【推行業(yè)聚焦?】中國自動化行業(yè)系列報告之一:儀器儀表發(fā)展之路在何方?
【導讀】:在科學技術迅猛發(fā)展的今天,自動化行業(yè)的發(fā)展日新月異,涌現(xiàn)了許多富有創(chuàng)造力的自動化產(chǎn)品,給我們的日常生活帶來了深遠的影響。而作為主導并享受這場科學盛宴的人們,很有必要思考一下產(chǎn)生這一幕的主角——自動化儀器儀表和智能儀器的發(fā)展之路......
一、自動化儀器儀表 ?。?、概述 自動化儀表,是由若干自動化元件構(gòu)成的,具有較完善功能的自動化技術工具。它一般同時具有數(shù)種功能,如測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。自動化儀表本身是一個系統(tǒng),又是整個自動化系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。自動化儀表是一種“信息機器”,其主要功能是信息形式的轉(zhuǎn)換,將輸入信號轉(zhuǎn)換成輸出信號。信號可以按時間域或頻率域表達,信號的傳輸則可調(diào)制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式?! ”娝苤?,自動化儀器儀表是科學進步的前提和生產(chǎn)活動的依據(jù)。當人類活動的領域越過感覺器官極限的時候,儀器儀表就成了科學進步和一切事業(yè)取得成功的前提。許多科學的進展首先取決于儀器儀表的進展。儀器儀表技術是通過測量獲得數(shù)據(jù)信息的信息技術,自動化儀器儀表工業(yè)是信息工業(yè)的源頭,它的根本屬性就是信息性。在生產(chǎn)過程中,自動化儀器儀表對“物質(zhì)流”信息進行檢測、傳輸、顯示、控制與執(zhí)行,進而實現(xiàn)管理和決策。它主要包括各種電量與非電量的傳感器、變送器及自動檢測儀表、自動顯示儀表、自動調(diào)節(jié)儀表、系統(tǒng)控制裝置、執(zhí)行器等,是國民經(jīng)濟各部門的重要技術裝備之一。 在自動化控制系統(tǒng)中,儀器儀表作為其構(gòu)成元素,它的技術進展是跟隨控制系統(tǒng)技術的發(fā)展的。常規(guī)的自動化儀器儀表適應常規(guī)控制系統(tǒng)的要求,它們以經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎,以控制對象的數(shù)學模型為依據(jù)。當今,控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段,自動化儀器儀表的智能化就成為必然和必須。本文將就自動化儀器儀表的智能化的狀況與進展,以及當今對智能儀器儀表研究、開發(fā)熱點做概要的分析與表述。作者建議人們關注自動化儀器儀表智能化技術的進展,關注儀器儀表裝置與控制系統(tǒng)技術的互動發(fā)展,這對推進我國自動化技術水平的進一步提高將是大為有益的。 2、什么是智能化的儀器儀表? 至今雖然沒有一個明確的統(tǒng)一的定義,但作者感到在儀器儀表的刊物、廣告、產(chǎn)品說明書等中不恰當?shù)氖褂谩爸悄芑钡那闆r較多,把一些還不具有智能功能的儀表也稱為智能儀表的現(xiàn)象時有出現(xiàn)。到底應該如何理解和表達儀器儀表的“智能化”,什么樣的儀器儀表才能稱作智能化的儀器儀表,作者希望理論界和實業(yè)界達到一個共同認識,能對實際的儀器儀表有一個合理的、恰當?shù)谋磉_。雖然,什么是“智能”?目前沒有統(tǒng)一的定義,但一般認為“智能”是指“一種根據(jù)外界變化的條件,確定正確行為的能力”。因此,智能化的儀器儀表應能隨著外界條件的變化做出正確的反應,模仿和擴充人的智能行為。從信息技術發(fā)展的幾個層次看,“數(shù)字化”是最低層次,“智能化”是最高層次。它具有總結(jié)經(jīng)驗、理解、推理、判斷和分析的能力。“智能化”的標志是知識的表達與應用。因此,在儀器儀表中,“智能”的含義可有兩個層面:即采用人工智能的理論方法和技術;具有擬人智能的特性和功能。 經(jīng)常出現(xiàn)的情況是,把帶有微處理器的儀器儀表稱作智能儀表,其實,應該有所區(qū)分:如果該儀器儀表采用了人工智能的理論方法和技術或該儀器儀表具有擬人智能的特性和功能,該儀器儀表就可稱為智能儀表。也就是說,帶有微處理器的儀器儀表不一定是智能儀表,而相反智能儀表必然帶有微處理器。沒有微處理器的儀表很難實現(xiàn)智能儀器儀表應具有的特性和功能?!?b>3、自動化儀器儀表技術的進展歷程簡要回顧 (1) 模擬儀表時代 從20世紀60年代開始,為滿足工業(yè)發(fā)展的需要,將測量記錄和控制功能組合在一起,這類儀表稱為“基地式”儀表。