機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

董壘，劉洪福，朱安鎮(zhèn)

(1.煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264000； 2.聊城市魯西化工工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，山東 聊城 252000； 3.哈工大機(jī)器人(山東)智能裝備研究院，山東 濟(jì)南 250200)

0 引言

當(dāng)前，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，自動(dòng)化的機(jī)械控制技術(shù)取得了較好成果，就更應(yīng)將其向各行各業(yè)滲透。在機(jī)械化工中，自動(dòng)化控制技術(shù)可以發(fā)揮很大的作用，它不但可以減少原材料的消耗，還可以大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)速度，從而促進(jìn)我國化工行業(yè)的健康發(fā)展。機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)的發(fā)展中占有舉足輕重的地位，其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷的擴(kuò)展，包括計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和調(diào)用技術(shù)，以及智能控制技術(shù)的集成和智能控制技術(shù)等，同時(shí)其還在化工生產(chǎn)的升級(jí)和改造中起到了很大的作用。

1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵

自動(dòng)控制技術(shù)是一門綜合技術(shù)，它把自動(dòng)控制、信息論、計(jì)算機(jī)、電子學(xué)、系統(tǒng)工程等多種學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來，其中計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)尤為突出。機(jī)械自動(dòng)控制是指在制造過程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序或指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器和設(shè)備的自動(dòng)控制，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化方式的一種，也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在國內(nèi)已有相當(dāng)長的發(fā)展歷史，但其具體的時(shí)間和內(nèi)容卻不能完全確定。我國最早的自動(dòng)化技術(shù)是在春秋時(shí)期就已有的。直到工業(yè)革命之后，瓦特蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，讓自動(dòng)化技術(shù)重新回到了人們的生活中。

2 化學(xué)工業(yè)中機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)的意義

化工機(jī)械是指在化工生產(chǎn)中所使用的各種設(shè)備、機(jī)械部件等?，F(xiàn)代化工機(jī)械是將自動(dòng)化的技術(shù)手段運(yùn)用到化工機(jī)械中，以改善其性能和工作效率。尤其是將自動(dòng)化技術(shù)用于化工領(lǐng)域，其重要性不言而喻。

第一，可以有效地提高化工生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。在化學(xué)機(jī)械自動(dòng)化方面，它的結(jié)構(gòu)比一般的化工廠要好得多。化學(xué)機(jī)械自動(dòng)化模式是利用先進(jìn)的工藝技術(shù)，對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行集散式、集中式的控制，把各種化學(xué)設(shè)備的管理與控制整合到一個(gè)綜合的控制系統(tǒng)中，運(yùn)用智能化的自動(dòng)化技術(shù)，使化工生產(chǎn)的自動(dòng)化和效率得到了極大的提升[1]。

第二，可以有效地提高數(shù)據(jù)采集和使用的可靠性。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在化工機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行整個(gè)過程的監(jiān)測(cè)。所以，將先進(jìn)化工設(shè)備用于化工生產(chǎn)后，可以對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)通過專用的通訊系統(tǒng)輸入到電腦中，使技術(shù)人員可以從電腦上獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而對(duì)化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、生產(chǎn)設(shè)備等進(jìn)行全面了解和掌握，為相關(guān)人員的操作帶來了方便。同時(shí)，該系統(tǒng)還具有兩種聯(lián)動(dòng)模式，可以有效地提高機(jī)器的可靠性，保證信息的收集、傳遞和保存，從而保證數(shù)據(jù)的分析與完整，從而提高機(jī)械的使用可靠性，為化工生產(chǎn)的數(shù)據(jù)提供優(yōu)質(zhì)的資料。

第三，對(duì)提升一線技術(shù)人才的素質(zhì)是有益的。在化工行業(yè)，為了擴(kuò)大自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，需要技術(shù)人員不斷地更新自己的專業(yè)知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)技能，以便更好地操作新的化工機(jī)械，使之適應(yīng)工作的需要。同時(shí)，在化工企業(yè)，會(huì)更加注重技術(shù)工人對(duì)先進(jìn)機(jī)械技術(shù)的運(yùn)用，企業(yè)也會(huì)通過技術(shù)培訓(xùn)等方式，不斷地強(qiáng)化生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)其性能、結(jié)構(gòu)、原理等進(jìn)行全面地理解和把握，以達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)效率的目的。

