化工生產(chǎn)和儀器儀表的自動(dòng)控制研究

湯小偉 張杰

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，化工生產(chǎn)也得到了良好發(fā)展空間，儀器儀表基本已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，本文將從自控儀表儀器類型以及自控率概念出發(fā)，分析PDI參數(shù)整定、完善DCS系統(tǒng)對(duì)提高儀表自控率的作用，為我國(guó)化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展提供良好理論幫助。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn);儀器儀表;自控率

中圖分類號(hào)：TQ5 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-9129（2017）16-0040-01

Abstract： with the continuous improvement of the social and economic level of our country， the chemical industry has also got the good development space， the instrument and instrument have been able to realize the automation control basically， this article will start from the concept of the automatic control instrument type and the automatic control rate. Analyze the function of PDI parameter adjustment and improve DCS system to improve instrument control rate， and provide good theoretical help for the intelligent development of chemical industry in China.

Key words：chemical production;Instruments;Self-control rate

引言：20世紀(jì)50年代開展，我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)過程中就已經(jīng)開始投入使用了自動(dòng)化儀器儀表，當(dāng)前科學(xué)技術(shù)正不斷成熟，儀表儀器也在時(shí)代背景中得到了新的力量，目前獨(dú)立性生產(chǎn)已經(jīng)被一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)所取代，而儀表儀器的功能性也轉(zhuǎn)化成為生產(chǎn)輔助效果。提高其自控率對(duì)于行業(yè)發(fā)展可起到重要作用。

1 自控化儀器儀表類型

通常意義上來看，儀表自控率就是儀器儀表自動(dòng)化程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際表現(xiàn)，使得自控率得到有效提升，就代表此類裝置的生產(chǎn)效率加大、能源消耗減小、可實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。儀器儀表自控率就是通過計(jì)算投入自控回路數(shù)量和應(yīng)用回路數(shù)量的比例，一般計(jì)算公式為：自控率Q=投入自控回路數(shù)M/（總回路數(shù)P-多原因?qū)е挛赐度胱钥鼗芈窋?shù)）x100%。因此提升設(shè)備儀器自控率，對(duì)于提高化工生產(chǎn)效率具有重要意義。目前化工生產(chǎn)常見儀表類型可分為：1.溫度儀表，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，溫度儀表應(yīng)用范圍較為廣泛，化學(xué)反應(yīng)必然會(huì)導(dǎo)致溫度出現(xiàn)變化，因此需要對(duì)其波動(dòng)采取在線監(jiān)控，目前接觸式溫度計(jì)具有精準(zhǔn)度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，所以得到廣泛應(yīng)用，但雙金屬、熱電阻等儀器都比較容易受到高溫影響而發(fā)生快速循環(huán)，因此需要提高自控控制效率。2.壓力儀表涵蓋類型較多，例如：變送器、特殊壓力表等，其實(shí)用性較高，就算被腐蝕也仍能反饋數(shù)據(jù)，通過輸出數(shù)據(jù)到集散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自控操作。3.物位儀表，化工生產(chǎn)設(shè)計(jì)范圍較廣，所以測(cè)量方式也比較多樣，實(shí)際使用時(shí)需要結(jié)合具體情況判斷，物位儀表品種多樣，一般雷達(dá)表、直讀表、浮力表使用比較頻繁，在化工產(chǎn)業(yè)中使用頻繁[1]。

2 提高儀表儀器自控率

2.1PID參數(shù)整定。上述多種控制其在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能時(shí)都會(huì)涉及到內(nèi)部PID參數(shù)的整定，參數(shù)整定一般意義上就是根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的PID。應(yīng)用時(shí)需要采取經(jīng)驗(yàn)法從穩(wěn)定性、反應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)精度等多方面協(xié)同考慮：

