單片機智能儀表

歷經(jīng)以模擬技術(shù)為特征的電動單元組合儀表、以數(shù)模混合技術(shù)為特征的DDZ-S系列儀表的開發(fā)后，1983年，美國霍尼韋爾公司向制造工業(yè)率先推出了新一代智能型壓力變送器，這標志著模擬儀表向數(shù)字化智能儀表的轉(zhuǎn)變。當時的這種智能變送器已具有高精度、遠距離校驗和靈活組態(tài)的特點，并告知用戶：盡管初期購置費用較高，但會被較低的運行和維護費用所補償。緊隨其后的十年里，國外其他公司的智能壓力變送器也陸續(xù)在一些生產(chǎn)線上被采用，它們包括：Rosemount、Foxboro、YOKOGAWA、Siemens、EH、Bailey、Fuji和ABB等。但由于缺少高速的智能通訊標準、用戶對于高精度監(jiān)控要求并不突出、培訓等服務機制相對薄弱，當時的智能應用并不樂觀，只占到了約20%的市場。
隨著微電子、計算機、網(wǎng)絡和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及綜合自動化程度的不斷提高，目前廣泛應用于工業(yè)自動化領域的智能儀表，其技術(shù)也同樣在過去的二十多年里得到了迅猛的發(fā)展。目前國外智能儀表占據(jù)了國際應用市場的絕大比重，如何結(jié)合目前智能儀表的工業(yè)應用經(jīng)驗并快速跟蹤國際智能前沿技術(shù)應用于我國智能儀表的開發(fā)研究成為振興民族智能儀器儀表的一大突出問題。
智能儀表的優(yōu)勢和特點
智能儀表在工業(yè)自動化領域的廣泛應用得益于其突出的技術(shù)優(yōu)勢和特點，諸如其高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度、易維護性。以智能變送器為例，智能儀表具備如下優(yōu)點：
（1）精度高智能變送器具有較高的精度。利用內(nèi)裝的微處理器，能夠?qū)崟r測量出靜壓、溫度變化對檢測元件的影響，通過數(shù)據(jù)處理，對非線性進行校正，對滯后及復現(xiàn)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(shù)字信號可達±0.075%
（2）功能強
智能變送器具有多種復雜的運算功能，依賴內(nèi)部微處理器和存儲器，可以執(zhí)行開方、溫度壓力補償及各種復雜的運算。
（3）測量范圍寬
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(guī)格，增強通用性和互換性，給用戶帶來諸多方便。
（4）通信功能強
智能變送器均可實現(xiàn)手操器進行操作，既可在現(xiàn)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(diào)校及變更。有的變送器具有模擬量和數(shù)字量兩種輸出方式（如HART協(xié)議），為實現(xiàn)現(xiàn)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(jié)果信息。
對于智能儀表技術(shù)及其應用未來發(fā)展方向的建議
（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征著其應用的廣度和深度，目前的智能儀表還只是處于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(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經(jīng)具備潛在的應用基礎，這就意味著我們有必要也有能力結(jié)合具體的應用需要下大氣力開發(fā)高級智能化的儀表技術(shù)。
（2）智能儀表的穩(wěn)定性、可靠性
有待長期和持續(xù)的關(guān)注儀表運行的穩(wěn)定性、可靠性是用戶首要關(guān)心的問題，智能儀表也不例外，隨著智能儀表技術(shù)的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸續(xù)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(shù)的應用有待實踐的檢驗，是否用戶有信心和勇氣敢于做“第一個吃螃蟹的人”。這就需要安全性、可靠性技術(shù)的并行開發(fā)。
（3）智能儀表的潛在功能應用有待最大化
目前工業(yè)自動化領域的實際應用尚未將智能儀表的功能發(fā)揮最大化，而更多的只是應用了其總體功能的半數(shù)左右，而這一應用現(xiàn)狀的主要原因是，控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)忽略了諸如現(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢，這需要儀表廠商與用戶建立良好的合作伙伴關(guān)系，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(xiàn)場總線”的控制系統(tǒng)架構(gòu)，確立優(yōu)化的投資觀念，達成和諧共贏的目標。
（4）繼續(xù)加大國內(nèi)智能儀表的開發(fā)投入
智能儀表技術(shù)及應用還需要經(jīng)歷一個較為漫長的成熟發(fā)展期，而對于國內(nèi)智能儀表技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)面臨著更大的挑戰(zhàn)，這種局面召喚著國內(nèi)儀表行業(yè)共同探討智能儀表的發(fā)展問題，應對激烈的國際競爭市場，擔負儀表產(chǎn)業(yè)的歷史使命，在日益優(yōu)厚的國家及政府扶持政策下，堅持產(chǎn)、學、研的密切結(jié)合，繼續(xù)加大國內(nèi)智能儀表的開發(fā)投入。
智能儀表的硬件電路除了基本的擴展部分之外，一般都配有采集電路、顯示器、按鍵、打印機等。軟件有采集、采集控制、數(shù)據(jù)處理、顯示、打印等。
按照功能劃分，智能儀表的軟件可以分準備程序，鍵功能程序和系統(tǒng)控制程序3部分。