智能儀表

隨着微電子技術和計算機技術的不斷髮展，引起了儀表結構的根本性變革，以微型計算機（單片機）為主體，將計算機技術和檢測技術有機結合，組成新一代“智能化儀表”，在測量過程自動化、測量數據處理及功能多樣化方面與傳統儀表的常規測量電路相比較，取得了巨大進展。 智能儀表不僅能解決傳統儀表不易或不能解決的問題，還能簡化儀表電路，提高儀表的可靠性，更容易實現高精度、高性能、多功能的目的。隨着科學技術的進一步發展，儀表的智能化程度將越來越高。智能儀表，不但能完成多種物理量的精確顯示，同時可以帶變送輸出、繼電器控制輸出、通訊、數據保持等多種功能。 智能儀表和智能傳感器一般是用在現場總線系統中，這種儀表和傳感器內部嵌入的有通訊模塊和控制模塊，可以完成數據採集，數據處理和數據通訊功能。

最初的智能儀表被稱為自動抄表系統（AMR），遠程自動抄表也成為了智能儀表最基本的功能。利用智能儀表的紅外線等通信功能，就能夠實現自動抄表。這樣就不需要工作人員前往現場進行人工抄表，提升了效率，也削減抄表業務的成本。此外，還能夠減少人為因素造成的失誤，抄表精度得到提升，也使得收益得到提升。之後雙向通信的遠程操作功能也增加進來，防止非法使用電力/燃氣等，因此智能儀表最初被能源行業應用和看好。

1、測量不受流體密度、粘度、温度、壓力和電導率變化的影響；

2、測量管內無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低；

3、系列公稱通徑DN15～DN3000。傳感器襯裏和電極材料有多種選擇；

4、轉換器採用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩定、精確度高。流量範圍度可達1500：1；

5、轉換器可與傳感器組成一體型或分離型；

6、轉換器採用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數設定方便，編程可靠；

7、流量計為雙向測量系統，內裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量；可顯示．莊、反流量，並具有多種輸出：電流、脈衝、數字通訊、HART；

8、轉換器採用表面安裝技術SMT，具有自檢和自診斷功能。

1、儀表尺寸。即儀表的體積大小，這是個很基本的問題。數顯表要裝在櫃體上，所以要考慮整體的協調性，過大了可能裝不下，過小了看不清顯示數字，另外，體積大的儀表一般功能擴充性較強，同樣功能價格可能會貴，體積小的儀表可能功能擴充性較差。目前數顯表面板的國際標準尺寸主要有以下幾種：48*24mm；48*48mm；48*96mm；72*72mm；96*96mm；96*48mm；160*80mm。

2、顯示位數。這直接關係到數顯表的測量精度，一般來講，顯示位數越高，測量更精確，價格也越貴，主要有以下幾種：兩位(99，特殊);三位(999，極少);三位半(1999，普通數顯表佔主流);四位(9999，智能數顯表佔主流);四位半(19999);四又四分之三(3999);五位及五位以上(常見於計數器、累計表和高端儀表)，用户可以根據測量精度要求來選擇幾位的數顯表。

3、輸入信號。指直接輸入儀表的測量信號，有些工業信號是直接接入儀表測量的，有些信號是經過轉化後接入儀表的，必須弄清楚測量信號的性質，否則買去的儀表不能用，甚至損壞儀表及原有設備。要弄清信號類型：電流還是電壓，交流還是直流，是脈衝信號還是線性信號等等，還要弄清信號的大小。儀表的名稱與輸入信號不是同一概念，舉幾個例子：輸入信號是0-75mVdc的電流表(名稱是電流表，輸入信號卻是電壓信號，因為電流經過分流器取得電壓信號);輸入信號是0-10Vdc的轉速錶(名稱是轉速錶，輸入信號卻是電壓表，因為變頻器將轉速信號轉化成電壓信號)。

4、工作電源。所有數顯表都需要工作電源，數顯表的工作電源主要有：220Vac;110/220Vac;85-265VAC/DC開關電源，24Vdc(一般要訂製)，5Vdc(小面板表)。

