化工機械制造中設(shè)備自動化技術(shù)運用

＊張紅衛(wèi) 王松

（1.臨沂市檢驗檢測中心 山東 276007 2.臨沂新時代工礦產(chǎn)品檢測有限公司 山東 276016）

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴大，已拓展到除數(shù)據(jù)存儲、計算、傳輸以外的行業(yè)，如煤礦生產(chǎn)、石油開采以及其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域等?；C械制造業(yè)也受到先進科學(xué)技術(shù)的影響，正逐步向自動化方向發(fā)展[1-3]。將自動化技術(shù)引入化工機械行業(yè)，不僅可促進化工機械制造生產(chǎn)水平穩(wěn)步提高，還能推動化工機械領(lǐng)域的發(fā)展速度，符合我國現(xiàn)階段的基本國情，同時也是適應(yīng)現(xiàn)代化社會生產(chǎn)的需要?；C械作為工業(yè)生產(chǎn)中的最重要內(nèi)容之一，也是自動化技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域[4]。

1.化工機械自動化技術(shù)發(fā)展特點

（1）智能化。智能化是在化工生產(chǎn)過程中把傳統(tǒng)機器智能化技術(shù)手段和現(xiàn)代人工智能化技術(shù)手段加以融合，對整個工藝流程實施管理的新技術(shù)手段，從而達到人機融合的工業(yè)智能管理系統(tǒng)?；C械智能化技術(shù)手段還要求通過對新型人工智能中的大數(shù)據(jù)技術(shù)加以編程、分析、推理和判定，最后可以在化工產(chǎn)品中實現(xiàn)程序仿真，對機器自動化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)有效監(jiān)控，從而避免了工作中故障的發(fā)生。此外，工業(yè)智能的發(fā)展還可以對化工生產(chǎn)過程中的突發(fā)性問題作出評估，提供解決方法，從而改善了化工產(chǎn)品的生產(chǎn)安全問題，泵啟動故障也可以通過自動化系統(tǒng)進行分析，并給出評估報告，便于解決泵運行潛在風(fēng)險。而自動化控制系統(tǒng)的模塊化管理方式則具備了很大的柔性，可靈活處理化工產(chǎn)品中的問題，并有效增加產(chǎn)品中的能量效率，從而大大提高了企業(yè)經(jīng)營效益[5]。

（2）集成化。自動化在化工制造中的運用應(yīng)提高集成程度，利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)把機械工程自動與化工制造流程中各項信息技術(shù)加以集成，提高化工制造的一體化程度，提升化工制造的效能，節(jié)省企業(yè)的生產(chǎn)成本，推動化工機械一體化發(fā)展[6-7]。把生產(chǎn)自動化技術(shù)與化工機械進行集成，利用計算機技術(shù)集成生產(chǎn)體系，對化工機械運行中的各個環(huán)節(jié)進行整體管理，能夠極大提升化工機械的總體效能，如圖1所示。例如，化工行業(yè)最常用的泵，利用集成化控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)控制集中布置的泵，并達到切換目的。

圖1 工業(yè)自動化系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)圖

2.化工機械自動化技術(shù)存在的問題

（1）化工機械自動化管理水平滯后?；C械自動化是通過先進的控制器使得化工機械設(shè)備能夠自動化工作，例如，無人駕駛、無人機等。化工領(lǐng)域自動化生產(chǎn)發(fā)展時間相對較晚，其應(yīng)用水平較低。在現(xiàn)階段，隨著我國科技快速發(fā)展，化工機械自動化已經(jīng)獲得了越來越廣泛的運用，并且在泵中的應(yīng)用逐漸普及，化工生產(chǎn)中大量采用自動化控制泵設(shè)備，對泵設(shè)備生產(chǎn)制造和控制系統(tǒng)開發(fā)具有重要意義[8]。