3 機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 PLC技術(shù)在化工生產(chǎn)自動(dòng)化中的應(yīng)用

PLC是一個(gè)包含單片機(jī)的數(shù)碼電子裝置，操作方便，工作可靠。PLC的工作原理是：當(dāng)輸出線圈通斷時(shí)，線圈的觸頭就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。在循環(huán)掃描的情況下，當(dāng)輸出繞組出現(xiàn)通斷電流并對(duì)其進(jìn)行掃描時(shí)，線圈接觸器就會(huì)啟動(dòng)。采用 PLC控制的化工設(shè)備可以有效地提高化工生產(chǎn)的效率。比如，在化工生產(chǎn)中，由于需要調(diào)整生產(chǎn)工藝，常規(guī)的化工機(jī)械裝置必須在控制系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行線路改造，這不僅會(huì)增加成本，還會(huì)增加生產(chǎn)的難度。而帶有 PLC的化工機(jī)械，只要在終端電腦上進(jìn)行編程，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的工藝要求。PLC作為一種重要的工業(yè)設(shè)備，已成為一種不可或缺的自帶控制系統(tǒng)，并能與其他系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)化工生產(chǎn)的自動(dòng)化，提高機(jī)器的質(zhì)量和精度。

3.2 DCS分布控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

DCS是一種集計(jì)算機(jī)、通訊、顯示、控制為一體的控制系統(tǒng)。第一，反應(yīng)器的反應(yīng)溫度可以被控制。在化工生產(chǎn)中，存在著較高的熱效應(yīng)和較差的傳熱效果，采用 DCS控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度的“程序設(shè)定”，在溫度上升時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)“設(shè)定反應(yīng)溫度”。第二，可以確保機(jī)器裝置對(duì)液面的輸出進(jìn)行有效的控制，使物料的分配更加合理，以確保在化工生產(chǎn)中更好地進(jìn)行反應(yīng)，減少系統(tǒng)波動(dòng)引起的經(jīng)濟(jì)損失。第三，采用模糊控制技術(shù)，對(duì)機(jī)械裝置的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以改善控制效果，從而提高化工生產(chǎn)的效率。第四，實(shí)現(xiàn)鏈路控制，將 DCS控制在機(jī)械裝置上，利用微機(jī)對(duì)整個(gè)化工生產(chǎn)進(jìn)行連鎖控制，在系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到鏈?zhǔn)娇刂埔髸r(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一系列的自動(dòng)控制動(dòng)作，以確?；どa(chǎn)的安全。在化工生產(chǎn)過程中，裝入 DCS的化工設(shè)備可以更好地發(fā)揮其對(duì)生產(chǎn)的控制功能，保證生產(chǎn)過程的安全性，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，從而提高化工生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)對(duì) DCS進(jìn)行了優(yōu)化，解決了 DCS僅能進(jìn)行縱向信息傳遞的缺陷。同時(shí)利用 FCS實(shí)現(xiàn)了對(duì) FCS進(jìn)行橫向信息交換的目標(biāo)，構(gòu)建了全數(shù)字化、雙向、多部件結(jié)構(gòu)的智能化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并利用局域網(wǎng)總線實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制[2]。FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)有如下優(yōu)勢(shì)：第一，優(yōu)勢(shì)全面擴(kuò)散，能迅速響應(yīng)突發(fā)化學(xué)反應(yīng)。第二，采用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)可以提高數(shù)據(jù)傳遞的精確性、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減少來回的信號(hào)傳遞、增加數(shù)據(jù)的可靠性，同時(shí)滿足化工生產(chǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的精確度、可靠性的要求。第三，它具有很強(qiáng)的可控性。采用數(shù)字化技術(shù)，能夠有效地避免設(shè)備的變形、碰撞損耗，并對(duì)設(shè)備的失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的控制，從而提高了企業(yè)的生產(chǎn)管理水平。第四，開放和互操作性。廠商間可以用總線通訊，構(gòu)成一個(gè)開放式的系統(tǒng)。第五，多變量的高空控制。該 FCS系統(tǒng)可應(yīng)用于化工設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線變換裝置，對(duì)多種工藝參數(shù)進(jìn)行校核，并由現(xiàn)場(chǎng)總線輸出。

