電氣自動化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

張洪福

(中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司，河南 開封 475002)

1 化工生產(chǎn)中的電氣自動化控制系統(tǒng)

1.1 化工自動化

化工自動化是一種將自動化技術(shù)集成到化工生產(chǎn)中的技術(shù)?；ぷ詣踊鳛樯a(chǎn)自動化的一部分，可以將某些傳統(tǒng)手工操作模式的工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為機(jī)械自動化執(zhí)行，這不僅提高了工作效率和生產(chǎn)效率，還可以提升產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化水平，有助于提高化工產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.2 電氣自動化

從技術(shù)上來講，電氣自動化技術(shù)是基于電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，而這些技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了共同的歷程并最終形成了集成化應(yīng)用程序。在功能上，電氣自動化控制系統(tǒng)由于其應(yīng)用原理簡單因而具有廣闊的潛在市場，具有良好的應(yīng)用性。

1.3 生產(chǎn)技術(shù)特性

化工企業(yè)使用自動化系統(tǒng)的目的，是將整個化工生產(chǎn)的核心過程逐步移交給自動化系統(tǒng)，因此企業(yè)僅需自動化控制系統(tǒng)或流水線控制設(shè)備的流程，即可準(zhǔn)確完成相關(guān)生產(chǎn)過程，操作簡單且易學(xué)易用。因此，員工的工作量將會大大減少。在企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化和標(biāo)準(zhǔn)化模式后，員工單位時間內(nèi)的工作量和工作時間均會減少，工作效率自然得到了提高。自動化控制系統(tǒng)性能要高于手動操作，也大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

1.4 生產(chǎn)系統(tǒng)價值

電氣自動化控制系統(tǒng)本質(zhì)上是基于智能技術(shù)而成，企業(yè)通過分析控制系統(tǒng)的技術(shù)，就可以不斷提高整個系統(tǒng)自動化控制的集成能力。而社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，為我國整個化工工業(yè)的快速發(fā)展提供了可能性，但同時也對整個化工工業(yè)發(fā)展提出了更高要求。將電氣自動化控制在化工工業(yè)生產(chǎn)流程中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)劃分，可以分成三個主要部分。第一個部分就是模糊控制，這種技術(shù)在應(yīng)用的過程中是利用電氣自動化控制中的交流以及直流，使這兩種方式進(jìn)行相互傳動，這樣就可以完成電氣自動化傳動控制。模糊控制在應(yīng)用過程中還會遇到兩種不同的狀況，其中一種是Mamdan，另外一種就是Sugeno，在具體的應(yīng)用過程中如果出現(xiàn)Mamdan這種狀況，也就意味著模糊控制在運(yùn)行速度上進(jìn)行調(diào)整。另外兩個部分是專家系統(tǒng)控制以及神經(jīng)系統(tǒng)控制。

此外，考慮到化工設(shè)備會對整個化工行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，信息技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，企業(yè)必須不斷提高電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用能力，才能在化工生產(chǎn)過程中促進(jìn)企業(yè)的自身健康發(fā)展。

2 化工生產(chǎn)自動化控制中存在的問題

2.1 設(shè)備質(zhì)量原因

如今，高科技自動化設(shè)備已在化工工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，自動化設(shè)備在化學(xué)工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中，企業(yè)要仔細(xì)檢查設(shè)備的質(zhì)量和操作安全性。同時應(yīng)適當(dāng)使用各種自動化設(shè)備，以免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生浪費(fèi)問題。與此同時，為了有效提高我國化工產(chǎn)品的質(zhì)量，企業(yè)可以合理化利用各種設(shè)備資源來進(jìn)一步提高利用率，并減少設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問題。

2.2 人為管理因素

自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用需由專業(yè)工作人員操作，因此人為因素會對化工生產(chǎn)電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。這就需要企業(yè)不斷提高工作人員的技術(shù)水平和操作人員的整體素質(zhì)。監(jiān)督部門需要定期對化工企業(yè)的管理能力進(jìn)行審查，并根據(jù)實(shí)際評級來實(shí)施相應(yīng)的獎懲制度。同時，企業(yè)有必要充分整合人力資源，從而進(jìn)一步提高化工生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在這一過程中，企業(yè)員工需要不斷增強(qiáng)自身的責(zé)任感，認(rèn)識到只有通過有效提高技術(shù)水平，才能促進(jìn)化工企業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展。

3 融合應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)要求分析

化工生產(chǎn)與自動化控制系統(tǒng)的集成對流程設(shè)計(jì)要求很高，這主要包括兩個方面。其一，兩者的融合設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮化工產(chǎn)品生產(chǎn)和自動化控制系統(tǒng)各自的功能特性，以確保兩者整合能夠?qū)崿F(xiàn)操作協(xié)調(diào)性與協(xié)同效應(yīng)。此外，融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮到化工企業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，一是化工產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，二是成本要求。因此，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)和原料組織等角度出發(fā)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)使用節(jié)能高效的電子控制單元，以滿足系統(tǒng)應(yīng)用中的要求。

