工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)分析

*通訊作者：趙華，1980年9月，男，漢，安徽當涂人，任職于埃斯科特鋼有限公司，中級工程師，碩士研究生。研究方向：工業(yè)自動化。

摘要：化工儀表自動化在工業(yè)生產(chǎn)中具有多種優(yōu)勢，無論是安全保障、成本節(jié)約，還是產(chǎn)品品控方面的作用都不容小覷?；诨x表自動化的特點，本文探討了在當前該項技術(shù)使用中存在的問題，在給出了問題的基礎(chǔ)上，探討了化工儀表自動化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的具體使用方法，以真正發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：化工儀表;自動化;工業(yè)生產(chǎn);應(yīng)用方法

一、引言

性能出眾的儀表對于實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化來說具有十分重要的作用，高性能的儀表應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當中可以同時實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與數(shù)據(jù)處理精確度的提升。自動化儀表可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測的智能化，對工業(yè)生產(chǎn)工藝與控制工作實現(xiàn)優(yōu)化。在推進工業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)過程中，儀器儀表實現(xiàn)自動化控制是一項重要的工作，能為我國早日實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供保證。

二、化工儀表的特點

化工自動化儀表是具有較完善功能的自動化技術(shù)工具，一般具有數(shù)種功能，包括測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。同時，化工自動化儀表本身是一個系統(tǒng)，也是整個自動化系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。化工自動化儀表主要具備以下特點。

（一）種類繁多

除溫度、壓力、流量和物位等熱工參數(shù)外，還有許多與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的物性，如濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值以及各種混合氣體成分等參數(shù)。

（二）條件特殊

除常溫、常壓和一般性介質(zhì)外，還有高溫、高壓、深冷、劇毒、易燃、易爆、易結(jié)焦、易結(jié)晶、高黏度及強腐蝕的介質(zhì)。

（三）要求較高

化工參數(shù)變化一般較緩慢，但也有不少劇烈、快速的反應(yīng)過程，要求化工儀表具有快速動態(tài)響應(yīng)性能。

（四）功能強大

可以對化工工程的所有環(huán)節(jié)進行控制，且能夠快速實現(xiàn)復(fù)雜程度較高的計算[1]。

三、化工儀表自動化在生產(chǎn)中的應(yīng)用問題

（一）系統(tǒng)完善度問題

化工儀表自動化技術(shù)的使用過程，要實現(xiàn)針對所有信息的處理與協(xié)調(diào)，之后才可以認為，該系統(tǒng)可以自主收集當前的所有生產(chǎn)信息，并根據(jù)這類信息，得到針對整個系統(tǒng)的控制指令。對于系統(tǒng)完善度問題，目前體現(xiàn)在三個方面。

1. 系統(tǒng)可填充性較差

目前的一些工業(yè)企業(yè)運行中，意圖將化工儀表自動化一步到位式配置，雖然該系統(tǒng)可以在今后較長一段時間內(nèi)，完全滿足企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)要求，但是企業(yè)的業(yè)務(wù)開發(fā)、資源構(gòu)成以及系統(tǒng)配置等工作，在今后的企業(yè)運行和發(fā)展中都可能發(fā)生變化。企業(yè)的化工儀表自動化系統(tǒng)中留有的數(shù)據(jù)端口數(shù)量不足、硬軟件設(shè)施的支撐性能不足、技術(shù)覆蓋范圍狹窄等，都將在后續(xù)的業(yè)務(wù)改革中，逐漸凸顯出完善度不足問題。

2. 系統(tǒng)覆蓋功能數(shù)量較少

目前化工儀表自動化技術(shù)系統(tǒng)覆蓋功能的數(shù)量比較少。

3. 信息處理完善度較低

若要發(fā)揮化工儀表自動化的全部功能，則要在該系統(tǒng)中配置大量的數(shù)學控制模型，只不過每個模型的開發(fā)工作從立項到得出結(jié)果過程需要消耗的成本較高。當前一些工業(yè)企業(yè)為了可以控制成本，系統(tǒng)中融合的數(shù)學控制模型數(shù)量較少，導致系統(tǒng)性能相對較差，無法滿足精準、高效、科學的生產(chǎn)要素管理要求[2]。

（二）系統(tǒng)跟蹤性問題

雖然化工儀表自動化技術(shù)可以在工業(yè)生產(chǎn)中跟蹤所有的工作信息，并以此為標準發(fā)出控制指令，但是對于其本身來說，當前的運行狀態(tài)、性能參數(shù)以及對于該系統(tǒng)的管理成效方面，僅僅依靠化工儀表自動化難以取得所有信息，因此還是需要派遣專業(yè)人員完成對系統(tǒng)運行狀態(tài)的跟蹤過程。目前的系統(tǒng)跟蹤工作缺陷體現(xiàn)在兩個方面。

