姚 強(qiáng)

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司儀控分廠

化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表的控制探析

姚 強(qiáng)

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司儀控分廠

對(duì)于國(guó)民生產(chǎn)與發(fā)展而言，化工行業(yè)是向其輸送原料的重要支撐源，直接關(guān)系到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，為了促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)健、可持續(xù)發(fā)展，就需要化工行業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中積極的將先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而借助技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)提高化工行業(yè)生產(chǎn)的綜合產(chǎn)出效益。

化工生產(chǎn)；自動(dòng)化儀表；控制

化工行業(yè)是支撐社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)得以順利開(kāi)展的基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健發(fā)展的重要保障，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，化工生產(chǎn)工藝技術(shù)逐漸向信息化、自動(dòng)化過(guò)渡，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的自動(dòng)化控制并提升化工行業(yè)生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益提供了技術(shù)保障。在此過(guò)程中，自動(dòng)化儀表作為化工生產(chǎn)控制過(guò)程中的重要構(gòu)成內(nèi)容，為了充分發(fā)揮自動(dòng)化儀表的功能，就需要科學(xué)使用自動(dòng)化儀表的科學(xué)。

1 自動(dòng)化儀表的重要性

在化工生產(chǎn)中，基于行業(yè)生產(chǎn)的特殊性，存在著腐蝕、爆炸等安全隱患，因此，如何實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)一直都是化工行業(yè)所面臨的一大難題與挑戰(zhàn)，而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵在于科學(xué)設(shè)置工藝參數(shù)，并通過(guò)完善監(jiān)管來(lái)規(guī)避異常。在此過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展促使化工自動(dòng)化儀表隨之被廣泛運(yùn)用，通過(guò)儀表的運(yùn)用，能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)際變化情況全面且直接反映給管控人員，進(jìn)而為確保設(shè)備的安全可靠運(yùn)行并保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

2 自動(dòng)化儀表類(lèi)型與功能

2.1 類(lèi)型

所謂的自動(dòng)化儀表其實(shí)就是一種具備多項(xiàng)功能的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，它是由多個(gè)自動(dòng)化原件構(gòu)成的組合型設(shè)備。它的功能體現(xiàn)在測(cè)量、顯示、控制以及記錄等方面的作用，具有靈活、高效以及高速的特點(diǎn)。而自動(dòng)化儀表的主要功能是對(duì)信息的處理，將收集到的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后再輸出。根據(jù)輸出的信息，控制化工生產(chǎn)能夠自動(dòng)化運(yùn)行?，F(xiàn)代的自動(dòng)化儀表可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同來(lái)進(jìn)行分類(lèi)：(1)根據(jù)儀表安裝形式來(lái)分類(lèi)，可以將自動(dòng)化儀表主要分為盤(pán)裝儀表、現(xiàn)場(chǎng)儀表以及架裝儀表等等；(2)根據(jù)信號(hào)傳輸形式進(jìn)行分類(lèi)，可以將自動(dòng)化儀表主要分為兩類(lèi)，分別是子模式儀表和數(shù)字儀表；(3)根據(jù)組合形式分類(lèi)，可以分為單元組合式儀表、基地式儀表以及綜合控制儀表等；(4)根據(jù)使用能源的類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，常見(jiàn)的自動(dòng)化儀表有三類(lèi)，分別是電動(dòng)儀表、氣動(dòng)儀表以及液動(dòng)儀表；(5)最后一種類(lèi)型主要看儀表是否連接了系統(tǒng)，可以分為自動(dòng)化儀表和非自動(dòng)化儀表。

2.2 功能

1)自動(dòng)化儀表的數(shù)據(jù)處理功能。在自動(dòng)化儀表中有加入微型處理器，加強(qiáng)了自動(dòng)化儀表的處理功能，化工生產(chǎn)中使用儀表問(wèn)遇到一些測(cè)量問(wèn)題，如工程值轉(zhuǎn)換、測(cè)量值、線性化處理以及自檢自校等。微型處理器能夠減輕儀表硬件負(fù)擔(dān)，使自動(dòng)化儀表能夠更方便更輕松地處理數(shù)據(jù)。

2)自動(dòng)化儀表的計(jì)算功能?，F(xiàn)代自動(dòng)化儀表都有加入微型計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化儀表運(yùn)行中會(huì)需要進(jìn)行一些運(yùn)算，過(guò)于復(fù)雜的運(yùn)算，就會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)化儀表容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。微型計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代高科技產(chǎn)品，具備高效的信息處理功能，就算是復(fù)雜的運(yùn)算也能夠快速計(jì)算出答案，且精確度極高，能有效地幫助自動(dòng)化儀表在化工生產(chǎn)中發(fā)揮作用。

