仪表发展（精选12篇）
仪表发展 篇1
流量仪表是衡量物质量变的工具, 不仅广泛应用于各工业领域、市政工程, 还是改进产品质量、提高经济效益和管理水平的重要手段;也是评估节能降耗、污染排放的科学依据。由于影响因素较多, 仪表的原理多达10余种, 类型不少于200多。在工业自动化系统中, 它是信号源头, 数量虽只占系统自动化仪表的1/5, 但价格约占1/3;在科学评估节能降耗、污染排放中占监控仪表一半以上。因此, 它在国民经济中有着重要的地位。
市场评估
国外市场
据Flowresearch的网络调查, 近5年国际经济普遍不太景气的形势下, 流量仪表世界市场年均增长率 (CAGR) 仍达到了2.6%, 销售额从2002年的31亿美元增长到2007年的35亿美元, 其中传统仪表 (节流、容积、涡轮、转子流量计等) 为负增长, CAGR为-2.2%, 从2002年的16.43亿美元 (占总量53%) 降至2007年的15.05亿美元 (占43%) ;而新型仪表 (电磁、超声、科氏流量计等) 年增长率平均达6.2%, 自2002年的14.57亿美元增至2007年的20.19亿美元, 其中, 电磁、超声、科氏流量计的年增长率及销售额见表1。电磁流量计的CAGR不到2%, 因其基数已较大, 而且技术也较成熟。
该调查认为, 涡轮流量计在国际上许多国家常用于测气体或粘度较小的液体, 由于仪表中有转动件, 维护工作量大, 近5年的CAGR为-3.2%, 销售额从2002年的4.1亿美元下滑至2007年的3.48亿美元。专家认为, 超声近年来增长势头虽咄咄逼人, 但涡轮较超声便宜得多, 有价格优势;与节流装置相比, 量程比可达10:1, 且较准确, 在贸易结算上, 仍为中小客户乐于选用。容积式流量仪表为非速度型仪表, 安装无直管段要求, 准确度一般可达到±0.5%, 但较笨重。口径一般小于0.2m。近5年销售额自2002年的5.2亿美元降至2007年的4.52亿美元, CAGR为-2.7%。专家认为新型仪表在不少领域中取代传统仪表, 是一个总的发展趋势, 但过程将是漫长的。
(单位:亿美元)
国内市场
据统计, 2005年在国内自动化仪表市场中, 年销售流量仪表达23亿元人民币;压力变送器约18亿元 (其中约5亿元左右的差压变送器是与差压流量计配套的) ;温度仪表12亿元;物位、液位仪表10亿元。从流量仪表的类型来看, 由于节流装置较为笨重, 技术含量相对较低, 国外厂商基本未涉足这类产品的中国市场, 我国工程中选用这类仪表也主要立足于国内产品, 年销售量不少于20万台, 约6亿元人民币以上。
我国研制、开发流量仪表的力度与国外有较大差距, 多满足于仿制, 这个问题可以从仪器仪表知名展会MICONEX2006, 略见端倪。参加这次展会中外厂商共展出10余种原理的流量仪表共297台次, 按展出的频率数列于表2。从表2可知, 在所分类的16项中, 展出前6项展品的厂家共204家占总数69%, 说明它们是当前中外仪表厂家所关注的热点, 而其中科氏流量计, 国外参展有17家占总数68%, 国内仅8家, 是否说明对这种准确计量质量流量的仪表, 国内是否重视不足;而内锥流量计, 国内参展达30家占总数91%;国外仅3家, 国内市场又是否过热?
表2还反映了以下一些情况:
■电磁流量计仍是流量仪表中的热点, 居于首位。我国各大仪表厂 (上海光华、威尔泰、开封仪表, 重庆川仪) 都将其列为主要产品。据美国ARC咨询公司评估, 中国近年由于特别重视环境保护, 依靠上水/下水, 冶金、矿山、纸浆、制药业的高速发展, 今后5年, 电磁流量计在我国CAGR将达到10.7%, 预计从2003年的3.8亿增至2008年的6.4亿人民币。
■超声的优点较多, 既准确、压损又小, 特别适宜贵重流体的贸易计量, 国内外都较重视, 只是国内展品多为测液体的, 测气体的虽也有几家, 应用于现场、特别是用于贸易结算尚存在一些问题。
■热电式的展品也较多, 由于它可以测质量流量, 且灵敏度较高, 受到业内的重视, 但它的插入式形式只能测干燥, 纯洁的气体, 准确度也不是厂家所宣传的那么高, 距实用尚待时日。
发展趋势
结构日趋简洁、轻便
早期流量仪表为纯机械就地显示, 如容积式流量计。不仅结构复杂笨重, 重量/口径比很大;且其中的转动件因磨损需经常维修。随着工业管道口径日益增大, 插入式仪表以其结构简单、轻巧、拆装简便, 日益受到用户青睐, 而近十年发展最快的电磁、超声流量仪表, 管道中更是没有任何转动件、阻力件, 结构更为简洁, 且压损小, 准确度高, 是最有发展潜力的流量仪表。
功能力求完善、多样
早期流量仪表为就地显示 (如容积、转子) , 随着工业水平的不断提高, 已不能适应工艺要求数十台仪表集中显示、调节、控制。有必要将传感器 (也称一次表, 如孔板、喷嘴、内锥) 与变送器 (也称二次表) 分离开。并将流量参数转换为电参数, 远传至中央控制室。随着工业规模再扩大, 模拟信号已无法适应, 输出信号需转换为数字信号, 以适应现场总线系统、SCADA系统的要求。
为增加仪表的可靠性, 不少仪表已增加多达1 0余种自诊断功能。如KROHNE公司推出的Optiflux电磁流量计, 可自诊断如气泡、电极腐蚀、积垢、电极短路、流体导电率、非满管、衬里损坏、外部磁场等多方面的仪表状况。
仪表功能的多样化也是一种发展趋势, 如超声除测流量外, 还可测流体成分, 声速;科氏除测流量外, 还可测流体密度。
准确度日益提高
随着贸易全球化, 经济市场化, 贸易双方都要求计量仪表日益准确, 以减小经济上的损失, 为此, 采取了不少措施, 如:
■ISO5167新标准的公布普遍加长了节流装置前直管段长度, 以确保仪表处于充分发展紊流中, 其目的仍在于提高这类仪表的准确度。
■超声波流量计已成为贸易核算较理想的流量仪表, 它也有前直管要求, 如达不到可采取多通道以充分扫描管内流速分布, 以提高准确度。
■插入式流量仪表, 以测线速为代表的均速管、或热式;仅测管道直径上多点流速, 当直管段较短时, 准确度往往低于±3%, 为改善这一状况可采取了在同一截面插入两支以上的均速管, 以充分反映管内流速分布来提高准确度。
■涡轮流量计在主涡轮后增设辅助涡轮, 它可校正主涡轮的出口角的变化进行修正, 以提高准确度。
■科氏流量计。据美国高准公司宣称, 该公司推出的科氏流量计, 流量准确度可高达±0.05%;密度准确度达±2×104g/cc。
安装力求简便
在管道口径随工程日益增大情况下, 流量仪表的安装、维护应力求简便, 且不影响工艺流程的正常运行, 如:
■插入式
这类仪表有插入式涡街、涡轮;电磁;均速管;热式等, 仅需在管道上焊一个不大的接头, 且可不断流进行装卸, 十分方便。但这类仪表准确度仅±2%～5%, 一般不适用于贸易核算。
■外夹式
无需在管道上进行加工, 只需将换能器夹装在管道外壁, 较插入式安装更为简便, 目前已有商品出售的有GE公司 (美) 推出的CTF878气体超声波流量计及CONTROLOTRON公司 (美) 推出的1010DV气体超声波流量计。准确度目前可达到±2%。
量程日益增大
长期以来, 占流量仪表60%～70%的差压式仪表量程比只能达到3:1;涡轮、涡街、转子、容积这类仪表量程比可达10:1, 仍难以满足用户的需求。过去常采用并联多台仪表来解决, 实属无奈之举。随着近年来微电子计算机技术的发展, 采取智能式差压变送器, 即可解决差压式流量仪表量程比小的问题。而电磁、超声、科氏由于原理的优越, 量程比达几十比一, 则轻而易举。
多相流迫切有待解决
国内外对多相流流量仪表的研发已进行不少于二、三十年, 已处于工业试用阶段, 十分成熟的产品还不多, 归纳起来, 多采用以下三种方法:
■将两台单相流量仪表, 串联组合, 各自输出为S1、S2, 而S1=f1 (qmx) ;S2=f2 (qmx) (qm为流量, x为分相率) 。解两个方程式, 即可知qm、x。
■采用现代新技术, 如γ射线、微波、核磁共振、全息技术、示踪法、过程层析成象技术等。
■软测量方法。基于成熟的传感器硬件, 以计算机技术为平台, 通过软测量模型运算处理来完成。
目前进入实用阶段的有德国SWR公司的微波气固两相流量计;英国SOLARTRON公司推出的DUALSTREAM MK1气液两相流量计;美国MALFI-FIAID公司开发的LP多相流量计等。我国也积极开展研发, 多在高校进行, 处于样机阶段。
直管段长度力求减小
10余种原理的流量仪表除容积式、科氏、转子流量计外, 都是速度型, 要求通过仪表的管内流速分布应为充分发展紊流。为此, 仪表前应具有较长的直管段, 一般为十几至几十倍管径长度。如占流量仪表市场一半以上的节流装置, 根据ISO5167标准, 为保证必要的准确度, 直管将达40D。在管径日益增大的情况下, 这个要求很不现实难以实现。因此, 近年来一种以环形通道为特点的节流装置 (环孔、内锥、槽道、梭式流量计) 应运而生, 这类仪表不仅仍具有节流装置可承受恶劣工况的特点, 而因其环形通道具有整流作用, 其所需直管段仅几倍管径, 倍受用户欢迎。
显示逐步数字化
流量仪表的输出显示, 从表盘指针显示至通过变送器将流量值转换为标准的模拟电信号 (0～10V或4～20m A) , 可进行远距传送至中央测控室显示或打印。而为了适应当今大型工程, 传送距离要求达到数公里以上, 模拟量的传送已不能适应要求, 则需要通过HART协议, 将标准电模拟信号转换为数字信号以适应现场总线与远距离通讯的需求。通过RS232/RS485通讯转换器, 连接HART协议转换器与PC机通讯口相连接, 可使通讯距离达数公里, 其中RS232通讯距离约2公里, 而RS485加一个中继器, 可使通讯距离达到10公里。
校验力争干标
流量是一个推导量, 由一些基本参数 (长度、质量、时间) 组成;同时它又是一个动态量, 只有流体运动时才产生流量, 因此, 它又与流动的状态密切相关。影响流量大小的因素很多, 有些因素如流速, 管径的影响可以通过函数确定;还有不少因素难以确定, 需要用流量系数C予以涵盖来修正仪表所测的流量值, 流量系数C对当前绝大多数流量仪表来说, 必须通过校验装置。几十年来, 流量仪表都难避开这一繁琐的校验程序, 必须建立庞大昂贵的校验装置。