5、儀表功能。儀表功能一般都是模塊化的，可選擇的，儀表價格也會隨功能不一樣而有所差異，數顯表主要有以下可選功能：報警功能及報警輸出的組數(即繼電器動作輸出)，饋電電源輸出及輸出電壓的大小及功率，變送輸出及變送輸出的類型(4-20mA還是0-10V等)，通訊輸出及通訊方式和協議(RS485還是RS232，是Modbus還是其他協議)，對於調節控制儀表，可選功能就更多，具體要參照廠家的選型譜選出一個規範的型號，並與廠家溝通並確認無誤後才可以訂貨。

6、幾個比較重要的參數要關注一下：測量精度(值越小越精確)、響應速度(值越小響應越快)、工作環境、温度係數(值越小受温度影響越小)、過載能力

7、特殊要求。若用户有特殊要求就應提出來，讓廠家確認能否滿足要求，千萬不能想當然，比如：IP防護等級、高温工作場合、強幹擾場合、特殊信號場合、特殊工作方式等等。

其實，數顯表選型並不複雜，對於簡單的數顯表一般買過來就可以用了，對於初次使用或選用功能複雜數顯表的用户只要把握了以上幾點，也能很好的選購到合適的產品。

(1)精度高智能變送器具有較高的精度。利用內裝的微處理器，能夠實時測量出靜壓、温度變化對檢測元件的影響，通過數據處理，對非線性進行校正，對滯後及復現性進行補償，使得輸出信號更精確。一般情況，精度為最大量程的±0.1%，數字信號可達±0.075% ^[1] 

(2)功能強

智能變送器具有多種複雜的運算功能，依賴內部微處理器和存儲器，可以執行開方、温度壓力補償及各種複雜的運算。

(3)測量範圍寬

普通變送器的量程比最大為10:1，而智能變送器可達40:1或100:1，遷移量可達1900%和-200%，減少變送器的規格，增強通用性和互換性，給用户帶來諸多方便。

(4)通信功能強

智能變送器均可實現手操器進行操作，既可在現場將手操器插到變送器的相應插孔，也可以在控制室將手操器連接到變送器的信號線上，進行零點及量程的調校及變更。有的變送器具有模擬量和數字量兩種輸出方式(如HART協議)，為實現現場總線通訊奠定了基礎。

(5)完善的自診斷功能

通過通信器可以查出變送器自診斷的故障結果信息。

(1)智能儀表的智能化程度有待進一步提高

智能儀表的智能化程度表徵着其應用的廣度和深度，目前的智能儀表還只是處於一個較低水平的初級智能化階段，但某些特殊工藝及應用場合則對儀表的智能化提出了較高的要求，而當前的智能化理論，如：神經網絡、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經具備潛在的應用基礎，這就意味着我們有必要也有能力結合具體的應用需要下大氣力開發高級智能化的儀表技術。

(2)智能儀表的穩定性、可靠性

有待長期和持續的關注儀表運行的穩定性、可靠性是用户首要關心的問題，智能儀表也不例外，隨着智能儀表技術的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸續投放市場，這需要我們始終把握一個原則：每一項智能新技術的應用有待實踐的檢驗，是否用户有信心和勇氣敢於做“第一個吃螃蟹的人”。這就需要安全性、可靠性技術的並行開發。

(3)智能儀表的潛在功能應用有待最大化

目前工業自動化領域的實際應用尚未將智能儀表的功能發揮最大化，而更多的只是應用了其總體功能的半數左右，而這一應用現狀的主要原因是，控制系統的總體架構忽略了諸如現場總線的技術優勢，這需要儀表廠商與用户建立良好的合作伙伴關係，加強長期合作，以短期投資促長期效益，通過建立“智能儀表+現場總線”的控制系統架構，確立優化的投資觀念，達成和諧共贏的目標。

(4)繼續加大國內智能儀表的開發投入

智能儀表技術及應用還需要經歷一個較為漫長的成熟發展期，而對於國內智能儀表技術及產品開發已經面臨着更大的挑戰，這種局面召喚着國內儀表行業共同探討智能儀表的發展問題，應對激烈的國際競爭市場，擔負儀表產業的歷史使命，在日益優厚的國家及政府扶持政策下，堅持產、學、研的密切結合，繼續加大國內智能儀表的開發投入。

智能儀表的CAN接口設計 ^[2]