化工自動(dòng)化控制及化工儀表的研究

鄭曉華

摘要：在化工生產(chǎn)中廣泛地運(yùn)用化工儀表，其作用越來(lái)越重要。要想對(duì)現(xiàn)代化工儀表及化工自動(dòng)化進(jìn)行研究，有必要充分地結(jié)合現(xiàn)代化工的實(shí)踐和理論，在此基礎(chǔ)之上，對(duì)控制系統(tǒng)展開(kāi)深入地分析，掌握可編程功能、復(fù)雜控制功能、故障監(jiān)督功能、記憶功能、計(jì)算功能，在實(shí)際的化工生產(chǎn)中，對(duì)于機(jī)械故障能夠做到及時(shí)地清除，有效地降低經(jīng)濟(jì)上的損失。

關(guān)鍵詞：化工儀表;自動(dòng)化;控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ056?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)電氣技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)也與時(shí)俱進(jìn)積極將各種自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。正是因?yàn)楝F(xiàn)代化工儀表及其自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用，才帶動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)效率的大幅提升。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，我們必須重視對(duì)現(xiàn)代化儀表及其化工自動(dòng)化的過(guò)程控制，只有這樣才能真正提高工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)效率。

1現(xiàn)代化工自動(dòng)化概念及意義認(rèn)識(shí)

何為化工自動(dòng)化？我們所說(shuō)的化工自動(dòng)化，實(shí)際上就是指化工生產(chǎn)過(guò)程中，積極實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)。在進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)中，主要依賴(lài)于自動(dòng)化設(shè)備而得以實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)智能化和自動(dòng)化設(shè)備的安裝之后，能夠代替人工實(shí)施操作，有效地促進(jìn)化工生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。就當(dāng)前而言，化工的地位愈來(lái)愈高，但是化工生產(chǎn)是在一個(gè)比較封閉的空間進(jìn)行的化學(xué)藥劑的生產(chǎn)，其風(fēng)險(xiǎn)比較大，風(fēng)險(xiǎn)性比較高，但是生產(chǎn)中又需要保證其生產(chǎn)的環(huán)保性，也就有必要加大監(jiān)督力度，保證化工的安全生產(chǎn)。鑒于此，積極采用現(xiàn)代化工自動(dòng)化技術(shù)，其意義非常深遠(yuǎn)。

2現(xiàn)代化工儀表及化工自動(dòng)化過(guò)程控制措施

2.1集散控制技術(shù)

新型的集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要涵蓋：企業(yè)管理層、單元控制、車(chē)間廠房、現(xiàn)場(chǎng)儀表?，F(xiàn)代化工儀表在實(shí)際工作中，集散控制系統(tǒng)發(fā)揮著信息通道的作用，其具有實(shí)時(shí)性、全面性、系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性等優(yōu)點(diǎn)。另一方面，集散控制系統(tǒng)還具有很強(qiáng)的人性化特點(diǎn)，借助自身的曲線打印、歷史描繪、報(bào)警、提供人工參數(shù)等功能，使得手動(dòng)與自動(dòng)切換更為便捷。比如，某化工企業(yè)在引進(jìn)集散控制系統(tǒng)時(shí)，借助整改甲醛、甲羧酸等儀表配置，積極而充分地發(fā)揮了集散控制系統(tǒng)的作用，最終高效完成了企業(yè)過(guò)程控制與管理工作。我們從統(tǒng)計(jì)到的實(shí)踐反饋資料可以看到：新時(shí)期，化工企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中引進(jìn)集散控制系統(tǒng)所需要的資金在整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備中占比為 10% 到 16%。在生產(chǎn)中用到的甲醛具有很高的危險(xiǎn)性，對(duì)二元混合器、氧化反應(yīng)器等高危設(shè)備，必須在為其安裝報(bào)警裝置、安全連鎖裝置之后才能進(jìn)行施工活動(dòng)。

2.2可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制器可通過(guò)用戶(hù)存儲(chǔ)、邏輯瞬即、計(jì)時(shí)運(yùn)算、內(nèi)部計(jì)數(shù)以及 D/A、A/D 恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行數(shù)字輸出與模擬輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的靈活、嚴(yán)格控制。與傳統(tǒng)的單片機(jī)及繼電器相比，可編程邏輯控制器具有體積較小、可靠性高、抗干擾性能強(qiáng)、維護(hù)便捷、通用性好等優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)，可編程邏輯控制器屬于高度濃縮的小型計(jì)算機(jī)，其能對(duì)化工裝置進(jìn)行精準(zhǔn)控制，保證工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)順利進(jìn)行，其與繼電器不同，在調(diào)整工藝時(shí)，也不必重新布線，只需借助對(duì)用戶(hù)程序的更改，就可實(shí)現(xiàn)提高工作效率的目的，比較適合在大型工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用。當(dāng)前，可編程邏輯控制器已經(jīng)發(fā)展成熟，幾乎所有廠家配套的都有軟件包，涵蓋通信、組態(tài)、故障診斷、編程、調(diào)試、運(yùn)動(dòng)等功能。常用的可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜w信息層、設(shè)備及過(guò)程管理。假如設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)總線管理結(jié)合在一起的話，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的變頻器、儀表檢測(cè)、MCC 等外部裝置都能與可編程邏輯控制器連接在一起。在實(shí)際控制中，可對(duì)整個(gè)車(chē)間甚至整個(gè)企業(yè)的裝置進(jìn)行控制;在信息管理過(guò)程中，可編程邏輯控制器發(fā)展到了以太網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化與統(tǒng)一信息控制的目標(biāo)。在規(guī)模較大的化工企業(yè)中，可編程邏輯控制器普遍應(yīng)用在生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，主要有壓縮機(jī)、自帶系統(tǒng)等，在實(shí)際工作中都能與集散控制技術(shù)較好地整合在一起使用，大大提高了化工企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平及生產(chǎn)能力。

