化工生產(chǎn)控制自動(dòng)化儀表探究

張銳　趙慶斌

摘要：自動(dòng)化控制是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科，綜合利用自動(dòng)控制器儀表學(xué)科，以及計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論服務(wù)于化學(xué)工程學(xué)科更是大家所研究的目標(biāo)，從化工生產(chǎn)出發(fā)，對(duì)自動(dòng)化儀表作一些探索。

關(guān)鍵詞：化工儀表化工自動(dòng)化

一、引言

化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，就是在化工設(shè)備上，配置一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理化工生產(chǎn)過(guò)程的方式，就稱為化工生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，簡(jiǎn)稱化工自動(dòng)化。

化學(xué)工業(yè)是創(chuàng)造價(jià)值經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，它直接影響國(guó)計(jì)民生還國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其他部門密切相關(guān)?；どa(chǎn)過(guò)程，往往是在密閉的容器和設(shè)備中，在對(duì)于工作人員不利的情況下連續(xù)進(jìn)行的。此外，不少介質(zhì)還具直接傷害人體的化學(xué)性質(zhì)。因此，為了響應(yīng)“以人為本”的號(hào)召，使化工生產(chǎn)正常地、高效地進(jìn)行，就必須把各項(xiàng)工藝參數(shù)維持在某一最佳范圍之內(nèi)，并盡量使生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，而這些數(shù)據(jù)的控制和維持，最直觀的就是化工生產(chǎn)自動(dòng)化儀表的部分。

二、化工儀表概述及分類

自動(dòng)化儀表分類方法很多，根據(jù)不同原則可以進(jìn)行相應(yīng)的分類。例如按儀表所使用的能源分類，可以分為氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表和液動(dòng)儀表（很少見）；按儀表組合形式，可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置；按儀表安裝形式，可以分為現(xiàn)場(chǎng)儀表、盤裝儀表和架裝儀表；隨著微處理機(jī)的蓬勃發(fā)展，根據(jù)儀表有否引入微處理機(jī)（器）又可分為自動(dòng)化儀表與非自動(dòng)化儀表。根據(jù)儀表信號(hào)的形式可分為模擬儀表和數(shù)字儀表等等。儀表覆蓋面比較廣，任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分得井井有序，它們中間互有滲透，彼此溝通。例如變送器具有多種功能，溫度變送器可以劃歸溫度檢測(cè)儀表，差壓變送器可以劃歸流量檢測(cè)儀表，壓力變送器可以劃歸壓檢測(cè)儀表，若用兀壓法測(cè)液位可以劃歸物位檢測(cè)儀表，很難確切劃歸哪一類，中外單元組合儀表中的計(jì)算和輔助單元也很難歸并。

三、化工儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)

化工儀表及自動(dòng)化，最早出現(xiàn)在四十年代，那時(shí)的儀表體積大，精度低。六十年后半期，隨著半導(dǎo)體和集成電路的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)化儀表便向著小體積、高性能的方向迅速發(fā)展并實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)作數(shù)據(jù)處理的各種自動(dòng)化方案。七十年代以來(lái)，儀表和自動(dòng)化技術(shù)又有了迅猛的發(fā)展。新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，多功能組裝式儀表也投入運(yùn)行，特別是微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展在化工自動(dòng)化技術(shù)工具中發(fā)揮了巨大作用。1975年出現(xiàn)了以微處理器為基礎(chǔ)的過(guò)程控制儀表集中分散型控制系統(tǒng)，把自動(dòng)化技術(shù)推到了一個(gè)更高的水平。電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了常規(guī)儀表的發(fā)展，新型的數(shù)字儀表，自動(dòng)化化儀表，程序控制器，調(diào)節(jié)器等也不斷投入使用。現(xiàn)在我國(guó)大、中、小型企業(yè)以及廣大鄉(xiāng)、鎮(zhèn)企業(yè)依據(jù)不同的生產(chǎn)實(shí)際和需求，氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、模擬儀表、數(shù)字儀表以及各種自動(dòng)化化儀表，計(jì)算機(jī)等都在進(jìn)行使用，形成了氣電結(jié)合、模數(shù)共存、取長(zhǎng)補(bǔ)短，協(xié)同發(fā)展的局面。它們構(gòu)成的各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)極大地推動(dòng)著我們的現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)。已經(jīng)構(gòu)成了有機(jī)的整體，沒(méi)有現(xiàn)代化的自動(dòng)化裝置，也就沒(méi)有現(xiàn)代化的化工生產(chǎn)。