3.2 設(shè)計(jì)原則闡述

就設(shè)計(jì)原理而言，化工企業(yè)的自動控制系統(tǒng)屬于企業(yè)外部生產(chǎn)設(shè)施之一，因此基于控制總生產(chǎn)成本的目的，自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐必須具有良好的成本效益，以確保自動化控制系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)越性，并達(dá)到成本效益控制效果。此外，由于自動化控制系統(tǒng)的特性，運(yùn)行過程中需要維護(hù)和檢修，所以自動控制系統(tǒng)的維護(hù)工作應(yīng)設(shè)計(jì)得既簡單又容易操作，方便技術(shù)人員快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)工作，避免系統(tǒng)故障。此外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時，還要確保系統(tǒng)在操作過程中每個子系統(tǒng)的相對獨(dú)立性，這主要是考慮到化工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)過程復(fù)雜性，能夠避免某個子系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)問題導(dǎo)致系統(tǒng)整體崩潰，確保局部問題和故障不會損害整體生產(chǎn)過程[3]。

4 融合應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)

4.1 現(xiàn)場總線控制技術(shù)

現(xiàn)場總線控制技術(shù)是非常典型的控制技術(shù)，常用于化工企業(yè)的日常生產(chǎn)中，并且能夠?qū)崿F(xiàn)包括總線控制在內(nèi)的，所有化工產(chǎn)品生產(chǎn)操作動態(tài)控制。現(xiàn)場總線控制技術(shù)在特定的操作過程中，僅需要數(shù)字通信系統(tǒng)和部分控制設(shè)備的支持，就可以通過信號傳輸將該區(qū)域的操作信號和相關(guān)信息反饋到總線控制區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的整體控制。此外，現(xiàn)場總線控制技術(shù)的主要特點(diǎn)是，由于信號傳輸?shù)募皶r性和有效性，可以實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，且這種大規(guī)模的控制模型不會對控制工作產(chǎn)生不當(dāng)影響，還可保持技術(shù)實(shí)施的有效性。該技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上受到通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和標(biāo)準(zhǔn)化的影響，企業(yè)在使用這一控制技術(shù)的過程中需要合理考慮到技術(shù)使用范圍。

4.2 基于運(yùn)行狀態(tài)的協(xié)同控制技術(shù)

基于運(yùn)行狀態(tài)的協(xié)同控制技術(shù)可以在電氣自動化控制中，控制區(qū)域性的工作環(huán)境，提升生產(chǎn)區(qū)域的穩(wěn)定性和安全性。由于化工企業(yè)的生產(chǎn)性質(zhì)，使得企業(yè)的生產(chǎn)過程會存在安全風(fēng)險，而通過自動化系統(tǒng)的監(jiān)視功能，生產(chǎn)中可能發(fā)生的問題或污染就可以通過系統(tǒng)信號傳輸，在第一時間內(nèi)傳遞給生產(chǎn)商，并可以在快速完成錯誤校正，從而有效地降低化工企業(yè)生產(chǎn)中的安全性風(fēng)險。

4.3 故障預(yù)警反饋技術(shù)

故障預(yù)警反饋技術(shù)的運(yùn)作基于監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦設(shè)備檢測到化工生產(chǎn)過程中出現(xiàn)偏差，或者是系統(tǒng)本身的故障，就可以完成錯誤預(yù)警任務(wù)，確保故障被及時發(fā)現(xiàn)與修整。此外，故障預(yù)警反饋技術(shù)通過及時將錯誤信息上報(bào)，提高了故障處理效率，讓故障診斷和錯誤響應(yīng)結(jié)果變得更加可靠、準(zhǔn)確。隨著新型自動化設(shè)備的出現(xiàn)，化工企業(yè)需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行全面評估，并確保設(shè)備與整個系統(tǒng)完美協(xié)調(diào)，因此在引入自動化設(shè)備時必須避免盲目預(yù)警造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。企業(yè)引入自動化設(shè)備后，有必要不斷完善電氣自動化操作系統(tǒng)，并對相關(guān)操作人員進(jìn)行專門培訓(xùn)。同時，企業(yè)有必要增加對相關(guān)設(shè)備的定期檢查，并及時糾正在自動化設(shè)備運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的問題。

5 結(jié)語

現(xiàn)代工業(yè)對資源的需求正在不斷增加，傳統(tǒng)化工生產(chǎn)不僅資源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且會影響到整個化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，也很容易受到生產(chǎn)過程中的人為操作失誤問題。隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化控制系統(tǒng)大大提高了化工生產(chǎn)自動化整體水平，且化工品生產(chǎn)系統(tǒng)操作失誤的問題也得到了有效控制，為企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。由于化工企業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，一方面企業(yè)對生產(chǎn)技術(shù)要求較高，在另一方面化工生產(chǎn)本身的生產(chǎn)過程存在一定安全風(fēng)險，而手工作業(yè)不僅難以提升生產(chǎn)中的工作效率，而且還難以保證化工生產(chǎn)中涉及人員的人身安全。因此，化工企業(yè)只有找到合適的切入點(diǎn)來促進(jìn)化工品生產(chǎn)過程和自動控制系統(tǒng)的有效集成，才能確保產(chǎn)品生產(chǎn)安全并提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。