化工自動化控制的關(guān)鍵技術(shù)和儀表控制

孟慶峰

德州誠泰安全技術(shù)咨詢有限公司 山東德州 253000

1 應(yīng)用化工自動化儀表的重要作用

通過對當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用化工自動化儀表參與生產(chǎn)的企業(yè)分析來看，其應(yīng)用的主要優(yōu)勢可以從以下兩個方面體現(xiàn)出來。

一方面，能夠?qū)ιa(chǎn)質(zhì)量起到保證作用，通過研究和分析，相關(guān)行業(yè)發(fā)現(xiàn)想要實現(xiàn)整體化工生產(chǎn)的自動化目標(biāo)，保證各種核心設(shè)施能夠正常的工作，就需要應(yīng)用自動化儀表設(shè)備。該設(shè)備不僅能夠精確、實時、持續(xù)的對生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控、收集與記錄，還能夠在出現(xiàn)異常的情況下第一時間發(fā)出信號，在引起工作人員注意之后，自動處理問題或協(xié)助工作人員對故障進行修復(fù)，這能夠大大提升整體化工設(shè)備的穩(wěn)定性，對生產(chǎn)質(zhì)量起到保障作用；另一方面，應(yīng)用化工自動化儀表之后，生產(chǎn)效率得到了顯著的提升，自動化儀表設(shè)備的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的人工管理模式，并有效的改善了過去人工管理中效率低、失誤多等問題，能夠開展自動化的檢測操作，從根本上提升了化工企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2 常見化工儀表的分類

廣義的化工儀表包括檢測儀表、分析儀表、顯示儀表、控制儀表和執(zhí)行器等幾大類，狹義的儀表概念一般指檢測儀表。化工過程常用的檢測儀表有溫度儀表、壓力儀表、液位儀表和流量計等。

2.1 溫度儀表

溫度儀表是化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用最為廣泛的儀表?；どa(chǎn)過程中，化工原料經(jīng)常在生產(chǎn)時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)往往與溫度密切相關(guān)，必須依托溫度儀表進行檢測，有效控制溫度，滿足生產(chǎn)質(zhì)量和安全要求。常見的溫度儀表有雙金屬溫度計、熱電阻和熱電偶等。

2.2 壓力儀表

壓力儀表通常用于測量管道、容器內(nèi)部的壓力，根據(jù)測量的對象可以分為表壓表、絕壓表和差壓表等。對于不同的工藝對象，需要選擇相應(yīng)形式、材質(zhì)和量程的壓力儀表。

2.3 液位儀表

液位儀表一般用于測量化工生產(chǎn)中塔、釜、罐等反應(yīng)器中的物料液位，進行反應(yīng)過程控制或物料計量等。按原理不同，常用的液位計主要有差壓式液位計、浮筒式液位計、超聲波液位計、雷達液位計和放射性液位計等類型。

2.4 流量儀表

流量儀表用于測量管道中流體的流量，以及物料的動態(tài)進給和物料配比等。按原理不同，流量儀表可分為差壓式流量儀、容積式流量儀、旋渦式流量儀、電磁式流量儀、超聲波流量儀和質(zhì)量流量計等。

在化工自動化生產(chǎn)過程中，由于科技的進步，自動化儀表代替了原先傳統(tǒng)儀表，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用得越來越廣泛?，F(xiàn)代化工生產(chǎn)對人工操作的依賴程度越來越低，通過自動化程序，對數(shù)據(jù)全程分析，精確化地監(jiān)控化工生產(chǎn)流程，既保證了人身安全，又提升了工作效率。

3 化工自動化控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 計算機診斷技術(shù)分析

CS3000屬于DCS產(chǎn)品，適應(yīng)于大型或中型化工過程控制，而HIS為CS3000系統(tǒng)操作站，基于Windows操作系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控與過程操作。在CS3000系統(tǒng)中，一旦自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障，便會及時發(fā)出告警信息，并詳細記錄，從而為查詢故障點，有效解決故障奠定堅實的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。在CS3000系統(tǒng)中，告警主要劃分為三種，即過程告警、系統(tǒng)告警、操作指導(dǎo)。不同類型告警都具備相應(yīng)的顯示窗口，在化工儀表控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，儀表維護人員便可基于HIS所提供的告警提示信息評估故障，并及時采取有效措施快速準(zhǔn)確消除故障，迅速恢復(fù)系統(tǒng)運行，從而提高化工儀表維護效率與水平，確?；どa(chǎn)運行穩(wěn)定性與安全性。

