自動化控制系統(tǒng)在化工安全生產(chǎn)中的應用及優(yōu)化研究

潘海林，鄭尚磊

（山東省華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

化工行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎性行業(yè)，保證化工行業(yè)安全生產(chǎn)，是確保社會經(jīng)濟建設取得實質性成果的不二之選。但是從實際情況來看，受到發(fā)展時間比較短等原因的影響，我國的化工生產(chǎn)時至今日仍然存在效率低等一系列問題，特別是化工安全生產(chǎn)方面存在的問題更是給發(fā)展帶來了巨大隱患。在技術人員的不斷努力下，自動化控制技術開始在化工安全生產(chǎn)中發(fā)揮作用，扮演了極為重要的角色。

1 自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應用

目前化工行業(yè)的內部競爭越來越激烈，為了搶占更多的市場份額，各大化工企業(yè)紛紛對原有的生產(chǎn)技術和設備進行更新?lián)Q代，以期達到保障產(chǎn)品生產(chǎn)質量以及生產(chǎn)效率的目的，從而提升自身的競爭力，在愈發(fā)激烈的競爭中拔得頭籌。自動化控制技術的應用，從一定程度上起到了在提升生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)成本的基礎上，保證了化工生產(chǎn)的安全性。自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應用主要可以從以下幾方面來體現(xiàn)。

1.1 安全儀表系統(tǒng)的應用

化工產(chǎn)品有一定的特殊性，相比于常規(guī)的工業(yè)產(chǎn)品，化工產(chǎn)品一般都具有易燃易爆，甚至是腐蝕性、毒性等特性。在化工生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)企業(yè)需要合理控制溫度、濕度以及壓力壓強等數(shù)據(jù)，并保證每一項數(shù)據(jù)都精準真實，絕不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，否則可能會導致化工產(chǎn)品變性、擴散等，進而造成嚴重的安全事故。所以很多大型化工企業(yè)近年來都根據(jù)生產(chǎn)實際情況，引進了安全儀表系統(tǒng)（SIS），這種特殊的儀表系統(tǒng)十分先進，具有實時監(jiān)測的功能，能夠對化工生產(chǎn)過程中運行的設備進行數(shù)據(jù)監(jiān)控，并第一時間發(fā)現(xiàn)參數(shù)變化，將安全事故的發(fā)生幾率降到最低。從實際應用情況來看，安全儀表系統(tǒng)的應用確實保證了化工生產(chǎn)的安全性以及可靠性，避免了許多不必要的安全隱患。這一系統(tǒng)能夠實現(xiàn)以下幾方面功能：

（1）安全儀表系統(tǒng)能夠對生產(chǎn)設備運行參數(shù)進行有效的監(jiān)控，并及時確認化工生產(chǎn)設備的運行情況，根據(jù)監(jiān)測得到的參數(shù)確定系統(tǒng)和設備是否安全穩(wěn)定。

（2）安全儀表系統(tǒng)能夠在設備發(fā)生故障后第一時間分析異常數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息比對出發(fā)生故障的位置，確定運行故障的性質等，有助于工作人員快速檢修處理，保證化工生產(chǎn)穩(wěn)定進行。

（3）安全儀表系統(tǒng)具有自動解除功能，可以在查找故障以后保留數(shù)據(jù)，便于工作人員快速進行更換或整修。

（4）在化工設備的故障徹底解決之前，安全儀表系統(tǒng)具有自動化指令拒收功能，這樣一來就能將化工設備的故障影響降到最低，避免安全風險繼續(xù)擴散。

（5）安全儀表系統(tǒng)具有防誤操作功能，在數(shù)據(jù)庫和自動化控制技術的支持下，及時發(fā)現(xiàn)工作人員的一些錯誤操作，對不符合事先設定的運行邏輯的操作進行確認，這對于提升化工安全生產(chǎn)水平有一定的積極作用。

