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我国显示控制仪表发展技术
新闻来源:    流量人数:842    更新时间:2013/5/7 0:41:52
  我国显示控制仪表发展方向有:信息化、数字化、个性化、智能化、模块化。国内产量大,生产规模有多种形式。从生产动态来看,我国的显示控制仪表在全国各地在扩散,显示控制仪表融合了通讯技术、网络技术、微电子技术、计算机技术、现代测试技术、现代设计制造技术和现代工艺技术。
  目前国内的产业带大致可以这样划分:北方以北京,天津为主,长江三角洲以浙江(杭州,余姚,宁波)上海地区为主,南方的以福建,广东为主,其中福建省比较集中,西南以重庆为主,品种多达数百种,产值约为5个亿左右。
  从目前国内外新技术的发展以及国外仪表的新动态来看,显示控制仪表产品的技术发展我认为大致可以分以下几个方面:
  近年来,由于微处理器性能的极大提高,并且价格下降之快也出乎人们的预料。给显示控制仪表的设计者带来了很大的鼓舞,使得以前无法在单机中实现的功能都得以在单机中实现。和显示控制仪表直接有关的功能是A/D,D/A精度的大幅度提高,A/D精度已可以达到24位如德州仪器的MSP430系列,以及SILICON LABORATORATORIES公司的51系列。D/A由于在CPU中设计了PWM(可编程脉宽调制)输出,通过软件修正输出模拟量精度可达0.05%(万分之五),CPU工作频率可达50MHZ,CPU内含的flash容量可达几百K至上兆字节,RAM可达几K字节,内含多种中断和多个定时器,串口通讯有UART,MSBUS/I2C和SPI可选,CPU内还设计了看门狗电路。有了这些功能,我们可以在单片CPU中实现以前无法想象的运算,如多字节浮点运算、复杂的组态功能。从而能实现一些高级控制:如自适应控制、自整定控制、神经网络控制、专家系统控制等等。
  特别要提到是ARM芯片的出现,这就为显示控制仪表引入嵌入式硬件和软件创造了条件,什么是嵌入式系统呢?大体是这么一个概念,将微处理机技术、软件、硬件以量体裁衣的方式整合到我们设计的对象中如多回路调节器和无纸记录仪中,RISC型处理器具有结构简单、处理速度快和处理功能强等特点。现在嵌入式系统大多数采用RISC处理器,世界上许多公司均开发出了相应的带ARM内核的微处理器芯片。如ARM7TDMI、ARM720T。嵌入式系统中的操作系统和应用软件是以固件形式固化在ROM中,我们称为电子盘,一般小于32M,由于嵌入式功能强大适用、抗干扰、抗病毒功能强、功耗低、价格适中、体积小、给设计者带来了很大的想象空间。如ARM公司的系列产品中,ARM7TDMI是低功耗的32位核,适用于实时环境。 同时拥有16位压缩指令集Thumb,支持在片调试,能产生全64位结果的增强型乘法器,嵌入式ICE硬件提供在片断点和调试点支持,这些都为产品的开发提供了很好的环境。外部存储器控制支持CF/SD、USP。显示器控制支持单色、彩色LCD屏、支持外接打印机、通讯支持RS-232C、RS-485,还可内接以太网卡。电子盘使用FlashROM,相比E2PROM具有更大容量、可察次数多、保存时间长。嵌入式在显示控制仪表中可以得到广泛应用,就目前来说在无纸记录仪中已经得到了广泛使用。
  众所周知,工业以太网有很多优点,特别是IT的无缝集成及系统现场总线无法比拟的带宽、成本低廉、通信速度高、软硬件资源丰富、可持续性强、兼容性好。虽然目前还没有统一的工控的应用层协议,但从长远来看,一网到底是一种趋势,这是国外知名厂商和国内的工控专家基本一致的看法。要实现真正的一网到底现实的问题是现有底层智能仪器仪表的开发或者改进,使之能够支持以太网接口和TIP/IP协议。以太网在工厂底层的应用,依赖于大量支持以太网接口和TCP/IP协议的底层智能仪表的出现。由于目前企业传统仪器仪表占绝大多数,一些公司已经开发出以太网接口模块可以把支持串行通讯的传统设备直接连入以太网。随着制造成本的不断下降预计再过4~5年,显示控制仪表应用以太网接口和TCP/IP协议是必然会普及的。
  近年来,无线网络成为工控领域中迅速发展的热点之一,也是工业自动化产品未来的新增长点。显而易见,在配置、安装、修改和扩展等方面,无线网络的成本都低于有线网络。特别是通过无线网络可以很方便的接入移动设备如GPRS。国外很多公司都有成熟的产品,如美国的Honeywell公司、日本的OMRON公司、德国的schildKnech公司、挪威的Chipcon公司等。估计再过四五年,相当比例仪表都将嵌入无线传输功能,无线技术首先会用在楼宇自动化、自动抄表、油田参数监测以及在一些现场无法铺设电缆线的工业现场,因为无线现场仪表可以由电池供电长期工作,我们应该把无线通信当成是现在有线通讯系统的一种发展和重要补充,绝非一种替代。
 
  从环保和节能的角度来说,工艺上推广贴片工艺,焊接工艺逐步推广无铅化,日本从1996年开始推广无铅工艺、欧洲和美国也在逐步推广,西方国家将把无铅工艺作为法律形式固定下来,从环保技术和进入国际市场,我们的企业也应该把无铅工艺重视起来,当然,这可能会带来一些成本上的提高。能源是越来越紧张的资源。从节能的角度来说,应普及低功耗,微功耗器件,普及使用开关电源,面板使用推广LCD(液晶)显示,当然液晶显示还存在成本、亮度等多方面的问题。但它显示内容异常丰富,可显示汉字、棒图、曲线、表格等等。
  附件1由ControlENGINEERINGXIEDE 写的“回路控制器更为互联的单机逻辑”一文中对单机回路控制器的市场调研认为:单回路控制器和多回路控制应用的不断增加是可预料的。正如附件1中Rockwell公司的Schneider经理所说:“我相信控制工程师在刚刚开始应用这些功能,也刚刚开始欣赏单回路控制器的灵活性和分散控制能力。这种设备设计小巧,然而功能强大,而且性价比很高”。
  国内生产无纸记录仪的厂家基本上都在该仪表中设计了PID调节功能,如浙大中控的C3000无纸记录仪是采用了ARM7微处理器的多回路可编程控制器。C3000内部具有4个单回路PID模块、6个ON/OFF控制模块、3个程序控制模块、配有56个函数模块,可实现串级、方程、三冲量、比值控制及用户自定义等多种复杂的控制方案。并能实现数据运算和统计功能,可实现仪表的远程监控,因为C3000内置了以太网卡,实际上这款仪表已经类似于一个微型工控机了。类似这样的表可能其它厂家也有。我举这样一个例子,只是说明显示控制仪表的功能已经有了一个新的突破。
  过程自动化理论的发展由单一系统向大系统发展,随着理论及计算机技术的飞速发展,自动化技术的应用也不断地朝大系统发展,但是我认为大系统的应用并不是不再需要单机/基础自动化或小系统自动化,反而更依赖单机/基础自动化,单机/基础自动化要更加智能、更加自主、更加稳定、标准更加统一。从而给大系统提供更加有力基础支撑。
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