然而，與國外的機械自動化管理模式相比，當(dāng)前國內(nèi)機械自動化管理模式還存在一定的問題，比如，自動化設(shè)備管理理念落后。設(shè)備自動化管理是技術(shù)創(chuàng)新的基石，但由于泵設(shè)備相對其他化工機械相對簡單，企業(yè)在使用泵設(shè)備時，往往忽略管理，而且還會對企業(yè)經(jīng)營效率產(chǎn)生較大影響，不僅導(dǎo)致化工企業(yè)對泵自動化管理意識缺失，還會阻礙泵設(shè)備自動化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。正是企業(yè)管理水平較低，泵自動化運行中所產(chǎn)生的問題沒有及時進行分析與整理，導(dǎo)致自動化技術(shù)無法根據(jù)用戶需求進行創(chuàng)新發(fā)展，長此以往，必然會導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率降低[9]。這種情況使得泵自動化管理方法沒有科學(xué)化，化工機械自動化也只能在局部得到運用，嚴(yán)重抑制了化工泵設(shè)備甚至化工機械行業(yè)的發(fā)展壯大。

（2）專業(yè)技術(shù)人才不足。隨著社會經(jīng)濟技術(shù)水平的提升，生產(chǎn)技術(shù)革新不斷深化，化工機械行業(yè)的技術(shù)工作者不但要有良好的專業(yè)素養(yǎng)，還需要具有開拓創(chuàng)新的意識。盡管常規(guī)化工泵設(shè)備操作簡單，但是化工行業(yè)是我國最基礎(chǔ)的行業(yè)，與大家的生活息息相關(guān)，其自動化領(lǐng)域的生產(chǎn)任務(wù)相當(dāng)繁雜，特別是隨著技術(shù)發(fā)展，設(shè)備自動化逐漸向智能化發(fā)展，對自動化系統(tǒng)要求不斷提高，但化工行業(yè)又是傳統(tǒng)行業(yè)，從業(yè)人員對信息技術(shù)和軟件技術(shù)了解程度不足，在應(yīng)用過程中，由于人員素質(zhì)原因，導(dǎo)致機械運行不良問題時有發(fā)生。所以，需要化工機械自動化行業(yè)的人員必須有全面的專業(yè)知識，以及良好的道德素質(zhì)。但是隨著國民經(jīng)濟的快速增長，以及機械在智能化領(lǐng)域的快速拓展，我國化工機械自動化方面的復(fù)合型人才數(shù)量較少，特別是化工設(shè)備研發(fā)制造企業(yè)，比如泵設(shè)備，開發(fā)過程中需要考慮后期泵自動化運行狀態(tài)，所以在制造過程中要研發(fā)人員能夠針對應(yīng)用要求進行開發(fā)設(shè)計，但是目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)人員對自動化技術(shù)熟知程度不足，很難在生產(chǎn)中發(fā)生技術(shù)問題的情況，開發(fā)出來的產(chǎn)品需要進行二次調(diào)試，導(dǎo)致泵維護和管理難度增加。

另一方面，對于泵設(shè)備使用企業(yè)來說，同樣缺少相應(yīng)的應(yīng)用管理人才，并且企業(yè)難以短期內(nèi)提升工作人員的綜合素質(zhì)和技術(shù)水平，使得泵自動化使用中出現(xiàn)問題后，必須要廠家技術(shù)人員指導(dǎo)。最后，由于我國機械工業(yè)的快速成長，導(dǎo)致人才發(fā)展的步伐趕不上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐，這勢必會使得機械從業(yè)者的整體素質(zhì)達不到產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，使得行業(yè)專業(yè)人才短缺問題日益凸顯，進而對泵等化工機械自動化應(yīng)用推廣造成不利影響。

（3）自動化控制設(shè)備及技術(shù)選用問題?，F(xiàn)代化的單機智能化監(jiān)控方式也離不開簡單可靠性的自動控制裝置，目前在我國化工生產(chǎn)中，為了保證生產(chǎn)安全，通常會選用國外大中型企業(yè)的有關(guān)自動化設(shè)備以及系統(tǒng)，特別是管理和維護系統(tǒng)的核心器件PLC可編程控制器和微機綜合保護器基本上都是采用了外國產(chǎn)品，比如一些重要化工裝置集中布置的泵站一般采用法國施耐德集團的Quantum及Premium產(chǎn)品PLC和Alston企業(yè)生產(chǎn)的微機綜合保護器，其優(yōu)勢是安全可靠運行穩(wěn)定性好、故障率少、日常維修工作量較小，而弊端也比較明顯：一是使用方法及技術(shù)說明書和人機交互界面一般都是英文，缺乏非常牢固的英文基礎(chǔ)知識，查閱和應(yīng)用起來都比較麻煩，給企業(yè)的操作管理造成了許多困難；二是機械設(shè)備如果出現(xiàn)了物理性能故障，其售后服務(wù)以及調(diào)換或新購機械設(shè)備時較為滯后，而如果發(fā)生在正常運行期間，將嚴(yán)重影響了泵站的順利開機工作，如下圖2所示。究其原因，主要是由于目前的國產(chǎn)機械設(shè)備安全穩(wěn)定性能遠(yuǎn)不如外國產(chǎn)品，但隨著國內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的進一步發(fā)展與完善，在滿足產(chǎn)品安全可靠性的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇國內(nèi)機械設(shè)備已經(jīng)是目前自動化設(shè)備市場選擇的一個趨勢。

