控制仪表的发展应用现状与特点分析

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控制仪表的发展应用现状与特点分析 控制仪表的发展应用现状与特点分析

李 嵘

（四川天华股份有限公司，四川 泸州 646207）

【摘 要】随着现代控制技术的不断发展，控制仪表在现代化

工生产领域的应用也日益广泛，开始逐步由传统的模拟控制形式转化为数字化控制、计算机网络控制形式，仪表装置也产生了较大的变更，为现代工业发展管理提供了广袤的契机。因此在当前形势下，深入分析控制仪表发展的现状、特征，从根本层面强化控制仪表的应用效能，具有着现实的价值意义。本研究即立足于控制仪表发展研究的基础之上，从其应用特性、应用范围等层面展开了定向分析，最终就其未来发展趋势实施了综合展望，以期通过研究更好的发挥控制仪表的现实应用价值，实现理论联系实际的同步检验。

【关键词】控制仪表；发展应用；现状特征；价值分析

1 控制仪表的发展及现状研究

现实来讲，控制仪表系统发展是随着控制技术的发展而逐步变化完善的，其经历了诸发展阶段，具体能够通过控制仪表能源装置的变革，对控制仪表发展阶段、类别作出进一步细化研究。

根据能源装置差异，可将控制仪表划分为电动、气动、液动几大类别。首先从气动控制仪表来讲，其具体是依托气压产生动力促使仪表工作，具有着性能可靠、稳定的特征，且气动仪表不受电磁场干扰，现实中多应用于大型装置设备的周侧，维持装置设备的正常运作。其次，从液动控制仪表来讲，其具体工作原理同气动仪表并无太大本质区别，同样具有着结构简单、运行安全、稳定等优势，同属较早存在的控制仪表门类。

但随着远程控制技术发展，现代工业生产中的控制系统规模及复杂程度不断加大，对于控制仪表技术要求也日趋增强，气动、液动控制仪表逐步难以满足工业控制技术发展需求，由此即助推了电动控制仪表的应用发展。

电动控制仪表，其动力源主要为电力，因此相比气动与液动控制仪表，其受电磁场干扰影响相应较大，易导致控制系统稳定性下降。但是伴随微电子技术的逐步完善，电动控制仪表运行受电磁干扰产生的稳定性影响问题得到了有效解决，由此也进一步增强了电动控制仪表的应用层次范围。从电动控制仪表原理来讲，能够将其划分为模拟式电动控制仪表和数字式电动控制仪表两大类别，两类仪表均为当前工业生产控制领域广为适用的现代仪表门类。 2 现代控制仪表的发展应用特点

2.1 数字模拟混合系统的应用

电动控制仪表最显著的发展特点，即数字模拟混合式系统的出现。此系统具体是应用模拟信号达到控制室设备同控制仪表之间通信的目的，是将电动控制仪表模拟系统与数字系统的混合呈现。现场控制仪表与控制室装置间的通信多采用模拟信号4～20mA，数字控制仪表内部信号处理均为数字信号，但输入依然采取4～20mA模拟信号展开输入，控制装置间与上位计算机控制设备却应用数字通信技术。例如当前应用广泛的数字控制仪表FCS 系统、PLC系统、DCS 系统等，均对数字模拟混合系统有所涉及。

2.2 控制系统的应用差异特征

随着控制技术持续深入，模拟电动控制仪表、数字电动控制仪表均在向着对方技术不断靠拢。譬如模拟仪表范畴的DCS 系统同数字仪表范畴的PLC 系统，所运用技术均有着彼此痕迹。新型DCS 系统目前已具备较强顺序控制功能，而新型PLC 系统也于闭环控制处理层面具备着更强优势，且二者均能够组成大型网络，适用范围领域也存在着相应较大的交叉重合。因而下文将选择FCS 和DCS 实施比较。

DCS 系统关键即为通信功能，也便是说数据公路是予以分散控制系统DCS 的关键，因其任务是为系统内所有分散部件提供通信，所以数据公路的设计也便决定了系统整体的安全性及灵活性。当前DCS 系统内一般主要应用两类通信手段，分别为异步通信和同步通

信。同步通信可借助时钟信号实现两部件之间的数据同步传输，强化数据传输效率，而异步通信则应用时钟报告系统。所以在条件允许时，一般会应用同步通信技术。综合来讲，数字通信系统相比模拟系统，更能够有效简化仪表硬件结构，从而提升信号传输精度及速率，所以数字模拟电动仪表是未来控制仪表应用发展的重要方向。

而FCS 系统也即现场总线控制系统，出现于20世纪80年代，代表着控制仪表技术发展的创新阶段。此技术是将微处理装置应用于传统控制仪表范畴，促使控制仪表具备现代通信功能，通过借助现场总线实现控制室设备同现场智能控制仪的连接，串联整个控制系统，而形成数字式、开放式和分散式的网络层次结构，支持控制仪表的自动化运作。综合来讲，现场总线控制技术是为了适应工业经济发展，而对现代生产技术进行的更迭完善，具有着鲜明的阶段性特征，

同DCS 系统存在的差异即是：FCS系统与控制室进行连接，仅需要通过一个接线盒即可完成，而DCS 系统则是将现场总线划为了两大部分，其中一部分是连接接线盒及控制仪表，另一部分则予以连接控制室和接线盒，由此实现控制仪表同控制室设备之间的间接连接。由此可知，FCS系统的直接连接，相比DCS 系统的间接连接，无疑更能够强化控制仪表同设备间的连接效率，便于全系统数字化的实现。

3 控制仪表的发展趋势

综合当前控制仪表的实际发展情况及信息技术完善情况，笔者认为未来控制仪表技术将主要朝着下述几个方向发展：

首先，即向着小型化的DCS 系统发展，因为DCS 系统运行的整体效果相对较好，所拥有现实功能也相应较多，能够有效适应石油、化工、电力、冶金等各类工业企业生产控制应用，未来发展空间较大。但从当前而言，因为DCS 系统应用价格较高，为切实下调控制系统的应用成本，能够专注于小型DCS 系统的应用功能、性能研究，以降低应用成本的同时，扩大DCS 系统控制仪表的现实应用范围。

其次，从应用技术看，未来控制仪表的发展也将向着微小型化与智能化范畴迈进，会涌现大量采用新型传感器、超大规模集成电路、计算机及专家系统的信息技术产品。从当前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”、“芯片系统”等来看，控制仪表的智能化与微小型化也将是长期发展的普遍趋势。

再者，从控制仪表应用技术来讲，伴随嵌入式连接技术和联网应用技术逐步得到重视，后续发展中，控制仪表的测控应用范围将向着层次化、立体化层面扩展，测量控制也会向着网络化、系统化发展。而协同控制仪表设备测控应用区域持续向着层次化、立体化发展， 仪器仪表、测控装置也将不再以单个装置形式呈现，必然会向测控装置网络化、系统化方向发展延伸。 4 结束语

综上所述，控制仪表作为工业生产控制系统中尤为重要的设施设备，其技术设备研发水平的高低，对于促进自动化控制与智能化控制水平有着决定性意义。所以目前控制系统技术人员在关注自动化控制系统完善的同时，也需关注强化控制仪表的智能化、自动化控制水平，以满足各工业行业、企业的生产自动化控制需求，推动工业生产技术的全面发展。 参考文献：

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2015.09︱489︱