石油化工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)探析

鄭正林

摘? 要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，科學(xué)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。當(dāng)前，隨著5G技術(shù)的推廣和應(yīng)用，6G技術(shù)的前瞻性探索，石油化工行業(yè)生產(chǎn)由自動(dòng)化、集約化的發(fā)展態(tài)勢(shì)向無(wú)人化，網(wǎng)絡(luò)化、遙控生產(chǎn)的方向邁進(jìn)。自動(dòng)化儀表作為石油化工生產(chǎn)不可或缺的組成部分，集傳感、數(shù)據(jù)傳輸、控制、智能、網(wǎng)絡(luò)于一體，以此為基礎(chǔ)，整個(gè)石油化工企業(yè)向著無(wú)人化，向著更安全、更高效、更可持續(xù)的方向快速發(fā)展。因此，探討石油化工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)，其本身就具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：石油化工儀表;自動(dòng)化;控制

現(xiàn)階段，石油化工行業(yè)在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)方面依然擁有明顯的利益與效果。上世紀(jì)，陳舊的傳統(tǒng)石油化工儀表控制系統(tǒng)被DCS、CCS、SIS等現(xiàn)代控制系統(tǒng)所取代，最終提供足夠的保障，使石油化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到了全面提升。今天，隨之5G、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)化控制技術(shù)必將隨之有著更進(jìn)一步的發(fā)展。本文希望通過(guò)探討，能夠?qū)Υ擞兴治?，并?duì)傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)有所回顧。

一、石油化工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的最新發(fā)展和意義

石油化工儀表的自動(dòng)化控制，其根本意義在于能夠適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展、滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要，提高生產(chǎn)安全性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，最終實(shí)現(xiàn)石油化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。尤其是自動(dòng)化控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化、智能化相結(jié)合時(shí)，其意義尤為重大。

（一）滿足時(shí)代的發(fā)展

在上個(gè)世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得自動(dòng)化技術(shù)逐漸替代傳統(tǒng)的人工操作。在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化儀表控制技術(shù)的使用，真正有效地解放了人力，讓人可以參與到更為高級(jí)的控制過(guò)程中去，這樣不僅可以滿足當(dāng)時(shí)的發(fā)展需求，同時(shí)也為現(xiàn)今的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，落實(shí)自動(dòng)化儀表控制技術(shù)，做到與時(shí)俱進(jìn)是石化行業(yè)的發(fā)展要求。進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，石化企業(yè)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)已逐步邁向現(xiàn)實(shí)，單個(gè)的石化生產(chǎn)企業(yè)已成為整個(gè)石化行業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)都能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)過(guò)程也都能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)控制。因此網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)，最大程度地降低了整個(gè)石化行業(yè)的運(yùn)行成本，提高了行業(yè)的生產(chǎn)效率，保障了行業(yè)的生產(chǎn)安全，而整個(gè)石化行業(yè)也能更靈活的因應(yīng)市場(chǎng)的變化，滿足市場(chǎng)的需求。

（二）提高生產(chǎn)進(jìn)度操控能力

在具體的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，最早的人工操作弊端較多，數(shù)據(jù)參數(shù)的即時(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性受到制約，人員的技術(shù)水平和工作情緒也對(duì)生產(chǎn)過(guò)程操作產(chǎn)生直接的影響。特別是在監(jiān)測(cè)儀表工作中，工藝操作工因?yàn)槭韬鰧?dǎo)致裝置生產(chǎn)、安全出現(xiàn)嚴(yán)重后果的情況層出不窮。因此，儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的使用，有效的減少了上述問(wèn)題。滿足了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確判斷、即時(shí)響應(yīng)的要求。一方面，儀表自動(dòng)化控制技術(shù)有效地減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)，不僅提高了復(fù)雜工況下生產(chǎn)操作的準(zhǔn)確性和即時(shí)性，而且對(duì)一些可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)工況，可以及時(shí)地做出預(yù)判和預(yù)防。另一方面，獨(dú)立的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)如：冗余設(shè)計(jì)、多點(diǎn)檢測(cè)、多路邏輯表決等從源頭有力地保障了生產(chǎn)安全。因此，從宏觀上說(shuō)，企業(yè)生產(chǎn)安全、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)進(jìn)度都具有了可保障、可規(guī)劃、可操控的能力。進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展和成熟，這種能力被大大強(qiáng)化，控制范圍也進(jìn)一步被拓廣。從集團(tuán)公司的角度出發(fā)，每個(gè)分散的石化生產(chǎn)企業(yè)都成了石化行業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，行業(yè)的生產(chǎn)可以從更高的層次、更廣的范圍被重新分配、控制和優(yōu)化，行業(yè)資源也可以得到更充分有效的使用和調(diào)配。

