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        探析計算機控制在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

        2014-04-29 23:03:06史國昭
        電腦迷 2014年1期
        關(guān)鍵詞:化工生產(chǎn)控制計算機

        史國昭

        摘 要 近年來,隨著我國化工行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴大,傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制手段已漸漸難以適應(yīng)管理的要求。而計算機技術(shù)的發(fā)展和成熟,使得其極大程度上促進了化工生產(chǎn)的變革和發(fā)展,尤其是計算機控制技術(shù)的發(fā)展,大大提高了化工生產(chǎn)過程中對各類信息的分析和判斷能力,在我國化工生產(chǎn)控制過程逐漸發(fā)揮著無可取代的作用。因此,本文根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗,主要就計算機在我國化工生產(chǎn)的數(shù)字控制、監(jiān)督控制和最優(yōu)控制三方面作出了簡要闡述。

        關(guān)鍵詞 計算機 控制 化工生產(chǎn)

        中圖分類號:TP27 文獻標識碼:A

        1對于數(shù)字的直接控制

        化工生產(chǎn)過程中,通過計算機外部裝置、A/D轉(zhuǎn)換器可以有效實現(xiàn)將生產(chǎn)現(xiàn)場的測量裝置所發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成計算機所能接受的數(shù)字量信號。相比于所給定的信號R,這種測量信號可以得到信號偏差%=E,然后,計算機通過運用數(shù)字控制器能夠計算出與%=E相關(guān)的各種控制規(guī)律,進而實現(xiàn)控制信號的輸出。由于計算機所傳輸過來的數(shù)字信號是處于間斷狀態(tài)的。因而必須通過數(shù)字量/模擬量(D/A)轉(zhuǎn)換以及對于保持器的控制,轉(zhuǎn)變數(shù)字量信號為模擬量信號,進而實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制。

        譬如,化工生產(chǎn)中涉及到純化水系統(tǒng)或者注射水系統(tǒng)的控制時,往往需要控制PH值的變化,而生產(chǎn)過程中PH值的變化曲線并不是呈線性相關(guān),普通的模擬儀表控制難度很大。然而,我們通過計算機進行控制時,當(dāng)PH值出現(xiàn)變化時,計算機系統(tǒng)會自動改變控制器的系數(shù),以實現(xiàn)對非線性PH中和 曲線的補償。在對PH值進行控制的過程中,計算機內(nèi)設(shè)置的系數(shù)模型一方面會接受所傳來的PH信號,并且根據(jù)這一信號自動算出最合適的控制器系數(shù),接著將該系數(shù)傳輸至控制器。另一方面,系統(tǒng)所給定的PH信號在與測量得出的PH信號經(jīng)過一番比較之后,其中相對較差的信號會被傳送至控制器中進行計算,最后也是由控制器輸出對應(yīng)的控制信號。一般,我們把這種能夠自主轉(zhuǎn)變系數(shù)的控制方式稱作自適應(yīng)控制。

        再如,在目前的間歇生產(chǎn)過程中,隨著產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量方面的需要,傳統(tǒng)的手工操作方式已經(jīng)漸漸難以滿足要求,而要想在盡可能減少材料和能源消耗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高,就必須摒棄以往所使用的模擬儀表,引進計算機技術(shù)實現(xiàn)對間歇生產(chǎn)過程的控制,實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的升溫升壓、自動配比加熱直到最后輸出產(chǎn)料。

        2實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)督控制

        目前,隨著經(jīng)濟發(fā)展的逐漸深入,化工行業(yè)內(nèi)對生產(chǎn)的控制已經(jīng)不僅僅局限于對生產(chǎn)設(shè)備的控制,而是逐漸轉(zhuǎn)變到對生產(chǎn)現(xiàn)場信息的準確獲取和分析,對生產(chǎn)整體狀況的把握,并通過對生產(chǎn)過程的科學(xué)管理,確保企業(yè)的運行過程處于最優(yōu)狀態(tài)。

