文档介绍：现代控制仪表系统的研究现状、
特点和发展趋势

摘要:
随着人类科学技术的进步,控制理论及仪表技术不断发展和完善,4C技术的发展。控制仪表系统的发展由模拟控制系统→数字控制系统→网络控制系统。控制仪表与装置涉及的面十分广泛,但它们的发展都围绕着实现工厂整体自动化(FA)这个总目标,实现工厂整体的自动化、综合化、最佳化。
关键词: 控制仪表发展概况特点趋势
过程控制是满足过程工业自动化需求的一门科学技术,它渗透在石油、化工、电力、冶金、食品、饮料等几乎任何工业领域里。
控制仪表和装置是自动控制系统的重要设备(硬件),在自动控制系统中,由检测仪表将生产工艺参数变为电信号或气压信号后,不仅要由显示仪表显示或记录,让人们了解生产过程的情况,还需将信号传送给控制仪表和装置,对生产过程进行自动控制,使工艺参数符合预期要求,因此他们是实际生产过程自动化的重要工具。
一、现代控制仪表系统的发展概况
随着人类科学技术的进步,控制理论及仪表技术不断发展和完善。在一个多世纪中,伴随着4C技术,puter)、控制器(Controller)、munication)和显示器(CRT)技术的发展,过程控制仪表经历了自力式、基地式、单元组合式、集散式及现场总线式几个发展阶段。如果从信号及传输形式划分,我们将其发展划分为模拟控制系统、数字控制系统和网络控制系统。
考证控制理论的发展历史,《IEEE Cintrol Systems Magazine》主编Antsaklis教授认为,控制理论的每一步发展都要满足处理不断复杂的对象的需要、完成不断复杂的设计的需要、对过程与环境高度不确定情况下进行控制的需要,因此受到控制仪表、不断变化的对象以及其它科学技术的不断推动。
20世纪末,全球市场逐渐形成,企业竞争空前加剧,工业生产必须按市场需求加快新产品的开发,降低成本,完善服务。这就需要把市尝生产计划、制造过程、企业管理、售后服务看作要统一考虑的生产过程,并采用计算机、自动化、通信等技术实现整个过程的综合自动化,以改善生产加工和管理决策。要实现综合自动化,实现整个生产过程的信息集成,就必须要在工业现场实现设备间的多点数字通信,构成工厂底层网络系统,以实现底层现场设备之间以及生产现场与外界之间的信息交换。
同时,随着计算机、通信,尤其是ASIC芯片技术的快速发展,使得在传感器、执行器等设备上加装智能接口成为现实,促使带有微处理器芯片仪表(智能化仪表)的产生,智能化仪表实现了传输信号数字化,为现场总线的出现奠定了基础。在市场需求和技术推动下,现场总线终于在20世纪80年代开始出现。现场总线是应用在生产现尝在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。实质上就是把微处理器置入传统仪表,使自控系统与设备具有了通信能力,通过现场总线连接成网络系统,加入到信息网络的行列。国际电工委员会(IEC)历时12年于2000年1月4日公布通过了IEC6115现场总线标准。
控制仪表和装置的发展由模拟式控制仪表→数字模拟混合式系统→全数字控制仪表。
二、现代控制仪表的分类
按控制仪表与装置所用能源的不同,可以将其分为电动、气动、液动和混合式等几大类。其中,气动和液动控制仪表和装置发展最早,但电动控制仪表与装置发展异常迅速,现在已