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关注自动化仪器仪表智能化技术的状况与发展

作者：上海大学自动化系郎文鹏赵维琴

关键词：智能化过程控制网络控制

1引言

众所周知，自动化仪器外表是科学进步的前提和生产活动的依据。当人类活动的领域越过感受器官极限的时候，仪器外表就成为了科学进步和一切事业取得成功的前提。许多科学的发展第一取决于仪器外表的发展。仪器外表技术是通过测量获得数据信息的信息技术，自动化仪器外表工业是信息工业的源头，它的全然属性确实是信息性。在生产过程中，自动化仪器外表对〝物质流〞信息进行检测、传输、显示、控制与执行，进而实现管理和决策。它要紧包括各种电量与非电量的传感器、变送器及自动检测外表、自动显示外表、自动调剂外表、系统控制装置、执行器等，是国民经济各部门的重要技术装备之一。

在自动化控制系统中，仪器外表作为其构成元素，它的技术发展是尾随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器外表适应常规控制系统的要求，它们以经典控制理论和现代控制理论为基础，以控制对象的数学模型为依据。当今，控制理论已发展到智能控制的新时期，自动化仪器外表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器外表的智能化的状况与发展，以及当今对智能仪器外表研究、开辟热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器外表智能化技术的发展，关注仪器外表装置与控制系统技术的互动发展，这对推进我国自动化技术水平的进一步提高将是大为有益的。

2仪器外表〝智能〞的概念需要恰当的表达与合理的运用

什么是智能化的仪器外表？至今尽管没有一个明确的统一的定义，但作者感到在仪器外表的刊物、广告、产品说明书等中不恰当的使用〝智能化〞的情形较多，把一些还不具有智能功能的外表也称为智能外表的现象时有显现。到底应该如何明白得和表达仪器外表的〝智能化〞，什么样的仪器外表才干称作智能化的仪器外表，作者期望理论界和实业界达到一个共同认识，能对实际的仪器外表有一个合理的、恰当的表达。尽管，什么是〝智能〞？目前没有统一的定义，但一样认为〝智能〞是指〝一种依照外界变化的条件，确定正确行为的能力〞。因此，智能化的仪器外表应能随着外界条件的变化做出正确的反应，仿照和扩充人的智能行为。从信息技术发展的几个层次看，〝数字化〞是最低层次，〝智能化〞是最高层次。它具有总结体味、明白得、推理、判定和分析的能力。〝智能化〞的标志是知识的表达与应用。因此，在仪器外表中，〝智能〞的含义可有两个层面:即采用人工智能的理论方法和技术;具有拟人智能的特性和功能。

时常显现的情形是，把带有微处理器的仪器外表称作智能外表，事实上，应该有所区分:假如该仪器外表采用了人工智能的理论方法和技术或者该仪器外表具有拟人智能的特性和功能，该仪器外表就可称为智能外表。也确实是说，带有微处理器的仪器外表不一定是智能外表，而相反智能外表必然带有微处理器。没有微处理器的外表专门难实现智能仪器外表应具有的特性和功能。

3自动化仪器外表技术的发展历程简要回顾

(1)摹拟外表时代

从20世纪60年代开始，为满足工业发展的需要，将测量记录和控制功能组合在一起，这种外表称为〝基地式〞外表。通常是以在带有调剂单元的显示记录仪〝基地〞上，配上测量元件及执行器构成简单控制系统。随着生产规模的扩大，产生了以功能划分的〝单元组合式〞外表。依照不同的控制要求，选择相应外表单元组合起来构成各种不同复杂程度的控制系统。不管是〝基地式〞外表依旧〝单元组合式〞外表，它们的共同特点差不多上摹拟式的，采用的是摹拟技术，而控制系统以经典控制理论为基础。

(2)数字化外表时代

20世纪80年代，随着运算机技术的发展及其在仪器外表中的应用，以微处理器为核心器件的微机化外表应运而生，产生了各种数字式变送器、数字式调剂器、数字式显示记录仪、可编程控制器和智能外表。数字化外表与摹拟式外表相比，其功能、性能、可靠性、通信功能等均有了质的飞跃。要紧的特点是采用数字技术，运算机技术用于仪器外表和控制领域，运算机控制系统在工业控制中得到应用与推广。

(3)仪器外表新概念—虚拟外表技术

虚拟外表技术从全然上开创了仪器外表的新概念，它利用运算机技术实现和扩展仪器的功能。它是运算机硬件资源、仪器外表测控硬件并用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件之间的有效结合，是一种功能意义上的而非物理意义上的仪器外表概念，软件是关键。在虚拟外表中，运算机作为一个控制和数据处理中心，传统外表的硬件被软件所代替，用户能够仅仅通过修改软件而达到改变外表功能的目的。可见，仪器外表本身的硬件和软件的界限差不多含糊化了，仪器外表设计的要紧基础