化學(xué)工程與工藝中的自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)探析

關(guān) 波

（吐魯番職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 吐魯番 838000）

1 化學(xué)工程與工藝概述

化學(xué)工程與工藝的主要研究對(duì)象是基于化學(xué)，同時(shí)與工業(yè)、信息技術(shù)等緊密結(jié)合，衍生出很多新興的學(xué)科，這種學(xué)科之間的相互包容與發(fā)展促進(jìn)了化學(xué)工程與工藝在各個(gè)行業(yè)迅速應(yīng)用?；瘜W(xué)工程與工藝一直緊跟化學(xué)行業(yè)發(fā)展的腳步，伴隨著科學(xué)技術(shù)日新月異，已經(jīng)成為非常重要的學(xué)科之一。近年來(lái)，我國(guó)在化學(xué)工程與工藝中的自動(dòng)化領(lǐng)域中深度研發(fā)與創(chuàng)新，充分結(jié)合化學(xué)基礎(chǔ)理論和操作實(shí)踐，將不同化學(xué)材料融入深加工技術(shù)研究，并且已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，不僅促進(jìn)了化學(xué)工程與工藝的進(jìn)步，而且在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中也起到了關(guān)鍵性作用。目前，化學(xué)工程與工藝在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用上已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)，并且先進(jìn)程度也在逐漸增強(qiáng)，已經(jīng)趨向于專業(yè)化的發(fā)展方向。眾所周知，化工行業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量與數(shù)量都與化學(xué)工程與工藝中的自動(dòng)化發(fā)展程度息息相關(guān)，如果自動(dòng)化程度較低，就會(huì)影響化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，進(jìn)而會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量。相關(guān)實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，先進(jìn)的化學(xué)工程與工藝技術(shù)能夠顯著提升化工行業(yè)的生產(chǎn)效率，而且能夠?qū)⑸a(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物控制到最低，更加有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，確保了化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 化學(xué)工程與工藝的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)電子信息技術(shù)水平的長(zhǎng)足發(fā)展，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大環(huán)境下，各個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用程度也都有迅猛的提升。然而化工行業(yè)與汽車、電子等產(chǎn)業(yè)不同，化工行業(yè)仍然以重工業(yè)為主，屬于傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)成熟，由于化學(xué)工程與工藝設(shè)備更新?lián)Q代較為緩慢，生產(chǎn)線多年不更換，生產(chǎn)制度陳舊，高級(jí)技術(shù)人才嚴(yán)重匱乏，導(dǎo)致自動(dòng)化程度仍然處于偏低水平。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，為了適應(yīng)自動(dòng)化新時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，我們應(yīng)及時(shí)整合化學(xué)工程與工藝的自動(dòng)化應(yīng)用方向，將信息技術(shù)注入化學(xué)工程與工藝的研究之中，不斷創(chuàng)新其自動(dòng)化應(yīng)用效果。

3 化學(xué)工程與工藝中的自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

3.1 現(xiàn)代化

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)化學(xué)工程與工藝產(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)已經(jīng)由單一的簡(jiǎn)單化工產(chǎn)品加工向多元化化學(xué)衍生產(chǎn)品和精深加工方向轉(zhuǎn)變，由經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出價(jià)值鏈的低端向高端逐步過(guò)渡，化工產(chǎn)業(yè)不再是孤立的發(fā)展，而是漸漸轉(zhuǎn)向多產(chǎn)業(yè)融合協(xié)同發(fā)展。化工自動(dòng)化已發(fā)展成為化學(xué)工程與工藝全面應(yīng)用的重要支柱產(chǎn)業(yè)。因此，我們下一步工作的重點(diǎn)仍然是全方位的尋求化學(xué)工程與工藝現(xiàn)代化發(fā)展的途徑，創(chuàng)新化工產(chǎn)業(yè)流程，將自動(dòng)化技術(shù)引入化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中，穩(wěn)步提升化工企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 創(chuàng)新化

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)化學(xué)工程與工藝生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)著艱巨的社會(huì)責(zé)任，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新做出了重要貢獻(xiàn)。然而由于我國(guó)化學(xué)工程與工藝技術(shù)研究起步較晚，生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)為中小型企業(yè)，先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用水平還處于較為落后的狀態(tài)，與發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)工藝還存在較大差距。特別是在提倡綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的今天，化工行業(yè)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題迫在眉睫，節(jié)能減排技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)。目前，我國(guó)多數(shù)化學(xué)工程與工藝生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)流程創(chuàng)新中取得了一些成就，但與發(fā)展目標(biāo)相比還差很遠(yuǎn)，當(dāng)前及今后一段時(shí)期，如何將新技術(shù)、新工藝、新材料等應(yīng)用于化學(xué)工程與工藝自動(dòng)化生產(chǎn)中，仍然是我們工作的重點(diǎn)。做好科技創(chuàng)新工作，是任重而道遠(yuǎn)的，我們必須積極克服化工能源短缺的現(xiàn)狀，大力解決化工行業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾和突出問(wèn)題，在促進(jìn)化學(xué)工程與工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的同時(shí)，努力推動(dòng)節(jié)能減排與綠色發(fā)展。