但是, 现在有些仪表 (如孔板、超声波流量计) 已可避开实校而通过干标得到流量系数, 准确度也可控制在应用可接受的程度。所谓干标, 即严格控制制造的几何尺寸。通过一定的标准, 可以得到流量系数, 但欲达到这个目的, 还是要通过大量的校验, 积累数以万计的数据;归纳整理才有可能。不少仪表如涡街, 均速管等为省略校验程序, 也积极向干标目标努力。要使某一种仪表达到干标的目的, 应该由行业协会组织进行, 才可能得到业内的认同。
压损力求减小
当流体流过流量仪表时, 由于仪表中存在运动件、阻力件, 会产生一些不可恢复压力损失;即使仪表中空无一物, 如科氏流量计, 因要强制流体流向改变, 也会有较大的压力损失;电磁、超声流量计由于流体与管壁的摩阻, 也会有些压损, 不过相对较小, 可忽略不计。流量仪表所产生的压力损失, 造成了流动的滞缓, 为维持正常的工艺流程必须加大动力, 以弥补这个损失。加大动力所需的年运行费, 对有些仪表特别是管径较大时, 是一个不菲的数字, 可能为初始购置费几十倍。节能降耗在世界各国, 特别是发达国家都十分重视, 因此, 流量仪表的压力损失已被列入订货者的选型条件。压损过大的流量仪表特别是当口径较大时, 基本上已被用户排除在外;同时, 研发压损小的流量仪也列入了生产厂家的课题。
流量仪表伴随着现代工业的发展有必要逐步完善其性能;而技术的进步也让流量仪表的完善成为可能, 这二者是相辅相成, 相互促进的。
流量仪表的准确度反映了它接近真值的能力。它不仅取决于仪表的原理及制造, 还必需由校验装置在理想状态下来确定, 而实际使用时, 往往因达不到那样理想的条件, 准确度会下降不少, 样本中的准确度只是一个可能达到的最高值。
近十几年以来, 我国GDP增长率都在两位数以上, 大型工程如雨后春笋, 但令人遗憾的是, 由于国产自动化仪表在性能、质量、可靠性等方面与国外相比仍存在不小差距。国产仪表并未在火热的建设中应运而生, 壮大起来。而国外不少知名企业如:A B B、E+H、Emerson、Krohne、横河为降低成本, 增强竞争力, 纷纷在我国建立了生产基地或销售服务中心, 但核心技术仍由他们严格控制中。
在仪器仪表行业中, 大力倡导创新意识, 建立独立知识产权的品牌, 振兴民族仪表工业, 仍是迫不及待、任重道远, 不可等闲视之。
仪表发展 篇2
在过去的几年里，国外知名仪器仪表企业对中国市场的投入力度不断加大，三资企业以及民营企业均得到快速发展，本土市场的竞争力得到明显提升。与此同时，受益于国家大力推进节能减排和绿色经济的政策，以及现代制造业、清洁能源、海洋工程、智能电网专项、城市轨道交通、民生领域等新兴行业带来的需求变化均为行业提供了巨大的发展机会。
对于仪器仪表行业的发展变化，大多数企业主都有所意识，也做出了相应的应对措施，对产品结构、服务研发以及人员配置进行调整，然而真正能展开并起到实效的企业微乎其微，面对即将来临的变革，中国仪器仪表企业，尤其中小企业却存在着很多问题，三大掣肘更是制约行业变革的一大阻碍。那么，这三大掣肘具体是什么呢？亿矿网来为大家一一解答。
一、资金。据中国仪器仪表行业协会统计，2011年行业利润同比增幅在20%，这个增幅放在整个机械行业，也是一份出色的成绩，这些统计包括了国有企业、三资企业、民营企业。但是就民营企业而言，由于市场竞争的激烈，利润有趋近被压的形式。如何调整行业生态，让占过半生产总值的民营企业发挥应有的活力，成为一个重要的问题。
二、人才。这同样是一个老生常谈的话题，缺高端人才、缺技术蓝领几乎成了整个装备制造业焦头烂额的问题。虽然仪器仪表类专业在不到10年的时间内，其办学规模大约翻了两番。呈现出招生和分配两头热的良好状态，但是却远远跟不上仪器仪表行业发展的人才缺口。而随着仪器仪表向虚拟化、网络化和智能化发展，各种理工科地交叉将越来越多，这对我国现有培养行业人才的模式将形成巨大的挑战。
仪器仪表技术的发展现状与趋势 篇3
[关键词]仪器仪表；数字化；智能化；网络化
[中图分类号]F626.5
[文献标识码]A
[文章编号]1672—5158（2013）05—0481—01
智能仪器系集电子、单片机、自动化仪表、自动控削、计算机应用等技术于一体的跨学科的专业技术。近20年以来，智能仪器已逐步在电子信息、通迅、自动化等信息类领域普及运用。伴随着做电子技术、计算机技术的高速发展，各类测控仪器在虚拟化、网络化、智能化的发展中，已呈现出富有生命力的更加广阔的发展前景。下面，笔者结合工作实践和个人思考，对智能仪器的概况进行初步介绍，并对其发展趋势进行探讨。
一、我国仪器仪表技术目前发展状况和差距
1.我国仪器仪表技术目前发展状况
我国仪器仪表行业整体呈高速、平稳发展势态，行业呈现以下特征：
首先，我国的仪器仪表需求量日益加大，成为发展最快的国家之一。目前我国生产的部分产品已经占到全世界的十分之一；
其次，并购重组速度加快。经过几年的发展和市场竞争，电工仪器仪表生产企业的生产集中度、集约化、规模化得到进一步提高，并形成了以少数电能表企业为龙头引领整个行业发展的局面。
第三，国际标准制定达到世界水平。国内多家企业、科研院所参与研制的具有自主知识产权技术的EPA正式纳入现场总线国际标准，标志着我国在现场总线领域拥有了国际认可的自主核心技术；
第四，先进自控系统、检测仪表、高端科学仪器等在研发及应用方面不断取得突破性进展。如上海维思仪器仪表有限公司研制的多声道超声波流量计，填补了我国高压气体超声流量计的空白，具有自主知识产权。
2.我国仪器仪表技术与国际水平的差距
首先，我国仪器仪表行业与发达国家相比有10年～15年的差距。我国企业生产的产品基本能够满足科研、生产和社会各个方面的一般性需求，但是高端需要主要依赖进口；
第二，产品可靠性差。现代工业仪器仪表的总体特征是高可靠性、高性能、高适用性，我国企业的大部分产品与国外产品的差距也正在这些方面。
第三，数字化、智能化、集成化水平低。我国产品一般常规品种居多，智能型产品刚刚起步。
第四，新技术应用不够。国际上目前普遍采用电子设计自动化（EDA）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）等技术。而在我国这些技术尚不能得到充分利用；
第五，创新能力不足。目前我国的先进仪器仪表绝大多数依靠进口，但国外最先进的仪器仪表一般都在实验室里自行研制，市场上无法买到。我国要进行第一流的科技创新活动不能只依靠进口仪器仪表，必须从现在就开展研制最先进的仪器仪表的活动。
第六，环境在线监测市场有待开拓。目前，我国环境监测仪器多是中小企业生产的中低档产品，技术水平一般，产品种类少，故障率高，使用寿命短。
二、我国仪器仪表技术的发展趋势
1.数字化
有“数字化时代骄子”之誉的DSP（Digital SignaiProcessing）“信号处理技术”与数字信号处理器DSP（DigitalSignal Processor）的结合就是数字信号处理解决方案（DSPS）。它是数字化时代解决电子仪器开放式的体系结构（OSA）设计的关键技术环节之一，其应用广度与深度正在不断扩展。DSP是一种适用于密集型数学运算与实时信号处理的做处理器，以其精巧而复杂的技术提供了丰富而优良的软硬件资源，具有良好的性价比和灵活性。它可实时完成FIR滤波、IIR滤波、FFT及DFT、各种通信体制下的信号编解码等。数字化信息时代的背景下，DSP应用几乎遍及整个电子领域。另外，随着VLSI技术的发展，在DSP系统的研制和设计中引入了并行处理技术，比如，以ADSP2106X系列并行32bit浮点DSP为代表可方便地组建大规模分布式并行系统和共享总线式并行系统，它可以满足运算量日益增长的雷达、声纳、软件无线电等应用领域的要求。以DSP为核心的技术及创新产品正成为现代仪器仪表领域的制高点。
2.智能化
微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展引起了仪器仪表结构的根本性变革，即以微型计算机为主体，代替传统仪表的常规电子线路，成为新一代具有某种智能的灵巧仪表。这类仪表的设计重点，己经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的微机模板或微机功能部件、接口电路和输入/输出通道的设计，以及应用软件的开发。传统模拟式仪表的各种功能是由单元电路实现的，而在以单片机或嵌入式系统为主体的仪表中，则由编程软件、各种特殊而复杂的功能模块、简化的用户组态编程功能以及各种典型应用的控制策略包等模块组成的软件，来完成众多的数据处理和控制任务。这类仪表已经实现人脑的一部分功能，例如四则运算、逻辑判断、命令识别等，有的还能够进行自校正、自诊断，并具有自适应、自学习的能力，因此称之为“智能仪表”。
从仪器仪表技术的发展趋势来看，仪器仪表的智能化是仪器仪表发展中不可逆转的趋势，数字技术在仪表中的应用不但使其性能、精度得到了快速的提升，而伴随现场总线的问世，为仪器仪表的更新换代、产品升级以及实现进一步的高精度、高性能，特别是多参数在线实时测控与自动测控，高稳定、高可靠、高适应性、多功能、低消耗等提供了巨大动力和发展空间，让智能仪表的信息交换更为迅捷，预诊断、预维护等功能成为现实。
3.网络化
基于Internet和Intranet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合，代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流，已在测量与测控领域内显现.如网络化流量计、网络化传感器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等，都成为人们的新宠.网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问，实时获得仪器的工作状态；通过友好的用户界面，不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测，还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机.与传统的仪器相比，网络仪器具有无可比拟的优势，如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛；系统操作简单，人机界面友好，便于扩展和维护；通信标准公开、一致、开放，仪器间信息资源共享，具有互操作性，可组建大规模分布式测控网络，等等.因此，网络仪器已成为现代仪器仪表发展的突出方向.
