精細化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)設計分析

胡忠艷 譚華新

摘 要：在我國化學工業(yè)領域，精細化工生產(chǎn)逐漸代替了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，不過，精細化工生產(chǎn)過程比較復雜，在生產(chǎn)過程中自動化程度較高，這會給精細化工生產(chǎn)行業(yè)在技術以及經(jīng)濟是帶來很多的困擾。因此，需要對精細化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的實際情況進行研究，改進相關的技術，促進精細化工生產(chǎn)的發(fā)展。本文主要針對精細化工生產(chǎn)過程中的控制系統(tǒng)進行研究，并提出有效的設計方案。

關鍵詞：精細化工；生產(chǎn)過程；控制系統(tǒng)；設計

引言

隨著我國經(jīng)濟不斷的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)也在快速的發(fā)展，對化工產(chǎn)品的需求日益增長，而傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式產(chǎn)量少、質量差，滿足不了現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)的需求，因此，需要比較精細的化工生產(chǎn)才能解決質量差的問題。

1 精細化工生產(chǎn)特點分析

精細化主要具備以下特點：①品種多、批量小，以生產(chǎn)化工實驗用的指示劑為例，配置的物料濃度比較低，而且每一次的用量大約為幾毫升，甚至還會更少。②綜合性的生產(chǎn)流程及多功能生產(chǎn)裝置復雜，所以要求工廠在市場需求的基礎上進行相應調整，采用更加綜合的生產(chǎn)流程和多工程生產(chǎn)裝置。③具有較強的商品性，生產(chǎn)企業(yè)要在市場需求、客戶需求下開發(fā)出性能強的產(chǎn)品，充分應用復配技術，使產(chǎn)品的優(yōu)良性能得以有效發(fā)揮。

2 精細化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的研究與設計

2.1 控制系統(tǒng)設計

在精細化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的研究與設計過程中，主要是利用全自動化集成設計的思想。S7-400h1是整個系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，而wincc則是系統(tǒng)操作的監(jiān)控終端，控制主要的構成項目有功能模塊、CPU、接口模塊、通信模塊、電源模塊以及信號模塊等方面組成，在整個系統(tǒng)的設計中，控制系統(tǒng)是整個過程的控制單元，在過程控制層中，控制系統(tǒng)的位置至關重要，也是集散控制系統(tǒng)的重要核心。

2.2 控制系統(tǒng)的操作員站

控制系統(tǒng)的操作員站主要負責對精細化工生產(chǎn)現(xiàn)場的各項操作設備進行監(jiān)控，它位于中控室中，檢查出問題之后，要及時對相關工藝的參數(shù)進行修改。除此之外，在操作站中，要對數(shù)據(jù)進行存檔，以備不時之需，還要設置實時的曲線，關注不同時刻的動態(tài)信息，以及報警消息等重要的功能。由于精細化工生產(chǎn)的工藝比較復雜，在整個項目過程中，就要使操作員站的環(huán)境以及設備更加先進，提高信息的可靠性。

2.3 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡設計

控制系統(tǒng)的軟件設計主要包括觸摸屏、以太網(wǎng)、安全栓、軟件設計這幾個方面，接下來就主要介紹一下這幾個方面。觸摸屏：在精細化工生產(chǎn)的車間現(xiàn)場，可以設置一個觸屏版，車間相關的監(jiān)測人員可以直接利用觸屏版對現(xiàn)場的生產(chǎn)設備直接進行監(jiān)督或者控制其操作；以太網(wǎng)卡：以太網(wǎng)是連接S7_400h系統(tǒng)與操作員站之間的媒介，起到傳遞信息的作用；安全栓：在DCS系統(tǒng)中，輸入的設備主要是通過電流信號，儀表輸出的電流信號可以傳遞壓力以及溫度等多方面的信息，使這些信息可以直接傳到DOS系統(tǒng)中，從而達到對調節(jié)閥門莒南縣控制的目的；軟件設計：在SIMATI軟件的設計過程中，STEP7是重要的一個部分，SIMATIC可以用來編程序邏輯控制器進行組態(tài)和編程。

