電氣自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)研究

*通訊作者：趙衛(wèi)，1981年10月，男，漢族，江蘇揚(yáng)州人，現(xiàn)就職于江蘇清原農(nóng)冠雜草防治有限公司，中級(jí)工程師，本科。研究方向：電氣儀表自動(dòng)化控制。

摘? ? 要：我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，現(xiàn)代化社會(huì)建設(shè)的進(jìn)程逐漸深入，電氣自動(dòng)化技術(shù)水平有所提高，在化工生產(chǎn)中運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，化工生產(chǎn)效率大大提高。本文對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的概述進(jìn)行了探討，結(jié)合電氣自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，分析了電氣自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn);電氣自動(dòng)化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢(shì)

一、引言

在當(dāng)前化工生產(chǎn)過程中，很多新技術(shù)及新工藝均得到十分廣泛的應(yīng)用，其中應(yīng)用比較廣泛的一種就是電氣自動(dòng)化技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用使化工生產(chǎn)效率得到很大程度提高，對(duì)化工生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展具有很大促進(jìn)作用。作為化工生產(chǎn)技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)將該技術(shù)在化工生產(chǎn)過程中的應(yīng)用情況清楚了解，并且將其熟練掌握，并且科學(xué)分析其今后發(fā)展趨勢(shì)，從而將自身化工生產(chǎn)技術(shù)水平提高，同時(shí)為今后化工生產(chǎn)工業(yè)得以更好發(fā)展奠定基礎(chǔ)。本文就電氣自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

二、電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

電氣自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用出現(xiàn)于20世紀(jì)的中后期，其應(yīng)用時(shí)間較短且電氣自動(dòng)化技術(shù)相對(duì)落后，直到我國經(jīng)濟(jì)體制改革后，該技術(shù)才逐漸得以發(fā)展并成熟起來。如今電子自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了化工企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的控制和良好發(fā)展。

電氣自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)是現(xiàn)代集成化信息技術(shù)，這一技術(shù)的具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，一是現(xiàn)代集成化信息技術(shù)在應(yīng)用過程中通過企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和獲取各業(yè)務(wù)層面的關(guān)聯(lián)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品信息、資源狀況和財(cái)務(wù)狀況等方面的控制;二是現(xiàn)代集成化信息技術(shù)的良好應(yīng)用還需微處理和微電子等技術(shù)的輔助，如電氣自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過程中使用的器械和設(shè)備，其不僅包括傳感器，還有儀表和控制器。由此可以看出，現(xiàn)代集成化信息技術(shù)有效促進(jìn)了化工企業(yè)的發(fā)展[1]。

電氣自動(dòng)化通過電纜來實(shí)現(xiàn)智能化儀表、監(jiān)控軟件、CPU、計(jì)算機(jī)和馬達(dá)式啟動(dòng)器的連接，并進(jìn)行分布式控制，最終將過程中采集到的信息送至中央控制器。這一控制方式提高了化工生產(chǎn)的安全系數(shù)，具有突出的性能。

目前隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界生產(chǎn)模式也在隨之發(fā)生改變。為此化工企業(yè)必須改變傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化技術(shù)體系，應(yīng)用機(jī)電一體化的生產(chǎn)模式，進(jìn)而發(fā)揮電氣控制系統(tǒng)的信息化、智能化和自動(dòng)化特點(diǎn)，還應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)自身的組織和管理能力，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

在實(shí)際化工生產(chǎn)過程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和電氣控制工藝的相關(guān)要求。另外在設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化方案時(shí)，要注意其經(jīng)濟(jì)性和可靠性，尤其針對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)系等各個(gè)方面要進(jìn)行綜合考慮，具體分析制作成本、工藝要求、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和管理維護(hù)等[2]。就目前來看，化工生產(chǎn)過程中使用的機(jī)械多利用機(jī)電結(jié)合的形式來實(shí)現(xiàn)，所以相關(guān)技術(shù)人員必須對(duì)器械中的電器元件進(jìn)行科學(xué)、合理的選擇。

三、化工生產(chǎn)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

（一）先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用

在化工生產(chǎn)過程中，大多數(shù)生產(chǎn)過程復(fù)雜程度均比較高，所以在建立數(shù)學(xué)模型方面，其困難度比較大。在對(duì)自動(dòng)化過程進(jìn)行控制過程中，若選擇常規(guī)控制方式不能得到理想效果，則應(yīng)當(dāng)選擇先進(jìn)控制方式。利用這種控制方式，可對(duì)相關(guān)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)及推斷，同時(shí)具備一定智能化特點(diǎn)，另外，通過先進(jìn)控制方式還可以實(shí)現(xiàn)多變量耦合，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大時(shí)滯，這樣一來，對(duì)于復(fù)雜程度較大的多變量能夠有效進(jìn)行控制與處理。

在實(shí)際化工生產(chǎn)過程中，利用辨別技術(shù)，可將變量間關(guān)系確立;在建立相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型之后，對(duì)于化工生產(chǎn)實(shí)際過程，可將其表示出來，還能夠有效控制輸入變量和輸出變量兩者關(guān)系。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理方面，現(xiàn)場(chǎng)存在的噪音很可能會(huì)對(duì)造成干擾，因而在采集以及處理數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過濾波處理方式有效處理變量數(shù)據(jù)，這樣一來能夠保證其有效性與可靠性，其中一些變量數(shù)值無法測(cè)量，對(duì)其應(yīng)當(dāng)實(shí)行實(shí)時(shí)計(jì)算，通過軟測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，可得到飽和蒸汽壓、反應(yīng)熱數(shù)值，還能夠得到蒸餾塔質(zhì)量指標(biāo)。