1.2 過程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的應用

化工生產(chǎn)過程十分復雜，為了保證化工生產(chǎn)的安全性，提出了模型監(jiān)測的思路，但是模型監(jiān)測本身有一定的難度，很難在所有化工生產(chǎn)企業(yè)中進行推廣，而通過基于專家知識的過程監(jiān)測方法來進行生產(chǎn)過程的有效監(jiān)測，則能夠保證化工生產(chǎn)的安全性。這種監(jiān)測方法比較特殊，其主要是對生產(chǎn)過程中的一些分析結果截取下來并進行數(shù)據(jù)庫比對，同時運行診斷模塊等，對數(shù)據(jù)庫所有信息進行有序的整理，同時還能夠通過數(shù)據(jù)分析的結果確定化工生產(chǎn)過程的安全性，在此基礎上確定化工生產(chǎn)設備的故障時間，根據(jù)該時段內的運營數(shù)據(jù)分析故障的幅度以及發(fā)生機理，從根本上達到避免化工安全生產(chǎn)事故的效果。

在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)模式越來越成熟的今天，化工生產(chǎn)基本都是利用大型機械設備開展的，隨著生產(chǎn)時間的延長，機械設備往往會出現(xiàn)大量疲勞磨損、操作不當以及化學物質腐蝕等問題，這對于化工生產(chǎn)設備的正常運行毫無裨益，甚至可能導致生產(chǎn)人員受到傷害，這不符合化工安全生產(chǎn)的要求，因此工作人員往往需要進行化工設備的檢測等，但是傳統(tǒng)的人工檢查模式在大規(guī)模化工生產(chǎn)中并不具有太大的應用價值，想要更好地發(fā)現(xiàn)潛在故障，就必須要借助自動化故障診斷系統(tǒng)。自動化故障診斷系統(tǒng)能夠解決人工檢查存在的一系列問題，以最快的速度發(fā)現(xiàn)和處理其中存在的問題，并根據(jù)工作人員輸入的故障維修模式進行自行處理，在無法調整的情況下將會向工作人員報警，這樣一來工作人員就能更快更好地處理故障問題。

1.3 緊急停車系統(tǒng)的應用

對化工生產(chǎn)設備進行過程監(jiān)測是確保化工安全生產(chǎn)的重要手段，通過自動化控制技術實現(xiàn)化工生產(chǎn)的全過程全時段監(jiān)控，確保化工生產(chǎn)設備能夠始終保持正常運行。目前已經(jīng)有一部分化工生產(chǎn)企業(yè)開始引進緊急停車系統(tǒng)（ESD）并將其應用到具體生產(chǎn)當中去，保證了化工生產(chǎn)工藝參數(shù)的檢查頻率，在設備超負荷運行并且各項參數(shù)都達到了設定好的停車標準之后，緊急停車系統(tǒng)將會取代過程監(jiān)測系統(tǒng)，對各設備進行有效控制，并在緊急停車處理的基礎上，保證化工生產(chǎn)設備的穩(wěn)定性、避免設備故障帶來的一系列安全風險。

我國的緊急停車系統(tǒng)發(fā)展歷程比較復雜，最早的一批緊急停車系統(tǒng)主要利用繼電器以及硬接線來作為控制單元，然而受到技術本身的限制，其經(jīng)常會出現(xiàn)節(jié)點黏住等故障，不能保證緊急停車的穩(wěn)定性和準確性，這不符合保障化工安全生產(chǎn)的有關要求。緊急停車系統(tǒng)還具有故障后無法檢測故障原因的弊端，因此逐漸被淘汰、不再應用。

近年來，我國的科學技術取得了前所未有的發(fā)展，化工安全生產(chǎn)的配套技術自然也如同雨后春筍般涌現(xiàn)，在保證化工安全生產(chǎn)水平方面發(fā)揮了巨大的作用，而傳統(tǒng)的以繼電器為基礎的緊急停車系統(tǒng)逐漸失去了光彩。目前，基于PLC 技術的緊急停車系統(tǒng)開始受到人們的關注。它具有靈活性強、體積小以及編程設計方便等應用優(yōu)勢，將基于PLC 技術中的緊急停車系統(tǒng)應用到化工設備當中去，能夠有效地提升系統(tǒng)的自動診斷能力，以便更好地發(fā)現(xiàn)設備運行中存在的故障，避免設備故障給化工生產(chǎn)帶來的一系列安全風險。

