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國內外顯示控製儀表發展技術

發布時間:2020-11-05 15:20:57 |來源:網絡轉載

我國顯示控製儀表的現狀是國內產量大,生產廠家多,規模大小不一。從上千人的廠到十幾人的廠,顯示控製儀表融合了微電子技術、計算機技術、通訊技術、網絡技術、現代測試技術、現代設計製造技術和現代工藝技術。顯示控製儀表發展可以用幾句話來高度概括:數字化、智能化、個性化、模塊化、信息化。
目前國內的產業帶大致可以這樣劃分:北方以北京,天津為主,長江三角洲以浙江(杭州,餘姚,寧波)上海地區為主,南方的以福建,廣東為主,其中福建省比較集中,西南以重慶為主,品種多達數百種,產值約為5個億左右。
從目前國內外新技術的發展以及國外儀表的新動態來看,顯示控製儀表產品的技術發展我認為大致可以分以下幾個方麵:
近年來,由於微處理器性能的極大提高,並且價格下降之快也出乎人們的預料。給顯示控製儀表的設計者帶來了很大的鼓舞,使得以前無法在單機中實現的功能都得以在單機中實現。和顯示控製儀表直接有關的功能是A/D,D/A精度的大幅度提高,A/D精度已可以達到24位如德州儀器的MSP430係列,以及SILICON LABORATORATORIES公司的51係列。D/A由於在CPU中設計了PWM(可編程脈寬調製)輸出,通過軟件修正輸出模擬量精度可達0.05%(萬分之五),CPU工作頻率可達50MHZ,CPU內含的flash容量可達幾百K至上兆字節,RAM可達幾K字節,內含多種中斷和多個定時器,串口通訊有UART,MSBUS/I2C和SPI可選,CPU內還設計了看門狗電路。有了這些功能,我們可以在單片CPU中實現以前無法想象的運算,如多字節浮點運算、複雜的組態功能。從而能實現一些高級控製:如自適應控製、自整定控製、神經網絡控製、專家係統控製等等。
特別要提到是ARM芯片的出現,這就為顯示控製儀表引入嵌入式硬件和軟件創造了條件,什麽是嵌入式係統呢?大體是這麽一個概念,將微處理機技術、軟件、硬件以量體裁衣的方式整合到我們設計的對象中如多回路調節器和無紙記錄儀中,RISC型處理器具有結構簡單、處理速度快和處理功能強等特點。現在嵌入式係統大多數采用RISC處理器,世界上許多公司均開發出了相應的帶ARM內核的微處理器芯片。如ARM7TDMI、ARM720T。嵌入式係統中的操作係統和應用軟件是以固件形式固化在ROM中,我們稱為電子盤,一般小於32M,由於嵌入式功能強大適用、抗幹擾、抗病毒功能強、功耗低、價格適中、體積小、給設計者帶來了很大的想象空間。如ARM公司的係列產品中,ARM7TDMI是低功耗的32位核,適用於實時環境。 同時擁有16位壓縮指令集Thumb,支持在片調試,能產生全64位結果的增強型乘法器,嵌入式ICE硬件提供在片斷點和調試點支持,這些都為產品的開發提供了很好的環境。外部存儲器控製支持CF/SD、USP。顯示器控製支持單色、彩色LCD屏、支持外接打印機、通訊支持RS-232C、RS-485,還可內接以太網卡。電子盤使用FlashROM,相比E2PROM具有更大容量、可察次數多、保存時間長。嵌入式在顯示控製儀表中可以得到廣泛應用,就目前來說在無紙記錄儀中已經得到了廣泛使用。
眾所周知,工業以太網有很多優點,特別是IT的無縫集成及係統現場總線無法比擬的帶寬、成本低廉、通信速度高、軟硬件資源豐富、可持續性強、兼容性好。雖然目前還沒有統一的工控的應用層協議,但從長遠來看,一網到底是一種趨勢,這是國外知名廠商和國內的工控專家基本一致的看法。要實現真正的一網到底現實的問題是現有底層智能儀器儀表的開發或者改進,使之能夠支持以太網接口和TIP/IP協議。以太網在工廠底層的應用,依賴於大量支持以太網接口和TCP/IP協議的底層智能儀表的出現。由於目前企業傳統儀器儀表占絕大多數,一些公司已經開發出以太網接口模塊可以把支持串行通訊的傳統設備直接連入以太網。隨著製造成本的不斷下降預計再過4~5年,顯示控製儀表應用以太網接口和TCP/IP協議是必然會普及的。
近年來,無線網絡成為工控領域中迅速發展的熱點之一,也是工業自動化產品未來的新增長點。顯而易見,在配置、安裝、修改和擴展等方麵,無線網絡的成本都低於有線網絡。特別是通過無線網絡可以很方便的接入移動設備如GPRS。國外很多公司都有成熟的產品,如美國的Honeywell公司、日本的OMRON公司、德國的schildKnech公司、挪威的Chipcon公司等。估計再過四五年,相當比例儀表都將嵌入無線傳輸功能,無線技術首先會用在樓宇自動化、自動抄表、油田參數監測以及在一些現場無法鋪設電纜線的工業現場,因為無線現場儀表可以由電池供電長期工作,我們應該把無線通信當成是現在有線通訊係統的一種發展和重要補充,絕非一種替代。
國內生產無紙記錄儀的廠家基本上都在該儀表中設計了PID調節功能,如浙大中控的C3000無紙記錄儀是采用了ARM7微處理器的多回路可編程控製器。C3000內部具有4個單回路PID模塊、6個ON/OFF控製模塊、3個程序控製模塊、配有56個函數模塊,可實現串級、方程、三衝量、比值控製及用戶自定義等多種複雜的控製方案。並能實現數據運算和統計功能,可實現儀表的遠程監控,因為C3000內置了以太網卡,實際上這款儀表已經類似於一個微型工控機了。類似這樣的表可能其它廠家也有。我舉這樣一個例子,隻是說明顯示控製儀表的功能已經有了一個新的突破。
過程自動化理論的發展由單一係統向大係統發展,隨著理論及計算機技術的飛速發展,自動化技術的應用也不斷地朝大係統發展,但是我認為大係統的應用並不是不再需要單機/基礎自動化或小係統自動化,反而更依賴單機/基礎自動化,單機/基礎自動化要更加智能、更加自主、更加穩定、標準更加統一。從而給大係統提供更加有力基礎支撐。

 

文章來源於網絡轉載,侵刪

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