摸索与研发。

新世纪的信息化大潮从本质上改变了工业自动化体系的内涵。这个体系应囊括自动化传感装备、运行元件、自动调控部件与总体调控体系等。其中的自动调控部件包括运行调控体系和过程调控体系。在显示类、温控类、流控类与压控类等大多数仪表领域，国内已拥有了最关键的核心解决方案。我国掌握了一些新产品的自主研发能力，甚至向境外出口产品，但是没有足够的技术先进性。

二、工业自动化仪表的发展中遇到的问题

相比与西方发达国家的前沿性产品来说，我国自动化仪表起点较低，根基不够坚实，与之差距显而易见。而且在前进过程中难免遭受到国内外市场的无形压力，面临严峻的竞争挑战，系统性矛盾日益激化。

我国在工业自动化仪表发展过程中，创新性不足，大多数人从国外进口一整套系统，但是却无法对其充分地研究，也就未能转化成自主性的科技成果。公司职员仍然未能形成科研单位应有的开创性。从某些层面上看，我国自动化产业及其科技手段已经取得了一定的突破，从而促成了工业信息体系的发展。众所周知，自动化仪表能有力地推动国内经济社会的迅猛发展，然而政府没有对这一行业颁布有效的鼓励举措。另一方面，因为一些大集团对国产仪表不太熟悉，对其没有足够的信心，恶性循环导致形成了盲目采用进口产品的传统。在仪表行业内部，对前沿性科技与仪表的研发水平较低，产品的稳定性不足，产品的性能较差，而且缺乏对某些特殊场合的专用型产品。高端仪表通常由外国产品占主导市场，大型化仪器主要来自于进口。

三、工业自动化仪表的发展趋势

近些年来IT技术发展迅猛，工业自动化仪表也因此得到了发展的契机。特别是在新世纪，通讯技术突飞猛进，仪表的研发目标与架构理念也随之有了翻天覆地的变化，出现了大量既有普通仪表的传统功效，又开发出专用性的新型仪表。智能化是工业自动化仪表的主导发展方向。智能化指的是产品囊括了多个新功能。譬如，在数年以前，如果仪表进行湿度、压强补偿，就要专门对湿度和压强进行测试，利用运算设施来专项计算，而在此时一台智能化的计量变送设备就能完成以上所有工作。再比如智能化执行设备拥有了多样化的自测性能，也能进行简易的检修预报。在执行设备的杆子延伸达到限定长度时，系统会予以警告，以便维修工程师及时检修。在阀门的操作过多时也会警告工程师及时介入，从而降低了故障率。在应用于腐蚀性场合时，如果达到流量限定值或时间限定值，就会予以警告，这样工作人员能够在第一时间替换，这是由于长期处于腐蚀环境中产品性能会受到影响。

在工控领域，以往只有专门的调控设备才能进行算法调控，而现阶段只要在智能化的变送设备中插入PID元件，就能在工地一线与仪表无缝连接，可以自行调控，从本质上实现了控制分散化，进一步降低了主机设备的压力，有利于快速的调控，从而提高了体系的稳定性。现场总线的发展前景十分光明，应该被广泛推广普及，然而繁杂的全球标准限制了其发展。譬如，现场总线的最早的全球标准超过了十个，后期颁布了工业网络的全球标准也超过了二十个，之后还会颁布总线通讯标准。同时很多大集团与机构也在颁布相应的准则，譬如西门子等集团都在颁布与之相应的无线准则。对于消费者而言，过于繁冗的标准不利于广泛的推广应用，因此全球的无线标准应该统一化。

工业化要求高效率、可靠性、高质量、能耗小等。目前企业生产规模正在逐渐扩张，譬如发电系统的功率超过了一百万千瓦，石油集团超过了千万吨，高分子化学系统超过了一百万吨，导致测控量值呈现出指数级攀升。假如仪表趋于通讯无线化，保养和操作的工程师人数将大幅降低，其他工程机构和消费者都会因此受益匪浅。所以制造近距离、稳定性高的无线化仪表是现阶段的一大趋势。科学仪器正逐渐趋于便捷实惠、易于携带，而且能够在工业化的恶劣环境下正常工作。以往仅仅在理想条件下可以进行室内运行的科学仪器，如今已经能够在生产一线执行在线任务。而且新型仪表也成功地延伸至传统理念中无法检测的禁区，如二相流的测量已有产品处于试用阶段，如德国SWR公司的微波器等。

工业生产逐渐提高了对产品质量的要求，而且政府的规定对低能耗也有相应的限制，所以提高测控体系的精度也是大势所趋。譬如变送器的精度已经从0.75%提升至0.04%。用于贸易交换计量的科氏质量流量计，精度已达到0.05%，部分气体超声波流量计的准确度已达到0.5%，同时新一代的DCS也以此作为一个重要的指标。近些年来新建的大型工程，在筹备阶段已经对有关产品的精度提出明确的限定。这不但是入门要求，也是对生产厂家的能源要求。由于生产工艺的复杂性，工业环境的苛刻条件，导致很多与工业要求息息相关的指标无法进行直接测量，仅仅能仰仗于计算机技术，参考其它能直接测得的相关性能和公式以演算或预测出其数值范围。这种间接测量的方法，被业界称之为虚拟仪表。实现软测量技术的重中之重在于，相关的研发工程师首先要熟悉工艺生产，会进行简单的工艺操作，同时还要熟练掌握测试与计算机通讯的技术，才能取得理想的测试效果。

参考文献

[1]李运胜，对现阶段我国工业自动化仪器仪表行业的展望[J].中国高新技术企业，2011，（02）.

[2]廖红华、黄鹏、胡筱蜻，智能化仪器仪表技术发展综述[J].电工技术，2013，（01）.

[3]张毅冰，我国仪器仪表产业现状和亟待解决的问题[J].决策探索（下半月），2012，（02）

作者简介：张帆，学历：本科在读，就读于辽东学院机械电子工程学院，测控技术与仪器专业，研究方向：仪器仪表类；

赵若菱，学历：本科在读，就读于辽东学院机械电子工程学院，测控技术与仪器专业，研究方向：仪器仪表类；

王铭祚，学历：本科在读，就读于辽东学院机械电子工程学院，测控技术与仪器专业，研究方向：仪器仪表类。