化工自動化儀表及控制系統(tǒng)智能化的研究

莊仁選

摘要：從當前的實際情況來看，化工生產(chǎn)儀表都采取了自動化控制改進，引入了多種現(xiàn)代化的技術(shù)，這樣不僅增強了儀表檢測的精度，而且可實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。本文對當前化工生產(chǎn)的儀表類型進行了簡要的分析，同時探究了現(xiàn)代化工儀表的自動化功能，最后總結(jié)了自動化技術(shù)在現(xiàn)代化工儀表中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：化工自動化儀表;控制系統(tǒng);智能化

引言

化工生產(chǎn)對于我國經(jīng)濟發(fā)展具有非常突出的作用。而在進行化工生產(chǎn)期間，具有自動化功能的儀表對于化工生產(chǎn)質(zhì)量的提升會起到明顯的效果，其能夠精準的對化工生產(chǎn)進行設(shè)計，同時還能夠?qū)?shù)據(jù)進行有效的記憶、處理和監(jiān)管，從而得以提升化工生產(chǎn)的水平。因此在今后的工作中，相關(guān)工作人員一定要積極努力，進行更加深入的研發(fā)，以此讓化工自動化儀表能夠達到更為理想的控制效果。

1化工儀表及自動化系統(tǒng)的發(fā)展

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)儀表數(shù)量并不多，使用起來也比較簡便，大多是通過工作者的經(jīng)驗，以人為操控的方式來進行。在上世紀40年代的時候，研發(fā)出了基地式儀表和繼電器控制方式的控制系統(tǒng)。而由于電學、自動化得到了很大幅度的提升，以及全新材料、處理器的出現(xiàn)，到了上世紀80年代以后，PLC、DCS等控制系統(tǒng)獲得了普遍的使用。當前國內(nèi)也正在采用全新的化工裝備技術(shù)，并且測量控制儀表和DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)在我國獲得了很好的推廣效果。

由于化工生產(chǎn)經(jīng)常會產(chǎn)生高溫、高壓的情況，并且化學反應(yīng)以瞬間反應(yīng)為主，所以極有可能出現(xiàn)生產(chǎn)意外。而在采用自動化儀表，并采取了相關(guān)的控制系統(tǒng)技術(shù)以后，則很好的改善了以上的問題。利用檢測儀表能夠得到工藝物料的操作工況特性參數(shù)，然后再采用相關(guān)處理器進行邏輯計算，最后在對控制閥門進行變頻控制，就能夠確保工藝裝備里的工藝物理量達到規(guī)定的要求。

進入到新世紀以后，化工行業(yè)達到了綜合化、產(chǎn)品精準化的效果。生產(chǎn)裝置也得到了進一步的提升，不過如果出現(xiàn)事故那么所導致的后果也會非常的嚴重。大規(guī)模的裝置具有非常多的控制點，工藝流程也非常繁瑣、控制精度所能夠達到的準確度是傳統(tǒng)化工設(shè)備所無法比擬的。同時，DCS系統(tǒng)在功能、性能等方面也得到了完善，從剛開始只能進行工業(yè)控制，升級到了向下擴展到現(xiàn)場的智能化測量儀表、執(zhí)行機構(gòu)，從上擴充到了生產(chǎn)信息管理的企業(yè)全面解決方案。

2化工儀表自動化控制應(yīng)用的特點

在智能技術(shù)、自動化技術(shù)不斷完善的情況下，化工儀表自動化技術(shù)水平得到了明顯的提升，在電氣自動化控制上有很多功能。

2.1智能化控制功能的特點分析

智能技術(shù)在近些年來取得了高速的發(fā)展，很多化工儀表當中也加入了智能技術(shù)，通過編寫相應(yīng)的程序，保證能夠?qū)x表進行智能化的自動控制和操作。化工儀表使用智能技術(shù)后，讓計算機可以在化工生產(chǎn)中充分發(fā)揮作用，即便是化工儀表具有更加復(fù)雜的電路，也可以對儀表進行控制保證工作的自動完成。在利用了智能化控制技術(shù)后，儀表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也得到了充分優(yōu)化，讓儀表能夠具備更高的運行效率，保證了化工生產(chǎn)過程中獲得數(shù)據(jù)的準確性，提升儀表的可靠性。

2.2存儲能力上的進步

傳統(tǒng)意義上的化工儀表只是一個測量數(shù)據(jù)的傳感器，并沒有對數(shù)據(jù)的儲存功能，在一定程度上限制了化工儀表的作用。傳統(tǒng)的化工儀表在硬件設(shè)備上比較簡單，記憶儲存功能非常單一，對分段狀態(tài)的記錄非常模糊，所以只能存儲一些內(nèi)容相對簡單的數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)的存儲。目前的電氣工程自動控制理論體系，使化工儀表控制技術(shù)比以前更強，尤其是引進了高水平的存儲設(shè)備，提升了化工儀表的記憶功能。通過對儀表數(shù)據(jù)的全方位記錄和儲存，維修人員在維護工作中也可以結(jié)合數(shù)據(jù)參考做出更有針對性的維修，以及改進設(shè)備，提升化工儀表的功能。

