化工仪表及自动化的发展概况

化工仪表及自动化的发展概况

张书坤

新疆华泰重化工有限责任公司新疆乌鲁木齐830019

摘要：化工自动化系统的应用对化工生产来说，生产效率提升的推动作用非常之大，而对于自动化技术来讲，与化工生产的融合也提升了自动化技术的科学性和灵活性，我们可以从化工自动化控制系统的发展历程看出端倪，在当前在化工生产中大规模应用的为第五代自动化控制系统，其名称为现场总线控制系统，它利用科学性较高的计算机控制系统对化工生产的各个环节进行高效控制。关键词：化工仪表；自动化；发展概况

引言

随着我国科技水平的不断提升，我国的电气工程行业也在不断进步，目前自动化技术已经被广泛运用到众多行业中。现代化工仪表控制的自动化技术在各行各业的运用，在很大程度上提升了生产效率，不仅促进了各行业的不断进步，而且对我国经济水平的持续发展作出了重要贡献。近年来，我国不断加强对现代化仪表及自动化过程控制的重视程度，并将此项技术纳入学校教学内容之中，为现代化工的发展培养更多的人才，促进现代化工行业的不断进步和发展。

1化工自动化控制系统的发展状况

人们进行自动化控制系统研究要追溯到上世纪中叶，在当时人们发明了电动信号控制技术，这可以算作自动化控制技术的开端，而第二代控制系统则是针对4~20mA电动模拟信号的相关控制系统，控制技术发展到第三代才真正能够进行自动化的过程控制操作，这一代的控制系统是计算机集中式控制技术系统，而后这一控制技术就被第四代也就是集散分布的控制技术所取代，第四代自动化控制系统进一步发展的结果就是现场总线控制系统的诞生，这正是当前广泛应用的第五代自动化控制系统。这一控制系统相较于第四代控制系统，其优越性主要体现在构建了标准化的技术方案，并针对封闭系统缺陷进行了完善，并且提升了通讯专用网络的运行效率，还对分布结构进行了整合，且能够实现在现场目标完成过程中进行准确控制。以某化工材料生产企业为例，其公司的主要职能就是进行锡产品深加工，它的生产车间主要有四个，其中两个进行无机锡产品的生产，而另外两个则进行有机锡产品的生产，在去年和今年都进行了自动化控制系统的升级，将第四代集散式控制系统更换成了第五代现场总线控制技术系统，这对于生产效率的提升和控制参数的准确化都有很大的推动作用。

2现代化工仪表自动化控制技术

2.1DCS系统

DCS系统是一种比较成熟的化工仪表自动化控制技术，主要应用于现场仪表、车间厂房、单元控制及企业管理等领域。在实际应用中DCS系统不仅能够完善现代化工仪表的信息通道，还能够提高现代化工仪表自动化控制的准确性、全面性和实时性。另一方面，DCS系统能够提供较为全面和系统的人工参数，并进行报警、历史描绘及曲线打印等工作，因此能够提高现代化工仪表自动化控制功能。

2.2SIS系统

安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem，SIS)属于企业生产过程自动化范畴，是用于保障安全生产的一套系统，安全等级高于DCS的自动化控制系统，当自动化生产系统出现异常时，SIS会进行干预，降低事故发生的可能性。SIS系统以分散控制系统为基础，采用先进、适用且有效的专业计算方法，提高了机组运行的可靠性。

2.3PLC系统

PLC可编程控制器的应用原理是利用用户存储功能，结合内部计数、计时运算及逻辑顺序等计算原理计算各种数据，然后利用A/D、D/A对数据进行转换和输出，从而实现对化学生产的控制。PLC可编程控制器能够实现自动调整、布线和用户程序更改，能够最大限度地提高现代化工仪表的测量准确度和化工生产的工作效率，比较适用于大型企业。

2.4模型预测控制技术

该技术是以模型闭环优化控制为基础，该技术主要包含以下三方面内容。①可以对未来动态模型进行预测，可以将石油化工企业生产系统的动态模型显示出来。②该技术具备滚动实行控制以及重复优化的作业。在实际生产的过程中，结合采样周期情况，以预测模型和生产实际状况为基础，寻找最合适的控制序列，并在实际生产中添加该序列。③反馈校正功能。反馈校正的本质要求在于尽可能地避免预测模型出现偏差。作为一种非参数模型，模型系统是以脉冲为基础的。如果调节器、传感器出现问题，其可以利用更变相对应不等式制约进行问题的处理。当前，在非参数模型预测控制中，模型预测技术的应用十分的广泛。

2.5记忆功能的控制

通常情况下，化工仪表的硬件设施只具备对数据、信息的暂时性记忆功能，只能记录一定阶段的工作状态，而不能实现保存复杂、过量状态的功能。当出现新状态时，仪表的保存功能就会使新状态覆盖旧状态，不利于对仪表数据的分析。而如果能够充分将微型计算机技术运用于现代化工仪表，就可以有效增强现代化仪表的储存功能和记忆功能，这样仪表就可以及时有效地记录每个阶段的工作状态，为工作人员后期的查阅及分析提供准确可靠的数据资料。

2.6化工自动化的执行功能

传统化工仪表在控制过程中需要人工定时进行调制，所以受到人工的主观因素的影响程度较大，可能会对化工仪表的控制过程具有不良影响。有些化工产品具有一定的腐蚀性或者是其它危害性，那么在进行相关产品参数的检测时就要在密闭的空间进行操作，就不适合员工直接进行检测。借助于自动化技术，可以编写执行程序，实现对化工仪表运行的自动化控制，这种操作方式有以下几点好处：首先是利用机器进行检测工作可以降低员工在工作中的风险，并且有效节省人力资源；其次是对不符合工艺要求的产品可以及时进行反馈，提高产品质量；然后是它可以准确判断出每一个生产过程中的温度、压力、物位和流量是否处于正常状态，当化工仪表出现故障问题时，可以借助于化工自动化的执行功能进行诊断，确定故障环节之后通过“停止”命令阻止机器的进一步非正常运行。

3自动控制的效果

在化工装置自动化控制方式当中主要分为闭环、开环、最优以及自适应等几种，最为常见要数闭环和开环方式。开环方式是指在控制过程中并不会闭合，也不会发生反馈。闭环方式使用过程中会使得被控量的反馈更加精准，具有非常强的抗干扰能力。相比较而言，开环方式并不会对所输入的测量值和目标值进行对比，闭环方式主要依靠反馈信号和输入量之间的偏差来对输入量进行有效的控制。

为适应我国社会经济和科学技术不断发展的形势，现代化工仪表应增加各种化工设备、化工技术及信息技术等，以提高现代化工仪表的信息化和自动化。大量使用信息技术、自动化技术和大数据技术，将现代化工仪表转变成现代化工自动化仪表。相关部门应投入大量的人力物力和资金，将现代化工自动化仪表的设计理念引入到化工生产过程控制之中。

结束语

现代化工仪表过程控制中引进自动化技术，可以使控制环节中的每一个模块都变得更加智能化，对于员工来说，这样不仅可以优化人力资源配置，减少员工的体力劳动强度，而且可以为他们的健康和安全提供一份保障。对于化工企业来说，现代自动化仪表设备取代了众多的简单逻辑电路，实现功能叠加的效果，节省出大量的内部空间，在原来基础上显著提高了化工仪表的执行能力，并且能够对故障因素做出准确的判断和反应，提高化工产品的生产效率和生产质量，为我国化工行业的发展带来更好的前景。

参考文献

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