化工自動化儀表及控制系統(tǒng)智能化研究

朱晨鳴，霍明陽，王亮

[摘? ? 要]現(xiàn)代化工業(yè)行業(yè)高速發(fā)展的時期，人們對于化工生產(chǎn)工作提出了較高的要求，工業(yè)領(lǐng)域也在逐步地應(yīng)用自動化和智能化技術(shù)，成為整個行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。熱工、化工工藝設(shè)備不斷創(chuàng)新，為了能夠發(fā)揮化工工藝的整體功效，增加企業(yè)的經(jīng)濟收益，就需要配置專業(yè)的自動化裝置。同時在化工自動化裝置中結(jié)合智能系統(tǒng)，提高整個化工生產(chǎn)的效率，保證化工生產(chǎn)過程中的全面監(jiān)控，也可以加強對相關(guān)儀器設(shè)備的高效利用，為我國化工生產(chǎn)行業(yè)的高速發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。在化工生產(chǎn)中智能化儀表具有非常重要的作用，它可以實現(xiàn)對化工生產(chǎn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的分析以及控制，有效地提高化工生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，保證整個化工生產(chǎn)工作全面、順利的開展。

[關(guān)鍵詞]化工自動化儀表;控制系統(tǒng);智能化

[中圖分類號]TQ056 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–0–04

Research on Intellectualization of Chemical Automation Instrument and Control System

Zhu Chen-ming，Huo Ming-yang，Wang Liang

[Abstract]In the period of rapid development of modern industrial industry， people put forward higher requirements for chemical production. The industrial field is also gradually applying automation and intelligent technology， which has become an important direction for the future development of the whole industry. Thermal engineering and chemical process equipment are constantly innovating. In order to give full play to the overall effectiveness of chemical process and increase the economic benefits of enterprises， professional automation devices need to be configured. At the same time， the combination of intelligent system in chemical automation device can improve the efficiency of the whole chemical production， ensure the comprehensive monitoring in the chemical production process， strengthen the efficient utilization of relevant instruments and equipment， and lay a good foundation for the rapid development of China's chemical production industry. Intelligent instrument plays a very important role in chemical production. It can realize the analysis and control of relevant data in chemical production process， and effectively improve the efficiency of chemical production process. Stability to ensure the comprehensive and smooth development of the whole chemical production.

[Keywords]chemical automation instrument; control system; intellectualization

1 化工自動化儀表與控制系統(tǒng)智能化分析

1.1 化工自動化儀表與控制系統(tǒng)智能化概述

化工行業(yè)的生產(chǎn)中會涉及到很多的變量，例如溫度、流量以及濕度等。為了加強整個生產(chǎn)過程的全面控制，就需要對這些變量進行及時的掌握，通過儀表反饋相關(guān)的數(shù)據(jù)，了解設(shè)備的運行狀態(tài)?；x表具備對化工設(shè)備進行自動化檢測的功能。使用自動化儀表可以實現(xiàn)整個化工生產(chǎn)的全面控制和監(jiān)督，避免在化工原始生產(chǎn)過程中因人為因素造成的誤差，也可以保證整個化工生產(chǎn)工作的全面開展。另外，自動化儀表已經(jīng)成為整個化工生產(chǎn)過程中非常重要的一項設(shè)備及控制系統(tǒng)，能夠有效地調(diào)節(jié)化工生產(chǎn)中的相關(guān)情況，提高設(shè)備和系統(tǒng)的運行效率，按照工作流程的要求對每個設(shè)備的實際運行情況進行真實的反映。而控制系統(tǒng)也會因控制內(nèi)容的不同而存在相應(yīng)的分類。隨著科學技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果也更加明顯?？刂葡到y(tǒng)是現(xiàn)代化化工生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的一個組成，它可以通過在無人操作的基礎(chǔ)上對相關(guān)程序的設(shè)定，加強整個化工生產(chǎn)流程的自動化控制力度，控制系統(tǒng)智能化，還可以減少生產(chǎn)過程中的人員和物力投入，實現(xiàn)各項資源的優(yōu)化配置，保證工業(yè)生產(chǎn)的效率和水平，也是未來我國化工生產(chǎn)非常重要的一個發(fā)展方向。

1.2 化工自動化儀表及控制系統(tǒng)智能化特點與功能

1.2.1 數(shù)據(jù)存儲功能

化工自動化技術(shù)應(yīng)用過程中，儀表的使用以及智能化系統(tǒng)可以實現(xiàn)對儀表的通電操控，在儀表出現(xiàn)任何斷電的情況下可以及時的恢復。而傳統(tǒng)的運行體系中儀表一旦出現(xiàn)了短路的情況，將會導致存儲的數(shù)據(jù)和資源出現(xiàn)丟失的情況。這些問題會給整個生產(chǎn)流程帶來不良的影響，也會導致斷電之后的儀表存在最初的運行狀態(tài)，消耗大量的人力和相關(guān)的資源，也會對整個化工生產(chǎn)帶來不良的影響。只有應(yīng)用了自動化儀表之后，才可以保證儀表具備記憶功能，加強對存儲數(shù)據(jù)的合理應(yīng)用。