2.3應(yīng)用計算機控制的特點

計算機技術(shù)目前被用在很多不同的層面，在對化工儀表自動化控制上，通過增加計算機技術(shù)，能夠提升整個過程的運算效率。同時，計算機可以對大量具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進行計算，從而獲得準確的計算結(jié)果。化工生產(chǎn)的過程在計算機系統(tǒng)的控制之下，能夠讓化工儀表的自動化控制效率更高，而且維護也十分簡單，降低了工廠的資金投入，提升了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.4自動化的故障處理

在化工生產(chǎn)的過程中，可能會受到外來因素的干擾，使正常的化工生產(chǎn)就會受到嚴重的影響，導致故障的出現(xiàn)。使用自動化的儀表和自動化控制系統(tǒng)，能夠?qū)收线M行監(jiān)測，使化工生產(chǎn)始終保持在良好的狀態(tài)。自動化的故障檢測功能可以獲得化工生產(chǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，將實時數(shù)據(jù)顯示在檢測人員的電腦屏幕上，這樣少量的人員就能夠了解整個生產(chǎn)的情況，及時了解化工生產(chǎn)的運行。同時，化工儀表自動控制會通過計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動對故障的位置做出判斷，這樣就可以對故障的位置做出精準定位，減少維修人員查找和排除故障的時間。

3現(xiàn)代化工儀表的種類

3.1溫度儀表

化工生產(chǎn)是一項特殊工作，所采用的一部分材料需要較大的環(huán)境溫度。比如一部分化工產(chǎn)品需要環(huán)境溫度達到-200攝氏度到-1800攝氏度的范圍。在進行化工生產(chǎn)期間要合理的掌控環(huán)境溫度，這是一項非常重要的工作。經(jīng)常采用的儀表包括熱點偶和熱電阻儀表。全新的儀表主要使用的是總線技術(shù)，而在融合電子技術(shù)以后，就可以獲取到溫度信號，而溫度采集系統(tǒng)可以直接獲取到外在環(huán)境的溫度，并傳送到系統(tǒng)里，從而便能夠合理的保持好生產(chǎn)期間的環(huán)境溫度。

3.2壓力儀表

此儀表的作用在于能夠有效的控制壓力狀態(tài)。壓力是化工生產(chǎn)期的主要變量，在環(huán)境壓力受到變動以后，生產(chǎn)工作就可以達到高效率、高準確度的需求。所以在實際生產(chǎn)期間，要采用專用的壓力儀表，一般壓力要低于300MPa，主要的壓力儀表包括壓力傳感器、特種壓力表等，因為化工生產(chǎn)工作較為特殊，所以特種壓力表一定要具有抗腐蝕性、防高壓的效果。

3.3物力測量儀表

此儀表主要是對化工生產(chǎn)原料的使用情況進行準確的控制，通常直讀式儀表、浮力式儀表、波雷達儀表以及磁致伸縮儀表等是物力測量儀表的主要構(gòu)成部分，在這些種類的儀表當中，波雷達儀表以及磁致伸縮儀表能夠滿足對于測量準確度的要求，可以準確的掌控好物料的用量，從而便可以保證化工生產(chǎn)的安全性和所生產(chǎn)的產(chǎn)品效果達到理想的要求。

3.4流量儀表

測量儀表的主要用途是給化工生產(chǎn)所產(chǎn)生的流量進行合理的控制，其中需要控制的流量主要有流量速度測量、流量容積測量。而主要的流量儀表包括電磁測量計、浮子流量計等。

4化工儀表自動化技術(shù)的要點

4.1可編程邏輯控制技術(shù)

自動化的使用中，很多現(xiàn)代化工儀表在控制過程中都加入了可編程邏輯控制系統(tǒng)，通過數(shù)字輸出和模擬輸出來對生產(chǎn)過程進行靈活控制，利用這些可編程的操作控制器，化工生產(chǎn)得到了的大幅優(yōu)化，減少了外界干擾對化工儀表的作用，保證了儀表的通用性和可靠性。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，使用可編程邏輯控制器并不需要復(fù)雜的流程，只需要對用戶程序進行修改，就可以保證工作效率。在實現(xiàn)通信、組態(tài)、調(diào)試等方面，利用可編程邏輯控制技術(shù)也讓工作得到了簡化。當前常見的邏輯控制器使用網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)實現(xiàn)對信息設(shè)備的自動化管理，比如常見的壓縮機、自動化系統(tǒng)等都通過可編程邏輯控制器和集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對化工生產(chǎn)自動化的整合，提升了化工企業(yè)的自動化水平和生產(chǎn)效率。

4.2集散控制技術(shù)要點

集散控制技術(shù)是企業(yè)進行綜合信息管理的渠道，使用該技術(shù)可以保證企業(yè)信息流通的全面性、精準性和實時性。通過自動化控制技術(shù)和集散控制系統(tǒng)，能夠追溯化工生產(chǎn)活動的歷史記錄，并且及時發(fā)出警報。這樣也能夠給技術(shù)人員提供足夠的進程參數(shù)，實現(xiàn)對設(shè)備的自動化切換。集散控制系統(tǒng)必須要連接安全裝置和報警裝置，控制高危險因素。