（1）PID參數(shù)整定。經(jīng)驗(yàn)湊試實(shí)際應(yīng)用次數(shù)較為頻繁，在整定過程中需要對(duì)響應(yīng)情況有一個(gè)準(zhǔn)確的記錄，以數(shù)據(jù)結(jié)果為基礎(chǔ)確定參數(shù)，查看實(shí)時(shí)曲線，衰減曲線最佳比例為3：1，也就是前后峰值相差比值為3：1。確定結(jié)果后在進(jìn)行參數(shù)調(diào)試時(shí)需要先設(shè)置經(jīng)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)結(jié)果二次修改，其中P=比例度、K=放大倍數(shù)，從而的P=1/k。

（2）PID參數(shù)湊試操作。在確定好比例后待過渡過程已基本穩(wěn)定，然后利用積分效果減少余差，并且利用微分從整體上優(yōu)化控制效果。通常情況下的參數(shù)湊試步驟：調(diào)整P控制器，減小放大倍數(shù)，使其保持在較小區(qū)間，并加大K值。檢測(cè)被控量的過渡曲線，直到曲線達(dá)到預(yù)期值。關(guān)于PI控制器，首先設(shè)定T1= 0，按純比例作用整定放大倍數(shù)，保持在3∶1的曲線值，然后成比例縮小K（ 數(shù)值：15% -30% ）。積分時(shí)間T1就會(huì)從0逐漸增加，最終完成衰減過程。最后對(duì)于PID控制器的操作，首先讓T2= 0，根據(jù)PI作用湊試調(diào)整K與T1兩者參數(shù)，然后將放大倍數(shù)增大20%-30% ，適當(dāng)削弱T1，T2可實(shí)現(xiàn)逐步增大，觀察其中曲線，使其保證到實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

（3）操作事項(xiàng)。在實(shí)際操作過程中，首先要在進(jìn)行參數(shù)整定時(shí)對(duì)傳感器與執(zhí)行器采取穩(wěn)定效驗(yàn)，確保儀表儀器施工性能良好，技術(shù)人員可以采取手動(dòng)測(cè)量，保證控制測(cè)量參數(shù)得到的穩(wěn)定性與可靠性。然后暫停積分調(diào)節(jié)功能，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定K數(shù)值，試著切換到自動(dòng)觀察階躍響應(yīng)效果，確定回路是否已經(jīng)完成反饋以及是否為負(fù)反饋。

2.2完善DCS系統(tǒng)。目前我國(guó)大部分化工企業(yè)生產(chǎn)過程中都是用DCS系統(tǒng)來進(jìn)行在線監(jiān)控與管理，從而達(dá)到削弱員工任務(wù)量，提高自動(dòng)化效率等目標(biāo)。DCS系統(tǒng)能夠有效銜接儀表儀器設(shè)備與工藝生產(chǎn)，提高操作精準(zhǔn)度，并且能夠?qū)ιa(chǎn)過程采取自動(dòng)預(yù)警，發(fā)現(xiàn)故障可及時(shí)警報(bào)，從而提高系統(tǒng)應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連鎖控制。將安全事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低到最小，避免因儀表儀器故障而出現(xiàn)的一系列安全問題，不僅能夠避免企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還能夠保證人員生命安全，并且DCS還可以獲取所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)參數(shù)，例如：SCS、DEH、ECS、BCS等等，減少儀表工作量，延長(zhǎng)其使用壽命[2]。

綜上所述，化工生產(chǎn)過程中儀表儀器可發(fā)揮重要的作用，甚至可以對(duì)整個(gè)企業(yè)發(fā)展水平產(chǎn)生直接影響。目前自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛使用，并在實(shí)際投入操作過程中得到了良好反饋，為進(jìn)一步提高儀表儀器自控率，本文針對(duì)PID參數(shù)、DCS系統(tǒng)展開了討論，目的是為了相關(guān)工作人員開展研究是能得到良好理論幫助，最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定與高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]王峰，趙磊.工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)探討[J].世界有色金屬，2017（15）：265+267.

[2]牛曉曼.化工儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017，44（09）：96-97.

作者簡(jiǎn)介：湯小偉，男，1989，12，碩士，助教，研究方向，智能控制系統(tǒng)