通常是以在帶有調(diào)節(jié)單元的顯示記錄儀“基地”上,配上測量元件及執(zhí)行器構(gòu)成簡單控制系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,產(chǎn)生了以功能劃分的“單元組合式”儀表。根據(jù)不同的控制要求,選擇相應儀表單元組合起來構(gòu)成各種不同復雜程度的控制系統(tǒng)。無論是“基地式”儀表還是“單元組合式”儀表,它們的共同特點都是模擬式的,采用的是模擬技術,而控制系統(tǒng)以經(jīng)典控制理論為基礎。 (2) 數(shù)字化儀表時代 20世紀80年代,隨著計算機技術的發(fā)展及其在儀器儀表中的應用,以微處理器為核心器件的微機化儀表應運而生,產(chǎn)生了各種數(shù)字式變送器、數(shù)字式調(diào)節(jié)器、數(shù)字式顯示記錄儀、可編程控制器和智能儀表。數(shù)字化儀表與模擬式儀表相比,其功能、性能、可靠性、通信功能等均有了質(zhì)的飛躍。主要的特點是采用數(shù)字技術,計算機技術用于儀器儀表和控制領域,計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)控制中得到應用與推廣?! ?b>(3) 儀器儀表新概念—虛擬儀表技術 虛擬儀表技術從根本上開創(chuàng)了儀器儀表的新概念,它利用計算機技術實現(xiàn)和擴展儀器的功能。它是計算機硬件資源、儀器儀表測控硬件并用于數(shù)據(jù)分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件之間的有效結(jié)合,是一種功能意義上的而非物理意義上的儀器儀表概念,軟件是關鍵。在虛擬儀表中,計算機作為一個控制和數(shù)據(jù)處理中心,傳統(tǒng)儀表的硬件被軟件所代替,用戶可以僅僅通過修改軟件而達到改變儀表功能的目的??梢姡瑑x器儀表本身的硬件和軟件的界限已經(jīng)模糊化了,儀器儀表設計的主要基礎是它的軟件,而不是傳統(tǒng)儀器儀表的硬件。在這種情況下,儀器儀表工作者從觀念到知識結(jié)構(gòu)和素質(zhì),都要以信息技術和網(wǎng)絡思想來指導儀器儀表的設計與應用?! ?b>(4) 儀器儀表真正意義上的智能化—采用人工智能技術的智能儀表 智能化的自動化儀器儀表應以智能控制理論為基礎,體現(xiàn)人的智能行為。人工智能是智能控制理論的基本組成部分之一,它以知識為基礎,它的目標是建造智能化的計算機系統(tǒng),用來模擬和執(zhí)行人類的智力功能,如判斷、理解、推理、識別、規(guī)劃、學習和問題求解等等,進而用自動機模仿人類的思維過程和智能行為?;谥悄芸刂评碚摶A的智能儀器儀表目前大致有幾方面的進展:•專家控制器 專家控制系統(tǒng)(expert control system, ECS)是典型的基于知識控制系統(tǒng),它是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。它運用人工智能技術和計算機技術,根據(jù)某領域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗,進行推理和判斷,模擬人類專家的決策過程,解決那些需要人類專家才能解決好的復雜問題。專家控制器的結(jié)構(gòu)按控制要求的不同而有所不同。典型的結(jié)構(gòu)由知識庫、推理機、人機接口等組成。其中,知識的獲取、知識庫的建立是關鍵。人們已經(jīng)總結(jié)出的方法是領域?qū)<液椭R專家的有機結(jié)合,同時收集、歸納有經(jīng)驗的操作員方面的知識。然后把獲取的知識變成可用的規(guī)則,以期在推理過程中得到更高的命中率。專家控制已在工業(yè)控制中得到廣泛的應用。•模糊控制器 模糊控制器(FC-Fuzzy Controller),也稱模糊邏輯控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller)。自然界的事物都具有一定的模糊性,模糊邏輯在控制領域中的應用產(chǎn)生了模糊控制技術。由于模糊控制技術具有處理不確定性、不精確性和模糊信息的能力,對無法建造數(shù)學模型的被控過程能進行有效的控制,能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題,因而模糊控制在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。模糊控制器一般由輸入標定、模糊化、模糊決策、清晰化、輸出標定等幾個部分組成。其中,模糊化、模糊決策、清晰化是主要和基本的部分,“模糊化”將輸入量(精確量)變?yōu)槟:?,“模糊決策”進行模糊運算,其過程是由推理機進行預估輸出推理,得到模糊量輸出。“清晰化”將模糊量輸出轉(zhuǎn)化為精確量,提供給系統(tǒng)的驅(qū)動器定標后使用。當前,模糊控制技術在工業(yè)控制中得到廣泛的應用,尤其在不確定性過程、難于建模的場合發(fā)揮了模糊控制技術的長處。