先進(jìn)控制技術(shù)除包括傳統(tǒng)筆直、串級(jí)以及前饋控制等相關(guān)過程之外，此外，其所包括內(nèi)容還有智能控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)以及模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面。其中，智能控制系統(tǒng)作用就是可診斷自動(dòng)化生產(chǎn)過程中存在的故障，可有效監(jiān)控自動(dòng)化生產(chǎn)過程[3]。

（二）現(xiàn)場(chǎng)總線

現(xiàn)場(chǎng)總線是將儀器設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)連接起來，在進(jìn)行了有機(jī)的整合后，通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)來連接自動(dòng)化系統(tǒng)和智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)于化工工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域有很大的影響，它是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)使系統(tǒng)的單回路調(diào)節(jié)器、現(xiàn)場(chǎng)變送器、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器、數(shù)據(jù)記錄儀等機(jī)器設(shè)備實(shí)行雙向串行、達(dá)到數(shù)字信息化?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)更加開放、互動(dòng)操作勝更強(qiáng)，與傳統(tǒng)的DCS和PLC相比、能夠進(jìn)行多點(diǎn)通信，它也是目前化工行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)。

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以在化工生產(chǎn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)施過程中節(jié)約成本費(fèi)用、投資費(fèi)用和機(jī)械設(shè)備的安裝費(fèi)用。但是現(xiàn)場(chǎng)總線的室內(nèi)控制設(shè)備非常少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所以硬件的投資額低于DCS系統(tǒng)[4]。它能夠減少電纜的使用數(shù)量和安裝費(fèi)用，減少前期的基礎(chǔ)性投資減少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝程序、減少工作人員的工作量和工作強(qiáng)度、簡(jiǎn)化工作流程。

（三）統(tǒng)一的程序接口

程序接口的統(tǒng)一化能完成不同系統(tǒng)間的信息交換，保證了信息的有效傳輸，實(shí)現(xiàn)了信息的高效管理。程序接口的統(tǒng)一化指化工生產(chǎn)過程中將MIS系統(tǒng)、ERO系統(tǒng)與信息中心進(jìn)行相連，實(shí)現(xiàn)企業(yè)同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的及時(shí)和有效溝通，提高化工生產(chǎn)的管理效率，有效解決環(huán)節(jié)間的通訊障礙。

四、電氣自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用趨勢(shì)

（一）系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)與設(shè)計(jì)

電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷完善和成熟在未來必然會(huì)實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通用性，這就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)和設(shè)計(jì)，形成一個(gè)科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)化工企業(yè)的良好應(yīng)用。在這一過程中，標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)與設(shè)計(jì)能夠有效維護(hù)企業(yè)監(jiān)督系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，并且保障數(shù)據(jù)在傳輸當(dāng)中的暢通與準(zhǔn)確性。企業(yè)無論是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及具體工作的監(jiān)督還是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、總回執(zhí)計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用于通訊的線路，都需要保障其通訊的暢通性。相關(guān)技術(shù)人員可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)的技術(shù)要求作為化工工程的標(biāo)準(zhǔn)，以此能有效降低工程使用的時(shí)間與費(fèi)用，同時(shí)便于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)與辦公系統(tǒng)的交換與共享。

MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，利用PC平臺(tái)的自動(dòng)化操作有利于解決方案的實(shí)施，表現(xiàn)為PC平臺(tái)通過建立接口連接自動(dòng)控制和管理平臺(tái)，再次采用標(biāo)準(zhǔn)化接口保障軟硬件的數(shù)據(jù)交換，避免通訊發(fā)生故障。

（二）保護(hù)控制和測(cè)量功能一體

目前我國的化工生產(chǎn)中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用下的自動(dòng)化體系，主要是采集站內(nèi)監(jiān)控獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，保證運(yùn)行體制和合理的人員配置，進(jìn)行對(duì)界面以及事故問題的分析和處理。未來的化工生產(chǎn)自動(dòng)化建設(shè)與探索中要結(jié)合技術(shù)合理性，以及降低設(shè)備和人員的投入為主要的探索方向，盡可能地降低設(shè)備重復(fù)配置率，減少設(shè)備的維護(hù)工作量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制和測(cè)量三位一體的新模式，形成一體化的保護(hù)、控制和測(cè)量，發(fā)揮出電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[5]，提高化工生產(chǎn)的整體工作效率。

（三）實(shí)現(xiàn)分布式架構(gòu)

所謂分布式架構(gòu)，就是使用一根串行電纜將計(jì)算機(jī)、翻空軟件、中央處理器和一些遠(yuǎn)程設(shè)備連接在一起，它是現(xiàn)代信息技術(shù)支持下電氣一體化的重要要求。在分布式架構(gòu)中，所有的軟硬件都被連接成了一個(gè)整體，這樣做有利于簡(jiǎn)化運(yùn)行的程序，提高運(yùn)作的效率。因此、它也成為了許多行業(yè)技術(shù)集成發(fā)展的重要內(nèi)容。放眼未來，分布式的架構(gòu)必定會(huì)成為電氣一體化的重要發(fā)展方向。

五、結(jié)束語

綜上所述，科技是第一生產(chǎn)力，要想實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，化工企業(yè)必須對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新?；て髽I(yè)作為工業(yè)產(chǎn)業(yè)的重要部分，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，有利于提高化工生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，并有效地推動(dòng)了企業(yè)自身的發(fā)展與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，這要求技術(shù)人員必須完全了解和掌握電氣自動(dòng)化技術(shù)，并將其應(yīng)用與實(shí)際生產(chǎn)過程中，讓其最大程度的發(fā)揮作用。只有這樣，才能使化工企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，促進(jìn)化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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