（三）提高安全性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度

在石油化工生產(chǎn)中，有毒有害、易燃易爆的環(huán)境十分普遍，長(zhǎng)久的人工接觸難免會(huì)造成身體的傷害。自動(dòng)化控制技術(shù)地大規(guī)模應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)了安全性的全面提升，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度[1]。5G、6G技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展為大數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)傳輸提供了可能，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用又進(jìn)一步提高了生產(chǎn)的安全性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。譬如：無(wú)線智能巡檢器可以進(jìn)入有毒有害的區(qū)域，可以到達(dá)危險(xiǎn)的高處或者人不宜進(jìn)入的封閉空間，當(dāng)然也可以針對(duì)特定區(qū)域等等，不間斷的對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，自主判斷設(shè)備是否正常，并將巡檢數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到中央控制室;無(wú)線智能巡檢器還可以發(fā)現(xiàn)人工巡檢所不能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，如：通過(guò)對(duì)環(huán)境的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)、通過(guò)轉(zhuǎn)速、溫度、振動(dòng)的細(xì)微變化發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常。再譬如，無(wú)線智能巡檢器當(dāng)巡檢到某臺(tái)泵時(shí)，可以實(shí)時(shí)無(wú)線調(diào)取該泵的出入口流量、實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)速、軸承溫度等數(shù)據(jù)，通過(guò)比對(duì)廠家原始性能曲線，判斷泵的運(yùn)行狀態(tài)等等。

二、石油化工儀表的傳統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)

石油化工儀表的傳統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)，其主要包含了PID先進(jìn)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)等，基于自動(dòng)化控制技術(shù)的合理使用，滿足了石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自控化的控制要求。

（一）PID先進(jìn)控制技術(shù)

PID先進(jìn)控制技術(shù)最初稱之為多項(xiàng)變量控制技術(shù)，這一項(xiàng)技術(shù)，擁有監(jiān)控水平高、動(dòng)態(tài)測(cè)量及時(shí)的優(yōu)勢(shì)，因此促進(jìn)了石油化工企業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而讓越來(lái)越多的石油企業(yè)開始使用自動(dòng)化技術(shù)。PID控制技術(shù)主要是基于DIS技術(shù)的應(yīng)用，本質(zhì)上就是將企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求，和先進(jìn)控制理論相結(jié)合的一種自動(dòng)化控制技術(shù)。在PID技術(shù)應(yīng)用中，通過(guò)軟件包結(jié)構(gòu)，就可以獨(dú)立管理石油化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)而提供技術(shù)方面的支持。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因?yàn)橹T多變量動(dòng)態(tài)變化，需要對(duì)之做出及時(shí)的響應(yīng)，而PID先進(jìn)控制技術(shù)就可以很好的滿足這一要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)石油化工儀器關(guān)聯(lián)性的模糊識(shí)別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備生產(chǎn)操作的科學(xué)化管理。當(dāng)時(shí)，PID先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠很好地將石油化工儀表測(cè)控技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相互結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而成為上階段的一種發(fā)展趨勢(shì)。

（二）傳統(tǒng)地自動(dòng)檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)

在PID先進(jìn)控制技術(shù)之前，針對(duì)傳統(tǒng)的石油化工儀表自動(dòng)化而言，傳統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)控制是分散的，和DCS的分散檢測(cè)、集中控制有著本質(zhì)的區(qū)別。這其中，控制儀表修復(fù)技術(shù)是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)主要是基于控制儀表的功能區(qū)分塊、故障代碼識(shí)別、超限報(bào)警等方式。在單回路獨(dú)立的報(bào)警、聯(lián)鎖功能的支持下，石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)精準(zhǔn)性和安全性有所提高，并且也可以規(guī)避突發(fā)性設(shè)備故障的出現(xiàn)。由于石油化工生產(chǎn)之中的過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，其各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在不同的危險(xiǎn)性，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)、控制與修復(fù)技術(shù)的使用，就可以滿足各個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，就會(huì)及時(shí)報(bào)警，從而快速的解決與處理運(yùn)行故障。尤其是對(duì)于流量、溫度、壓力的監(jiān)控中，初步滿足精準(zhǔn)性監(jiān)控的要求，有利于安全事故發(fā)生率的降低。并且，在得到自動(dòng)檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)支持下，人工控制操作也會(huì)逐漸減少，從而減少了各種人為安全事故的出現(xiàn)。所以，那時(shí)的化工儀表的自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)施中，就格外的關(guān)注自動(dòng)化檢測(cè)和修復(fù)技術(shù)。