模糊控制器在家電和其它行業(yè)同樣得到了廣泛的應用。 •神經(jīng)網(wǎng)絡控制器 神經(jīng)網(wǎng)絡在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用提高了系統(tǒng)的信息處理能力,提高了系統(tǒng)的智能水平。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡控制,簡稱神經(jīng)控制,它是指采用神經(jīng)網(wǎng)絡這一技術對復雜的非線性對象進行建模,或擔當控制器,或優(yōu)化計算,或進行推理,或故障診斷等工作。由于神經(jīng)網(wǎng)絡具有高度的并行結(jié)構(gòu)和并行實現(xiàn)能力,具有對任意非線性關系的描述能力,具有通過訓練學習歸納全部數(shù)據(jù)能力,使得它在控制系統(tǒng)中被廣泛靈活地應用。•仿人控制器 仿人控制器比起專家控制、模糊控制等更強調(diào)對人的控制行為和功能的綜合性模仿。在控制過程中,它利用計算機模擬人的控制行為和功能,實現(xiàn)對沒有精確模型的對象進行有效的控制。設計仿人控制器必須獲得控制系統(tǒng)的特征信息,即建立系統(tǒng)的特征模型,其方法是定性描述系統(tǒng)的動態(tài)特性,對信息空間劃分出一定的區(qū)域,分別表示系統(tǒng)的一種特征狀態(tài),所有特征狀態(tài)的集合就構(gòu)成特征模型。仿人控制器的算法設計就是根據(jù)特征模型和控制模態(tài)進行合理的組合,因而就出現(xiàn)了多種仿人控制模式和算法。仿人控制器的多模態(tài)方式在工業(yè)控制中被廣泛地采用。二、智能儀器 智能儀器的出現(xiàn),極大地擴充了傳統(tǒng)儀器的應用范圍。智能儀器憑借其體積小、功能強、功耗低等優(yōu)勢,迅速地在家用電器、科研單位和工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應用。 1、智能儀器的工作原理 傳感器拾取被測參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關;由單片機逐路選通模擬開關將各輸入通道的信號逐一送入程控增益放大器,放大后的信號經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應的脈沖信號后送入單片機中;單片機根據(jù)儀器所設定的初值進行相應的數(shù)據(jù)運算和處理(如非線性校正等);運算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)據(jù)進行顯示和打印;同時單片機把運算結(jié)果與存儲于片內(nèi)FlashROM(閃速存儲器) 或E2PROM(電可擦除存貯器) 內(nèi)的設定參數(shù)進行運算比較后,根據(jù)運算結(jié)果和控制要求,輸出相應的控制信號(如:報警裝置觸發(fā)、繼電器觸點等)。此外,智能儀器還可以與PC 機組成分布式測控系統(tǒng),由單片機作為下位機采集各種測量信號與數(shù)據(jù),通過串行通信將信息傳輸給上位機——PC機,由PC機進行全局管理。 2、智能儀器的功能特點 隨著微電子技術的不斷發(fā)展,集成了CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器甚至A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等電路在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路芯片(即單片機)出現(xiàn)了。以單片機為主體,將計算機技術與測量控制技術結(jié)合在一起,又組成了所謂的“智能化測量控制系統(tǒng)”,也就是智能儀器?! ∨c傳統(tǒng)儀器儀表相比,智能儀器具有以下功能特點: 2.1 操作自動化 儀器的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關啟動閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用單片機或微控制器來控制操作,實現(xiàn)測量過程的全部自動化。 2.2 具有自測功能 包括自動調(diào)零、自動故障與狀態(tài)檢驗、自動校準、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等。智能儀表能自動檢測出故障的部位甚至故障的原因。這種自測試可以在儀器啟動時運行,同時也可在儀器工作中運行,極大地方便了儀器的維護?! ?b>2.3 具有數(shù)據(jù)處理功能 這是智能儀器的主要優(yōu)點之一。