但是這并不意味著以PLC 為基礎的緊急停車系統(tǒng)就完全成熟，這一技術還有一定的局限性，它往往只能夠應用在一些生產(chǎn)規(guī)模比較小、安全要求性能不高的化工企業(yè)當中。從某種程度上來講，基于PLC的緊急停車系統(tǒng)比傳統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)更加高效快捷，這一系統(tǒng)的應用是確?；ぐ踩a(chǎn)的必然選擇。

1.4 計算機綜合控制系統(tǒng)的應用

計算機技術已經(jīng)出現(xiàn)很長一段時間，在沒有應用到化工安全生產(chǎn)方面以前，技術人員就已經(jīng)進行了大量的應用嘗試，通過計算機輔助技術對化工生產(chǎn)的部分流程進行輔助控制。從實際工作情況來看，確實取得了比較可觀的應用成果，切實保證了化工生產(chǎn)的質量和效率。問題在于，原有的計算機輔助技術只能對不同生產(chǎn)流程中的具體生產(chǎn)項目進行控制和協(xié)調，具有降低成本、提升生產(chǎn)效率等一系列優(yōu)點，但其未能覆蓋整個化工生產(chǎn)過程，這便影響了計算機輔助技術在化工生產(chǎn)制造中的應用價值。經(jīng)過技術人員的不斷努力，計算機綜合控制系統(tǒng)開始出現(xiàn)。計算機綜合控制系統(tǒng)也被稱為集成控制系統(tǒng)，是多重計算機輔助技術的總和，具有改進后的多重應用優(yōu)勢，能夠使原本松散的計算機技術形成完整的系統(tǒng)，并在保證化工安全生產(chǎn)方面發(fā)揮重要作用。

根據(jù)計算機綜合控制系統(tǒng)的實際應用情況來看，它確實從根本上保證了化工產(chǎn)品的生產(chǎn)質量和工作效率，給化工企業(yè)長遠發(fā)展打下堅實的基礎。從技術角度來看，計算機綜合控制系統(tǒng)當中包括了電子信息技術、現(xiàn)代化管理技術、先進性材料實現(xiàn)技術等重要技術成果，通過電子計算機、新型自動化設備以及傳感器等先進設備實現(xiàn)了復雜的功能。將其應用到化工安全生產(chǎn)當中，能夠從根本上解決化工生產(chǎn)安全風險，確?；どa(chǎn)設備的穩(wěn)定運行。

1.5 柔性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的應用

柔性自動化生產(chǎn)技術最早起源于英國，是自動化控制技術中最具代表性的一種技術。它指的是以生產(chǎn)信息為基礎、在信息儲運系統(tǒng)和數(shù)字加工設備的配合下實現(xiàn)加工對象控制目標的技術。柔性自動化生產(chǎn)技術與化工安全生產(chǎn)的匹配度非常高，特別是其中的成組技術更是如此。成組技術指的是依據(jù)加工對象的加工需求，通過將加工對象成組排列的方式確保生產(chǎn)正常進行的技術，借助這一技術化工生產(chǎn)人員將能夠選擇合適的儲運系統(tǒng)和加工設備，確?；どa(chǎn)的效率和安全性。成組技術的特征非常清晰，主要通過金字塔模式進行信息控制，在計算機設備的支持下完成化工生產(chǎn)信息的全面檢測，并結合事先確定下來的生產(chǎn)計劃進行動態(tài)控制，從根本上提升化工安全生產(chǎn)控制水平。

2 自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的優(yōu)化

目前我國的化工生產(chǎn)模式已經(jīng)比較成熟，特別是在自動化控制技術不斷投入應用的情況下，化工生產(chǎn)效率持續(xù)提升、化工生產(chǎn)成本得到控制，更重要的是化工生產(chǎn)的安全性也得到了保障，這更加貼合新時期工業(yè)生產(chǎn)安全發(fā)展的相關目標。但是這并不意味著化工安全生產(chǎn)中的自動化控制已經(jīng)完全成熟，其中仍然存在一定的安全風險亟待解決，而采取行之有效的措施優(yōu)化自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應用效果，是未來工作的重中之重。