4 機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)應(yīng)用過程中的問題

4.1 機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)與設(shè)備的達(dá)標(biāo)率偏低

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)和裝備是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵生產(chǎn)力。但是，就目前我國化工企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，由于其技術(shù)、裝備等方面的缺陷比較突出，對(duì)安全問題的關(guān)注不夠，技術(shù)設(shè)備的達(dá)標(biāo)率相對(duì)較低，加上日常生產(chǎn)操作缺乏規(guī)范性，員工在工作中面臨著大量的安全隱患，稍有不當(dāng)將引發(fā)突發(fā)性安全事故，輕則阻礙生產(chǎn)作業(yè)的順利開展，重則威脅到人員的生命安全。另外，因?yàn)榛ぶ破返母g性很強(qiáng)，所以設(shè)備在使用過程中會(huì)出現(xiàn)連續(xù)腐蝕的問題，隨著使用年限的增加，設(shè)備的工作性能會(huì)大大降低，對(duì)正常的化工生產(chǎn)環(huán)境造成很大的影響[3]。

4.2 機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)人員專業(yè)技能缺乏

要實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)要求，就需要對(duì)已有的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并能熟練地運(yùn)用于化工領(lǐng)域。而要做到這一點(diǎn)，關(guān)鍵在于招聘專業(yè)人士，強(qiáng)化員工的職業(yè)道德。目前，我國的化工企業(yè)都是各個(gè)行業(yè)中快速發(fā)展的一批，因此，自動(dòng)化設(shè)備的自動(dòng)化控制技術(shù)也越來越智能化，大大提高了化工企業(yè)的生產(chǎn)效率。但是，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)本身就很復(fù)雜，應(yīng)用到實(shí)際工作中仍然存在很多問題。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，對(duì)員工的工作能力也提出了更高的要求。但是，當(dāng)前很多工人都不熟悉有關(guān)的儀器，很難掌握實(shí)際操作，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不僅限制了整個(gè)化工行業(yè)的發(fā)展，也限制了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。為推動(dòng)化工行業(yè)和自動(dòng)化技術(shù)未來的發(fā)展，需要對(duì)工人進(jìn)行經(jīng)常性的培訓(xùn)與再教育，以提升其職業(yè)技術(shù)水平，進(jìn)而推動(dòng)化工企業(yè)的發(fā)展。

4.3 缺乏有效的監(jiān)督體制

新時(shí)期的化工工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，除了具有一定的管理權(quán)限外，還缺少一套行之有效的監(jiān)控體系，這就給企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中的使用帶來了一些問題，而這些問題又沒有得到有效解決，給企業(yè)的發(fā)展帶來了不利的影響。由于沒有充分關(guān)注機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用管理體系和監(jiān)督體系，致使其存在著安全隱患，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中應(yīng)用的難度不斷加大，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的安全性無法得到有效保證，從而使機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中應(yīng)用的難度不斷加大。