3化工儀表自動(dòng)化控制功能分析

3.1計(jì)算功能

在化工儀表設(shè)計(jì)中加入微型計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)儀表自動(dòng)化計(jì)算。因此，化工儀表自動(dòng)化計(jì)算實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的計(jì)算，且在一定程度上保證了計(jì)算的準(zhǔn)確性。在化工儀表實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，自動(dòng)化化工儀表計(jì)算功能的優(yōu)勢(shì)就會(huì)得到體現(xiàn)，從而對(duì)工作程序進(jìn)行了簡(jiǎn)化，節(jié)省勞動(dòng)力、提高生產(chǎn)效率。

3.2記憶功能

一般的傳統(tǒng)化工儀表應(yīng)用的是硬件設(shè)備，記錄形式比較單一，基本上只能對(duì)某一階段的狀態(tài)進(jìn)行記錄，不能及時(shí)保存太過(guò)復(fù)雜的實(shí)際工作狀態(tài)，下一階段新?tīng)顟B(tài)進(jìn)行時(shí)，之前記錄的狀態(tài)就會(huì)被刪除。在自動(dòng)化儀表引入后，因計(jì)算機(jī)本身具有強(qiáng)大的儲(chǔ)存功能，設(shè)備新老狀態(tài)均會(huì)一直記錄，方便日常查看，做出相應(yīng)調(diào)整。

3.3自動(dòng)化故障監(jiān)督功能

化工儀表顯示、記錄了整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)與信息?；诂F(xiàn)代化工自動(dòng)化儀表，因其安裝有微機(jī)處理系統(tǒng)，可以較為精細(xì)、準(zhǔn)確地尋找到故障數(shù)據(jù)，為故障排除、故障檢修人員帶來(lái)方便，維修、檢查時(shí)間得以節(jié)省，又提高了化工生產(chǎn)效率。自動(dòng)化故障監(jiān)督功能保證相關(guān)工作人員及時(shí)掌握現(xiàn)代化工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行有效避免，以促進(jìn)現(xiàn)代化工的安全性、穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

4現(xiàn)代化工儀表及化工自動(dòng)化過(guò)程控制的發(fā)展

在以往的化工生產(chǎn)活動(dòng)中，受間歇性及小批量生產(chǎn)的影響，企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，一般都會(huì)選用模擬儀表及智能儀表對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，由于這些儀表的自動(dòng)化水平不高，因此操作起來(lái)比較麻煩。當(dāng)前，現(xiàn)代化工儀表的精細(xì)化與自動(dòng)化程度大幅提升，基于工業(yè)控制、組態(tài)、總線的模板已經(jīng)在微型計(jì)算機(jī)中得以廣泛應(yīng)用，從順序及程序控制到當(dāng)前的優(yōu)化控制、批量生產(chǎn)，現(xiàn)代化工儀表已經(jīng)有了翻天覆地的變化。針對(duì)很多間歇過(guò)程缺乏固定工作點(diǎn)的情況，這就要求精細(xì)化生產(chǎn)過(guò)程必須具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能。由于線性工作點(diǎn)穩(wěn)定性較差，一般的PID 調(diào)節(jié)儀表的時(shí)間與工況范圍都十分有限，因此不易保障一致性的精細(xì)化生產(chǎn)。如選用兩位控制，蒸汽就會(huì)完全開(kāi)放，然后冷卻水也會(huì)全開(kāi)，反應(yīng)器的冷卻全負(fù)荷時(shí)間是 TD1，把控制環(huán)節(jié)的預(yù)定制設(shè)計(jì)為 PL，時(shí)間設(shè)置成 TD2;把溫度設(shè)置為 PID 控制模式，并讓反應(yīng)器對(duì)其實(shí)施恒定控制。

結(jié)束語(yǔ)

總之，自動(dòng)化控制是一個(gè)功能齊全、集成性高、靈活性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高的系統(tǒng)，其在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、改善生產(chǎn)環(huán)境等重要積極作用。因此，在化工的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)應(yīng)積極引進(jìn)各種先進(jìn)的自動(dòng)化儀表，有效提高過(guò)程控制成效、提升工作層次，為化工企業(yè)的安全、高效生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

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（作者身份證號(hào)碼：130204197609283926）