三、结束语
伴随着微电子技术、测量控制技术、计算机技术等技术不断进步和彼此渗透，更加有效地促进了智能仪器的迅速发展，智能仪器仪表因为其体积小、功能强、功耗低等优势，也迅速在家用电器、工业生产、科研系统等得到了有效运用。可以预见，在不远的将来，各种功能的智能仪器仪表会广泛地使用在社会的各个领域。
参考文献
[1]王平，浅探智能仪器及其发展趋势，硅谷，2010年04期
[2]侯立宇，我国仪器仪表行业现状及发展，机械工业标准化与质量，2011年11期
浅谈仪器仪表发展 篇4
1、科技的创新和高端产品的研发
随着经济和技术的发展, 对自动化控制和检测技术的要求越来越高, 从而出现了大量自动化控制和检测的新技术和新产品, 如功能安全技术和安全仪表系统, 无线传感器网络和无线仪表等技术和高端产品。在这些新技术和新产品方面, 国内企业与国外的差距比较大。如不采取有效措施, 迎头赶上, 有可能出现新一轮国外产品垄断。
目前国内的一些中低档产品已具有规模优势和国际市场竞争力, 比如普通数字万用表等产品占了世界很大产量, 家用电度表生产能力占世界的50%。然而, 国内高端的分析仪器几乎100%都是依赖进口。
据统计每年从国外进口的先进仪器设备价值近六千亿人民币, 其中具有高端技术的或涉及国家安全的仪器设备禁止进入中国大陆, 据统计每年从国外进口的先进仪器设备价值近六千亿人民币, 其中具有高端技术的或涉及国家安全的仪器设备禁止进入中国大陆。这种局面迫使国内的仪器仪表企业必须改变原来的研发模式, 向研发生产高端分析仪器的方向发展。根据“十二五”计划, 中国的仪器仪表行业将在未来5年里以中高端产品市场为目标, 大力加强设计、制造和质量检验能力, 使国产产品稳定性和可靠性得到大幅度提高。
2、拓展仪器仪表行业的应用领域
国内仪器仪表行业一直以来都是应用在传统的服务市场, 像冶金、火电等行业。随着市场需求迅速变化, 越来越多的新型产业开始兴起, 物联网、智能电网等新技术快速发展, 食品、药品安全等领域的需求也受到高度关注, 国家对能源综合利用、环境保护提出了更严格的要求, 经济发展环境正在发生变化, 这些都为仪器仪表行业提供了广阔的市场和新的发展机会。
3、专业人才的培养和研发资金的投入
研发产品和技术都需要大量的专业人才和资金, 然而, 国内的一些大学对于仪器仪表行业的相关专业课程都不是十分的重视, 这就导致了仪器仪表行业的专业人员极度空缺, 没有专业的人才, 哪来的新产品和新技术!其次就是研发资金的投入。国内很大一部分企业在技术上都不是自主研发的, 因为一项新技术或是一项新产品的研发生产, 资金投入是相当的大的, 一些企业舍不得资金的投入, 于是采取沿用他人的技术方式, 这就导致了国内的专业技术的落后。时间一久必然会出现与国际仪器仪表行业的脱轨, 国外新产品新技术垄断国内的仪器仪表行业。
这些发展的“鸿沟”并不是一时半会就能够跨越, 未来的路还很长, 也许还会碰到更多的坎坷和磨难, 但是只要中国仪器仪表人能找到正确的方向, 坚定的走下去, 一定会跨越这些发展“鸿沟”, 创建出更加繁荣的仪器仪器市场。
二、仪器仪表的发展主流
新型传感器技术与智能化技术研究成果分子层次的现代化学研究成果、米级的紧密精密机械研究成果、基因层次的生物学研究成果, 以及高精密超性能特种功能材料研究成果和全球网络技术推广应用成果等在内的一大批当代最新科技成果的问世, 使仪器仪表领域发生了根本性的变革。这些成果不仅成了现代仪器仪表科技及其产业赖以生存与发展的土壤、基础、支撑与动力, 而且还正在迅速改变仪器仪表的工作原理与本质特性, 并使其具备和拥有了传统仪器仪表根本无法涉及与实现的众多的、全新的、超高的功能。可以说, 现代仪器仪表产品已成为最具典型的高科技产品。
国内产品的高科技化是仪器仪表的发展主流在世界范围内, 尤其是近20年来, 微电子技术、计算机技术、精密机械技术、密封技术、特种加工技术、集成技术、薄膜技术、网络技术、纳米技术、激光技术、超导技术、生物技术等高新技术获得了迅猛发展, 也不断地对仪器仪表行业提出了更高、更新、更多的要求, 如要求产品反应速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、检测微损甚至无损、遥感遥测遥控距离更远、使用更方便、成本更低廉、无污染等, 同时也为仪器仪表科技与产业的发展提供了强大的推动力, 并成为仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。
目前, 它不但已经完全突破了传统的光、机、电的框架, 向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向迅速发展, 而且由于大量采用高新科学技术的研究成果、跨学科的综合设计、高精尖的制造技术与严格科学的实际应用, 正朝着更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制对象全方位信息的方向发展。
三、仪器仪表产品发展重点
工业自动化仪表:重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表;全面扩大服务领域, 推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化, 完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变, 5年内数字仪表比例达到60%以上;加速具有自主知识产权的自动化软件的商品化。
电工仪器仪表:重点发展长寿命电能表、电子式电能表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。到2005年, 中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95%;到2010年, 高中档电工仪器仪表国内市场占有率应达到80%。
仪器仪表元器件:“十五”及2010年以前, 尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品, 品种占有率达到70%~80%, 高档产品市场占有率达到60%以上。通过科技公关、新品开发, 使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平, 部分产品接近国外同类产品先进水平。
根据我国国民经济和社会发展提出的需求, 在充分认识到国际仪器仪表发展的趋势后, 国家制定出仪器仪表发展的战略目标:在未来10~15年内, 充分利用我国经济高速发展和巨大的市场优势, 大力推进新技术新工艺在仪器仪表中的应用研究, 掌握各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技术, 使我国仪器仪表产业总体水平同国际水平的差距缩短到3~5年, 约30%的产品达到国际同期先进水平, 国产仪器仪表在大工程中的配套能力达到85%以上, 在国内市场需求中占领75%以上的份额。
仪表发展 篇5
二、主题教育的内容第一、围绕转变观念开展教育。教育引导职工转变和树立四个方面的观念：一是，转变平均主义和大锅饭思想，加强和细化日常考核，严格执行公司《经济责任考核办法》和《职工上岗考核与劳动纪律管理暂行办法》，各单位要制定与效益挂钩的奖金分配方案，树立多创效多分配的观念，提高工作的积极性和钻研业务的主动性。二是，转变轻视大庆石化市场服务质量的思想，提～部职工对大庆石化市场的认识，摆正位置，用满意服务巩固大庆石化市场，用实力在竞争中扩展大庆石化市场，树立内外市场并重、以服务求发展的观念。三是，转变重生产轻经营的观念，彻底消除只干不算，不计成本的习惯意识和做法，树立效益第一观念，从生产型向经营型转变。四是，转变将企业发展与个人前途割裂开来的思想，把企业的兴衰与个人利益紧密联系起来，树立与企业荣辱与共、共同发展的思想。第二、围绕完成全年生产任务开展教育。教育和引导职工发扬不怕苦、不怕累、攻坚啃硬、连续作战的精神和“团结协作、科学严谨、顽强拼搏、追求卓越”的大检修精神，做到听从指挥，协同作战，科学管理，文明施工，优质、安全、高效完成各项生产任务，杜绝重特大火灾、爆炸事故和各类因工伤亡事故的发生，工程合格率达到100 %，用户满意率达到100%。全面打造大庆石化仪表110服务品牌。全面完成05年产值7200万元，利润150万元的奋斗目标。第三、围绕加大市场开发工作力度，扩大生存发展空间开展教育。要教育和引导职工积极为公司开发市场出谋划策，献计献力。要让大家树立“三维市场开发”观念，即开发传统市场、开发新业务市场和反向开发自身管理市场。在传统市场开发上，大力实施满意大庆石化战略，通过进一步加强同总厂、石化公司各单位的协调沟通，充分发挥公司在大庆石化地区的优势，通过满意服务树立品牌形象，巩固和扩展石化市场。做到“巩固石化内部市场，延伸大庆周边市场，进军国内同行业市场”的开发战略。第四、围绕增强干部职工素质，提高公司经营管理水平开展教育。教育和引导职工积极钻研技术，形成主动学习、自觉学习的氛围。05年公司将进一步完善培训工作体系，通过开办专项培训班、对外委培、组织自学和工作中培养等形式，提高各级领导干部、管理人员和技术工人的素质。通过这项活动，提高职工对培训工作的认识，调动参与培训的积极性，促进培训工作的开展。要教育各级管理干部，进一步提高工程项目施工管理水平和责任意识，从而提高单位工程创效能力，实行单项工程成本核算和施算一体化，强化预结算管理，提高企业的经济效益。第五、围绕向先优模学习开展教育。教育和引导职工自觉向先优模看齐，向姜兵、刘显静、陈春鸿和龚峰学习，各单位还要注重发掘和培养本单位的典型，让职工们学有榜样，赶有目标，在全公司形成人人讲奉献、时时讲创新、处处讲效益的大好局面。
三、形式和方法
（一）认真传达贯彻总厂职代会精神、建设公司职代会精神和公司职代会精神，组织职工学习总厂编印的《“加快发展、二次创业”教育读本》，组织干部职工进行学习讨论，紧密结合本单位实际，开展好形势任务教育，公司准备在下半年召开一次主题教育形势任务报告会。
（二）召开各基层公司经理、书记参加的 “加快发展、二次创业”主题教育座谈会，让他们对这项活动提出意见和建议。
（三）大力宣传主题教育先进单位和个人的事迹，将本公司里的姜兵、陈春鸿等先进任务的事迹进行广泛宣传。各单位要把学习外单位先进与学习本单位先进结合起来，掀起学习先进的热潮，形成多样化的榜样群，营造加快发展的氛围。
四、几点要求
（一）提高认识，加强领导。主题教育开展得成效如何，领导干部是关键。各级领导干部首先要转变观念，从总厂扭亏脱困、建设公司发展和仪表公司的需要出发，深刻认识开展“加快发展、二次创业”主题教育的重要意义，要增强紧迫意识、、大局意识和责任意识，把主题教育工作摆上重要日程，综合治理，加强对主题教育的领导，抓好活动的组织和措施落实。
（二）联系实际，狠抓落实。各单位要按照建设公司和仪表公司主题教育的内容，结合本单位实际确定工作重点和主攻方向，突出本单位特点，把着眼点放在教育引导干部职工转变观念上，提高自身素质上，开发市场、创造经济效益上。通过教育，促进本单位各项任务的完成和经济效益的提高。
仪表发展 篇6
摘 要：核能发电是一项新型技术，利用核能发电需要对核反应堆进行合理有效控制，防止核辐射对人们身体以及周围环境产生破坏，需要借助于科学技术手段对核反应堆进行有效控制，核电厂中应用数字化仪表控制系统恰恰方便实现了这一点。本文对核电厂数字化仪表控制系统的应用现状以及发展趋势进行分析，旨在促进核电厂健康稳定发展。
关键词：核电厂；数字化仪表控制系统；应用现状；发展趋势