圖2 施耐德PLCBMXDDO6402硬件

3.我國機械工程自動化發(fā)展途徑及前景分析

(1)我國機械工程自動化發(fā)展途徑

①化工機械自動化管理標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)化管理是向建設(shè)現(xiàn)代工業(yè)管理體系方向發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，化工企業(yè)自動化管理不僅能保證生產(chǎn)安全，還能持續(xù)提升企業(yè)勞動生產(chǎn)率。實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理，需要進一步開展企業(yè)現(xiàn)場操作控制和生產(chǎn)設(shè)施保養(yǎng)檢修方面的規(guī)范化建設(shè)。對此，必須在管理方式和內(nèi)涵上，全方位、逐步性的確立并健全了管理規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)管理體系，并按照“全部成套，層級合理，分工明細(xì)”的基本原則，逐步形成了技術(shù)規(guī)范、控制標(biāo)準(zhǔn)、運行規(guī)范的三個標(biāo)準(zhǔn)框架，從而做到泵設(shè)備自動化從軟件到硬件安裝、人員、設(shè)備安全操作、生產(chǎn)運行等全方位的規(guī)范化，進而為標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)成果在企業(yè)、運行和管理中的有效運用提供保障[10]。如此，才能使泵站管理人員逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化管理意識，重視對化工設(shè)備及自動化維護，改善化工泵設(shè)備當(dāng)前管理工作，使泵站的運行與管理工作能夠滿足自動化發(fā)展要求，保證企業(yè)生產(chǎn)安全。

②提高機械工程自動化人員的自身素質(zhì)。在當(dāng)下經(jīng)濟技術(shù)快速發(fā)展的時期，最關(guān)鍵的資源就是人才，優(yōu)秀的人才往往能夠推動行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，從而引發(fā)行業(yè)革命性發(fā)展。對于化工機械自動化來說，當(dāng)下化工機械人才隊伍素質(zhì)參差不齊，所以要提升化工機械自動化工作者的自身素養(yǎng)[11]，具體可以從以下幾個方面著手：

第一，加強化工機械自動化工作人員的基礎(chǔ)培訓(xùn)，政府和企業(yè)可以組織專業(yè)的培訓(xùn)體系，定期對化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)工作人員進行自動化方面知識講解，特別是自動化信息技術(shù)和化工機械生產(chǎn)技術(shù)兩方面的內(nèi)容培訓(xùn)，以此打造復(fù)合型的化工機械自動化人才，奠定行業(yè)發(fā)展的人才基礎(chǔ)。

第二，企業(yè)要加強與高校的合作，定期安排人員到高?；蜓芯吭哼M行系統(tǒng)化理論學(xué)習(xí)，有利于提升工作人員的自身素養(yǎng)，特別是機械自動化領(lǐng)域管理人員，要學(xué)習(xí)先進管理經(jīng)驗，了解當(dāng)前自動化技術(shù)以及設(shè)備管理的最新知識。打造“校企聯(lián)動”，通過企業(yè)對泵等化工設(shè)備自動化應(yīng)用需求，為高校和研究院的自動化產(chǎn)品開發(fā)提供市場參考，而高校和研究院的先進技術(shù)知識為企業(yè)工作人員提供系統(tǒng)化教育，以此培養(yǎng)出化工機械自動化復(fù)合型人才。