1.2.2 計算功能

在傳統(tǒng)的化工儀表應(yīng)用過程中，技術(shù)人員需要根據(jù)基礎(chǔ)的參數(shù)，對后續(xù)的計算方式進行模擬。通過這樣的方法只能對一些簡單的數(shù)據(jù)進行處理分析，如果需要對大量的繁雜數(shù)據(jù)進行處理時，則會消耗較長的時間以及較大的人力，同時計算的精準度也會相應(yīng)的降低。而應(yīng)用了自動化儀表以及智能化系統(tǒng)之后，可以采用數(shù)字電路控制方法，對整個儀表收集到的數(shù)據(jù)進行精準的計算分析，不僅保證計算的準確性，同時還可以提高計算的速度，為后續(xù)儀表設(shè)備的使用以及相關(guān)化工生產(chǎn)流程起到積極的推動作用。

1.2.3 編程功能

通過編程技術(shù)可以實現(xiàn)程序的很多功能，植入相關(guān)的系統(tǒng)代替一些硬件結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中儀表各項功能的全面落實。按照邏輯電路可以看出，計算機軟件系統(tǒng)替代人工技術(shù)之后，尤其是接口芯片復雜的控制都需要采取專業(yè)的技術(shù)。當選用程序編寫時，操作就較為簡單，可以應(yīng)用硬件編寫，只需要根據(jù)電路和控制電路系統(tǒng)的整體使用性能，就可以改變傳統(tǒng)化工自動化儀表的應(yīng)用狀態(tài)。

1.2.4 誤差處理功能

在化工自動化儀表的應(yīng)用過程中，微處理器應(yīng)用軟件可以進行精準的計算和分析，有效地處理檢測工作中存在的一些問題，減少硬件自身的壓力和負擔。計算機系統(tǒng)由于存儲量比較大，同時適用于遠程操控，因此要積極引進相關(guān)的軟件系統(tǒng)，加強對資源和數(shù)據(jù)的獲取力度，同時對這些數(shù)據(jù)的精準度進行嚴格的控制。微處理器可以有效地減少一些誤差問題，將傳感器以及溫度補償?shù)裙δ軕?yīng)用到智能化的設(shè)備中，提高整個系統(tǒng)的智能化水平，加強化工自動化儀表的應(yīng)用效率。

1.2.5 網(wǎng)絡(luò)化功能

化工自動化儀表自身具有網(wǎng)絡(luò)化的特點，通過網(wǎng)絡(luò)連接將不同的傳感器、計算機系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理時，才能達到高效的管理作用。多操作和多網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控，有效地保證工程的技術(shù)人員在掌握數(shù)據(jù)之后，對工程的后續(xù)操作采取針對性的方法。智能化應(yīng)用系統(tǒng)中儀表與單片機融合應(yīng)用，可以有效地改善檢測方式，加強對新型設(shè)備的應(yīng)用效果，改變傳統(tǒng)模式下化工儀表的弊端，還可以提高整個計算過程的精準度。

1.2.6 儀表的記憶功能

在化工生產(chǎn)過程中自動化儀表本身具有一定的記憶作用，它可以對生產(chǎn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行及時的記錄。而傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)由于采取的電路記憶方法不存在這一優(yōu)勢，其在出現(xiàn)短路或斷電的情況下不能夠?qū)?shù)據(jù)進行及時的記錄，導致整個設(shè)備在后期使用的過程中需要進行再次啟動，兩者是不能共存的，否則會導致數(shù)據(jù)出現(xiàn)遺失等不良的問題。應(yīng)用了自動化儀表之后可以在其設(shè)備的內(nèi)部進行信息模塊的安裝，加強對相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲和記憶。這樣可以保證自動化儀表在出現(xiàn)斷電的故障時，加強數(shù)據(jù)記錄的真實性與完整性。在整個生產(chǎn)流程出現(xiàn)故障時可以起到一定的保障作用，也可以提高生產(chǎn)流程的高效化。