智能儀器由于采用了單片機或微控制器,使得許多原來用硬件邏輯難以解決或根本無法解決的問題,現(xiàn)在可以用軟件非常靈活地加以解決。例如,傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表只能測量電阻、交直流電壓、電流等,而智能型的數(shù)字萬用表不僅能進行上述測量,而且還具有對測量結(jié)果進行諸如零點平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計分析等復雜的數(shù)據(jù)處理功能,不僅使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來,也有效地提高了儀器的測量精度。 2.4 具有友好的人機對話能力 智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開關,操作人員只需通過鍵盤輸入命令,就能實現(xiàn)某種測量功能。與此同時,智能儀器還通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及對測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時告訴操作人員,使儀器的操作更加方便直觀?! ?b>2.5 具有可程控操作能力 一般智能儀器都配有GPIB、RS232C、RS485 等標準的通信接口,可以很方便地與PC 機和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動測量系統(tǒng),來完成更復雜的測試任務。 3、智能儀器的發(fā)展概況 上世紀80 年代,微處理器被用到儀器中,儀器前面板開始朝鍵盤化方向發(fā)展,測量系統(tǒng)常通過IEEE—488 總線連接。不同于傳統(tǒng)獨立儀器模式的個人儀器得到了發(fā)展?! ?0 年代,儀器儀表的智能化突出表現(xiàn)在以下幾個方面:微電子技術的進步更深刻地影響儀器儀表的設計;DSP 芯片的問世,使儀器儀表數(shù)字信號處理功能大大加強;微型機的發(fā)展,使儀器儀表具有更強的數(shù)據(jù)處理能力;圖像處理功能的增加十分普遍;VXI總線得到廣泛的應用?! 〗陙?,智能化測量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣智能化測量控制儀表,例如,能夠自動進行差壓補償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計、能夠進行程序控溫的智能多段溫度控制儀、能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字PID 和各種復雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器,以及能夠?qū)Ω鞣N譜圖進行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等?! H上智能測量儀表更是品種繁多,例如,美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的DSTJ-3000 系列智能變送器,能進行差壓值狀態(tài)的復合測量,可對變送器本體的溫度、靜壓等實現(xiàn)自動補償,其精度可達到±0.1% FS; 美國RACA- DANA 公司的9303 型超高電平表,利用微處理器消除電流流經(jīng)電阻所產(chǎn)生的熱噪聲,測量電平可低達- 77dB; 美國FLUKE 公司生產(chǎn)的超級多功能校準器5520A,內(nèi)部采用了3 個微處理器,其短期穩(wěn)定性達到1ppm,線性度可達到0.5ppm;美國FOXBORO 公司生產(chǎn)的數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器,采用了專家系統(tǒng)技術,能夠像有經(jīng)驗的控制工程師那樣,根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)迅速地整定調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器特別適合于對象變化頻繁或非線性的控制系統(tǒng)。由于這種調(diào)節(jié)器能夠自動整定調(diào)節(jié)參數(shù),可使整個系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中始終保持最佳品質(zhì)?!?b>4、智能儀器儀表的研究開發(fā)與實用化的進展 智能儀器儀表發(fā)展很快,在國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各種智能化儀表,例如,具有自動進行差壓補償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計,具有對圖譜進行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等等。