过去核电厂数字化仪表控制系统是单机测控系统，但是随着计算机技术的飞速发展，其已经发展成为集散控制系统，并且在通信技术飞速发展的背景下出现了全数字化仪表控制系统。全数字化仪表控制系统的优点是在现场总線控制系统以及可编程控制器中融入了常规电厂集散控制系统，其应用领域更加广泛，比如应用在常规岛、BOP以及核岛的全过程控制，确保核电厂安全稳定运行。
1 核电厂数字化仪表与控制系统概述
基于数字计算机技术完成自动控制与保护、信息显示以及网络通信来实现核电厂的监测与控制功能，履行该功能的所有硬件设备和软件就被称为核电厂数字化仪表与控制系统。
该系统的主要功能分为信息处理与显示功能和控制功能。其特点是实现全厂信息管理和过程控制以及复杂的控制规律的综合控制。核电厂数字化仪表与控制系统提供了一个集成的计算机系统，其信息、控制和监测功能覆盖了核电厂的所有过程系统。核电厂数字化仪表与控制系统的类型主要分为集中型和集散型。集中型计算机控制系统具有能集中显示操作、利用率高等特点。但是集中型控制系统网络控制、分散控制的优点体现不出来，还需使用大量的控制电缆，灵活性、扩展性较差。另外，系统可靠性也是一个主要的问题，即所谓的危险集中，通常是采用多重冗余计算机的方式提高系统的可靠性。
2 核电厂数字化仪表和控制系统的应用
2.1 必要性
数字化是改善核电厂性能的需要，进一步提高安全性、改善经济性是世界核电发展必须解决的课题。为此，除了反应堆本体设计采取各种改进或革新措施外，需要仪表和控制系统作出重大变革，主要是：
2.1.1 巨大改进的人机界面 过去几十年核电厂运行经验表明，在发生的各种事故中60%以上主要是由人的失误引起的。对美国三哩岛事故和，苏联的切尔诺贝里事故的调查也表明，人的失误是造成事故的主要原因。因此必须对人机界面进行重大改进，要求改变信号的显示方式和显示内容，克服控制室显示信号过多、过于分散、工作面过大的状况；要求减轻操纵员观察、分析、判断的负担，特别是事故工况下，减轻对操纵员正确决策的依赖；要求提供更加智能化的人机界面，给操纵员提供更多的决策支持和操作引导功能等。
2.1.2 高度的自动化 现代的核电厂需要实现高度的自动化运行。一方面为了进行负荷跟踪发电和全厂综合协调控制运行，使核电厂运行在最佳状态，以达到更好的经济性；另一方面，使各种操作尽可能自动执行，所有保护动作都自动触发自动完成，在预计运行事件或设计基准事故开始后30min时间内，不需要操纵员的干预，使核电厂的运行性能和安全不直接依赖于操纵员的立即响应，也使操纵员有比较充裕的时间进行冷静、全面的分析和判断，从而可以大大减少误判和盲目处置的概率。
2.1.3 高度的可靠性 仪表和控制系统的问题，如控制特性不好、信号传输过程中的干扰、重要设备故障是引起堆处、不安全状态或计划外停堆的重要原因，因此需要仪表和控制系统达到高度的可靠性。
2.1.4 高度的可维护性 核电厂的仪表和控制系统是一个十分复杂、庞大的系统，如何保证它自身长期、连续地处于可靠的工作状态，直接影响到核电厂的连续运行能力和安全性；同时仪表和控制系统设备维护是一项工作量很大、技术性很强的工作，对核电厂营运来说是一项很大的负担。因此，需要仪表和控制系统具有高度的可维护性。
2.2 数字化是技术发展的必然
在过去的几十年里，电子、仪表及控制设备领域发生了根本性的技术变化：①数字化技术在传统工业领域，如火电厂、石油化工厂及加工工业等得到日益广泛的运用，并表现出巨大的优越性，已经完全处于主导地位。②电子器件及电子设备制造工业已经转向数字化系统。核工业领域的需求是无法独立支撑模拟仪表和控制设备的制造工业体系的。模拟器件和仪表的备品备件及技术支持的获取已经越来越困难。③目前的教育培养主要面向数字技术，年轻一代对模拟技术了解很少，制造单位、设计单位和营运单位越来越缺少熟悉模拟技术的人员。
因此，核电厂仪表和控制系统实现数字化是技术发展的必然。
3 发展趋势
核电厂仪表和控制系统正在向全面数字化方向迅速发展。
①世界核发达国家近年发展的新一代核电厂无一不是采用全数字化的仪表和控制系统，这包括已经建造并投入运行的法国的1450MW N4系列压水堆核电厂（1996年）和日本的1350MW ABWR沸水堆核电厂（1997年），以及已设计完毕尚未建造的美国APl000、System80+等。②老一代核电厂设计在建造新厂时改用数字化的仪表和控制系统，如俄罗斯的WER核电厂在连云港建造时采用了数字化仪表和控制系统。我国在建的岭澳二期核电厂也对法国原900MW压水堆核电厂设计在仪表和控制系统方面做了重大改进，采用数字化仪表和控制系统。③许多老一代的在役核电厂已经进行或正在进行仪表和控制系统数字化改造。
所以，核电厂仪表和控制系统实现数字化是大势所趋。
4 总结
总而言之，在核电厂中应用数字化仪表控制系统意义重大，也是未来发展的必然趋势，并且随着科学技术的发展，数字化仪表控制系统将会不断升级换代，在确保核电厂安全稳定运行的同时能够提高核电厂的供电质量。核电厂的运行有利有弊，我们需要格外注意核电厂运行过程中引发的辐射问题，依靠数字化仪表控制系统进行合理有效控制，同时需要不断培养核电厂数字化仪表控制系统操作专业人才，确保有足够的人员储备，促使核电厂数字化仪表控制系统更加完善。
参考文献：
[1]王家胜.核电厂数字化仪控系统改造中的几种控制系统综合应用分析[J].核科学与工程，2005（09）：231-238.
化工自动化仪表的发展与应用 篇7
1 化工自动化仪表的分类
自动化仪表分类方法很多, 根据不同原则, 可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类, 可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表 (很少见) , 按仪表组合形式, 可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置, 技仪表安装形式, 可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表, 随着着微处理机的蓬勃发展, 根据仪表有否引入微处理机 (器) , 又可分为自动化仪表与非自动化仪表。根据仪表信号的形式, 可分为模拟仪表和数字仪表等等。仪表覆盖面比较广, 任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序, 他们中间互有渗透, 彼此沟通。例如变送器具有多种功能, 温度变送器可以划归温度检测仪表, 差压变送器可以划归流量检测仪表, 压力变送器可以划归压检测仪表, 若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表, 但都很难确切划归哪一类, 户外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。
2 我国化工自动化仪表的发展
在新中国成立之前, 我国的国情较为复杂, 当时并没有成立专门的仪表制造工厂, 从而也就没有相关的仪表制造业。而在新中国建立之后, 我国开始对各项工业大力发展, 在我党的领导下, 我国开设了仪表制造工厂, 仪表制造业由此产生。可以说, 在新中国成立后, 我国的仪表制造业出现了质的改变, 从无到有, 我国的仪表制造业有了明显的发展。随着我国社会经济的不断发展, 我国的仪表制造业在也出现了新的变化, 在20世纪50年代, 我国生产出了气动仪表, 而这一仪表被广泛的应用于化工产业中, 随着时间的推移, 我国又生产出电动仪表, 而电动仪表的出现, 使得我国的仪表实现了集中控制的目标, 并且相对于气动启动仪表来说, 电动仪表的体积相对较小, 同时仪表监测的可靠性以及准确性也相应的得到了提升, 在我国的化工领域中发挥了越来越重要的作用。而在20世纪60年代的后期, 半导体和集成电路有了更好的发展, 在半导体和集成电路发展的同时, 自动化仪表的体积进一步缩小, 其性能也在进一步的提升, 自动化仪表也开始采用计算机来进行相关数据和自动化方案的处理。
而随着时代的进步, 在当今社会中, 我国的化工自动仪表无论是在性能上还是在质量上都具有了世界级的水平, 并且其还在不断的进行完善, 并且自动化仪表的样式也变得多种多样, 针对不同的化工生产可以采用不同的化工自动化仪表, 这样就使得仪表的监测更加的准确和可靠, 所提供的监测数据也更加真实。在目前的化工领域中, 化工自动化仪表不仅具有“眼”的功能, 同时还具有了“脑”和“手”的功能, 其与生产设备之间实现了有效的连接, 两者共同构成了各式各样的自动化控制系统。各种仪表和自动化技术的不断发展, 推动了新技术和新产品的不断产生, 仪表的型号不断更新, 仪表高速的优胜劣汰, 不断的有新仪表投入使用, 这就使得我国的化工产业不断的有新鲜元素的注入, 极大的推动了化工产业的发展。
3 化工自动化仪表的主要功能
我国的自动化仪表在化工行业中应用最为广泛, 在目前的化工生产中, 自动化仪表的应用有效的提升了化工行业的生产效率, 同时也使得化工产品的质量得到了进一步的提升。而就我国目前的化工自动化仪表的应用现状来说, 其主要采用的是微电脑芯片对仪表的性能进行控制, 在对仪表性能进行控制的过程中, 实现各种功能的共同作用。在微电子技术下现代化工自动化仪表一般都具备可编程功能、计算功能、记忆功能和数据处理功能等基本功能。
3.1 可编程功能
计算机的软件进入仪表后可以代替大量的硬件逻辑电路。特别是在控制电路中应用一些接口芯片的位控特性进行一个复杂功能的控制。其软件编程很简单, 而如果带之以硬件, 就需要一大套控制和定时电路。所以将计算机软件置入仪器仪表, 可以极大地简化硬件的结构, 取消常规的巡回电路, 使产品设计更加紧凑合理。
3.2 计算功能
由于自动化仪表内装有微型计算机, 因此可以进行许多复杂的计算。在自动化仪表中, 可以经常进行诸如乘除一个常数, 确定极大和极小值等多项复杂的运算和比较。
3.3 记忆功能
由于仪表内的微型计算机配置的随机存储器具有保存记忆的功能, 既可以记忆前一状态信息, 又可以一直保存记忆, 并且可以同时记忆许多状态信息, 然后进行重现或处理, 使仪表的记忆功能不受断电的影响, 这项功能是传统仪表所不具备的。
3.4 数据处理的功能
自动化仪表可以轻松地处理在测量过程当中遇到的线性化处理, 自检自校, 则量值与工程值的转换以及抗干扰等项技术问题, 这样在增加了自动化仪表的处理功能的同时, 有效地减轻了硬件的负担。
结束语
总而言之, 由于自动化仪表的发展和应用, 使得我国的化工行业有了明显的发展, 而且自动化仪表的应用也使得化工行业的自动化发展方向逐渐明确, 化工行业的自动化也逐渐开始完善。化工自动化仪表在长期的发展中, 其性能也逐渐得到了提升, 同时其功能种类也逐渐增多, 而随着科学技术的发展, 化工自动化仪表的应用优势将更加明显, 其性能也将进一步的提升, 将更好的带动化工行业的发展, 使得生产出的化工产品更加的健康和安全。
摘要：化工生产中, 为了保障生产的有效性, 需要采用仪表对生产的过程进行有效的检验, 以控制化工产品的生产质量。随着今年来我国化工技术的不断发展, 化工技术中逐渐引入自动化, 而自动化技术的应用, 对仪表的要求也逐渐提高, 自动化仪表开始应用。自动化仪表的应用使得化工的成产效率进一步得到提高, 有效保障了化工产品生产的质量。本文就化工自动化仪表的发展与应用进行了简要的探究, 仅供参考。
关键词：化工,自动化仪表,发展,应用
参考文献
[1]李旭辉, 申轶华.化工生产中自动化控制仪表探讨[J].化学工程与装备, 2011 (11) .
[2]刘燕, 杨光华, 闫昭.化工自动化控制及其应用[J].化学工程与装备, 2010 (10) .
[3]王志清.浅谈化工生产控制自动化仪表[J].新疆化工, 2010 (2) .