3.3 環(huán)?；?/h3>

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的逐步加快，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題也日益突出，如何協(xié)調(diào)化工行業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾已經(jīng)成為全球化的焦點(diǎn)問(wèn)題之一?；瘜W(xué)工程與工藝自動(dòng)化行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，然而由于缺乏合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)十分落后，政企管理權(quán)責(zé)不夠清晰，科技后備力量嚴(yán)重不足，人才結(jié)構(gòu)存在斷層現(xiàn)象，直接導(dǎo)致了化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)層次較低，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題突出。在新形勢(shì)下，所有行業(yè)的發(fā)展都不能夠以犧牲環(huán)境為代價(jià)，為了確保人類的生存和生活，我們必須高度重視環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，大力促進(jìn)化學(xué)工程與工藝自動(dòng)化環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，將先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)引入化學(xué)工程與工藝生產(chǎn)流程之中，最大限度的減少資源的消耗，從而進(jìn)一步降低化工企業(yè)排放物對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染。同時(shí)，積極淘汰影響和破壞生態(tài)環(huán)境的低產(chǎn)能化工企業(yè)，通過(guò)企業(yè)整合與重組，讓老企業(yè)迸發(fā)出新活力。因此，我們應(yīng)著重從源頭開(kāi)始進(jìn)行化工行業(yè)的環(huán)境保護(hù)管控工作，不斷完善環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將智慧自動(dòng)化引入化學(xué)工程與工藝技術(shù)行業(yè)，在項(xiàng)目開(kāi)工之前就做好環(huán)境評(píng)價(jià)和安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)，施工過(guò)程中全過(guò)程進(jìn)行環(huán)境保護(hù)指標(biāo)的跟蹤與監(jiān)督，確保項(xiàng)目投資與生產(chǎn)始終處于環(huán)保安全可控范圍。

4 基于自動(dòng)化發(fā)展的化學(xué)工程與工藝前沿技術(shù)

4.1 MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)，是通過(guò)信息化的高效管理模式，幫助化工行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)解決種種生產(chǎn)管理高成本、生產(chǎn)質(zhì)量高要求難題的得力助手。MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程可以進(jìn)行全程監(jiān)控，每一個(gè)產(chǎn)品都具備生產(chǎn)質(zhì)量的全程追溯條碼，這一全新的生產(chǎn)管理系統(tǒng)將會(huì)逐漸成為化學(xué)工程與工藝自動(dòng)化企業(yè)發(fā)展的新出路。MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過(guò)在化學(xué)工程與工藝企業(yè)部署工業(yè)以太網(wǎng)Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線、平板電腦、LED 顯示屏等硬件設(shè)備，集成采用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，比如RFID 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)、條碼識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)各種加工設(shè)備、產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，再通過(guò)MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、集成和報(bào)表自動(dòng)生成并通過(guò)LED 顯示屏進(jìn)行信息發(fā)布，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配過(guò)程的質(zhì)量控制、物料拉動(dòng)、信息發(fā)布與作業(yè)指導(dǎo)的功能。MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)還能夠通過(guò)用戶訪問(wèn)權(quán)限控制，確保產(chǎn)品生產(chǎn)信息的安全可靠性，從而滿足企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施控制和生產(chǎn)質(zhì)量全程追溯的管理需求，為企業(yè)不斷優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程和生產(chǎn)質(zhì)量管理體系，持續(xù)提升產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)按時(shí)交貨，提高客戶滿意度。

4.2 DCS 技術(shù)

為了提升化工生產(chǎn)的效率，自動(dòng)化技術(shù)不斷完善，DCS 技術(shù)就是應(yīng)用于分散管理的一種先進(jìn)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用上，通過(guò)智能大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行，能夠?qū)ιa(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行整體控制，確保化工企業(yè)生產(chǎn)的有序高效進(jìn)行。目前，主機(jī)控制采用DCS 一體化的項(xiàng)目也愈來(lái)愈多。即在控制系統(tǒng)的高、精、尖上不斷突破，在控制的范圍上不斷擴(kuò)大，且國(guó)產(chǎn)化市場(chǎng)占有率增加勢(shì)頭也較猛，特別是在老機(jī)組DCS 改造方面。就已投運(yùn)的國(guó)產(chǎn)DCS 系統(tǒng)而言，與進(jìn)口產(chǎn)品比較綜合性能之間差距不大，各類全封閉設(shè)計(jì)模件具有免維護(hù)性能，總的I/O 點(diǎn)數(shù)應(yīng)用也達(dá)到15000 多點(diǎn)以上。軟件全在WINDOWS 平臺(tái)運(yùn)行，界面友好，組態(tài)修改方便，全中文環(huán)境，易理解和掌握，應(yīng)用功能基本包括了全部需求。這表明DCS 設(shè)計(jì)制造、性能參數(shù)方面均能滿足當(dāng)前我國(guó)化工行業(yè)建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，利用DCS 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)操作的智能化，是減少化學(xué)工程與工藝對(duì)環(huán)境造成的污染的關(guān)鍵技術(shù)。