5自動化技術(shù)在現(xiàn)代化工儀表的應(yīng)用

5.1可編程功能的應(yīng)用

為了有效提高現(xiàn)代化工儀表智能化程度，在其中加入了可編程的功能，這樣就能將自動化控制與化工儀表有效結(jié)合起來，同時利用計算機進行整體的控制，實現(xiàn)了化工生產(chǎn)控制的優(yōu)化。特別是對于復(fù)雜的化學儀器而言，在其監(jiān)測儀表中加入可編程功能，能夠有效地提升其性能，同時化工儀表監(jiān)測的準確度也得到極大的提升。

化工生產(chǎn)的環(huán)境往往較為惡劣，因此要盡可能減少工作人員的接觸，在現(xiàn)代化工儀表中加入可編程功能后，能夠提升其自動化程度，各類數(shù)據(jù)的反饋可直接通過電腦接收，這樣不僅能夠提高生產(chǎn)的安全性，而且也確保了儀表監(jiān)測的精度。另外，在現(xiàn)代化工儀表中加入可編程功能還可有效提升生產(chǎn)的效率，企業(yè)可根據(jù)實際生產(chǎn)需求預(yù)先在化工儀表中輸入相關(guān)的邏輯系統(tǒng)，這樣當出現(xiàn)各類情況變化后，化工儀表就可直接自主判斷，然后輸出控制信號。通過該項措施減少了化工生產(chǎn)中的人工需求，不僅可以降低人為因素對化工生產(chǎn)的影響，而且可以極大地優(yōu)化生產(chǎn)控制過程，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

5.2計算功能的應(yīng)用

計算功能是將現(xiàn)代化工儀表與計算機技術(shù)緊密結(jié)合起來，通過計算機的強大運算能力提升化工儀表反饋數(shù)據(jù)的精度和速度。在傳統(tǒng)的化工儀表中，通常數(shù)值的顯示都較為單一，很多情況下人們還需要對數(shù)值進行計算和判斷，這樣不僅延長了時間，造成生產(chǎn)效率的低下，而且存在一定的安全隱患。在現(xiàn)代化工儀表中引入計算功能后，就可解決這一問題，實現(xiàn)數(shù)值的實時反饋，而且也可以直接反饋出人們所需的數(shù)字。另外，在現(xiàn)代化工儀表中加入計算功能還能有效提升監(jiān)測的準確度，對于生產(chǎn)控制的優(yōu)化也有著積極的意義。

5.3記憶功能的控制

記憶功能是為了增強化工儀表的功能性，在采集數(shù)據(jù)的同時將其記錄，這樣就能保存生產(chǎn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為后續(xù)決策提供參考的依據(jù)。而且在當前化工儀表的記憶功能方面還引入了大容量的計算機，可以采集到大量的原始數(shù)據(jù)，方便人們了解整個生產(chǎn)的過程。在現(xiàn)代化的化工生產(chǎn)中，儀表的記憶功能十分重要，因為很多生產(chǎn)環(huán)境人工無法進入，這時就需要依靠儀表的記憶功能來了解到各類參數(shù)的變化，然后再采取相應(yīng)的控制措施。

從上述的分析可以看出，現(xiàn)代化工儀表的功能逐漸多樣化，能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)的個性化需求。特別是將化工儀表和計算機結(jié)合起來，有效增強了化工儀表的智能化，對于化工企業(yè)生產(chǎn)效率的提高有著積極的意義。因此在后續(xù)的發(fā)展中，化工儀表的功能會進一步優(yōu)化，將現(xiàn)代技術(shù)與化工儀表有效結(jié)合起來，為化工生產(chǎn)的優(yōu)化提供幫助。

5.4數(shù)據(jù)處理功能

在進行化工生產(chǎn)期間，不但要精準的記錄生產(chǎn)期間所形成的參數(shù)，同時也要進行準確的運算，化工儀器要做線性化處理，比如自動檢測和校正、工程值轉(zhuǎn)換等，外在因素能夠給化工儀表的運行造成很大的影響，利用電腦技術(shù)、軟件控制和數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)どa(chǎn)進行詳細的記錄，這樣就會提升化工生產(chǎn)的效果，如果記錄存在問題，則要馬上掌握出現(xiàn)問題的原因，然后制定合適的解決措施。

結(jié)束語

目前，我國化工自動化領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進步，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，在許多領(lǐng)域和行業(yè)中，自動化技術(shù)得到了推廣和應(yīng)用。自動化技術(shù)在化工儀表上的應(yīng)用，極大地促進了中國經(jīng)濟的發(fā)展?；どa(chǎn)裝置的規(guī)模逐漸擴大，產(chǎn)品被序列化，除了生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，也需要測量和控制儀器和控制系統(tǒng)有更高的進步，以保證可靠的生產(chǎn)和安全，并確保產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

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