3.2 冗余技術(shù)分析

化工儀表自動控制系統(tǒng)運行過程，冗余技術(shù)的運用，在很大程度上提升了系統(tǒng)安全性與可操作性。

（1）硬件冗余?，F(xiàn)代化通訊技術(shù)的快速發(fā)展在很大程度上促進了冗余技術(shù)升級優(yōu)化，冗余技術(shù)包含在線故障檢測技術(shù)，可發(fā)現(xiàn)故障、定位故障、隔離故障、告警故障。故障檢測主要包含電源、微處理器、數(shù)據(jù)通訊鏈路、數(shù)據(jù)總線、I/O狀態(tài)等等。而故障診斷包含自診斷與相互診斷，自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，可無擾動自主切換。冗余技術(shù)不僅可幫助維護人員評估判斷系統(tǒng)故障，方便及時維護，消除故障點，還可顯著提升系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性，從而確保化工安全生產(chǎn)。

（2）軟件冗余。軟件多重冗余的邏輯表決即冗余系統(tǒng)通過多數(shù)原則明確結(jié)論的具體過程與方法。就相同介質(zhì)的測量，可安裝兩塊或更多儀表進行測量，將數(shù)據(jù)分別傳輸于冗余系統(tǒng)表決，從而明確系統(tǒng)執(zhí)行狀態(tài)，冗余表決的實踐應(yīng)用在很大程度上提升了自動控制系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性，并將非必要設(shè)備聯(lián)鎖動作對化工生產(chǎn)的影響降到了較低程度。一般情況下，表決方式主要包括四種，這四種表決邏輯分別是二選一、二選二、三選一、三選二。下面重點介紹三選二表決邏輯，正常狀態(tài)下三塊自動控制儀表狀態(tài)都顯示為1，其中任意兩個自動化控制儀表組合信號都是0的話，表決器就會對執(zhí)行器進行直接命令，讓表決器能夠快速準(zhǔn)確執(zhí)行聯(lián)鎖動作。三選二表決邏輯的選擇更加合理有效，能夠有有效避免二重化系統(tǒng)無法辨別真?zhèn)蔚牟蛔悖€有就是無論通道怎樣出現(xiàn)故障系統(tǒng)經(jīng)過表決以后都能夠正常的運行，這樣可以確保安全性與可用性維持在合理科學(xué)的水平狀態(tài)。

3.3 安全自動化系統(tǒng)的自動運轉(zhuǎn)

全自動化控制系統(tǒng)是整體自動化運轉(zhuǎn)系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成部分之一，同時它在安全生產(chǎn)的過程中，能夠?qū)て髽I(yè)的實際加工過程進行有效保障。在具體應(yīng)用該裝置時，它能夠有效對化工企業(yè)設(shè)備中潛在的安全問題進行及時處理，并根據(jù)其預(yù)設(shè)程序?qū)ζ浒踩珕栴}進行有效控制。而且，在實際發(fā)生故障問題時，它也能夠降低事故現(xiàn)場的人工操作，這樣就能夠避免更多的人員傷亡情況出現(xiàn)，從而就能夠有效提高其生產(chǎn)的安全性。除此以外，在較為危險的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，自動化控制裝置能夠發(fā)揮其自身的作用，并通過代替人工操作來完成相關(guān)工作的內(nèi)容。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前化工儀表自動化已成為化工生產(chǎn)廠家持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。在化工生產(chǎn)工作過程中，化工自動化控制技術(shù)非常關(guān)鍵，必須要加強自動化控制技術(shù)改進以及優(yōu)化，將化工自動化控制儀表準(zhǔn)確性全面提升，利用技術(shù)將化工生產(chǎn)效率全面提升，將化工行業(yè)活力全面增強，實現(xiàn)化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在今后的儀表自動化控制技術(shù)研究中，不斷探索和引進先進國家技術(shù)，提升儀表自動化控制技術(shù)的工作性能和效率，才能提高企業(yè)整體盈利，保證企業(yè)行業(yè)間競爭專業(yè)度，促進化工企業(yè)的健康發(fā)展。