石油化工行業(yè)自動化儀表特點(diǎn)與控制技術(shù)分析

王洪勛

(中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司 儀電公司，河南 開封 475000)

石油化工生產(chǎn)具有一定的復(fù)雜性與危險性。生產(chǎn)原料具有易燃易爆特征，生產(chǎn)活動中也會產(chǎn)生有毒有害氣體，容易引發(fā)一系列安全事故。為減少人員的直接操作與接觸，在生產(chǎn)過程中需要采用自動化設(shè)備來滿足相關(guān)生產(chǎn)的要求，推進(jìn)施工建設(shè)活動順利開展。在石油化工行業(yè)中，自動化儀表主要是指代替勞動人員對生產(chǎn)的過程進(jìn)行自動化運(yùn)行與操作的一種裝置設(shè)備。

1 石油化工自動化儀表特點(diǎn)分析

石油化工自動化儀表的主要特點(diǎn)為：自動化儀表采用了先進(jìn)的微電腦芯片與技術(shù)，讓儀表的體積減小，儀表的抗干擾性、可靠性等得到提高。具體而言，自動化儀表的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 可編程功能

在自動化儀表結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，軟硬件可通過一些接口芯片的點(diǎn)位控制完成功能控制。如自動化儀表中的軟件編程是以儲存控制程序代替往常的順序控制?？梢哉f自動化儀表就是通過在儀表中置入軟件，取代常規(guī)的邏輯電路，不僅讓自動化儀表的結(jié)果得到簡化，還讓儀表的性能得到提升。

1.2 記憶功能

在以往，組合邏輯電路以及時序電路這兩種結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于儀表中。這種電路結(jié)構(gòu)下的設(shè)備雖有一定的記憶功能，但它們只能在一些時刻里完成一些簡單的記憶，且當(dāng)下一狀態(tài)來臨時，之前的記憶狀態(tài)就會消失。但自動化儀表設(shè)備于此不同，自動化儀表設(shè)備要更先進(jìn)，在用電需求滿足的情況下，自動化儀表可以完成各項動作的記憶，并能完成信息的重現(xiàn)與處理。

1.3 計算功能

因?yàn)樽詣踊瘍x表中配置有微型計算機(jī)，因而自動化儀表具有自動計算功能，能滿足多種復(fù)雜的計算需求。如自動化儀表可以確定極大與極小，進(jìn)行常數(shù)乘除運(yùn)算等，能為石油生產(chǎn)活動的開展帶來很大幫助。

1.4 數(shù)據(jù)處理功能

在傳統(tǒng)技術(shù)模式下，石油生產(chǎn)活動中容易遇到很多問題，工程值轉(zhuǎn)換困難、線性化處理難度大、受干擾情況多，并且需要自檢自校等。但自動化儀表的應(yīng)用讓上述情況得到改善。這是因?yàn)樽詣踊瘍x表中安裝了微處理器與軟件，上述問題均可以通過軟件進(jìn)行解決。這樣就在很大程度上減少了工作人員的工作量，同時也減輕了軟件負(fù)擔(dān)，讓設(shè)備的處理功能更加完善，性能更加穩(wěn)定。

2 自動化控制儀器的基本技術(shù)特征

在我國社會經(jīng)濟(jì)體系中，石油化工企業(yè)是重要組成，高效、優(yōu)質(zhì)發(fā)展石油化工行業(yè)對于推動我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些先進(jìn)儀表設(shè)備也在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用更為廣泛。各石油化工企業(yè)積極引進(jìn)自動化控制技術(shù)，通過石油化工儀表的批量控制或是順序控制，制定出自動化控制方案，構(gòu)建起自動化控制體系，推動各項工作順利開展。當(dāng)前，應(yīng)用于石油化工行業(yè)的自動化控制技術(shù)有：人機(jī)交互技術(shù)、軟測量技術(shù)、串級控制技術(shù)[1]。這些先進(jìn)技術(shù)與石油化工儀表基本功能的有效融合，在很大程度上強(qiáng)化了人機(jī)交互功能，讓儀器設(shè)備更具人性化特征。