1. 人員配置問題

目前配置的系統(tǒng)監(jiān)管人員面向生產(chǎn)設(shè)備的人員數(shù)量較多，同時化工儀表自動化系統(tǒng)也監(jiān)管并控制各類生產(chǎn)設(shè)備的運行參數(shù)，本質(zhì)上當前的這兩項工作處于重合狀態(tài)，化工儀表自動化系統(tǒng)實際上已經(jīng)可有可無。對于該系統(tǒng)運行過程中可能具有的故障或者隱患分析不足，會導致在系統(tǒng)運行中，化工儀表自動化本身成了危險源。

2. 系統(tǒng)升級與優(yōu)化工作跟蹤不足

在當前工作中，由于針對該系統(tǒng)本身的運行狀態(tài)跟蹤水平不足，同時對于系統(tǒng)的建設(shè)方法、構(gòu)造方案等方面未能建設(shè)專業(yè)性的信息反饋渠道，導致對系統(tǒng)當前在性能、功能以及控制覆蓋范圍信息不對接，致使化工儀表自動化系統(tǒng)的升級進展緩慢[3]。

（三）系統(tǒng)監(jiān)管性問題

化工儀表自動化在產(chǎn)品生產(chǎn)中起到的功能多樣，但是歸根結(jié)底，運行過程需要將大量的儀表視為傳感器，由構(gòu)造的負反饋控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令，但凡應(yīng)用了自動儀表、機械零件、軟件設(shè)施的系統(tǒng)運行過程，都可能出現(xiàn)運行風險。在當前的化工儀表自動化系統(tǒng)運行過程中，主要出現(xiàn)的風險有兩個方面，即人員工作分類不明晰和人員管理方法問題。

建成了化工儀表自動化系統(tǒng)，則通常意味著企業(yè)中已經(jīng)構(gòu)造出了完善的信息化系統(tǒng)，在化工儀表自動化技術(shù)的應(yīng)用中，信息化系統(tǒng)則可以收集大量的數(shù)據(jù)，并將其精準記錄。當前針對該系統(tǒng)的管理工作中，所有工作人員獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)會以紙質(zhì)報表的形式展現(xiàn)，降低了各類數(shù)據(jù)的調(diào)閱效率，且數(shù)據(jù)容易篡改，這不利于發(fā)生事故后追責制度的使用?？梢哉f，正是由于當前信息化系統(tǒng)的使用不到位，才導致人員管理中采用的方法滯后[1]。

四、工業(yè)自動化儀表與自動化控制技術(shù)

（一）信息采集模塊

想要實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)一體化控制，需要深入到生產(chǎn)活動當中，對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的儀表數(shù)據(jù)信息等，直接錄入傳輸?shù)街袠泄芾硐到y(tǒng)當中。由此可見，信息采集技術(shù)是實現(xiàn)自動化控制的重要基礎(chǔ)，工作人員在此過程中要全面、充分地掌握生產(chǎn)信息，對生產(chǎn)設(shè)備以及工藝工序進行合理調(diào)配，解決以往生產(chǎn)活動中工序與設(shè)備之間存在的矛盾，實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)配。在此過程中需要注意的是，相比于傳統(tǒng)信息采集工作而言，采集工作將會朝向快速、精準的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的儀表精準度已經(jīng)難以滿足人們的實際需要，加強精準度控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量勢在必行。在此過程中要積極引進現(xiàn)代化信息技術(shù)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)全覆蓋，促使信息采集工作實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，使得信息獲取的準確度更高、可靠性更強，無論是對于檢測還是生產(chǎn)活動都有極大的促進作用[4]。

（二）系統(tǒng)建模模塊

針對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)而言，借助A/D單元能夠有效實現(xiàn)信息數(shù)字化裝換，隨后將有關(guān)存儲信息進行錄入，利用信息處理軟件對系統(tǒng)當中的數(shù)據(jù)進行處理，最終刪選出有效數(shù)據(jù)，作為調(diào)整系統(tǒng)的參考，有效優(yōu)化系統(tǒng)資源，以此為基礎(chǔ)對整個生產(chǎn)活動進行建模。該技術(shù)的應(yīng)用，能夠促使信息采集模塊在運行過程中實現(xiàn)實時采集工作，也就是相當于整個生產(chǎn)活動的實時監(jiān)控，提高自動化控制系統(tǒng)的精確性，以便能夠盡可能地節(jié)約生產(chǎn)成本。