（三）人機(jī)界面技術(shù)

人機(jī)界面技術(shù)主要是滿足人與計(jì)算機(jī)之間的信息傳遞和交換，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)的結(jié)合。伴隨著儀表自動(dòng)化的可持續(xù)發(fā)展，人機(jī)界面技術(shù)也得到了發(fā)展。在使用人機(jī)界面技術(shù)中，自動(dòng)化水平得到明顯的提升，這樣在滿足人員占用減少的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)人力資源的解放，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的監(jiān)督與調(diào)整，讓操作人員能夠始終保持一個(gè)良好的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)儀表自動(dòng)化的靈活控制。在人機(jī)界面之中，一般會(huì)運(yùn)用LED、CRT作為顯示載體。在各種操作技術(shù)手段合理使用之后，就可以滿足化工儀表的遠(yuǎn)程控制要求?？紤]到人機(jī)界面的自動(dòng)化控制能力較強(qiáng)，可以滿足快速捕捉敏感信息，及時(shí)的發(fā)出預(yù)警和提示，然后配合上人工處理，進(jìn)而有效的控制石油化工的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。所以，通過(guò)人機(jī)界面技術(shù)的實(shí)用，就可以讓石油化工儀表自動(dòng)化控制能夠更加的順暢[2]。

三、石油化工儀表傳統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化

針對(duì)石油化工儀表自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化方面，主要是需要考慮到確保儀表本身?yè)碛凶銐虻木珳?zhǔn)度，同時(shí)，還能夠結(jié)合智能化、信息化的發(fā)展，從而讓其應(yīng)用能夠更加順利的開展下去。

（一）保障儀表足夠精準(zhǔn)

在儀表控制系統(tǒng)使用過(guò)程中，石油化工行業(yè)發(fā)揮的作用在于總線控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于簡(jiǎn)單易操作、內(nèi)容簡(jiǎn)潔、關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。目前，由于石油行業(yè)涉及的貿(mào)易重量規(guī)模與生產(chǎn)較大，所以，很多產(chǎn)品都要求能夠準(zhǔn)確的交付，這個(gè)時(shí)候，測(cè)量的準(zhǔn)確性就顯得至關(guān)重要，其本身會(huì)對(duì)企業(yè)的聲譽(yù)以及市場(chǎng)水平帶來(lái)直接的影響，甚至?xí)?duì)企業(yè)成本產(chǎn)生影響?；趦x器精度的提高，就可以對(duì)應(yīng)的提高控制水平，確保總體的誤差能夠縮小到極致。相比傳統(tǒng)的氣動(dòng)儀表，就可以基于帶電化儀器來(lái)提升準(zhǔn)確度，這樣也會(huì)對(duì)應(yīng)的增加儀表的靈敏度，最終利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)的有效控制，以便對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視。

（二）提升智能化、信息化水平

在上階段的石油化工行業(yè)發(fā)展中，自動(dòng)化、信息化是主要發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過(guò)某一種儀表儀器系統(tǒng)來(lái)滿足有效生產(chǎn)的需求，這樣可以滿足石油化工行業(yè)的穩(wěn)定性、安全性與更加智能化的系統(tǒng)整合在儀器。另外，在儀表儀器控制系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，在控制系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，還需要做好信息管理的有效整合，確保信息資源的準(zhǔn)確性。通過(guò)企業(yè)內(nèi)部控制發(fā)展趨勢(shì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的預(yù)測(cè)分析，并且協(xié)助企業(yè)負(fù)責(zé)人制定科學(xué)化的決定，這樣就能夠全面的應(yīng)用石化儀表的自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能，推動(dòng)石油化工企業(yè)的持續(xù)發(fā)展[3]。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，上階段在石油化工行業(yè)之中應(yīng)用儀表自動(dòng)化控制技術(shù)，在不斷探索、不斷優(yōu)化、不斷發(fā)展的過(guò)程中，從整體上實(shí)現(xiàn)了石化行業(yè)綜合效能的提高。如今，在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的支持下，自動(dòng)化控制技術(shù)也將會(huì)在更高的層次上向網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，最終將推動(dòng)整個(gè)石油化工企業(yè)向著無(wú)人化，向著更安全、更高效、更可持續(xù)的方向快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]汪康.石油化工儀表中的自動(dòng)化控制技術(shù)研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2019（03）：86-87.