2.1 自動化儀表的人機(jī)交互界面

具備交互性特征的人機(jī)界面是化工儀表實(shí)現(xiàn)自動化控制的前提條件。通過人機(jī)交互界面，工作人員可完成設(shè)備參數(shù)調(diào)整、程序控制等各項工作。如通過操作員設(shè)定參數(shù)并將參數(shù)輸入儀表系統(tǒng)，設(shè)備就能進(jìn)行現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，從而完成相關(guān)生產(chǎn)任務(wù)。在當(dāng)前的自動化儀表中，人性化的交互界面的推廣與普及處于積極推進(jìn)階段，尤其是新型自動化系統(tǒng)被大量運(yùn)用到石油化工生產(chǎn)當(dāng)中。這些先進(jìn)技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用使交互界面更容易操作，操作員能更簡單、快速地從交互界面中調(diào)出相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析與應(yīng)用[2]。

2.2 自動化儀表的PID控制方式

在石油化工行業(yè)領(lǐng)域自動化儀表中通過大量使用串級控制，以及大量單回路系統(tǒng)的使用實(shí)現(xiàn)對自動化儀器控制的性能提升和改進(jìn)。當(dāng)前許多化工企業(yè)在儀器的控制器規(guī)定選擇上通常采用PID方式。該方式是通過多種整定方法設(shè)置出獨(dú)立軟件包，并將軟測量技術(shù)與動態(tài)變量技術(shù)有機(jī)聯(lián)系起來，從而實(shí)現(xiàn)自動化控制。

當(dāng)前，隨著我國的信息技術(shù)不斷發(fā)展，許多化工企業(yè)也都將串聯(lián)技術(shù)應(yīng)用到了自動化儀表中。這一技術(shù)的應(yīng)用，讓自動化儀表的性能質(zhì)量更加穩(wěn)定，也讓石化企業(yè)生產(chǎn)效率得到提高。

2.3 自動化儀表的安全性

石油化工行業(yè)比較特殊，石油生產(chǎn)過程也比較復(fù)雜危險，因而在石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用自動化設(shè)備是十分必要的。將自動化設(shè)備應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)的主要目的在于利用設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢以及安全性、穩(wěn)定性特征，有效減少工作人員的直接操作，讓工作人員的人身安全得到保障。因此，在自動化儀表設(shè)計制造過程中，相關(guān)單位要對各項危險因素做綜合考慮，通過排查及時發(fā)現(xiàn)各項風(fēng)險隱患并予以控制與消除，從而有效避免化工安全事故的發(fā)生。

3 石油化工儀表中的自動化控制技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的現(xiàn)代化背景下，石油化工自動化儀表的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化特征也更為明顯。與一般的變送器相比，自動化儀表的安全性、穩(wěn)定性以及分辨力要更高，且設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外觀體積要更小。在將自動化儀表應(yīng)用到化工生產(chǎn)活動中后，化工企業(yè)可得到更為精準(zhǔn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如石油產(chǎn)品的純度等。可以說自動化儀表的自動化控制技術(shù)讓化工生產(chǎn)效率與化工產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。

3.1 監(jiān)測管控技術(shù)的應(yīng)用

監(jiān)測管控技術(shù)在石油化工儀表中的應(yīng)用，主要針對石油化工企業(yè)的高風(fēng)險性特點(diǎn)展開。石油化工企業(yè)生產(chǎn)加工操作復(fù)雜，這期間存在很多危險性因素，石油化工儀表設(shè)備作為控制生產(chǎn)操作的基礎(chǔ)設(shè)備，必須保證石油化工生產(chǎn)安全。石油化工儀表利用自動化監(jiān)測管控技術(shù)，隨時掌握石油化工生產(chǎn)操作情況，并且確保生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)標(biāo)，提高安全性。通過監(jiān)測管控技術(shù)，打造自動化儀表監(jiān)測系統(tǒng)，隨時掌握生產(chǎn)操作中的安全影響因素變化，制定有效的風(fēng)險控制措施，以此來幫助石油化工產(chǎn)業(yè)合理規(guī)避風(fēng)險，確保石油化工生產(chǎn)加工操作順利完成。監(jiān)測管控技術(shù)在石油化工儀表中的應(yīng)用積極結(jié)合自動化修復(fù)技術(shù)，通過自動化修復(fù)技術(shù)，提高監(jiān)測管控技術(shù)的科學(xué)性與石油化工儀表的實(shí)用性。保證石油化工安全操作的同時，及時排除安全隱患，提高生產(chǎn)水平。