國際上品種更多,例如,美國Honeywell公司生產(chǎn)的DSTJ-3000系列智能變送器,能進行差壓值狀態(tài)的復合測量,可對變送器本體的溫度、靜壓等實現(xiàn)自動補償;美國Foxboro公司生產(chǎn)的數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器,采用了專家系統(tǒng)技術,能根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)迅速地整定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)。智能儀器儀表的研究開發(fā)是當前自動控制領域熱點之一,有相當多的智能儀器儀表已進入實用化階段。大致可從兩方面了解:(1) 傳感器、變送器、執(zhí)行器等現(xiàn)場儀表智能化是主要熱點;(2) 智能控制器乃是儀器儀表智能化開發(fā)、應用的主流方向。 5、智能儀器的發(fā)展趨勢 5.1 微型化 微型智能儀器指微電子技術、微機械技術、信息技術等綜合應用于儀器的生產(chǎn)中,從而使儀器成為體積小、功能齊全的智能儀器。它能夠完成信號的采集、線性化處理、數(shù)字信號處理,控制信號的輸出、放大、與其他儀器的接口、與人的交互等功能。微型智能儀器隨著微電子機械技術的不斷發(fā)展,其技術不斷成熟,價格不斷降低,因此其應用領域也將不斷擴大。它不但具有傳統(tǒng)儀器的功能,而且能在自動化技術、航天、軍事、生物技術、醫(yī)療領域起到獨特的作用。例如,目前要同時測量一個病人的幾個不同的參量,并進行某些參量的控制,通常病人的體內(nèi)要插進幾個管子,這增加了病人感染的機會,微型智能儀器能同時測量多參數(shù),而且體積小,可植入人體,使得這些問題得到解決。 5.2 多功能化 多功能本身就是智能儀器儀表的一個特點。例如,為了設計速度較快和結(jié)構(gòu)較復雜的數(shù)字系統(tǒng),儀器生產(chǎn)廠家制造了具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任意波形發(fā)生器等功能的函數(shù)發(fā)生器。這種多功能的綜合型產(chǎn)品不但在性能上(如準確度)比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高,而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。 5.3 人工智能化 人工智能是計算機應用的一個嶄新領域,利用計算機模擬人的智能,用于機器人、醫(yī)療診斷、專家系統(tǒng)、推理證明等各方面。智能儀器的進一步發(fā)展將含有一定的人工智能,即代替人的一部分腦力勞動,從而在視覺(圖形及色彩辨讀)、聽覺(語音識別及語言領悟)、思維(推理、判斷、學習與聯(lián)想) 等方面具有一定的能力。這樣,智能儀器可無需人的干預而自主地完成檢測或控制功能。顯然,人工智能在現(xiàn)代儀器儀表中的應用,使我們不僅可以解決用傳統(tǒng)方法很難解決的一類問題,而且可望解決用傳統(tǒng)方法根本不能解決的問題?! ?b>5.4 融合ISP 和EMIT 技術,實現(xiàn)儀器儀表系統(tǒng)的Internet 接入(網(wǎng)絡化) 伴隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展, Internet 技術正在逐漸向工業(yè)控制和智能儀器儀表系統(tǒng)設計領域滲透,實現(xiàn)智能儀器儀表系統(tǒng)基于Internet 的通訊能力以及對設計好的智能儀器儀表系統(tǒng)進行遠程升級、功能重置和系統(tǒng)維護?! ≡谙到y(tǒng)編程技術(In- SystemProgramming,簡稱ISP 技術)是對軟件進行修改、組態(tài)或重組的一種最新技術。它是LATTICE 半導體公司首先提出的一種使我們在產(chǎn)品設計、制造過程中的每個環(huán)節(jié),甚至在產(chǎn)品賣給最終用戶以后,具有對其器件、電路板或整個電子系統(tǒng)的邏輯和功能隨時進行組態(tài)或重組能力的最新技術。ISP技術消除了傳統(tǒng)技術的某些限制和連接弊病,有利于在板設計、制造與編程。ISP 硬件靈活且易于軟件修改,便于設計開發(fā)。