自动化仪表在智能制造中的角色与挑战

自动化仪表在智能制造中的角色与挑战

王正堂唐锋

新疆中科杰良石油工程技术有限公司 841000

摘要：随着现代科技的飞速发展，智能制造已成为全球制造业的重要趋势。在这一背景下，自动化仪表作为智能制造体系中的关键组成部分，发挥着至关重要的作用。本文旨在探讨自动化仪表在智能制造中的角色、应用现状以及面临的挑战，并提出相应的解决方案。

关键词：自动化仪表；智能制造；角色；挑战

引言

随着我国工业体系的日渐完善，自动控制技术也在化工工业生产、精密加工等领域的持续改进中不断发展。在化工产业中，利用特定元件和内置集成系统的辅助，能够实现自动化仪表和控制系统的应用，依据系统变量执行终端控制命令。这确保了各个组件在运行过程中能按预设的外部传感器接口协同工作，从而对设备、空间条件以及各类运行状态进行精确调控。通过引入自动仪表和控制系统，可以更有效地克服因人为技能不足所造成的生产加工不一致性问题，从而在某种意义上使企业的生产和发展达到了降低损失和增加收益的效用。

1自动化仪表在智能制造中的角色

1.1数据采集与监控

自动化仪表是智能制造系统中数据采集的“眼睛”和“耳朵”。它们能够实时、准确地获取生产过程中的各种参数信息，如温度、压力、流量、液位等，为生产过程提供精确的数据支持。通过集成到PLC（可编程逻辑控制器）或SCADA（监控和数据采集系统），这些数据可以被进一步处理和分析，以实现对生产过程的实时监控和控制。

1.2过程控制与优化

基于采集到的数据，自动化仪表可以参与生产过程的控制与优化。例如，在污水处理过程中，超声波液位计、溶解氧计等仪表可以实时监测水质参数，并根据预设的程序自动调整格栅运行、提升泵工作状态及曝气池溶解氧浓度等，从而确保工艺的稳定性和高效性。这种闭环控制不仅提高了生产效率，还降低了能耗和人力成本。

1.3故障预警与维护

自动化仪表还具有故障预警和维护功能。通过对设备运行状态的持续监测，仪表能及时发现潜在问题并发出警报，提醒操作人员采取相应措施。这有助于减少设备停机时间，提高设备的可靠性和使用寿命。同时，结合智能诊断技术，还可以实现远程故障诊断和维修指导，进一步提升维护效率。

2面临的挑战

2.1技术创新不足

尽管我国在自动化仪表的研发和应用方面取得了一定成绩，但在高端技术和核心部件方面仍依赖进口。这导致我国在一些关键技术领域缺乏自主创新能力，难以满足智能制造对高精度、高可靠性仪表的需求。

2.2标准化与互操作性差

不同厂家生产的自动化仪表往往存在标准不一、接口不兼容等问题，这给系统集成和互联互通带来了很大困难。此外，由于缺乏统一的标准和规范，也增加了系统的复杂性和维护难度。

2.3安全性与稳定性挑战

随着智能制造的发展，生产系统对自动化仪表的安全性和稳定性要求越来越高。然而，在实际应用中，由于环境因素、设备老化等原因，仪表可能会出现误报、漏报甚至失效的情况，给生产安全带来隐患。

3自动化仪表在智能制造中的应用

3.1探测仪表和执行机构

自动仪表控制系统的智能操作主要依靠的是计算机的综合功能，利用数码显示器，保证了在读取数据的过程中，系统可以根据过滤方式、校准方式、补偿方式和诊断方式等，来进行各种操作功能的转换。比如，压差传感器的智能化实现，就是依靠其内部复杂的传感特性，使其具备多个节点操作的能力，并通过温度和流量感知装置的安装，确保了数字信息的处理准确性。另外，这种传感器还可以通过自动仿真的方式，对输入的参数进行建模，验证初始状态和系统命令执行状态之间的区别，并将其与计算机终端相结合，对出现故障的地点进行显示，并将其记录和保存起来，从而提升系统的智能化程度。仪表执行机构的智能运用，可以使系统的使用性能得到更大的提高，确保在校验和执行的时候，各种参数都可以通过主系统，真正地完成以信息采集、存储、分析和诊断为基础的监控功能，从而真正地体现出系统的操作规范。

3.2在线分析智能平台

智能在线分析关键依赖PAT技术设定相关参数，PAT技术以实时物理量分析为核心，依赖感应线圈解析外部传感器传输的数据。在线分析的关键在于结合内部和外部感知系统的层面，传感器捕获的信息即时传递给微处理器，接着依据仪表当前运行状态逐一比对参数。如此，通过验证参考数据与实时数据，能深入剖析当前操作可能出现的故障。此外，借助人工智能技术，如模糊逻辑控制和神经网络算法，能从参数属性角度识别并预测潜在故障，通过对各个时间点的参数分析，构建对应的解决方案，确保系统与传感器终端的精准配合，提高仪表的精度和效率。此外，智能化实施也增强了仪表操作的稳定性，微处理器与传感器间的指令交互确保参数发布维持在预设范围内，确保所有操作问题都能通过数据信息准确反映，实现即时、智能的响应，保证在线分析和监测的连续性。

3.3智能化控制系统架构

通过集成模糊控制器和人工智能控制器，控制系统得以实现参数优化与智能匹配，例如PID模糊调控下的智能操作，通过自适应代码和程序设置，自动校正并比较指令参数，同时适应线性与非线性关系。在操作出现偏差时，内置的参数调整算法会在智能指令的引导下逐步优化，提升系统的智能化水平。在整合的信息管理系统中，控制系统的特性独立于整体仪表，与企业的生产流程无缝衔接，使得仪表分析与控制策略紧密结合，从而协调仪表内部参数变化和指令执行，确保各工序间的指令精准对接，有效防止人为失误。在此基础上，提出了一种新的基于网络的新的信息整体结构，如图1所示。界面层主要介绍了系统中的各种基本功能模块；技术层面包括多种架构，为接口层的运营提供技术支撑；在业务层面上，主要完成了对前端的信息采集与突发事件的处理。在石油化工企业的安全生产体系中，其功能是实现安全数据查询、日均数据查询等功能。

3.4推进标准化与互操作性工作

建立统一的行业标准和规范体系是推动自动化仪表发展的重要保障。政府和行业协会应加强协调与合作，制定和完善相关标准和规范，促进不同厂家生产的仪表之间的兼容性和互操作性。同时，加强与国际标准的接轨工作，提升我国自动化仪表的国际竞争力。

3.5提升安全性与稳定性水平

针对安全性和稳定性问题，应从设计、制造、安装、调试等多个环节入手进行全面改进和提升。采用先进的传感器技术和信号处理算法提高测量的准确性和可靠性；加强设备的维护和保养工作延长其使用寿命；建立完善的应急响应机制及时应对突发情况的发生。

结语

自动化仪表在智能制造中扮演着至关重要的角色。它们不仅是数据采集与监控的核心工具也是过程控制与优化的重要手段更是故障预警与维护的关键支撑。面对当前存在的挑战和问题我们应积极采取措施加强技术创新与研发投入推进标准化与互操作性工作提升安全性与稳定性水平以推动我国智能制造事业的快速发展

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