3.2 FCS系統(tǒng)的應(yīng)用

石化自動化儀表設(shè)備中通過使用微型化智能化開放性的全數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。當(dāng)前我國有多個化工企業(yè)中應(yīng)用的FCS系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)來控制各生產(chǎn)裝置，并通過局域網(wǎng)對生產(chǎn)現(xiàn)場的總線進(jìn)行控制，從而讓整個生產(chǎn)活動的自動化程度大大提升。局域網(wǎng)中包含有大量信息，這些信息通過個人計算機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)后，就能實(shí)現(xiàn)信息交互、共享，能為生產(chǎn)現(xiàn)場各項工作提供重要參考信息。除此之外，F(xiàn)CS系統(tǒng)具備的雙向數(shù)字通信功能讓自動化儀表的調(diào)試、運(yùn)行更加簡單也更穩(wěn)定，讓自動化儀表的運(yùn)行質(zhì)量得到保證。具體如下：通過化工生產(chǎn)現(xiàn)場的總智能儀表，且在同一技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)下，讓不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品通過互相連接實(shí)現(xiàn)交互使用的目的。且FCS系統(tǒng)中的總線智能儀表的啟動與應(yīng)用都相對簡單，不需要過于復(fù)雜的程序，可即插即用，這為石油化工生產(chǎn)活動的開展提供了便利。并且與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS系統(tǒng)能讓設(shè)備系統(tǒng)的規(guī)模得到更大程度的擴(kuò)展，讓設(shè)備的基本功能在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時還可以完成運(yùn)算控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)分散控制目標(biāo)。

3.3 新型DCS系統(tǒng)的應(yīng)用

石油化工企業(yè)通過煉油裝置生產(chǎn)半成品油與成品油，并將上述產(chǎn)品儲存運(yùn)輸出場，進(jìn)行銷售與使用。在石油化工生產(chǎn)體系中，出廠儲運(yùn)屬于生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的最后一道工序，如何做好該道工序的質(zhì)量與安全控制是石化企業(yè)必須要考慮的問題。為進(jìn)一步提升石油儲運(yùn)的效率與質(zhì)量，近年來有不少化工企業(yè)在石油生產(chǎn)活動中引進(jìn)了新型DCS系統(tǒng)，為相關(guān)工作的開展提供了保障。新型DCS系統(tǒng)與傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)有很大不同，該系統(tǒng)通過對先進(jìn)軟件的應(yīng)用讓整個系統(tǒng)更適用于與石油化工生產(chǎn)，讓DCS 系統(tǒng)的功能更加完善，穩(wěn)定性與安全性也更高。如在乙烯裝置中引進(jìn)DCS控制系統(tǒng)后，操作人員可通過屏幕監(jiān)視乙烯裝置的生產(chǎn)過程與運(yùn)行狀態(tài)，在不直接操作裝置的情況下動態(tài)掌握設(shè)備運(yùn)行信息，從而保證了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。再如，石化企業(yè)將DCS系統(tǒng)應(yīng)用于催化裂化等生產(chǎn)過程中后，整個變化以及生產(chǎn)過程都能在多級控單元下得到統(tǒng)一控制與管理，達(dá)到自動化控制目的。

3.4 FCS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的比較

在經(jīng)過實(shí)踐與研究后總結(jié)出：與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，數(shù)字化智能控制兼容系統(tǒng)的開放程度更高，兼容性更強(qiáng)，相應(yīng)功能也更加完善穩(wěn)定。在新型技術(shù)的支持下，生產(chǎn)現(xiàn)場中不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備都能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互動，能夠組建出由自動化控制技術(shù)為基礎(chǔ)的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

4 結(jié)語

綜上所述，石油化工企業(yè)是推動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。新時期背景下，不斷推進(jìn)石化行業(yè)的技術(shù)改革，在石油化工生產(chǎn)中引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，對于保障人員安全、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。為此，相關(guān)單位應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對石油化工儀表與自動化控制技術(shù)的研究與應(yīng)用，進(jìn)而提升石油化工生產(chǎn)水平與效率，推動國內(nèi)石油化工行業(yè)朝著智能化方向發(fā)展。