在整個建模系統(tǒng)運行過程中，如果某項生產(chǎn)活動出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)通過實時監(jiān)測功能能夠?qū)ζ渲泄收闲畔⑦M行捕捉，進而將有關(guān)報警信息傳遞給工作人員。在此情況下，工作人員及時停止故障設(shè)備的運行，啟用相關(guān)備用設(shè)備，保障生產(chǎn)活動不受影響。例如某企業(yè)開展生產(chǎn)活動時始終貫徹落實一用一備原則，以便能夠維持生產(chǎn)活動實現(xiàn)連續(xù)性的運行，保障生產(chǎn)活動的運行安全，提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率。通過利用系統(tǒng)建模技術(shù)，借助互聯(lián)網(wǎng)掌握整個生產(chǎn)情況，改變傳統(tǒng)人工管理工作中故障發(fā)生時無法及時發(fā)現(xiàn)或短時間內(nèi)無法維修的現(xiàn)象，直接將有關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息上傳給工作人員，為生產(chǎn)活動穩(wěn)定開展奠定基礎(chǔ)[2]。

（三）中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)作為電氣自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要是由微機控制的。在實際工作中，通過將中央控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)相結(jié)合就能夠?qū)崿F(xiàn)對于電氣系統(tǒng)的綜合控制工作?，F(xiàn)如今計算機科技水平已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到各個行業(yè)中，同時計算機系統(tǒng)也具備非常高的精準性和各種齊全的功能，同時計算機系統(tǒng)還具有多個接口，也就能夠?qū)崿F(xiàn)與其他高科技設(shè)備進行結(jié)合使用的效果，將計算機系統(tǒng)與其他高新技術(shù)產(chǎn)品進行結(jié)合使用能夠有效地為電氣控制系統(tǒng)做好支撐工作。

相對于人力工作而言，采用微機技術(shù)來實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的控制的優(yōu)點是非常明顯的。采用現(xiàn)代科學技術(shù)能夠具備非常高的工作效率，能夠大大提高儀表的控制效率，同時采用計算機技術(shù)還具有非常高的精準性，其高精準性的特點為電氣設(shè)備的系統(tǒng)功能穩(wěn)定提供了一定的保障。此外此系統(tǒng)還具有非常高的實時性，它能夠在電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題的瞬間發(fā)出相關(guān)危險控制的指令，這樣工作人員就能夠在第一時間內(nèi)收到電器故障信號，從而快速地切斷電路，實現(xiàn)對于電路系統(tǒng)維修工作的高效化[3]。

（四）通訊模塊

在石化企業(yè)的電氣控制系統(tǒng)里，通過采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，把它們存到相應(yīng)的存儲器里面，然后再上傳到上位機的系統(tǒng)里面。在這樣的系統(tǒng)里，網(wǎng)絡(luò)通訊其實是非常普遍常見的，就像是普遍適用的IP協(xié)議一樣，能夠把局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)給連接起來，使其對相關(guān)的資源設(shè)備的依賴性減弱。如此一來，能夠使信息的傳輸更加穩(wěn)定和精準。在通訊模塊里面，如果采用光纖來傳輸信息，其錯誤率較大;如果受到了外界的干擾，也會使它的精確程度下降。如果通訊模塊以互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)作為基礎(chǔ)，不僅能夠提高傳輸效率，還可以實現(xiàn)資源共享，優(yōu)化其傳輸方式[4]。

五、結(jié)束語

無論是在日常的生產(chǎn)還是生活當中，儀器儀表都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。自動化控制技術(shù)在儀器儀表當中的應(yīng)用日漸成熟，這在根本上實現(xiàn)了對儀器儀表應(yīng)用性能的提升，進一步促進了儀器儀表的功能豐富與分化。

隨著自動化控制儀表在實際生產(chǎn)中展現(xiàn)出的功能與作用越來越強大，這使得自動化控制儀表越來越廣泛地應(yīng)用到更多的行業(yè)當中，同時自動化控制儀表的應(yīng)用仍然在不斷實現(xiàn)普及當中。自動化儀表在不斷實現(xiàn)普及推廣的過程中，其自身功能也隨著不斷完善，性能更加出眾，適應(yīng)性更加突出。在未來，智能化與網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)完美結(jié)合，自動化控制儀表技術(shù)會得到進一步飛躍式發(fā)展，為實現(xiàn)我國工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)作出更多的貢獻。

參考文獻

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