3 精細化工生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)技術的優(yōu)點和缺點

3.1 控制系統(tǒng)的專業(yè)性很強、品種多、批量小

目前，市場對精細化工產(chǎn)品的需求在不斷的變化，產(chǎn)品的壽命不長，很快就會被淘汰，更新?lián)Q代的速度非?？?，所以很多企業(yè)都是采用小規(guī)模的生產(chǎn)模式，這就需要生產(chǎn)的企業(yè)加快開發(fā)和研究的速度，最大限度的減少實驗的次數(shù)、縮小實驗的規(guī)模，使研究的過程盡量縮短，盡快的達到產(chǎn)品的轉化的速度和效率。因此，要加強生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)測量和數(shù)據(jù)采集的手段，深化數(shù)據(jù)的分析處理，為產(chǎn)品的加工過程建立起有效的模型，更多的應用模擬仿真的方法來優(yōu)化技術。為了提高生產(chǎn)過程中的靈活性和實用性，使其可以滿足多種要求的、多種目的的生產(chǎn)需求，需要借助計算機的精準測量和集成批量配方進行控制，還要按照產(chǎn)品的工藝不同和操作規(guī)程不同來設置不同的路線，使控制系統(tǒng)的設計更加有效，可以很好的控制生產(chǎn)中的參數(shù)變化，最終達到安全可靠的操作和控制工藝的過程。因此，在生產(chǎn)過程中一定要控制生產(chǎn)過程中的柔軟性，可以有效的縮短生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可以更好的與多變的市場需求相適應。

3.2 控制系統(tǒng)有比較強的非線性、時變性，可以生產(chǎn)批量小的精細化產(chǎn)品

精細化工生產(chǎn)多運用間歇性及半連續(xù)性的工藝，這種工藝在生產(chǎn)過程中都是一批一批的進行投料，并經(jīng)過精餾、提純、干燥等多種物理反應和化學反應來完成批量生產(chǎn)。這種技術也在隨著社會不斷的發(fā)展而發(fā)展，根據(jù)不同的市場需求而發(fā)生變化，呈現(xiàn)出大規(guī)模、大范圍的動態(tài)變化，在通常情況下，產(chǎn)品的附加值會根據(jù)投料的純度而發(fā)生變化，如果對純度的要求比較高，就要根據(jù)材料的熔沸點不同，運用到分餾和精餾的方法，使其更具備明顯的非線性特征。產(chǎn)品的精細化程度是一個不斷重復的過程，因此，在不同的批次的生產(chǎn)過程中，可以借用上一批次的生產(chǎn)過程，并對其進行總結，并從中獲得有效的生產(chǎn)經(jīng)驗，留給后續(xù)的批次使用，從而促進產(chǎn)品工藝操作的改進。因此，相關的操作人員要合理的對生產(chǎn)過程進行重復利用，使其可以一批次一批次的進行迭代學習控制，具有一定智能的先進控制，只有這樣才可以提高應用的價值。

3.3 勞動強度大，操作步驟比較繁瑣

精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，會經(jīng)歷比較復雜的生產(chǎn)工藝流程，自動化水平不太高，中間還要經(jīng)歷很多化學反應，比較復雜，不知道鏈式反應還是平行反應，不好控制，有的時候不單單生成想要的產(chǎn)物，還會生成很多的同分異構體，分離起來很麻煩，需要相關的工作人員進行高強度的勞動，時刻觀察反應的動態(tài)。而且生產(chǎn)過程中，一旦出現(xiàn)異常，或者溫度、水分控制不好，就會造成原料的浪費，導致產(chǎn)品的質量不合格，更嚴重的還會引發(fā)安全事故。因此，在生產(chǎn)過程中，要通過計算機的控制和計算，嚴格按照工藝的操作規(guī)定的步驟來進行，實現(xiàn)集成的控制，推動精細化工程的測量和操作的自動化，保證產(chǎn)品的質量和工作人員的安全不受傷害。

4 精細化生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展

在精細化工生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)過程的智能化是發(fā)展的必然趨勢，這也是制造行業(yè)的發(fā)展趨勢。在智能發(fā)展過程中，對精確度的控制要求很嚴格，表現(xiàn)出了多種用途和多種運用功能。在實現(xiàn)智能化中，要注意高精度的標準，實現(xiàn)自動化控制技術。所謂的機械化加工精度，就是機械設備的零件在生產(chǎn)加工過程中，它實際的參數(shù)與設計幾何參數(shù)之間的差距。它們所產(chǎn)生的差距就是加工的誤差，它是精度高低的一個直接的反應，精度越高，誤差就會越小，因此，在生產(chǎn)過程中，要不斷的減小誤差，盡量使每一個生產(chǎn)的過程都精確化，實現(xiàn)提高產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)的效率，未來的精細化生產(chǎn)的控制系統(tǒng)會越來越好，自動化系統(tǒng)不斷的提高，誤差會越來越小，減少高強度的勞動力。

5 結語

總而言之，雖然精確化生產(chǎn)過程仍然有其缺點的存在，但是相對于傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)技術來說，精確化的化工生產(chǎn)已經(jīng)有很多的優(yōu)勢了，在生產(chǎn)過程中，通過對化工生產(chǎn)實現(xiàn)精確化管理和控制，可以大大的提高生產(chǎn)的效率和質量。因此，需要根據(jù)具體的實際需求，采用合理的設計方案，保證精確化工生產(chǎn)控制系統(tǒng)得到有效的發(fā)揮。

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