2 化工自動化儀表及控制系統(tǒng)智能化分析

2.1 智能化參數(shù)控制

在化工自動化儀表以及智能化系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，儀表反饋的參數(shù)是整個化工生產(chǎn)過程中重要的數(shù)據(jù)資源，也是實現(xiàn)整個生產(chǎn)流程安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。因此，需要保證這些數(shù)據(jù)的準確性和及時性，加強對這些數(shù)據(jù)的分析，提高整個化工生產(chǎn)的效率。自動化儀表通過智能化的參數(shù)測控和分析減少了在參數(shù)測控過程中的人為因素干擾，保證了數(shù)據(jù)的精準度智能化目標的實現(xiàn)。傳感器具有較強的抗干擾能力，不僅可以保證測量數(shù)據(jù)的相關(guān)準確性，同時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸和處理。這對我國化工自動化生產(chǎn)具有非常重要的意義，也是實現(xiàn)化工生產(chǎn)智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

2.2 智能化系統(tǒng)的控制

控制系統(tǒng)在整個化工生產(chǎn)中屬于重要的核心內(nèi)容，它對于化工生產(chǎn)的安全和操作起到了非常重要的作用，化工自動化儀表在整個生產(chǎn)過程中可以對相關(guān)的設(shè)備運行參數(shù)進行測量和分析。結(jié)合相應(yīng)的信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效地實現(xiàn)對化工生產(chǎn)過程中各項數(shù)據(jù)的處理和分析能力，實現(xiàn)了對整個智能化系統(tǒng)的全面處理。工作人員需要結(jié)合智能化的控制系統(tǒng)對每個單元控制進行靈活的調(diào)整，實現(xiàn)主動式維護保養(yǎng)以及系統(tǒng)優(yōu)化的效果，體現(xiàn)了控制系統(tǒng)智能化的特性。

2.3 現(xiàn)場總線的控制

在我國現(xiàn)代化集散控制系統(tǒng)應(yīng)用之后，逐步出現(xiàn)了總線控制系統(tǒng)，它屬于一種升級的系統(tǒng)，目前在很多的化工生產(chǎn)工作中都被廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可以將化工生產(chǎn)的自動化儀表轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并且進行相互的連接?；て髽I(yè)只要將信息延伸到現(xiàn)場，設(shè)備管理人員就可以根據(jù)相關(guān)的在線參數(shù)以及診斷故障掌握具體的儀表應(yīng)用情況。針對于智能化系統(tǒng)和自動化儀表的應(yīng)用，可以掛車在原有的總線系統(tǒng)上，不需要進行其他組件的安裝。在實際的化工生產(chǎn)過程中，還可以通過PLC系統(tǒng)和總線系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)代化儀表的全面應(yīng)用。加強對自動化儀表使用功能的全面開發(fā)?，F(xiàn)場總線智能化儀表可以通過嵌入式軟件的方式對其進行內(nèi)部的調(diào)節(jié)和控制，實現(xiàn)自動化儀表的自我校準、自我診斷，提高了儀表的應(yīng)用效率，也加強了整個智能化控制的水平。

2.4 以太網(wǎng)控制系統(tǒng)

工業(yè)化生產(chǎn)過程中，以太網(wǎng)屬于一種新型的控制網(wǎng)絡(luò)，它可以對整個化工生產(chǎn)的系統(tǒng)進行各個層面的掌控，并且延伸到現(xiàn)場的設(shè)備管理層面。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的統(tǒng)一化開發(fā)，需要遵循相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器以及新型智能化的儀表應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)通信功能需要借助智能化和高精準度的儀器設(shè)備，提高整個化工生產(chǎn)的效率和水平，并且實現(xiàn)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的全面應(yīng)用。

2.5 集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

我國20世紀就已經(jīng)出現(xiàn)了現(xiàn)代化的集散控制系統(tǒng)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，計算系統(tǒng)涉及到的范圍也更加廣泛，同時包含了多個智能化儀表，這樣可以形成智能化儀表的整體控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場及智能化的儀表應(yīng)用過程中可以利用協(xié)議方式的連接，對整個生產(chǎn)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行精準的獲取，還可以利用交換信息以及控制量，提高整個智能化控制系統(tǒng)中自動化儀表的調(diào)節(jié)、控制、檢測等相關(guān)的功能。