5 機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)應(yīng)用中的解決措施

5.1 建立健全機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)管理責(zé)任機(jī)制

根據(jù)化工機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在安全管理和維修中的重要作用，結(jié)合目前企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)所采用的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，不斷改進(jìn)和規(guī)范機(jī)械設(shè)備的管理和維修。具體措施如下：第一，制定設(shè)備操作規(guī)程，維護(hù)保養(yǎng)制度，并把制度貫徹到位。第二，明確機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)管理人員和操作人員的職責(zé)，除了日常生產(chǎn)中要密切關(guān)注機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用的狀況外，還要認(rèn)真落實(shí)好安全生產(chǎn)責(zé)任，也要做好日常的漏洞查補(bǔ)工作。第三，建立機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)管理的管理評(píng)價(jià)體系，健全和完善目標(biāo)責(zé)任制，通過物質(zhì)和精神上的激勵(lì)，激發(fā)員工的工作積極性和責(zé)任感，在技術(shù)和思想上形成網(wǎng)格化的管理態(tài)勢(shì)，以保證機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的安全、高效應(yīng)用。

5.2 加強(qiáng)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)管理維護(hù)隊(duì)伍建設(shè)

第一，要引進(jìn)更多的專業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)管理人才。目前的化工生產(chǎn)工藝越來越智能化，許多自動(dòng)化設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)都是引進(jìn)的，對(duì)管理的要求也越來越高，這就需要有高水平的技術(shù)人員來進(jìn)行維修。因此，引進(jìn)高水平的、有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)管理人才是非常重要的。第二，要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)，對(duì)于重點(diǎn)和難點(diǎn)要進(jìn)行針對(duì)性的培訓(xùn)，從理論和實(shí)際兩個(gè)方面，不斷地提升技術(shù)管理人員的業(yè)務(wù)能力。第三，要強(qiáng)化機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)管理人員的職業(yè)操守，增強(qiáng)他們的工作積極性和責(zé)任感。另外，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)管理和維修人員的安全意識(shí)必須持續(xù)加強(qiáng)，并做好相應(yīng)的安全防范工作，確保員工和化工生產(chǎn)的安全。

5.3 加大機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在化工生產(chǎn)應(yīng)用中的監(jiān)管力度

針對(duì)目前化工生產(chǎn)中存在的監(jiān)管缺失問題，必須采取行之有效的措施，盡快地解決這些問題，才能使化工企業(yè)的生產(chǎn)工作得到更好的發(fā)展。在此背景下，首先,必須對(duì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與強(qiáng)化，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的監(jiān)管與管理，嚴(yán)格控制技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)、技術(shù)使用不當(dāng)?shù)葐栴}出現(xiàn)。其次，要根據(jù)企業(yè)的規(guī)章制度來規(guī)范員工的行為，以確?；て髽I(yè)的總體利益。唯有各有關(guān)部門充分認(rèn)識(shí)到監(jiān)控機(jī)制的作用，才能保證其在實(shí)際生產(chǎn)中的順利實(shí)施，并不斷深化其技術(shù)革新。再次，特別是要強(qiáng)化“迭代升級(jí)”的自動(dòng)化技術(shù)，必須建立健全監(jiān)管制度，才能促進(jìn)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。之后，在構(gòu)建和完善監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，要通過制定行之有效的制度來防止使用主體使用機(jī)器自動(dòng)化技術(shù)不當(dāng)，防止機(jī)器自動(dòng)化在運(yùn)行中造成損失，從而促進(jìn)有關(guān)工作的順利開展[4]。最后，在強(qiáng)化監(jiān)管制度的同時(shí)，也要不斷地提升員工的整體素質(zhì)，從而在工作中能夠更好地履行自己的責(zé)任。

6 結(jié)語

機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展與應(yīng)用，可以縮短產(chǎn)品的研發(fā)、制造周期，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在化工企業(yè)中，要注重機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的運(yùn)用，要強(qiáng)化化工設(shè)備的改造，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。應(yīng)當(dāng)在機(jī)械自動(dòng)控制方面加大投資力度，建設(shè)通用的機(jī)械控制軟件數(shù)據(jù)庫，建立智能資產(chǎn)評(píng)估與轉(zhuǎn)讓系統(tǒng)，發(fā)展數(shù)字制造、微納制造、智能機(jī)器人等領(lǐng)域，努力推進(jìn)新技術(shù)、新系統(tǒng)應(yīng)用到企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中，最終提高我國企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭力。