化工自動(dòng)化控制及應(yīng)用

劉鶴雷

摘 要：在化工自動(dòng)化控制中，可通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作精準(zhǔn)度高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可確保化工生產(chǎn)的安全性。圍繞化工自動(dòng)化控制技術(shù)，主要研究了其在化工生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用，并具體分析了其在緊急停車系統(tǒng)中的應(yīng)用，這對(duì)提高化工生產(chǎn)的安全性意義重大。

關(guān)鍵詞：化工自動(dòng)化控制；操作精準(zhǔn)度；機(jī)械設(shè)備；自動(dòng)化設(shè)備

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.101

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，化工自動(dòng)化控制技術(shù)已成為確保化工生產(chǎn)安全性的重要因素之一，但仍存在操作人員的技術(shù)不成熟、對(duì)化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制的認(rèn)識(shí)不足、對(duì)先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備的了解不足等問題。這既浪費(fèi)了資金，又導(dǎo)致工作無法取得明顯的效果。因此，對(duì)化工自動(dòng)化控制和應(yīng)用進(jìn)行研究有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 化工自動(dòng)化控制技術(shù)

1.1 概念

化工自動(dòng)化指的是在化工生產(chǎn)過程中，以化工生產(chǎn)為主控對(duì)象，以自動(dòng)化控制技術(shù)為工具，以精準(zhǔn)、科學(xué)的控制算法和控制方案為手段協(xié)調(diào)好控制理論與控制技術(shù)的關(guān)系，將從原料加工到成品產(chǎn)出的全過程融合到自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，從而有效控制化工生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位等模擬量，真正實(shí)現(xiàn)化工自動(dòng)化控制。

1.2 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制的前提條件

想要實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制，僅有優(yōu)秀的技術(shù)服務(wù)品質(zhì)是不夠的，還需要滿足以下3個(gè)要求：①使用的技術(shù)系統(tǒng)必須先進(jìn)，自動(dòng)化設(shè)備要能有效控制溫度、流量、壓力、液位等模擬參數(shù)。②制訂實(shí)施方案時(shí)，相關(guān)人員要考慮多種突發(fā)狀況，力求周密。此外，控制平臺(tái)應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性。③操作人員需要足夠?qū)I(yè)，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)要有深入的了解，能科學(xué)地管理和操作自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2 化工生產(chǎn)中的過程控制

2.1 過程檢測(cè)和故障診斷

在化工生產(chǎn)中，利用過程檢測(cè)和故障診斷技術(shù)有利于操作人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障和及時(shí)維修設(shè)備，從而提高設(shè)備生產(chǎn)的安全性，使化工生產(chǎn)及其設(shè)備運(yùn)行更加可靠。

2.1.1 過程檢測(cè)

從理論上講，為了更好地分析數(shù)據(jù)，過程檢測(cè)對(duì)象應(yīng)為解析模型。然而，實(shí)際生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，難以建立精確的模型。因此，在實(shí)際工作中，只能合理地組合多種簡(jiǎn)單的模型，從而建立較為精確的解析模型用于過程檢測(cè)。

2.1.2 故障診斷

運(yùn)用故障診斷有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的故障，具體診斷過程為：利用各種儀器測(cè)量并記錄模擬量數(shù)據(jù)，并加以統(tǒng)計(jì)，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較。如果存在較大的波動(dòng)，超出了正常范圍，則警報(bào)器會(huì)發(fā)出故障警報(bào)。

2.2 儀表監(jiān)控

操作人員通過各類儀表可以直接測(cè)出相關(guān)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)量化，從而有效評(píng)測(cè)化工生產(chǎn)的狀態(tài)，這對(duì)故障預(yù)防而言非常重要。

2.3 分布式控制系統(tǒng)和可編程邏輯控制器

目前，微處理器、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路在化工生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，傳統(tǒng)儀表逐漸被分布式控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器替代。比如，DCS、PLC的性能優(yōu)良、功能強(qiáng)大，數(shù)據(jù)處理能力非常強(qiáng)。為了完善各種功能，DCS系統(tǒng)引入了工控機(jī)、PC平臺(tái)系統(tǒng)。值得一提的是，PC平臺(tái)的軟件資源的性價(jià)比極高。此外，F(xiàn)CS的發(fā)展也非常迅速，實(shí)用性較強(qiáng)，是世界上較為先進(jìn)的控制系統(tǒng)。FCS主要特點(diǎn)有以下3點(diǎn)：①核心是總線結(jié)構(gòu)。一旦確定總線協(xié)議，相關(guān)技術(shù)、設(shè)備也會(huì)確定。②若總線控制系統(tǒng)開放性強(qiáng)，操作協(xié)調(diào)性會(huì)很好。若總線類型一定，總線協(xié)議一定，那么其操作性就強(qiáng)。③建立在數(shù)字智能裝置上的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散，用戶現(xiàn)場(chǎng)接線較為便捷，利用單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表即可實(shí)現(xiàn)多變量通信。值得一提的是，即使儀表的制造廠商不同，也不會(huì)影響操作。此外，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)還具有簡(jiǎn)單、易維護(hù)的特點(diǎn)。

FCS控制系統(tǒng)具有的特點(diǎn)可有效提高控制系統(tǒng)的可靠性，確保其安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，F(xiàn)CS在化工生產(chǎn)中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。

3 緊急停車系統(tǒng)

3.1 緊急停車

在化工生產(chǎn)中，緊急停車系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)是化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)。如果不具備強(qiáng)大的化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)，緊急停車系統(tǒng)就無法有效發(fā)揮作用，化工生產(chǎn)的可靠性也無法得到保障，進(jìn)而直接威脅著操作人員的生命安全和企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全。

在工業(yè)生產(chǎn)中，停車有以下3種形式：①正常停車，指在檢修生產(chǎn)設(shè)備時(shí)的有計(jì)劃的停車；②部分緊急停車，比如生產(chǎn)設(shè)備故障、電氣設(shè)備故障時(shí)導(dǎo)致的意外停車；③全面緊急停車，指在生產(chǎn)過程中遇到停水、停電、停汽時(shí)不得不緊急停車的情況。

3.2 緊急停車系統(tǒng)遵循的原則

緊急停車系統(tǒng)應(yīng)遵循以下4個(gè)原則：①獨(dú)立設(shè)置原則。應(yīng)防止出現(xiàn)設(shè)備關(guān)聯(lián)，進(jìn)而影響正確執(zhí)行緊急停車操作的情況。②中間環(huán)節(jié)最少原則。任何儀器、儀表都可能出現(xiàn)故障，中間環(huán)節(jié)越多，系統(tǒng)越不可靠，因此，應(yīng)防止中間儀器故障，進(jìn)而影響緊急停車操作。③冗余原則。應(yīng)增加備用單元，提高緊急停車操作的穩(wěn)定性。④故障安全原則。應(yīng)周密設(shè)計(jì)檢測(cè)、執(zhí)行單元。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文圍繞化工自動(dòng)化控制技術(shù)，主要研究了其在化工生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用。此外，還具體分析了其在緊急停車系統(tǒng)中的應(yīng)用，這對(duì)提高化工生產(chǎn)的安全性意義重大。目前，我國(guó)正在逐步提升對(duì)化工生產(chǎn)的安全要求，這間接推進(jìn)了自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷進(jìn)步。因此，我們應(yīng)該投入更多的資金，加大對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究力度，不斷提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行水平，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)安全管理方面的作用更加突出，從而在保證收益的同時(shí)，最大限度地提高化工生產(chǎn)的安全性。

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〔編輯：張思楠〕