化工自動(dòng)化的過程控制分析

王興波

摘 要：化工工業(yè)在我國社會生產(chǎn)中是重要的一部分，化工自動(dòng)化中通過使用儀表自動(dòng)化提高了生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)更加具有精準(zhǔn)性。在化工自動(dòng)化過程中要重視自動(dòng)化儀表和自動(dòng)控制的選擇，本文重點(diǎn)分析了化工自動(dòng)化過程中的控制分析，包括現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，希望能為化工生產(chǎn)企業(yè)提供一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：化工自動(dòng)化；過程控制；現(xiàn)場總線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.111

0 前言

近年來，我國電氣工程迅速發(fā)展，不同類型的自動(dòng)化技術(shù)逐漸在化工環(huán)節(jié)中使用，其中重點(diǎn)使用的就是化工儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)，對化工業(yè)發(fā)展有重要的作用。因此，必須要重視化工儀表的使用以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的選擇。

1 化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

“控制”表現(xiàn)了人們對自然的征服欲望，控制理論的出現(xiàn)主要反映了人類在認(rèn)識大自然并對大自然進(jìn)行改造過程的狀態(tài)，控制思想和技術(shù)的應(yīng)用隨著社會的變化和發(fā)展逐漸被應(yīng)用到不同的領(lǐng)域。通常情況下人們對化工自動(dòng)控制系統(tǒng)的認(rèn)識要從20世紀(jì)50年代的氣動(dòng)信號控制看成第一代而第二代被認(rèn)為是4～20mA等電動(dòng)模擬信號控制系統(tǒng)，第三代自動(dòng)化過程控制為數(shù)字計(jì)算機(jī)集中式控制系統(tǒng)，第四代是集散式分布控制系統(tǒng) （DCS），第五代化工自動(dòng)化控制被看做為現(xiàn)場總線系統(tǒng)（ FCS），也就是目前常用的自動(dòng)化過程控制的方式?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)通過使用公開化和標(biāo)準(zhǔn)化的方案，克服封閉系統(tǒng)形成的缺陷，突破了第四代控制系統(tǒng)的通訊專用網(wǎng)絡(luò)預(yù)先，形成了全新的分布結(jié)構(gòu)，在控制力度上，實(shí)現(xiàn)了控制功能放置到現(xiàn)場的目標(biāo)?；げ牧戏止镜默F(xiàn)狀是屬于錫產(chǎn)品深加工企業(yè)共有四個(gè)車間，其中有兩個(gè)車間生產(chǎn)無機(jī)錫，兩個(gè)車間生產(chǎn)有機(jī)錫，在2016年和2017年分別對兩千噸甲基錫和丁基錫進(jìn)行自動(dòng)化升級改造，原PLC控制改為了DCS系統(tǒng)控制，極大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并且使生產(chǎn)工藝控制參數(shù)更加精準(zhǔn)。目前，無機(jī)錫生產(chǎn)過程控制自動(dòng)化程度較低，正籌備改為自動(dòng)化控制。

2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

2.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)原理

過去一段時(shí)間，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，但是現(xiàn)場儀表以及控制器都要進(jìn)行一對一的物理方面的鏈接，這種方式很有可能造成現(xiàn)場安裝的不便，調(diào)試以及維護(hù)過程中也會造成很大的不便之處免責(zé)也是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)存在的缺陷。另外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在使用過程中，現(xiàn)場儀表的參數(shù)和診斷的故障很難即使的掌握，在最底層的執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終演變成為控制系統(tǒng)的最薄弱部分。區(qū)別于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制榮國數(shù)字信號的傳輸，使得一條通信線纜上能夠通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的連接。不再需要通過 A/D、D/A 等 I/O 組件完成現(xiàn)場控制，只需要通過使用相應(yīng)的工藝對現(xiàn)場控制的設(shè)備進(jìn)行添加，并把現(xiàn)場儀表按照就近原則與原來的通信線進(jìn)行連接即可，不需要另外添加組件，簡單方便。