3)自動(dòng)化儀表的編程功能。隨著信息化技術(shù)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)在許多方面得到了廣泛的應(yīng)用，其中包括了自動(dòng)化儀表。計(jì)算機(jī)軟件的編程能力極大簡(jiǎn)化了自動(dòng)化儀表，減去了許多控制以及定時(shí)電路，這也是自動(dòng)化儀表體積越來(lái)越來(lái)小的原因。

3 石油化工企業(yè)自動(dòng)化工業(yè)儀表的控制技術(shù)

3.1 常規(guī)控制

其實(shí)，石化工業(yè)自動(dòng)化的順序控制、批量控制和連續(xù)控制等這些基本控制策略是依然不變的，這些我們都可以從電動(dòng)單元組合儀表、氣動(dòng)單元組合儀表、常規(guī)DCS 和新一代DCS 的變化中觀察出來(lái)。這些控制主要包括很多方面的內(nèi)容，例如比率調(diào)節(jié)、均有調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、自動(dòng)選擇調(diào)節(jié)、分成調(diào)節(jié)、串級(jí)調(diào)節(jié)、單回路控制、連續(xù)控制、分成調(diào)節(jié)、非線性調(diào)節(jié)和自動(dòng)選擇調(diào)節(jié)等。具體來(lái)說(shuō)，就是控制算法和功能塊基本沒(méi)有什么變化，而組態(tài)能力和控制方案的變化則是最大的。

3.2 先進(jìn)控制和優(yōu)化

在現(xiàn)代化的控制論推動(dòng)之下，各種各樣的智能化算法呈多樣化。其實(shí)除了智能PID 控制器之外的其他多變量控制都已經(jīng)在石化企業(yè)和煉油企業(yè)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)實(shí)踐階段的運(yùn)用。雖然它的基礎(chǔ)是DCS，但是它既可以是一個(gè)軟件包，也是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體。多變量動(dòng)態(tài)過(guò)程軟測(cè)量技術(shù)和模型辨識(shí)技術(shù)都是和它有著極大的聯(lián)系的，多數(shù)都是采用PID 串級(jí)控制和測(cè)控相結(jié)合的方式。

3.3 人機(jī)界面

目前，石化企業(yè)的形式已經(jīng)不再是一對(duì)一的裝置和控制室，而是發(fā)展到多個(gè)裝置對(duì)應(yīng)一個(gè)控制室的形式，并且它們的最終表現(xiàn)是以LCD 和CRT 顯示屏為主的，偶爾輔以一些顯示儀表和指示燈。鼠標(biāo)和鍵盤(pán)操作為主，觸摸屏和少數(shù)旋鈕與按鈕則是輔助工具。工業(yè)電視的攝像頭畫(huà)面也實(shí)現(xiàn)了以DCS 代替專(zhuān)用屏幕的目標(biāo)。

3.4 自動(dòng)化儀表開(kāi)發(fā)控制

第一，誤差的自動(dòng)修復(fù)功能。為了提高化工生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，在實(shí)際應(yīng)用自動(dòng)化儀表的過(guò)程中，需要以自動(dòng)修正誤差功能的融入來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的實(shí)時(shí)修正，并以干擾限制的實(shí)現(xiàn)來(lái)進(jìn)一步提高儀表的精準(zhǔn)度，為充分發(fā)揮出其在化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制中的作用奠定基礎(chǔ)。第二，測(cè)量精度的提升。采用微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，能夠提高測(cè)量的速度與準(zhǔn)確度，通過(guò)多次測(cè)量取平均值的方式來(lái)提升儀表測(cè)量的精度；第三，復(fù)雜控制功能的實(shí)現(xiàn)?；谧詣?dòng)化儀表的應(yīng)用下，能夠借助計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)下相應(yīng)軟硬件的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，進(jìn)而為滿(mǎn)足化工實(shí)際生產(chǎn)之需奠定基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的自動(dòng)化儀表體積大且精度差，然而隨著時(shí)代變遷，科學(xué)技術(shù)不斷的進(jìn)步，使得自動(dòng)化儀表不斷地改進(jìn)和完善。隨著科技不斷進(jìn)步，自動(dòng)化儀表也會(huì)跟著不斷的進(jìn)步，在未來(lái)必定還會(huì)具備更多功能，能滿(mǎn)足化工行業(yè)更多的要求，為化工行業(yè)的未來(lái)發(fā)展提供助力，提高化工業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

[1] 王林林. 化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表的控制探析[J]. 民營(yíng)科技，2012，10：27.

[2] 溫磊. 淺談化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表的控制[J]. 民營(yíng)科技，2013，02：25+166.

[3] 徐鵬飛. 關(guān)于化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表的控制探析[J]. 化工管理，2016，21：179.