        目前,很多企業(yè)都還只是依靠傳統(tǒng)的人工手段獲取生產(chǎn)過程的各種信息,這種控制方式不僅難以及時獲得信息,還常常會造成很大的數(shù)據(jù)誤差等情況。而隨著行業(yè)發(fā)展的逐漸深入,以往的人工控制方式已經(jīng)很難適應(yīng)生產(chǎn)管理的需要,而計算機控制技術(shù)的確恰好解決了這一難題。其具體的生產(chǎn)控制原理如下:生產(chǎn)過程中,原始信息經(jīng)過采樣器采樣和A/D變換器變換之后,傳輸至計算機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)在對所接受的信息經(jīng)過處理、加工之后,再將準確的信息傳送給工作人員。一般,從指標打印機、CRT顯示器等所給出的報表中都能很容易的找出這些信息。如果某些參數(shù)超過了規(guī)定要求,還能在第一時間內(nèi)發(fā)出警報聲。

        一般,計算機的監(jiān)督控制方式可以分為兩種,即在線和離線,在線監(jiān)督控制,就是信息傳送至計算機系統(tǒng)之后,系統(tǒng)自身通過對信息分析處理之后,自動作出決策,進而去控制生產(chǎn)過程,保證生產(chǎn)過程處于最佳狀態(tài)。而離線監(jiān)督控制則是指計算機在對信息采集過后,通過一系列的處理運算,直接將處理過的信息反饋給工作人員,再由工作人員對這些信息進行判斷分析,進而做出決策再運用到生產(chǎn)過程中去,以保證生產(chǎn)過程處于最佳狀態(tài)。

        3生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制

        在上述的生產(chǎn)過程數(shù)字控制和監(jiān)督控制兩個方面里,都存在著怎樣才能實現(xiàn)生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)的最優(yōu)控制這一問題。下面,我們就針對這一問題進行介紹。生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制一般可以分為動態(tài)最優(yōu)和靜態(tài)最優(yōu)兩個方面,所謂的“動態(tài)最優(yōu)”,當(dāng)生產(chǎn)過程的工況狀態(tài)發(fā)生改變,即從一個狀態(tài)切換到另一個狀態(tài)時,通過控制變化的時間、耗費的物資和能源等以實現(xiàn)控制最優(yōu)。而靜態(tài)最優(yōu)則是指生產(chǎn)環(huán)節(jié)在保證能量和物料衡算之后,通過操作條件的設(shè)置,保證生產(chǎn)過程最優(yōu)控制通常,要想實現(xiàn)最優(yōu)控制,必須通過優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型予以支持,通過數(shù)學(xué)模型的建立能夠幫助化工過程科學(xué)的進行辨識和判斷。不過,化工生產(chǎn)過程極其繁雜,單單是想依靠數(shù)學(xué)方程進行描述是不現(xiàn)實的,有時,我們會通過調(diào)優(yōu)操作技術(shù)輔助生產(chǎn)過程實現(xiàn)最優(yōu)控制。

        一般,我們會根據(jù)以下生產(chǎn)步驟實現(xiàn)最優(yōu)控制,首先,確定最優(yōu)的目標函數(shù)以及最合理的自變量之后,在此基礎(chǔ)上找出影響目標的各種因素并建立數(shù)學(xué)模型或者經(jīng)驗?zāi)P?,再通過計算機技術(shù)摸擬試驗修改模型,最后到生產(chǎn)過程中實施,保證實現(xiàn)最優(yōu)化控制。最優(yōu)化控制的實施主要是為了在保證最大產(chǎn)量和最優(yōu)質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能地保證原材料的消耗最低,簡而言之,就是要使單位產(chǎn)品成本最低,利潤最高。當(dāng)然,最優(yōu)化控制的輸出不僅可以用來改變直接數(shù)字控制器的設(shè)定值,而且可以用來修正直接數(shù)字控制器的各種參數(shù),進而保證生產(chǎn)過程處于最優(yōu)狀態(tài)。

        4結(jié)語

        總而言之,傳統(tǒng)的人工控制方式已經(jīng)漸漸難以適應(yīng)當(dāng)代化工行業(yè)快速生產(chǎn)的要求,而計算機控制技術(shù)的出現(xiàn)使得化工行業(yè)的生產(chǎn)過程發(fā)生了巨大的變化,并且隨著計算機智能技術(shù)的發(fā)展,未來,相信在化工工作者們的共同努力下,計算機在化工領(lǐng)域必然會有更廣闊的發(fā)展空間。

        參考文獻

        [1] 萬學(xué)達.計算機在化工設(shè)計中的應(yīng)用進展[J].化工設(shè)計,2007(02)

        [2] 謝月潔.計算機在化工設(shè)計中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2004(03)

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