电子测量仪表行业的工业设计发展 篇8
进入20世纪50年代, 伴随着晶体管的出现, 电子测量仪表的体积、重量、精度和操作复杂程度进一步大幅度降低。同时期, 美国波音公司707飞机的设计、人机工程学的运用以及德国工业设计的蓬勃发展使各电子测量仪表公司开始逐渐重视电子测量仪表的工业设计, 力求开发出能够便于操作的电子测量仪表。
20世纪70年代发展至今, 大规模集成电路的广泛应用使电子测量仪表的集成度大幅度提高, 仪表的功能进一步扩展, 这就对电子测量仪表行业的工业设计提出了更高的要求—人机交互能力和系统热稳定性能的提高, 同时又要求重量和体积进一步缩小, 这就带动了电子测量仪表行业工业设计的深入研究和发展[1]。
进入21世纪后, 电子测量仪表行业在经过近50年的发展后, 这个行业的全球规模已经扩张到每年几百亿美元的产值[2], 同时电子测量仪表也已细分为多个种类, 覆盖了基础电子测量、通信电子、生物检测、电力、遥感、医药等多个领域。随着这个行业产值的迅速膨胀与应用领域的扩展, 早期从事这个行业的公司已经发展成为行业内的顶级的公司, 如德国罗德&施瓦茨公司、美国安捷伦公司、日本安利公司、美国的是德科技、美国艾默生电子、日本松下、德国西门子等行业巨头, 这些公司基本垄断了全球高端电子测量仪表领域, 如罗德与施瓦茨公司2014年一年便卖出了上千台高端手机测试类电子测量仪表, 年销售额高达几十亿美元, 占当年全球手机测试类电子测量仪表市场的60%以上的市场份额。近些年伴随着经济危机的出现, 这些行业巨头都纷纷开始转向生物测量、电力测量等全新的领域, 同时通过产业兼并与重组, 剥离传统电子测量仪表的业务, 然后迅速推出了适用于这些新兴行业的电子测量仪表。
伴随着中国近些年经济的蓬勃发展, 国内各行各业对电子测量仪表的需求呈现爆炸式增长。由于国内电子测量仪表行业的发展水平低和国外对先进技术的垄断, 国内的电子测量仪表行业基本由国外公司垄断, 不仅造成了电子测量仪表的售价昂贵, 而且由于严格控制技术外泄从而导致国内无法使用与国外同时代的电子测量仪表。但是在超高暴利和庞大市场的刺激下, 国内也逐步发展起来了一批研发电子测量仪表的公司, 如大唐联仪、创远、星河等电子测量仪表公司。但由于中国在电子、机械、生物、物理和工业设计等领域与发达国家的巨大差距, 国内的电子测量仪表公司几乎都处于简单模仿国外行业巨头公司的产品或者生产一些低端的电子测量仪表的阶段。
国内的电子测量仪表公司都存在规模较小、科技投入少、转型困难、竞争压力大、同质化等诸多问题;同时电子测量仪表的入门门槛较高, 需要集合多学科的研究成果和资源整合能力;此外在目前国内的大环境下, 非常不利于这种需要经过深入科学研究才能有所发展的行业;因此这些因素交织在一起共同限制了国内电子测量仪表公司的发展, 使之难以与国外同类型公司竞争。
由于国外的电子测量仪表行业已经经过了近50年的发展, 电子测量仪表的工业设计已经相当成熟, 无论人机设计、热设计、结构设计、外观设计和设计理念均已经相当成熟。目前国外电子测量仪表的工业设计主要有以下几个特征:
1) 产品外形尺寸逐渐减小。
目前国外无显示屏类电子测量仪表的工业设计的最新流行趋势为小型化, 一般无显示屏类电子测量仪表的产品高度已经降低到2U以下, 仪表的宽度也不在以国际电联的19英寸设备要求为设计规范, 同时电子测量仪表的产品深度也大幅度缩短。仪表的小型化可降低产品重量、降低产品的研发投入与制造成本, 提高产品的性价比。如图1所示为德国某公司推出的小型化电子测量仪表系列, 外形尺寸非常小巧。国外有显示屏类电子测量仪表的产品高度虽然扩展到5U以上, 但产品深度却大幅度缩短, 这样的设计理念可保证仪表在有较大显示屏的同时还可以缩小产品尺寸和降低产品重量, 极大的提高产品的竞争力。
2) 人机交互正趋向于全触摸显示屏或者外接大尺寸显示屏, 以及拥有丰富的测量端口。
国外电子测量仪表的显示屏幕尺寸已提高到12.1英寸以上, 同时采用全触摸交互界面、操作系统扁平化、多测量任务窗口并行显示和极少物理按键, 极大的提高了仪表的人机交互能力和数据显示清晰度, 以便于操作人员的使用, 如图2所示为是德科技的MXA频谱分析仪表。此外仪表拥有丰富的端口类型, 涵盖了射频端口、音频端口、时钟端口、并行串口、USB接口、以太网接口、VGA接口等多种接口类型, 以适应不同使用环境的要求。
3) 全新的热设计理念。
通过优化电路设计, 多采用低功耗芯片和低功耗电路设计方案, 进一步降低整机功耗, 此外使用大面积铝基和铜基散热器、密闭散热风道和低风阻系统设计方案, 可使仪表的散热方式实现自然对流冷却方式或者超低噪音强迫对流冷却方式, 进而降低系统运行时的噪音和提高仪表安静性;
4) 仪表结构设计多采用快速插接方式。
国外电子测量仪表的结构多采用快速拼接与插接式, 功能板卡实现模组化设计和无缆化设计理念, 可实现仪表在不拆卸外壳和线缆的情况下直接更换功能板卡, 方便仪表的升级与形态变化;结构材料多采用工程塑料或者硬质铝合金以减轻仪表重量;
5) 外观更加美观与圆润化。
国外仪表多采用中性色系, 配色柔和[3], 通过一些装饰性颜色带, 丰富仪表外观色彩, 使仪表更加具有潮流感与现代气息。同时仪表多采用工程塑料包角和工程塑料外观零件, 如圆润设计的把手和具有曲面造型的前面板, 提高仪表的质感和高端感。
由于国内的电子测量仪表行业起步非常晚, 因此国内电子测量仪表行业的工业设计基本以参考国外同类型仪表为基础。
此外, 由于行业内对工业设计的重视程度不高, 长期忽视工业设计对产品品质和质感的影响程度, 因此国内电子测量仪表行业的工业设计与国外仍存在着较大差距, 主要表现在:产品外观趋同, 由于行业内公司不重视仪表的外观设计, 同时片面强调工业设计零件的成本, 因此国内电子测量仪表一般采用市场中常见的仪表类外观产品, 因此无论外观配色、外观零件设计、工业设计理念等均差强人意, 如外观颜色均采用一种颜色, 不考虑不同功能区的色彩提示, 使仪表的档次在感官上较低。
人机交互能力考虑不周全, 由于资源积累不足, 国内电子测量仪表在前期总体设计时便没有充分考虑人机工程学, 端口设计的合理程度、端口种类与分布、按键排布与大小、UI操作界面和显示区域精细度等设计均在各种缺陷, 如射频端口没有充分考虑使用者的手部操作空间, 以至于端口旋拧不便甚至射频端口的螺牙划伤手指等, 以至于后期不得不进行改版设计。
热设计不充分, 全部热设计仿真软件均为国外产品, 同时由于国内在电子散热方面的研究较为粗浅和风道设计考虑不周全, 因此国内的电子测量仪表的散热效率较低, 只能一味采用大功率、多数量风扇散热系统, 从而导致仪表噪声大、电路失效、内部灰尘较多等问题。如图3所示为国内仪表与国外仪表的内部清净度对比, 国内某仪表公司的内部板卡在使用一段时间后积灰问题严重而国外某仪表公司的内部板卡在使用一段时候仍能保持清洁。内部结构设计不合理, 国内电子测量仪表虽参考国外同类型仪表, 但由于电子设计方面能力不足, 因此往往造成内部电路臃肿, 结构部分复杂, 内部结构集成度较低, 和无法实现功能板卡模块化设计等, 严重浪费内部的宝贵空间。如图4所示, 国内某仪表公司开发的电路采用较大且明显突出的器件, 从而导致电路的结构腔体异型。
基于对国内外电子测量仪表行业工业设计的现状与问题的深入研究, 未来电子测量仪表的工业设计必将会朝着小型化、内部高度集成化、低功耗化、网络化、人机交互便捷化方向发展。
1) 小型化是未来电子测量仪表行业工业设计发展的必然方向。
伴随着电子器件功能的完善, 电路设计将更加简单化和密集化, 因此电子测量仪表的外形尺寸将不断缩小, 可能未来的某一天, 电子测量仪表的外形尺寸和现在的移动终端相仿。小型化将要求电子测量仪表的工业设计更加严谨, 通过优化仪表结构, 使仪表内部结构更加规整与简洁。同时小型化将要求电子测量仪表公司提高对仪表工业设计的重视程度, 提高工业设计在仪表开发过程中的优先级和重要性, 要采用全局的眼光看待仪表的工业设计, 使仪表的开发由电路设计为主导转变为以工业设计为主导, 从而提高产品竞争力。只有那些能补足工业设计缺陷的公司采用提前占得市场先机。
2) 内部高度集成化是电子测量仪表发展的实现手段。
通过内部模组化设计和无缆设计, 实现对仪表内部空间的充分占用, 提高内部模块集成化程度。同时内部模组化设计和无缆设计可提高仪表功能的扩展, 实现电子测量仪表功能多样化与形态丰富化。内部模块设计可提高仪表的灵活度, 仪表实际使用用户可根据使用需求灵活调整仪表的功能, 从而提高仪表的适应性。同时内部模块化设计能降低仪表的生产难度, 提高生产效率, 仪表公司可先生产各内部模块, 然后根据客户需求配置仪表, 避免整机的在线升级与校验。
3) 低功耗是电子测量仪表行业电子设计的必然要求。
伴随着电路的功耗的降低, 可大幅度缩小散热系统的复杂程度, 仪表将可采用自然散热方式或超低噪音强迫对流冷却方式, 此外仪表采用全密闭式设计、功能区域风道隔离、功能区域风量调节、优化板卡风阻等热设计手段, 能大幅提到仪表散热效能, 从而降低电子测量仪表的运行噪声, 同时有利于内部结构与板卡的清洁度, 提高设备的可靠性和运行寿命。
4) 网络化是电子测量仪表行业发展的催化剂。
伴随着目前网络的飞速发展, 电子测量仪表厂商可不再出售仪表设备, 而是通过网络使客户直接和电子测量仪表厂商连接, 客户直接租用电子测量仪表厂商提供的测试功能服务, 这样客户可以免去设备购置、维护等成本, 同时电子测量仪表厂商就能利用一套设备同时对多个用户提供网络测试服务, 提高双方的利润。
5) 人机交互便捷化是电子测量仪表发展的保障。
未来有显示屏类电子测量仪表将采用全触摸屏幕或者采用大尺寸外接触摸显示器, 免去物理按键所带来的操作不便问题, 用户可清晰查看测量结果或者同时进行多测量项业务, 同时提高UI界面扁平化设计, 方便用户调用不同测量项[4,5]。无屏类电子测量仪表将采用多种类端口、多数量端口形式, 通过丰富的端口形式, 可满足不同测试需求, 此外多测量端口可同时实现多个终端设备或者测试项目的数据采集和分析, 提高测试效率。
目前电子测量行业正悄然发生着大变革, 伴随着技术难度的降低, 行业内的公司正逐渐增多, 行业内公司的竞争激烈程度正与日俱增, 只有那些能够提高自身产品的竞争力的公司才能在这个行业中脱颖而出, 只有那些真正意识到工业设计对仪表行业的重要程度的公司才能迎风破浪, 才能引领未来行业的发展方向, 只有引领了行业发展方向的公司才能成为行业中的领军公司。
摘要：电子测量仪表行业可谓是制造业、电子行业、软件行业等多个行业最新研究成果的结晶, 虽然该行业的整体规模并不大, 但却足以体现一个国家的科技水平与科研人员的技术水平。电子测量仪表汇聚了工业设计、电子科技、软件实现、生物、物理、化学等多个学科的技术, 是多种学科交叉集成的高科技产物。本文从电子测量仪表行业的工业设计方向, 浅析了该行业现有的工业设计成果与未来发展方向, 阐述了该行业工业设计的现状、存在的问题以及国内外电子测量仪表行业的工业设计特点, 希望能对这个领域的发展有所启发与帮助。
关键词：电子测量仪表,工业设计,现状,发展方向
参考文献
[1]连学涛, 华颜涛.浅谈电子测量仪器的现状与发展[J].科协论坛, 2012 (12) :59-60.