由于ISP器件可以像任何其他器件一樣,在印刷電路板(PCB)上處理,因此編程ISP 器件不需要專門編程器和較復雜的流程,只要通過PC機、嵌入式系統(tǒng)處理器甚至INTERNET遠程網(wǎng)進行編程?! MIT 嵌入式微型因特網(wǎng)互聯(lián)技術是EmWare 公司創(chuàng)立ETI(Extend the Internet)擴展Internet聯(lián)盟時提出的,它是一種將單片機等嵌入式設備接入Internet 的技術。利用該技術,能夠?qū)? 位和16 位單片機系統(tǒng)接入Internet,實現(xiàn)基于Internet 的遠程數(shù)據(jù)采集、智能控制、上傳/下載數(shù)據(jù)文件等功能?! ∧壳懊绹鳦onnectOne 公司、emWare 公司、TASKING 公司和國內(nèi)的P&S 公司等均提供基于Internet的Device睳etworking 的軟件、固件(Firmware)和硬件產(chǎn)品。 5.5 虛擬儀器是智能儀器發(fā)展的新階段 5.5.1 新的智能化儀器 測量儀器的主要功能都是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等三大部分組成的。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)分析和顯示完全用PC 機的軟件來完成。因此,只要額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件,就可以與PC 機組成測量儀器。這種基于PC 機的測量儀器稱為虛擬儀器。在虛擬儀器中,使用同一個硬件系統(tǒng),只要應用不同的軟件編程,就可得到功能完全不同的測量儀器??梢?,軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心,“軟件就是儀器”。傳統(tǒng)的智能儀器主要在儀器技術中用了某種計算機技術,而虛擬儀器則強調(diào)在通用的計算機技術中吸收儀器技術?! ?b>5.5.2 虛擬儀器的前景 我們注意到,“軟件就是儀器”的斷言將會成為現(xiàn)實,它是儀器儀表概念的根本突破。首先,如前所述,虛擬儀表已開創(chuàng)了儀器儀表的新概念,虛擬儀表的功能基本是由軟件實現(xiàn)的。虛擬儀表技術本身正在飛速的發(fā)展著,就以NI LabVIEW的發(fā)展可見一般:1983年是基于文本的編程,為測量任務帶來了更強的靈活性。1993年LabVIEWTM圖形化開發(fā)環(huán)境使復雜的應用變得直觀。2003年LabVIEW 7 Express-Express(快速)技術極大的簡化了軟件的復雜性,并保留了強大的功能和靈活性??梢姡摂M儀表的軟件功能正在進一步的、快速的增強。其次,軟測量技術解決了難于或不能測量的問題,軟測量技術的基本方法是把自動控制理論與生產(chǎn)過程知識有機結(jié)合起來,運用計算機技術,對于難于測量或暫時不能測量的重要變量,選擇容易測量的變量,通過構(gòu)成一定的數(shù)學關系來推斷和估計,以軟件來代替硬件功能。軟測量技術在工業(yè)應用中取得了不少成功的實例。國外有Inferential Control 等公司以商品化軟件形式推出各自的軟測量儀表,廣泛應用于石油化工企業(yè)的控制之中,取得了明顯的經(jīng)濟效益。更值得注意的是,工程項目中,硬件成本所占的比例在不斷減少。這是因為現(xiàn)代工程項目主要通過計算機專用或共用平臺,配上功能強大的軟件,在局域網(wǎng)或遠程網(wǎng)上實現(xiàn)的緣故。三、結(jié)束語 進入21世紀,迎來了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡控制新時代,自動化儀器儀表也進入了數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡化的新階段。智能化已經(jīng)成為儀器儀表目前技術水平的重要標志之一??刂评碚撆c控制系統(tǒng)技術的發(fā)展,帶動了儀器儀表技術的發(fā)展和進步,而儀器儀表技術的新進步,同樣對控制系統(tǒng)的發(fā)展起到了支持、推進的作用。理論和實踐表明,不能孤立地看待儀器儀表技術的發(fā)展,而應從控制系統(tǒng)的角度,把儀器儀表技術融入控制系統(tǒng)技術之中。關注儀器儀表技術的發(fā)展現(xiàn)狀及其與控制系統(tǒng)技術之間的互動,有助于國家自動化技術的新進展和提高國家的自動化水平。附(引用文獻):1、《百度百科》2、文鵬,趙維琴.關注自動化儀器儀表智能化技術的狀況與進展.3、孫瑞強.智能儀器功能原理及其發(fā)展趨勢.4、趙茂泰.《智能儀器原理及應用》.電子工業(yè)出版社,2009. ?。?a href="http://www.zkxxing.cn/" target="_blank" class="keylink">自動化網(wǎng)莫銘編輯)
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