什么是自动化技术工具?

[拼音]：zidonghua jishu gongju

[外文]：components, instruments and instrumentation

在自动化系统中完成信息的获取、转换、显示、传送处理和执行等功能的工具，按复杂程度可分为自动化元件（components）、自动化仪表（instruments）和自动化设备（instrumentation）。自动化技术工具有时称为自动化仪表。自动化元件是自动化系统中能完成某种功能的最小单元，如传感器、继电器、调节阀等。自动化仪表由若干不同的元件组成,能完成较完善的功能,如显示记录仪表、模拟调节仪表、电动单元组合仪表等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。广义说，自动化仪表还包括更为复杂的大型自动化设备。自动化技术工具是实现自动化的关键。在工业生产自动化系统中，通过自动化仪表可以了解生产过程中物质的变化状态，并将生产过程控制在预定的条件下,以确保生产的优质、高效和安全。在某些高温、辐射污染等恶劣工作条件下没有合适的仪表就无法实现控制。自动化技术的发展往往取决于元件、仪表的发展。自动化技术工具的水平是国家科学技术水平的一个标志。

自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换,它将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。从信息的角度来看，构成自动化技术工具的仪表体系分为6类。

（1）信息获取的工具 即传感器、变送器、检测仪表；

（2）信息转换的工具 即放大器、转换器（如电-气、电-液、气-电、光-电、电压-电流、模拟-数字、数字-模拟等）；

（3）信息显示的工具 即指示仪表、记录仪表、报警器、信号器、打印机、屏幕显示器等；

（4）信息传送的工具 即信号输入输出装置、遥测遥信遥控装置、数据通信装置等；

（5）信息处理的工具 即调节器、运算器、顺序控制器、批量控制器、工业控制计算机等；

（6）信息执行的工具 即电磁阀、气动阀、液动阀、各种电动、 气动、液动执行机构等。

下图为典型的工业自动化仪表系统的结构，它表示出实现生产过程自动化所需要的各种技术工具。

自动化元件、仪表与设备是随着自动化技术的演进而发展的。就生产过程自动化来说，检测和显示仪表的进展是：测量参数由电工量、热工量、成分量和机械量发展到状态量和模拟人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等；测量技术由模拟测量和数字测量发展到模拟数字混合测量和测量与信息处理相结合；测量方法由单参数、多参数扫描测量发展到图像测量（二维）和物体识别（三维）；检测传感器由传统的结构型传感器发展到物性型传感器和智能型传感器。

调节和控制仪表的进展是：控制目标由实现过程工艺参数的稳定运行 *** 作控制，发展为以最优质量为指标的最优控制；控制方法由模拟的闭环反馈控制发展为数字式的开环预测控制；调节控制仪表由传统的手动定值调节器、PID调节器以及各种顺序控制装置,发展为采用微型计算机构成的数字调节器和自适应调节器。这些调节器能够自动改变系统的参数和结构，以适应生产过程的各种工作情况和条件的变化，并始终保持优良品质。

工业自动化的目标是保证整个生产过程的安全可靠和获得最高的经济效益，这就要求将生产过程的信息集中处理，并配置监视报警和安全保护装置、专用在线过程分析仪表、程序 *** 作控制装置、分级计算机控制系统和管理系统等，实现生产计划管理与过程控制的整体化。因此，仅由单台仪表孤立地实现测量和控制作用已经不能满足要求，而必须使整个生产过程的自动测量、自动调节、自动保护、自动控制统一成为一个有机的整体。

自动化元件、仪表与设备的发展趋势是系统化、多样化、智能化。这种趋势表现在10个方面。

（1）仪表系统和信号从模拟方式向数字方式变化；

（2）仪表设计采取功能组件方式，结构趋向模块化，便于仪表控制系统的组合和发展多样化产品；

（3）电子技术和微处理机技术代替部分机械设计和 *** 作控制；

（4）采用新材料和新元件设计各种物性型传感器和数字频率输出的传感器，扩大和提高检测性能，在测量系统中推广应用光技术；

（5）更多地使用数据处理技术，以适应测量数据增多和复杂化的情况；

（6）采用先进的人机接口技术，改善仪表显示方式和 *** 作控制方法；

（7）改进控制算法，采用比较高级的控制技术，以适应分散型综合控制系统发展的需要；

（8）改进执行器的结构设计,提高调节阀性能,研制多功能、适应性强的新产品；

（9）强调仪表的可靠性和安全性设计，特别要考虑特种环境对仪表的各种要求，并实现小型轻量化；

（10）使用自校正自诊断技术和识别、消除故障的方法。