（1）加強安全管理。自動化控制是一個比較大的概念，在技術人員的不懈努力下，我國的自動化控制系統(tǒng)越來越成熟，無論是應用范圍還是應用效果都較過去有了天翻地覆的變化，應用優(yōu)勢極其明顯，近年來更是在化工安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。化工企業(yè)需要對化工生產(chǎn)的步驟和環(huán)節(jié)進行有效控制，嚴格遵守有關的法律法規(guī)和行業(yè)標準，從而及時有效地發(fā)現(xiàn)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中存在的問題，第一時間解決問題、避免發(fā)生安全事故，甚至是更嚴重的人身傷害問題。也就是說必須加強化工生產(chǎn)設備的維護工作。從實際經(jīng)驗來看，自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應用效果非常明顯，通過自動化報警系統(tǒng)所發(fā)出的預警信號更快識別故障問題，能夠在不破壞化工生產(chǎn)秩序的基礎上保證安全生產(chǎn)，化工企業(yè)必須要重視對自動化控制系統(tǒng)的引進和維護。

（2）代替人為操作。通常情況下，化工生產(chǎn)當中涉及大量人工操作步驟，而人工操作往往伴隨著一定的操作誤差，但是化工生產(chǎn)本身非常復雜且精細，任何一個小誤差都可能導致嚴重的安全事故，并造成不可挽回的巨大損失。因此，目前越來越多的化工企業(yè)開始采取措施控制人為因素影響下的誤差問題，并根據(jù)化工生產(chǎn)的流程制定了解決方案。而應用自動化控制技術無疑是其中最具有代表性的一種舉措，通過應用自動化控制技術解決人工操作存在的誤差問題，是目前最行之有效的方法，也是保證生產(chǎn)人員的生命安全、確?；どa(chǎn)順利安全進行的必然選擇?；どa(chǎn)企業(yè)可結合自身發(fā)展目標和實際生產(chǎn)需求，引進和安裝自動化控制設備，并建立健全自動化報警系統(tǒng)，以便于第一時間發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，避免人工操作誤差帶來更大的負面影響。

（3）檢測設備性能?；どa(chǎn)過程非常復雜，其中涉及到的許多安全風險很難進行控制，只有從根本上著手才能避免風險的發(fā)生，比如加強生產(chǎn)設備的安全監(jiān)測及性能優(yōu)化就是未來工作的重中之重?；どa(chǎn)設備的安全性很大程度上決定了整個生產(chǎn)過程的安全性，做好化工生產(chǎn)設備的檢測工作是發(fā)現(xiàn)安全生產(chǎn)隱患、避免安全生產(chǎn)事故的有效措施。目前部分化工企業(yè)已經(jīng)認識到了設備性能檢測的重要性，也開始借助自動化控制技術進行此項工作，確實取得了比較可觀的成果。在今后的發(fā)展中，化工企業(yè)應結合自身的生產(chǎn)計劃，盡快引進相關檢測系統(tǒng)，從根本上降低發(fā)生安全事故的幾率，確?；どa(chǎn)安全穩(wěn)定地進行。

3 結束語

在經(jīng)濟基礎愈發(fā)穩(wěn)固的今天，各種現(xiàn)代化技術紛紛涌現(xiàn)。自動化控制技術是現(xiàn)代化技術的重要組成部分，它在工業(yè)生產(chǎn)過程中扮演了極其重要的角色，承擔著提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的責任，也確實在許多工業(yè)生產(chǎn)中起到了這樣的作用。將自動化控制系統(tǒng)應用到化工安全生產(chǎn)中當中，通過對緊急停車系統(tǒng)、過程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)、計算機綜合控制系統(tǒng)等的應用，切實提升化工生產(chǎn)安全性，是未來化工企業(yè)發(fā)展的重中之重。