第三，樹立正確的思想意識，對化工機械員工來說，自動化管理與生產(chǎn)意識至關(guān)重要，化工今后發(fā)展必然趨向智能化、規(guī)模化、集中化，同類工程設(shè)備必然要求實現(xiàn)自動化控制，促使基層員工樹立正確的思想意識，可以提高員工職業(yè)素養(yǎng)，強化工作人員對自動化的重視，這對于自動化應(yīng)用發(fā)展具有積極作用。

③加強自動化設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新。到目前為止，我國化工機械行業(yè)的智能化程度處于初級水平，相比于國外，其發(fā)展水平還有待提高，除了化工生產(chǎn)工藝流程方面，其他的機械均沒有達到完全智能化，離真正應(yīng)用還有一些距離，要提高我國化工機械設(shè)備自動化程度，必須要加強設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新。對此，針對國外現(xiàn)有的發(fā)展得比較完善的工業(yè)智能化技術(shù)，我們還需要積極掌握和應(yīng)用，而在這過程中我們還必須對上述技術(shù)進行二次創(chuàng)興，提高與完善相應(yīng)技術(shù)和設(shè)備，以符合我國的特色需要，特別是我國南北環(huán)境差別大，對設(shè)備使用要求因地域而存在差別，在吸收國外先進技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ)上，加強創(chuàng)新研發(fā)工作。另外，針對不同的行業(yè)、不同的技術(shù)領(lǐng)域、以及不同的經(jīng)濟開發(fā)水平，要分別制定了相應(yīng)的系統(tǒng)開發(fā)策略，做好國外先進產(chǎn)品的漢化工作，便于工作員工操作與使用。企業(yè)要做好跟蹤調(diào)查工作，整理記錄化工企業(yè)員工在使用自動化設(shè)備中積累問題，為其創(chuàng)新開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和需求。

(2)我國機械工程自動化發(fā)展前景分析

化工機械行業(yè)作為傳統(tǒng)制造行業(yè)，為化工企業(yè)發(fā)展提供必要的工程設(shè)備，隨著化工企業(yè)規(guī)?；l(fā)展，大型的企業(yè)往往需要大量的化工設(shè)備來完成生產(chǎn)，單純靠人員操作管理，效率及其低下，并且操作失誤還會導(dǎo)致安全事故，所以隨著化工機械自動化發(fā)展，都可以全面的通過計算機系統(tǒng)為其做好了現(xiàn)場的管理，并且現(xiàn)場的管理者也能夠更加全面的對計算機系統(tǒng)進行利用，來搜集和整理化工機械的運行數(shù)據(jù)，比如泵設(shè)備運行狀態(tài)日志，了解泵啟停故障，實時監(jiān)測運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題，能夠通過計算機自動化系統(tǒng)進行及時處理，比如直接切換備用泵等，保證化工生產(chǎn)連續(xù)性和安全性[12]。即利用計算機系統(tǒng)對其現(xiàn)場化工機械設(shè)備的每一次操作的數(shù)據(jù)進行了相應(yīng)的實時控制，并且通過系統(tǒng)的使用也可以更加有效的協(xié)助管理者們做好了事故方面的防范，有效降低已經(jīng)發(fā)生的事故?；C械自動化發(fā)展不僅僅解決生產(chǎn)過程問題，還能幫助解決生產(chǎn)管理問題，并逐步走向智能化道路，減少化工企業(yè)工作人員數(shù)量，特別是高危生產(chǎn)崗位，利用自動化能夠避免人員暴露在危險環(huán)境之中，提高生產(chǎn)安全性。

4.結(jié)論

隨著我國智能制造發(fā)展，在智能裝備制造行業(yè)，化工機械占據(jù)重要地位?；C械智能化也是我國實施傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級重要舉措。鑒于當(dāng)前我國化工機械自動化發(fā)展還處于初級階段，人才建設(shè)和技術(shù)積累不足，同時自動化管理水平還有待提高，所以導(dǎo)致化工機械自動化應(yīng)用發(fā)展不足，泵設(shè)備是化工最常見的機械設(shè)備，其自動化應(yīng)用對推動整個化工機械自動化應(yīng)用具有指示作用。所以，要實現(xiàn)我國化工機械自動化邁向新臺階，必須要從自動化管理、自動化人才培養(yǎng)以及自動化設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新等方面著手，提高化工企業(yè)生產(chǎn)、質(zhì)量、效率、利潤效益的同時，推動我國化工機械行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。