[2]国家发展改革委经济运行局机电处.仪器仪表行业2006年运行分析及2007年趋势预测[J].中国经贸导刊, 2007 (6) :16.
[3]何人可.工业设计史[M].北京:北京理工大学出版社, 2000.
[4]人机交互的进化与未来[J].互联网周刊.2014 (3) :56-57.
仪表自动化应用发展趋势及建议 篇9
自动化仪表同时又可以称为检测控制仪表、工业仪表。在其发展的前期阶段中, 仪表主要出现在热动力、化工以及冶炼等生产过程中。由于当时仪表主要是液动式以及机械式, 只包含记录、检测以和控制功能。最近这些年才相继出现电子管类、电动式、电气机械式调节仪表, 而且因为集成电路以及半导体的发展, 仪表开始向高精度、小体积发展, 并且与计算机相结合, 进行数据处理, 由此真正实现了自动化。
仪表可以应用在生产过程中的多个方面。在实际工业生产过程中, 对自动化仪表按照测量数据进行分类, 具体如下:
1) 压力仪表。在实际工业生产过程中, 一些生产工艺主要是利用高压材料的变化来满足产品需要, 早期一般用压力计, 使其与导压管道进行相连, 观察实际生产中各个阶段压力发生的变化。
2) 温度仪表。其在实际工业生产过程中随处可见, 物质只能在一定温度和压力下才可以产生反应。在循环以及传送液体或气体物质时, 要对其温度实行监控。
3) 物位仪表。化工行业中, 能够用来测试产品和原料的液面高度。输油管道中, 能够用来测量液面的高度, 在铁路工程中, 也可以对铁轨中心线的距离进行测量。物位仪表在以上工作中都可以得到运用。
4) 流速流量仪表。流速的定义是单位时间里流经界面的液体体积或质量。有时候还要对管道中液体的累积质量或体积进行测量。
二、仪表自动化的优点
仪表自动化的主要特征就是应用电脑科技, 不需要大规模的生产, 由此可降低生产费用, 具备明显的稳定性。1) 存储功能。传统仪表使用的电路为组合逻辑, 只能在单独的时间内记载简单的内容, 当某个状态发生之后, 不能存储以前的状态, 主要原因在于其记忆时间很短。在引入电脑设备以后, 由于储存设备是区域记载, 在通电以后, 能持续存在, 还可以记载更多的内容。2) 可拓展性。因为软件的高速发展, 在很大程度上代替了组合逻辑电路, 特别是在控制电路里应用了芯片的位控, 使其编程十分简单, 因此软件放置其中, 可以精简硬件构造, 代替常规的组合逻辑电路。3) 设备具有信息处理以及电脑功效。由于其中有电脑, 可以进行一些繁琐的运算, 并且有很好的精确性, 在设备中可以进行多种运行和比对活动。
三、自动化仪表的发展趋势
1) 在八十年代初, 计算机在工业领域开始发挥作用, 通过微处理器自身的控制系统把自动化仪表带到前所未有的位置。仪表自动化能够结合计算机技术以及电力电子技术, 从过去的仪表形式向调节器、程序控制器、数字式发展, 自动化仪表、形成数模与模数转换、气电结合等技术融合方向发展。仪表自动化建立新的开端, 充分促进了我国工业自动化的发展。从上世纪九十年初到当前, 仪表自动化逐渐向大规模以及集成化发展, 自动仪表实现专业和模块化, 综控系统有效的对自动化仪表进行重新结合, 将建设以及生产中的设备充分有效的结合起来, 用以适应现今的生产效应。
2) 现代新的DCS已经逐步取代以往的DCS。随着科学技术的发展以及企业管理水平的提高, 以往DCS已经在很大程度上不能满足现代企业信息增加的需求, 新型的DCS将会慢慢代替以往的DCS。近些年, 仪表自动化开始向综合自动化发展, 利用计算机系统进行生产控制能够使企业实现高效的经营管理, 实现控制生产的自动化。同时, 还可以对信息管理、通信网络以及生产过程控制进行融合, 使企业在控制以及测量管理数据上真正实现共享、控制、管理、优化、决策等功能的一体化和集成化, 真正降低生产成本、提高生产效率、减少能源消耗, 使企业适应当前市场不断变化的需求, 提高核心竞争力。
3) 现场总线作为连接自动化系统和现场设备的一种开放式、全数字化的通信总线, 可以进行双向通信, 它能够通过数字通信直接反映在仪表上。通过这种方式, 原来的DCS系统能够将一部分控制功能转移给智能仪表, 这就形成了总线控制系统, 简称FCS。采用现场总线控制可以降低生产成本、促进控制系统开放化、控制功能分散化以及仪表智能化, 符合当前控制系统的发展趋势。
四、关于仪表自动化的趋势和意见
仪表如果想要实现自动化, 就必须需要从仪表自动化系统上, 实现采集数据功能的传感器以及实现数据处理功能的控制器、实现执行功能部分的执行器。仪表实现自动化应用, 可从这三方面开展。
1) 加强仪表中对传感器的使用。作为其数据采集中最重要的一个环节, 它的发展在一定程度上影响了自动化的发展。新研制开发的传感器非常多, 传感器也朝着新技术、集成化方向发展, 比如核磁共振技术、现代激光技术和光控技术等。仪表调节方面, 可以把滞后、非线性和前馈等技术纳入到微积分、比例的传统调节中, 来适应当前的控制系统。传感器在制作材料上, 研制的新材料为传感器的良好发展提供了物质基础, 也为仪表的集成化以及微型化提供了条件。用半导体为材料制成的探测器就具有高精度和高灵敏度。
2) 应用可编程序。远程控制器又称为PLC, 主要功能是分析采集数据, 并且按照既定的程序给出控制命令。微处理器主要应用于PLC, 采用软件替代逻辑电路, 将控制电路中比较复杂的功能采取软件编程代替硬件中控制需要的电路, 完成对硬件电路构造的简化, 仪表实现集成化和体积小, 让仪表具备更多的功能, 利用软件还可以改变仪表测试数据的要求和精确度。
3) 加强调节器的运用。上世纪七十年代, 微处理器以及仪表调节器开始朝着智能数字方向发展。由于数字的设定和运算功能能够提高仪表调节器的功能, 同时实现多种信号一起进行输入, PID自整定以及EEPROM技术的运用, 在工业生产过程中, 可以更好对工艺进行控制, 简化操作。由于通信技术发展, 遥测以及遥控技术在调节器中得到了有效使用, 调节器正向智能化方向发展。
五、结语
综上所述, 自动化仪表包括压力、温度、物位以及流速流量等类别, 且其具备存储、可拓展性、信息处理以及电脑功效等优势, 由此逐渐在工业生产活动中获得广泛应用。当前虽然我国自动化仪表呈现出了新的发展趋势, 且逐渐引进了对传感器、可编程控制器以及调节器等的应用, 但是相比国外而言, 还是存在一些差距。由此需要相关人员不断探索, 为推动我国自动化仪表的发展以及更广泛的应用做出贡献。
摘要：当前仪表自动化获得较大发展, 并且逐渐在工业生产中获得广泛应用, 本文将先阐述自动化仪表的概念及其类别, 接着分析了其具备的优点, 而后探讨了其未来的发展趋势, 最后提出了相关意见。
关键词：仪表自动化,应用优点,发展趋势,自动控制
参考文献
[1]丁向阳, 于丽丽.论仪表自动化应用发展趋势及建议[J].价值工程, 2011.