四、工自動(dòng)化控制儀表優(yōu)勢(shì)功能

化工自動(dòng)化控制儀表主要特點(diǎn)是采用先進(jìn)的微電腦芯片及技術(shù)，減小了體積，并提高了可靠性及抗干擾性能。實(shí)現(xiàn)真正的以逸待勞以及待人的目的。

（一）儀表有了可編程功能

計(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)入儀表，可以代替大量的硬件邏輯電路，這叫硬件軟化。特別是在控制電路中應(yīng)用一些接口芯片的位控特性進(jìn)行一個(gè)復(fù)雜功能的控制，其軟件編程很簡(jiǎn)單（即可以用存儲(chǔ)控制程序代替以往的順序控制）。而如果帶之以硬件，就需要一大套控制和定時(shí)電路。所以軟件移植入儀器儀表可以大大簡(jiǎn)化硬件的結(jié)構(gòu)，代替常規(guī)的邏輯電路。

（二）儀表有了記憶功能

以往的儀表采用組合邏輯電路和時(shí)序電路，只能在某一時(shí)刻記憶一些簡(jiǎn)單狀態(tài)，當(dāng)下一狀態(tài)到來(lái)時(shí)，前一狀態(tài)的信息就消失了。但微機(jī)引入儀表后，由于它的隨機(jī)存儲(chǔ)器可以記憶前一狀態(tài)信息，只要通電，就可以一直保存記憶，并且可以同時(shí)記憶許多狀態(tài)信息，然后進(jìn)行重現(xiàn)或處理。

（三）儀表有了計(jì)算功能

由于自動(dòng)化化儀表內(nèi)含微型計(jì)算機(jī)，因此可以進(jìn)行許多復(fù)雜的計(jì)算，并且具有很高的精度。在自動(dòng)化儀表中可經(jīng)常進(jìn)行諸如乘除一個(gè)常數(shù)、確定極大和極小值、被測(cè)量的給定極限檢測(cè)等多方面的運(yùn)算和比較。

（四）儀表有了數(shù)據(jù)處理的功能

在測(cè)量中常常會(huì)遇到線性化處理、自檢自校、測(cè)量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾問(wèn)題。由于有了微處理器和軟件，這些都可以很方便的用軟件來(lái)處理，一方面大大減輕了硬件的負(fù)擔(dān)，又增了豐富的處理功能。自動(dòng)化儀表也完全可以進(jìn)行檢索、優(yōu)化等工作。

五、化工自動(dòng)化控制儀表的功能開發(fā)

（一）儀表的測(cè)量精度高了

由于自動(dòng)化儀表的中心控制系統(tǒng)是微型計(jì)算機(jī)，可以進(jìn)行快速多次重復(fù)測(cè)量，然后求平均值。這樣就可以排除一些偶然的誤差與干擾。

（二）儀表具有修正誤差的能力

實(shí)時(shí)地修正測(cè)量值誤差是較為復(fù)雜的功能。裝有微處理器的儀表可以減少誤差，依靠限制干擾來(lái)提高精度。

（三）儀表能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后，一些常規(guī)儀表不易實(shí)現(xiàn)的功能，在自動(dòng)化儀表中就很容易實(shí)現(xiàn)。比如一臺(tái)氣相或液相色普儀，這種儀器利用對(duì)于復(fù)雜化學(xué)混合物進(jìn)行色層分離的方法來(lái)確定樣品中存在的每一種化學(xué)成分的含量。

六、結(jié)論

隨著化工自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的日益深入及應(yīng)用范圍與規(guī)模的不斷擴(kuò)大使儀表實(shí)現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)靈活等性能，我國(guó)的化工儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平必將快速邁向更高階段，而化工自動(dòng)化儀表的應(yīng)用也將發(fā)揮其不可估量作用。

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