2.2 現(xiàn)場總線控制技術(shù)特征

首先是具有全數(shù)字化的通信方式，現(xiàn)場控制設(shè)備的現(xiàn)場信號都始終是數(shù)字的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)全數(shù)字化通信；現(xiàn)場控制設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)是開放型的，能夠和任何相同標(biāo)準(zhǔn)條件下的設(shè)備進(jìn)行間接，提供了非常便利的功能；現(xiàn)場總線技術(shù)也具有互相操作性以及互相作用效果，不同制造廠制造的設(shè)備之間可以蚃進(jìn)行通信，并形成統(tǒng)一的形態(tài)，不同廠家生產(chǎn)的性能相對類似的設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)互相使用的效果；另外對現(xiàn)場總線技術(shù)的智能化來說，總線儀表能夠?qū)崿F(xiàn)原有的一切功能狀況，又加入了數(shù)據(jù)處理功能以及狀態(tài)分析的功能。同時(shí)對于設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，通過系統(tǒng)進(jìn)行診斷能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，方便及時(shí)的處理；現(xiàn)場總線技術(shù)設(shè)備還具有系統(tǒng)架構(gòu)高度分散的效果，能夠采用相應(yīng)的技術(shù)，把傳統(tǒng)的控制站功能特征分到現(xiàn)場儀表上，形成全面式分布結(jié)構(gòu)。

3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

3.1 現(xiàn)場總線控制的現(xiàn)狀

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)主要結(jié)合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，儀表技術(shù)以及制造技術(shù)等形成的，對現(xiàn)場總線的控制和發(fā)展有重要的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使現(xiàn)場控制能夠發(fā)揮更加重要的作用。系統(tǒng)控制正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展，并在發(fā)展中源源不斷的新技術(shù)形式補(bǔ)充，對于更好的發(fā)揮現(xiàn)場總線控制技術(shù)有重要的幫助。需要對分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)更深一步的探究，設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)狀況，實(shí)時(shí)通信，系統(tǒng)容錯(cuò)等因素較多，對于現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的可靠性和實(shí)時(shí)性以及應(yīng)用的安全性有一定的影響作用。

科技發(fā)展到如今，世界上存在的現(xiàn)場總線有幾十種，每一種總線在不同領(lǐng)域都有相應(yīng)的應(yīng)用情況。比如說在石油、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域的過程控制主要施用的現(xiàn)場總線為FF、PROFIBUS-PA ；在建筑領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)以及交通等領(lǐng)域施用的現(xiàn)場總線通常為LonWrks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet ；加工制造行業(yè)的現(xiàn)場總線施用頻率較高的是PROFIBUS-DP等等，在不同的領(lǐng)域會有相應(yīng)適當(dāng)?shù)默F(xiàn)場總線，很多現(xiàn)場總線為了更夠深入到更多的市場，還會選擇努力成為國家或者當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)。比如說德國的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)就是PROFIBUS，同時(shí)，法國也有自己的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)WorldFIP 。就目前的現(xiàn)狀來講，現(xiàn)場總線情況要能夠?qū)崿F(xiàn)通訊技術(shù)，對于儀表的開發(fā)上也要引起重視，還有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，總線的兼容等都是需要解決的問題。

3.2 現(xiàn)場總線控制的發(fā)展前景

我國目前的總線控制系統(tǒng)大多數(shù)采用的還是集散式分布控制系統(tǒng) （DCS）主要儀表是電皿儀表，現(xiàn)場總線控制還不能實(shí)現(xiàn)大范圍的使用和控制，但是現(xiàn)場總線是未來發(fā)展的必然方向，在短時(shí)期內(nèi)集散式分布控制系統(tǒng)還處于高度應(yīng)用狀態(tài)，現(xiàn)場總線控制在逐漸發(fā)展中，完全代替集散式分布控制還需要一定的時(shí)間。不過，經(jīng)過不斷的技術(shù)改造，先使集散式分布控制系統(tǒng)和部分的現(xiàn)場總線聯(lián)系起來，形成共存的狀態(tài)，再逐步的完善，爭取過渡到現(xiàn)場總線占主導(dǎo)地位的狀況。

4 結(jié)語

綜上所述，我國目前的發(fā)展中自動(dòng)化控制水平還處于相對較落后的狀態(tài)，在發(fā)展過程中，要不斷的引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，不斷完善集散式分布控制系統(tǒng)，盡可能快的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線控制的局面，提供我國化工自動(dòng)化的控制程度。

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