浅论自动控制仪表发展现状 篇10
1 自动控制仪表的发展现状
1.1 智能化
自动控制仪表的智能化主要应用大量的集成电路、接口通信技术以及微处理器技术等, 通过嵌入式软件完成内部操作过程, 促使仪表的智能化处理功能实现。除了完成基本的输入信号的非线性处理、压力和温度补偿、零点漂移和修正、变换量程刻度尺以及故障诊断等步骤之外, 还要加强过程控制, 降低控制系统中各种风险的扩散可能性, 增强功能性。自动控制仪表的智能化多以数字输入等方式存在, 方便沟通信息并提高仪表性能, 同时利用网络实现了全新、开放式的控制过程系统。
1.2 总线化
现场仪表主要指过程控制的系统自动化设备, 包括变送器、在线分析仪表、执行器和其他检测仪表等。通过应用现场总线技术, 更便于组建集中式、分布式测试系统。但是由于传统的集中控制形式已无法满足当前复杂、大范围的测控要求, 这就要求组建一个可在现场实现仪表数据共享的网络, 因此现场总线控制系统应运而生。这种现场总线控制形式, 应用于现场各种自动控制仪表和中央控制之间的数字化、开放化以及双向化、多站化通信系统。目前, 自动控制仪表的现场总线趋势已成为国际自动化技术发展的重要形式, 同时为过程测控仪表的发展提供了可能性, 并逐渐实现高可靠、高稳定、高适应、高精度、低耗能等方面发展。
1.3 计算机化
有关自动控制仪表的计算机化, 主要从以下两方面深入分析:
(1) 基本构成框架。随着电气自动化的全面应用, 自动化控制也进入计算机时代。在自动控制仪表中应用计算机技术, 可以利用计算机快捷的运算及较强的逻辑判断、记忆能力, 实现作业的高效率、高质量。在计算机控制体系中, 给定值与反馈量为二进制数, 因此反馈量应通过模拟量转为数字量。当计算机接收到给定值、反馈量之后, 利用各种指令, 计算二者偏差, 再将其转为模拟控制信号、输入执行器中, 完成被控量工作。如果需要改变规律, 只需要调整计算机程序即可, 易于操作。
(2) 系统的组成。针对自控控制仪表的应用, 计算机控制系统主要包括计算机与工业对象两大部分, 其中计算机分为硬件与软件。硬件就是计算机自身及其相关设备, 包括主机、接口电路、外围设备等, 并且可根据系统发展的需要而升级或者扩展硬件;软件则是计算机的各种计算程序、应用程序等。
以自动控制仪表的功能与发展来看, 其智能化以控制器为基础, 其中“可编程单回调节器”就是主要代表仪表之一。另外, 现场总结技术也正逐渐成为自动化控制仪表的组成部分, 有些产品已经接近甚至符合国外产品标准, 销售额也正稳步提升, 对进一步促进自动控制仪表和工业过程的智能化、网络化、开放化、数字化具有重要意义。
1.4 网络化
通过现场总线技术与计算机技术的应用, 主要通过计算机的数字化通信技术模式, 让自动控制系统及现场设备等加入到信息网络中, 成为信息网络最底层, 促进仪表智能化、自动控制功能的顺利实现。当前, 以网络为主体的新型自动控制仪表, 也就是“IP智能现场仪表”控制代表了全新控制网络的发展方向, 应用最广泛的为嵌入式互联网为基础的控制网络体系, 主要具备如下特点:首先, 互联网贯穿于自动控制仪表网络的各个层次, 以透明化方式覆盖整个应用实体;其次, 真正实现了工业自动化与办公自动化的结合, 因此又可称为扁平化控制网络。利用网络良好的扩展性及互联性, 促进了全面开放的网络结构体系发展, 是真正大统一的实现。因此, 这种嵌入式互联网为基础的控制网络体系, 代表了未来仪表控制网络的发展趋势, 而IP智能现场仪表的发展与应用也将日益广泛, 提高仪表应用效率与质量。
2 自动控制仪表的未来发展思考
2.1 智能自动化
未来仪表的发展, 将更趋智能化, 不仅可以测量、存储并运算被测信号, 同时可以完成自动校准、自动调零、故障自诊断以及量程自动转换等, 极大提高仪表自动化水平, 并具备有好的人机对话功能。
2.2 企业信息化
信息化作为当前发展的主要趋势, 在自动控制仪表中, 主要包括信息的采集、处理及应用过程。可以说, 自动化仪表技术也是信息技术的重要分支。所谓的“企业信息化”, 实际上就是对企业信息的集成与整合, 通过自动化与系统信息模型的简化处理, 获得更有利信息。这既是自动化仪表的基础工作, 也是信息统一表达的重要形式。
2.3 无线通信化
近年来, 工业无线通信技术的发展, 已成为自动控制仪表领域的显著亮点, 为技术方案的多元化提供保障。基于WLAN、WPAN及无线公网等多种方案中, 其对象和应用范围广泛, 再加上独特优势, 增加了一批参与者。例如在学校、自动化仪表企业、专业研究机构、小型高技术企业等。同时推出了多种无线演示系统或测量仪表样机等, 但是系统的规模较小、数量有限。目前, 各种自动化仪表企业纷纷重视无线产品模块的开发研究, 这也将成为今后的发展方向。
由上可见, 随着科学技术的不断发展与进步, 对仪表提出更高要求。而自动控制仪表的应用将随着全新工作原理、新材料、新元器件的应用而不断调整。例如, 利用微波、超声波、超导、红外线、射线、激光及核磁共振等原理, 并采用各种新型集成光路、集成电路、半导体敏感元件、光导纤维等元器件。最终实现仪表的小型化、轻量化以及生产成本最低化, 同时便于使用与维修。另外, 以微型计算机形式提高仪器仪表的使用性能也是当前重要发展趋势之一, 重点提高仪表的自动化、智能化程度, 进而满足更多工业作业要求。
参考文献
[1]杜天旭、谢林柏.仪器仪表的发展历程及趋势[J].重庆文理学院学报 (自然科学版) .2009 (4) [1]杜天旭、谢林柏.仪器仪表的发展历程及趋势[J].重庆文理学院学报 (自然科学版) .2009 (4)
[2]江迎武.精细化工企业中自动化仪表的设计与施工[J].中国高新技术企业.2010 (8) [2]江迎武.精细化工企业中自动化仪表的设计与施工[J].中国高新技术企业.2010 (8)
[3]崔倩、韩璞、王浩.总线智能仪表温度控制系统的设计[J].电力科学与工程.2007 (4) [3]崔倩、韩璞、王浩.总线智能仪表温度控制系统的设计[J].电力科学与工程.2007 (4)
[4]徐利红.工业自动化仪表抗电磁干扰设计探讨[J].科技信息.2010 (32) [4]徐利红.工业自动化仪表抗电磁干扰设计探讨[J].科技信息.2010 (32)
苹果:肠排毒“仪表” 篇11
◎白糖：促进细菌在肠道内的迅速繁殖，尤其是大肠杆菌，让肠道健康出现“阴影”。
◎精制面粉：它会使大便变硬，特别是在食物中缺乏天然食品时，这种现象则更为严重。
◎奶油和黄油：让肠壁的渗透能力更强，增加有害细菌的穿透概率。
◎酒精：根据最近研究结果，酒精与结肠癌、直肠癌有密切的关系。
◎肉类：没有富含纤维素的纤维，如果没有充分咀嚼，就不易消化，且成为肠内腐败的元凶。调查显示，在那些肉类消费大国内，结肠癌的发病率在直线上升。
猪血：肠解毒“消化酶”
猪血中的血浆蛋白经过消化酶分解后，会产生有解毒作用的物质，当肠道吸收到金属微粒时，它就会和这种物质发生反应，并缩短其在人体内逗留的时间最终让其直接排出体外，将其对身体的危害降至最低。
用猪血、鲫鱼肉、大米煮粥，可以放些姜丝，去除鲫鱼肉的腥味，每天1小碗可以预防结肠癌，并有效帮助肠道“消毒”。
苹果：肠排毒“仪表”
国外有句谚语：“An apple a day keeps doctor away！”苹果对于健康最显而易见的效果是：促进肠道排毒——所含有的半乳糖醛酸、果胶，将肠道中的毒素降至最低；其中的可溶性纤维素，有效增加了宿便的排出能力，让你告别“小腹婆”，保证肠道循环正常运转。
低温酸奶：肠动力“添加剂”
益生菌在肠内无声无息地“繁衍”，协助肠道抵抗有害菌。但随着年龄的增长，肠内的益生菌逐渐减少，加速了肠道老化。唯有大量补充益生菌，才能筑起维护肠道均衡的天然防线。
智能仪表在建筑电气中的发展 篇12
改革开放以来, 我国的社会主义现代化建设事业取得了丰硕的成果, 世界为之惊叹, 这些成果不仅体现在人民物质生活水平上的提高, 也体现在各行业生产力的大幅提高, 而这些成果的取得与科学技术的发展和应用是密不可分的。
电力工业是国民经济的先行工业, 在国民经济建设中发挥了巨大作用。建筑电气作为电气工程的领域之一, 随着社会经济的繁荣取得了长足的发展, 一大批科技含量高、大型的公共建筑竣工建成, 不仅体现了我国综合国力的提高, 也使得新技术、新产品得到广泛应用, 为建筑电气工程带来革命性的变化, 为智能建筑、大型标志性建筑的智能化实现提供了可行性的保障。本文主要介绍电工仪表在建筑电气中的发展, 因为仪表的智能化最能体现一个行业的水平, 是科学进步的一个缩影, 是生产力提高的一个明显表现。
2 电工仪表的分类
电工仪表, 人们常称谓为电表, 其标准的定义是实现电磁测量所需技术装置的总称, 按功能应用可分为:电能表、电压表、电流表、功率表等等, 是反馈电路里各种信息的主要途径, 以便于运行人员进行运行状况分析和管理。现在的电工仪表按其工作原理大致分为数字式和模拟式两大类。
模拟式仪表, 采用的是模拟技术, 按工作原理可分:有电磁式、磁电式、电动式、感应式、整流式、热电式、静电式、电子式等;但生活中人们常见的是指针表, 为机械电磁式, 也称为机械式指示电表, 主要用于直读测量, 可直接读出被测量的量值, 因此又称为直读电表, 其工作时, 被测电量在电表测量机构中产生电磁力, 机构可动部分受到电磁力作用, 并带动指针或光标在表盘上移动。静止时, 指针或光标即指出所测数值。
数字式仪表, 利用各种模拟-数字转换方式将被测的模拟量转换为数字量, 最后以十进制数字显示测量结果。在20世纪80年代, 随着计算机技术的发展及其在仪器仪表中的应用, 以微处理器为核心器件的微机化仪表应运而生, 产生了各种数字式变送器、数字仪表、可编程控制器等。数字化仪表与模拟式仪表相比, 其功能、性能、可靠性、通信功能等均有了质的飞跃。主要的特点是采用数字技术、计算机技术用于仪器仪表和控制领域, 计算机控制系统在工业控制中得到应用与推广, 使得数字式仪表的使用迅速普及, 也带来巨大的社会效益。而数字式仪表随着功能的逐渐增强被人们习惯称为智能仪表。从信息技术发展的几个层次看, “数字化”是低层次, “智能化”是高层次。它具有测量、控制、判断、统计和通讯的功能, “智能化”是未来电工仪表发展的主流及标准。其中智能化仪表以国外施耐德的PM系列仪表和国产丹东华通的PDM系列仪表为代表, 在市场有良好的声誉, 在多个标志性建筑有良好应用, 包括青岛会展中心、奥运丰台垒球场、北京欢乐谷等。
3 建筑电气中仪表的发展
建筑电气中的电力仪表主要应用在建筑电气的强电系统, 包括:10k V及以下配变电系统、动力系统、照明系统、控制系统, 即10k V~220V电压等级配电系统。最初和工业一样, 采用模拟仪表, 多数以指针表为主, 简单进行测量, 其广泛应用的主要原因有几点, 第一, 性能稳定;第二, 选择范围小, 无其它先进产品可供使用;第三, 由于功能简单所以较为经济;第四, 构造坚固, 使用方便。
但随着20世纪70年代DCS的问世与快速发展, 模拟仪表自身的特性和缺点凸显出来。主要有:
1) 模拟式仪表测量与控制精度较低, 一般精度等级在0.5~1.5之间, 很难实现国际电工委员会 (IEC) 规定的高精度等级的要求, 如0.1、0.2等级要求;
2) 模拟式仪表的功能比较单一, 测量参数、输出变量可选性不强, 当需全面了解电量参数, 必须安装多个仪表, 接线繁琐;
3) 采用电磁学理论, 受物理特性影响, 需定期校表, 仪表调试维护量较大, 当仪表有故障时不易及时发现;
4) 由于模拟仪表的产品特性的局限, 决定了无法实现全面的配电调度管理自动化系统。
为了解决以上种种问题, 仪表厂商积极研发更适合生产需求的新型仪表, 产生了以微处理器为核心器件的各种数字式变送器、数字式仪表等。
但数字式变送器每路模拟信号的传输必须使用一对信号线, 并且存在传输过程信号衰减、精度降低、干扰信号的窜入等长期难以解决的问题, 严重影响了其计算机网络的可靠, 而且随着FCS现场总线系统的出现, DCS分散式控制系统最终将被取代, 模拟信号将被数字信号替换, 而功能强大的数字仪表也会占据主导地位。