2.6 智能化儀表的維護

在化工自動化儀表設(shè)備的日常維護和檢修過程中，可以通過相關(guān)的保養(yǎng)措施提高整個設(shè)備的使用效率，延長設(shè)備的使用壽命。針對于同一設(shè)備的儀表在運行環(huán)境不同以及維護流程不同的基礎(chǔ)上，運行的壽命和使用的性能也會存在一定的差異。運行環(huán)境主要是為儀表設(shè)備安裝的位置以及與外部環(huán)境接觸的實際情況，這對于儀表的防護會產(chǎn)生很大的影響。儀表內(nèi)部接觸的介質(zhì)環(huán)境對于自身的設(shè)備壽命以及測量的精準度和使用的效率，也會帶來較大的影響。如果運行環(huán)境不同則設(shè)備的使用狀態(tài)也會存在很大的差異。為了延長儀表設(shè)備的使用壽命，就需要根據(jù)科學的原理，結(jié)合相應(yīng)的維護措施，加強對儀表生命周期的全面預算和分析。在儀表出現(xiàn)任何故障時，可以進行預見性和計劃性的處理方案，開展有效的檢修和更換處理，保證整個化工生產(chǎn)工作能夠全面順利的開展。另外，化工生產(chǎn)中儀表設(shè)備也會涉及到控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)等多個功能。對于儀表而言，需要對設(shè)備的使用流量、溫度、濕度以及相關(guān)的液位等進行測控，做好對自動化儀表裝置的維護和更換。在儀表對生產(chǎn)產(chǎn)生較大影響時，可以通過一主一備的方式保證整個生產(chǎn)工作的順利開展。在化工生產(chǎn)控制系統(tǒng)中要多應(yīng)用集散控制系統(tǒng)，加強整個系統(tǒng)的運行效率，減少各種安全故障的發(fā)生。同時還可以發(fā)揮設(shè)備和系統(tǒng)的自我診斷功能，提高整個安裝設(shè)備的使用效率。智能化儀表長期處于運行的狀態(tài)下，維修工作人員就需要對儀表進行定期的檢驗，如果發(fā)現(xiàn)了電路插座松動、脫落以及接觸不良等情況，需要及時地進行緊固處理，避免儀表內(nèi)部出現(xiàn)零件接觸不良的情況。檢修人員還需要按照相關(guān)的工作流程，對儀表進行故障分析，減少對整個生產(chǎn)流程帶來的不良影響，提高整個運行環(huán)境的水平。

3 化工自動化儀表以及智能系統(tǒng)未來的發(fā)展方向

3.1 朝著高精準度方向發(fā)展

現(xiàn)階段我國社會的高速發(fā)展對于化工產(chǎn)品也提出了較高的要求，國家針對于化工行業(yè)提出了相關(guān)的節(jié)能減排政策，并且做出了具體的規(guī)劃。這就需要化工企業(yè)和相關(guān)的管理人員對自身的未來規(guī)劃有一個全面的了解，加強對自動化儀表以及智能化系統(tǒng)的全面應(yīng)用，有效地控制生產(chǎn)過程中系統(tǒng)的精準度提高。生產(chǎn)設(shè)備的使用效率可以保證化工儀表的精準度，加強對化工生產(chǎn)中各項數(shù)據(jù)的收集整理，然后通過專業(yè)的分析和研究，加強生產(chǎn)流程的安全性和高效性。

3.2 朝著智能化方向發(fā)展

現(xiàn)階段，我國化工自動化儀表是整個智能系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，它有利于提高化工儀表體系的操作性和開放性。將CPU計算系統(tǒng)融入到化工自動化儀表中，可以實現(xiàn)化工儀表的自動補償、自動量程切換以及自動校準核算等相關(guān)的工作?；x表的智能化發(fā)展可以保證整個化工生產(chǎn)工作流程的水平得到全面的提升，因此在未來的發(fā)展中，智能化也是一個重要的發(fā)展核心與目標。

3.3 朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

近些年我國計算機技術(shù)的高速發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動化智能儀表是新時代控制系統(tǒng)中非常重要的一個發(fā)展趨勢，它主要是利用數(shù)字通信技術(shù)使生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)自動控制和管理。經(jīng)過與企業(yè)的信息網(wǎng)絡(luò)進行連接，發(fā)揮智能化操控的功能?；ぷ詣踊瘍x表在高速發(fā)展的信息時代，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的智能化系統(tǒng)也在逐步的完善，尤其是嵌入式網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)系統(tǒng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了真正意義上的自動化以及網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用。

4 結(jié)語

自動化儀表是我國化工工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的一種輔助裝置，儀表自動化創(chuàng)新能夠保證化工生產(chǎn)效率與安全生產(chǎn)水平的提高。在實踐工作中，還要結(jié)合儀表自動化優(yōu)勢，注重技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，推動儀表自動化智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

參考文獻

[1] 杜春霖，劉彥韜，張芳.基于工程認證視域下的化工過程控制實驗教學改革與實踐[J].山東化工，2020，49（4）：209，211.

[2] 陳繼勛.試論PLC控制的特點及其在化工過程控制的運用[J].世界有色金屬，2019，27（22）：273-274.

[3] 張偉，李玉章.西門子S7-400在精細化工過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，10（2）：122-123.

[4] 佟維妍，楊松，魏寶武，等.具有生產(chǎn)服務(wù)特征的化工過程控制研發(fā)實訓基地建設(shè)[J].中國市場，2018，25（18）：48-49.

[5] 陳燁.化工自動化控制及化工儀表的應(yīng)用研究[J].石化技術(shù)，2020，27（8）：23，25.