自動(dòng)化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用與展望

（天津長(zhǎng)蘆海晶集團(tuán)有限公司，天津300450）

1 前言

隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用更加多元化、智能化，特別是嵌入式計(jì)算機(jī)的使用，對(duì)控制系統(tǒng)和自動(dòng)化儀表的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。當(dāng)前，化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要組成部分，市場(chǎng)對(duì)于化工產(chǎn)品的需求量及品質(zhì)要求日益提高。此外，化工生產(chǎn)屬于高危行業(yè)，保障生產(chǎn)過(guò)程的安全性更是重中之重?？梢?jiàn)，提高化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的自動(dòng)化程度，創(chuàng)新及靈活運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)，排除可能會(huì)發(fā)生的隱患因素，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)化工行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)概述

自動(dòng)化控制技術(shù)是運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，以達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)。通過(guò)采用獨(dú)特的控制算法和控制方案，在無(wú)人直接參與的前提下，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境中的溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，從而實(shí)現(xiàn)控制理論和實(shí)際生產(chǎn)的有機(jī)協(xié)調(diào)，使被控對(duì)象或過(guò)程按照既定程序自動(dòng)運(yùn)行[1]。

3 自動(dòng)化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)我國(guó)近年來(lái)化工企業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用情況可以看出，控制系統(tǒng)及儀表設(shè)備等的普及應(yīng)用，較大程度地促進(jìn)了化工企業(yè)在生產(chǎn)管理、自動(dòng)化運(yùn)行方面的發(fā)展。

3.1 控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

在化工行業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中，最常見(jiàn)的控制系統(tǒng)包括PLC和DCS控制系統(tǒng)等。PLC又叫做可編程邏輯控制器，采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程控制。DCS控制系統(tǒng)又稱(chēng)為分散控制系統(tǒng)，由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)共同組成，運(yùn)用計(jì)算機(jī)分別控制生產(chǎn)過(guò)程中的多個(gè)控制回路，具有數(shù)據(jù)獲取、直接數(shù)字控制、人機(jī)交互以及監(jiān)控和管理等功能，DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的分散控制、集中操作以及分級(jí)管理和靈活配置[2]。無(wú)論是PLC還是DCS的運(yùn)用，都極大地減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，加強(qiáng)了企業(yè)對(duì)生產(chǎn)成本和過(guò)程控制的管理。

3.2 自動(dòng)化儀表應(yīng)用現(xiàn)狀

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)檢測(cè)

在化工生產(chǎn)中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)、介質(zhì)的參數(shù)變化會(huì)影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)。生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表與控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，將管道壓力、流量、溫度等檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)模擬與數(shù)字信號(hào)間的轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)娇刂破髦?，在掌握被測(cè)點(diǎn)位時(shí)時(shí)狀態(tài)的同時(shí)，還可根據(jù)參數(shù)的重要程度對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制，從而大幅提高了參數(shù)的準(zhǔn)確性，保證了控制的穩(wěn)定性。

3.2.2 物質(zhì)成分檢測(cè)

通過(guò)調(diào)節(jié)控制生產(chǎn)過(guò)程中的壓力、流量、物位、溫度等保證產(chǎn)品質(zhì)量，是一種間接的控制方式，并不能反映出生產(chǎn)過(guò)程中原料、中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)品的品質(zhì)情況。成分分析儀表的研發(fā)與應(yīng)用帶動(dòng)了自動(dòng)化控制技術(shù)的又一進(jìn)步，該類(lèi)儀表是定性和定量分析物質(zhì)組成的儀表，能直接指示物質(zhì)成分及含量，從而更全面地檢測(cè)及控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。常見(jiàn)的分析儀器主要有氧化鋯氧分析儀、氣相色譜分析儀、紅外光譜分析儀、熱值分析儀等。

4 自動(dòng)化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 對(duì)控制硬件的兼容性要求更高

化工生產(chǎn)的過(guò)程控制體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)決策、設(shè)備維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)信息平臺(tái)集中反映到自動(dòng)化控制系統(tǒng)，整個(gè)過(guò)程對(duì)自動(dòng)化控制的硬件要求提出了挑戰(zhàn)[3]。從現(xiàn)階段來(lái)看，開(kāi)發(fā)廠商獨(dú)立經(jīng)營(yíng)各自的硬件設(shè)備，在生產(chǎn)企業(yè)采購(gòu)使用的過(guò)程中，可能會(huì)存在不兼容或接口不統(tǒng)一等問(wèn)題。這就要求供應(yīng)商之間統(tǒng)一規(guī)范接口類(lèi)型，以實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備如智能儀表、變頻器、工業(yè)鍵盤(pán)等與控制器之間數(shù)據(jù)交換的暢通。由此可見(jiàn)，化工自動(dòng)化控制硬件未來(lái)只有在兼容性、靈活性、抗干擾性等方面取得進(jìn)展，才能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)程控制中各個(gè)階段、各個(gè)系統(tǒng)之間的良好對(duì)接，從而確保任一環(huán)節(jié)的更新?lián)Q代不會(huì)影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站通信系統(tǒng)，主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題。作為新型自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上發(fā)生了很大變化，其顯著特性是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行傳輸聯(lián)絡(luò)，通過(guò)單節(jié)點(diǎn)或多節(jié)點(diǎn)共同實(shí)現(xiàn)所需要的自動(dòng)控制功能，是高度網(wǎng)絡(luò)集成的自動(dòng)化系統(tǒng)[4]?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有智能化、數(shù)字化、微型化、開(kāi)放化等特點(diǎn)，可將大量現(xiàn)場(chǎng)信息存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，包括各種運(yùn)行檢修記錄、設(shè)備調(diào)整記錄、環(huán)境參數(shù)記錄等，可明顯提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理水平，讓控制效果得以最大限度的發(fā)揮，使用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)已成為化工行業(yè)控制系統(tǒng)的重要發(fā)展與應(yīng)用方向。

4.3 對(duì)技術(shù)人員素質(zhì)要求越來(lái)越高

由于我國(guó)自動(dòng)化控制技術(shù)在化工領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較晚，企業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)人員的素質(zhì)普遍不高，集中表現(xiàn)在對(duì)自動(dòng)化控制理論理解不夠透徹，缺乏與化工行業(yè)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，操作不合理不規(guī)范等方面。這就需要我們大力培養(yǎng)既懂自動(dòng)化技術(shù)又了解化工知識(shí)的復(fù)合型自動(dòng)化技術(shù)人才。一方面，企業(yè)要對(duì)自動(dòng)化控制工作給予一定的重視，引導(dǎo)員工更新觀念；另一方面，加強(qiáng)技術(shù)人員理論知識(shí)與實(shí)踐培訓(xùn)，培養(yǎng)解決突發(fā)狀況的能力，從而提升自動(dòng)化設(shè)備的整體利用率及使用壽命，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展是推進(jìn)現(xiàn)代化生產(chǎn)不斷前進(jìn)的動(dòng)力和基礎(chǔ)，隨著技術(shù)難題的逐一攻克，將進(jìn)一步對(duì)我國(guó)化工行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極有利的影響。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用是化工行業(yè)發(fā)展的必然要求和發(fā)展趨勢(shì)，不僅有利于提高企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理能力和生產(chǎn)效率，而且有助于降低能源消耗，為化工行業(yè)的快速發(fā)展提供有力保障。