随着节能设备如节能灯、变频器的使用, 对供电系统带来一些干扰, 人们对建筑的供电质量的要求也越来越高, 对仪表功能也有了新的要求, 如电气系统中谐波测量、需量统计等参数, 双向计量、电能分时段计费等;另外, 建筑电气的配电智能化系统也需要支持现场总线的数字仪表, 于是就产生了功能强大的、具备通讯功能, 能与智能设备配合的智能仪表。智能仪表的功能不仅是完成测量功能, 而是本质上发生了质的飞跃, 所以说智能型仪表是高层次的数字式仪表, 不但表现出单表本身卓越的性能, 更因其可与计算机进行数字通讯进一步拓展了其应用范围。
4 智能型仪表相比常规仪表的优点
1) 先进的微处理技术, 高性能的集成芯片, 功能强大, 不但使仪表具备一表多用, 增加仪表的可塑性, 而且有报警、调节、多点巡检功能, 精度高、性能稳定、显示清晰直观, 性能优越。
2) 可靠性与精度较高, 稳定性好, 长期工作维护量小。
3) 具有双向通讯能力, 可根据现场总线要求。
4) 适用范围广, 可在线修改参数, 具有内部计算、数据存储、自诊断、自校验等各种功能。
5) 大量的管理信息, 可供用户参考。
5 智能仪表
最早的智能仪表, 是为了实现模拟信号的远距离传送, 并将多个现场变送器的模拟信号通过一对信号线传送到控制中心, 由美国Rosement (罗斯蒙特公司) 于1986年开发出一种将模拟信号调制成数字调频信号, 并用数字调频信号实现传输的HART (Highway Addressable Remote Transducer) 协议, 在现场安装的仪表是一种被称为"Smart Field Instrument"的智能型仪表, Smart仪表可以用一对传输线同时送出4~20m A和FSK频移键控两种信号, 实现控制中心与仪表之间的双向通信。但目前标准的智能仪表更多地采用Modicon的免费公开的Modbus规约, RS-485或232接口。
在这里需要指出的是, 并不是所有的数码管LED或液晶显示的就是智能化仪表, 带有微处理器的仪表同样也不一定是智能仪表, 常有一些产品不恰当地使用“智能化”, 其实它们也只能称为数显表和数字式仪表。新型的智能仪表通过其网络通讯接口可与中央控制室的计算机系统或可与Modicon、Siemens、GE、AB、Moeller等主流PLC联网, 取代开关柜现有的以模拟仪表、继电器为监测、控制设备的普通开关柜基础上, 从而可以实现在实现对各供配电回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、谐波, 正反向电度量等电参数进行监测, 以及对断路器的分合状态、故障信息进行监视, 配合各种完善的远程监控软件, 实现“四遥”功能。
1) 遥测:通过计算机实时对系统进行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等进行不断的采集、分析、处理、记录, 显示曲线、棒图, 自动生成报表。
2) 遥信:可以实时对开关的运行状态、保护动作等开关量进行监视, 计算机实时显示和自动报警, 并对各柜内开关的状态、事故跳闸、过流、速断、温度等动作实时记录、打印。
3) 遥控:通过计算机屏幕选择相应的站号、开关号、合分闸等信息, 并在屏幕上将要选择的开关的状态反馈回来, 确认后执行, 实时记录操作的时间、类型和开关号等。
4) 遥调:用于设定各种智能模块的运行参数, 即计算机根据屏幕操作指令或计算机根据对系统分析判断结果, 对智能模块的设定值和故障保护值进行远程调整。
从20世纪80年代末到90年代初, 随着计算机技术、微电子技术、电力电子技术、抗干扰技术等新技术的迅速发展, 特别是网络通讯技术的发展使得电力自动化技术得到了空前发展。各大公司开始把这些技术应用于配电系统, 开发了基于多种现场总线的自动化系统, 也就是所谓的把强电控制与微电子技术、计算机技术、网络通讯技术相结合。
现场总线智能仪表是个特定的概念, 是把遵循国际现场总线协议设计制造的智能仪表称为现场总线智能仪表, 它是随着现场总线控制系统的出现应运而生的。和现场总线一样, 它得到了迅速发展。所谓现场总线, 按照国际电工委员会的定义, 安装在制造或过程区域现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。我们也可以从不同的角度来描述现场总线的涵义:从通信的角度, 现场总线可以定义为用于生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行的数字通信系统, 或定义为开放式、数字化、多点通信技术;从技术的角度可以认为, 现场总线技术将专用的微处理器用于传统的测量控制仪表, 使它们各自都具有数字通信能力, 成为网络的一个节点, 独立完成测量控制或通信任务, 并把分散的多个测控仪表或测控装置变成网络节点, 构成网络与控制系统, 完成自动测量与控制任务;从信息网络角度来看, 则现场总线使生产过程自动测控系统与其仪表装置设备进入了信息网络, 构成企业底层信息网络。现场总线控制系统将控制功能下放到现场, 由智能现场仪表承担, 实现真正全分布式系统结构。
在现场总线控制系统下, 智能现场仪表替代了传统集散控制系统中的模拟现场仪表, 先进的交流采样及数字式谐波滤过技术, 替代所有常规电量变送器, 网络通讯变送, 宽范围交直流通用电源, 适用多种复杂环境及恶劣场所, 标准化的外型尺寸, 布线、安装极为方便, 无需经过A/D采样, 还具有控制功能, 如PID等运算控制功能;还具有自诊断功能。也就是说在现场总线控制系统下, 现场仪表设备具有判断功能, 它把计算、工程量处理与控制等功能分散到现场仪表中完成。
现场总线智能仪表与现场总线控制系统有着不可分割的密切关系。采用现场总线控制系统必须有现场总线智能仪表与之相匹配。因此, 研究现场总线智能仪表的实现与发展技术具有十分重要的意义。控制仪表装置是实现控制效果的技术工具, 它包括各种现场仪表及计算机、软件等, 它们不仅是技术工具, 而且是信息的源头, 更是信息工业的组成部分。在控制自动化的进程中, 它代替人们对控制过程进行侧量、监视、控制和保护, 起到了非常重要的作用。现场仪表和控制仪表装置的发展经历了机械式、电子式、微机化数字式几个阶段。从仪表的功能上也经历了几个层次:单一功能仪表、组合式仪表、数字化智能化网络化仪表。在技术上, 目前已走出了模拟技术的时代, 正跨入数字化、智能化和网络化的新阶段。
6 智能仪表在建筑电气中的系统应用
目前, 智能仪表及智能配电系统在我国的应用已经由起步阶段进入到成熟阶段, 尤其是2001年8月颁布的"低压智能配电标准草案"更起到了推波助澜的作用, 智能型仪表革命性地改变了传统配电模式的概念;具有多功能、数字化、网络化、智能化、结构紧凑、易于维护等特点, 它可以满足电力工业未来的需求, 具有预防/避免事故发生、强化企业内部能源考核ERP企业资源计划、减少设备维护和检修时间、实现数据资源共享等诸多优点, 为企事业单位的现代化管理提供了坚实、可靠的基础, “一次投资, 终身受益”, 真正保证用户的投资利益不受损害。在这里我们举一个丹东华通智能仪表在建筑电气中应用的案例。
丹东华通测控公司从事电力系统自动化产业已有13a的历史, 主要从事PDM系列综合电力监控仪表/智能电量变送器/低压电动机保护控制器等产品及变电站综合自动化系统、智能变配电系统的设计、生产、安装及调试。现已投运的PDM系列网络电力自动化产品及变电站综合自动化系统覆盖220k V~400V各种电压等级, 业绩遍及全国二十多个省市。
7 案例
青岛流亭国际机场
青岛流亭国际机场是2008年奥运会在青岛的配套工程之一。由于成功在工程内应用了3+2的组网架构, 实现了近20000点的数据监控, 成为当时行业内的样板工程。
PDM2000智能配电监控系统 (图1) 监控范围内的6个配电室, 总计:进线15回、联络6回、电容器回路30回、馈出回路725回。间隔层应用PDM智能仪表共近800台;智能网络通讯控制器30余台。智能配电监控系统改扩建后系统监控总点数增至近20 000点。原国内航站楼监控系统与新扩建国际航站楼监控系统组成1套监控系统, 通讯组网运用双网双冗余模式确保整个系统工程的可靠性, 监控系统软件采用PDM2 000变配电智能化综合监控系统的网络版结构 (双前置机、双服务器、独立数据存储模式) , 系统中拥有监控主机5套, 根据其在系统中的功能不同, 分工合作完成配电系统的整体监控。主要位置设计:国内航站楼配电监控室设置1台前置机和1台服务器;国际航站楼配电监控室设置1台前置机、1台服务器和数据存储服务器。每台监控主机均采用双网卡配置组成双网模式。国内航站楼监控室与国际航站楼监控中心采用光纤通讯, 国内航站楼配电监控室和国际航站楼配电监控室同时监控整个机场的用电负荷情况, 与此同时监控系统还与楼宇监控系统联网, 实现了信息数据共享。2个监控室中都装有电力调度模拟屏。
监控平台采用变配电智能化综合监控组态软件, 监控中心设置在C区配电室内, 所有通讯线采用A类屏蔽双绞线, 监控系统完成对中、低压各回路完整的"四遥"功能及对变压器、直流屏参数的实时监控, 并且与智能楼宇系统 (BA) 通过相关协议进行数据共享。
变配电智能化综合监控系统的软硬件接口采用国际标准或工业标准, 开放性强、实时性高, 支持与其他计算机网络或不同厂商设备及PDM模拟演示屏互联, 因此, 整个系统形成一个标准的、维护性高的网络。
1) 高压部分
保护:四段相、负序过流;独立的零序过流接地保护;过电压、欠电压保护;可外接瓦斯、温度保护;顺序事件记录 (SOE) 报告和故障录波。
遥测:三相电流、三相电压、有功/无功功率测量、有功/无功电能计量。
遥信:断路器状态, 保护动作信号。
2) 低压部分
三相回路选用丹东华通PDM-803H智能配电综合监控单元, 四遥功能:
(1) 遥测:三相电流、电压、功率、电度、频率、功率因数等, 谐波测量选配;
(2) 遥信:4路, 开关分合状态/故障等;
(3) 遥控:2路, 远程控制开关分合等;
(4) 遥调:通过计算机远方设置仪表参数;
(5) 通讯:RS-485接口, MODBUSRTU协议;
(6) 显示:选配分体式小型液晶显示单元。
单相回路选用丹东华通PDM-801AC智能配电综合监控单元, 四遥功能:
(1) 遥测:单相电流、电压、功率、电度、频率、功率因数等;
(2) 遥信:2路, 开关分合状态/故障等;
(3) 遥控:2路, 远程控制开关分合等;
(4) 遥调:通过计算机远方设置仪表参数;
(5) 通讯:RS-485接口, MODBUSRTU协议。
3) 变压器部分
选用智能干式温度计, 采集三相温度及风机状态、报警等信号。
4) 直流屏部分
具备通讯功能, 监测直流屏的母线电流、电压、报警输出等参数。
8 结语
进入新的世纪, 迎来了控制系统的网络时代, 电工仪器仪表也进入了数字化、智能化和网络化的新阶段。智能化已经成为仪器仪表目前技术水平的重要标准之一。控制理论与控制系统技术的发展, 带动了仪器仪表技术的发展和进步, 而仪器仪表技术的新进步, 同样对控制系统的发展起到了支持、推进的作用。理论和实践表明, 不能孤立地看待仪器仪表技术的发展, 而应从控制系统的角度, 把仪器仪表技术融入控制系统技术之中。关注仪器仪表技术的发展现状及其与控制系统技术之间的互动, 有助于国家自动化技术的新进展和提高国家的自动化水平。
参考文献
[1]郎文鹏, 等.智能自动化仪表及装置[M].上海:上海大学出版社, 1999.
[2]裘玉瑞.现场总线智能仪表功能模块[J].世界仪表与自动化, 2001, 5 (9) :37-38.
[3]吴钦炜.当今工业仪表与控制装置领域普遍关注的几个问题[J].国际工控与自动化, 2004 (1) :17-18.