鄭嘉

摘要：二十一世紀，計算機技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用到社會生活與生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，化工自動化控制便是利用計算機技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合所形成的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。自動化控制系統(tǒng)對整個化工生產(chǎn)流程進行不斷的檢測、調(diào)整，進而實行最優(yōu)化生產(chǎn)，是企業(yè)實現(xiàn)高效安全自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵。文章闡述了自動化控制的概念、列舉了自動化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，分析了當前我國自動化控制系統(tǒng)存在的問題，并提出了一些合理化建議，最后探討了未來自動化控制應(yīng)用發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：化工；自動化控制；應(yīng)用；發(fā)展

引言

化工生產(chǎn)中往往伴隨著一些有毒有害物質(zhì)的投入或者生成，給從事化工生產(chǎn)的工作人員帶來了很多危險因素，導(dǎo)致了職業(yè)病發(fā)病率的增加。自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以提高化工生產(chǎn)效率，降低化工生產(chǎn)的成本與事故率，還可以減少職業(yè)病的發(fā)病率，因此自動化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)領(lǐng)域備受關(guān)注。

一、自動化控制的概述

自動化控制廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域，是一種機械電氣一體自動化集成控制技術(shù)和理論。自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。自動化控制系統(tǒng)則是指能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制任務(wù)的系統(tǒng)，通常由控制器與控制對象組成。

二、自動化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

1 PLC 在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

PLC （可編程邏輯控制器）實際上就是一臺簡易的小型計算機，它可以對化工設(shè)備內(nèi)的一系列動作實現(xiàn)精確控制，保證各道工序的順利執(zhí)行。PLC控制系統(tǒng)大大提高了化工生產(chǎn)的效率，且安裝維修費用相對較低。例如，對于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，一旦工藝過程有所調(diào)整，就需要重新布線，而對于PLC控制系統(tǒng)，當生產(chǎn)工藝流程需要進行調(diào)整時，只需要修改用戶程序即可。當前，PLC控制技術(shù)已經(jīng)進入相當成熟的階段，在大型化工生產(chǎn)企業(yè)中，無論是單臺設(shè)備自動化、多臺設(shè)備自動化還是整個生產(chǎn)過程自動化，PLC都在其中發(fā)揮著重要作用。此外，對于大型化工設(shè)備，廠商往往采用PLC系統(tǒng)作為自帶控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)可與DCS 系統(tǒng)密切相結(jié)合，有利于企業(yè)整體的自動化控制，同時可大大提高對大型設(shè)備控制的精確度。

2 DCS 在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

DCS（分布式控制系統(tǒng)，又稱集散控制系統(tǒng)）以微處理器為核心部件，它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C 技術(shù)。DCS采用組合組裝式結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的傳送，以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的集中操作、分散控制、分級管理。目前，DCS的功能正在不斷的完善，可靠性也在不斷的提高，同時管理功能也在不斷的提升?，F(xiàn)代化工生產(chǎn)中傳統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)中存在的很多難題，利用DCS 控制系統(tǒng)已經(jīng)能夠迎刃而解。目前DCS系統(tǒng)在化工行業(yè)的應(yīng)用范圍不斷擴大，應(yīng)用水平也在不斷提高。

3 FCS 在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）是在DCS、PLC 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新技術(shù)。FCS在很多方面都繼承了DCS、PLC 的成熟技術(shù)，其實質(zhì)是信息處理的現(xiàn)場化?？偩€協(xié)議即總線標準是FCS的核心，現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化是FCS 最大的變革。FCS 是當今自動化控制技術(shù)發(fā)展的熱點，標志著工業(yè)自動化控制領(lǐng)域未來的一種發(fā)展方向。目前以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的FCS雖然發(fā)展很快，但是FCS技術(shù)還處于很不成熟的階段，例如沒有統(tǒng)一標準，而且從總體上來看，與DCS相比，F(xiàn)CS 的引進資本及硬件的購置價格都不具備太大的優(yōu)勢。此外，由于技術(shù)的不成熟，F(xiàn)CS的調(diào)試和運行維護還比較困難，因此在國內(nèi)還未成為自動化主流控制技術(shù)，在化工生產(chǎn)中的使用范圍相對DCS 也較少。

三、化工生產(chǎn)中自動化控制具體應(yīng)用舉例

1、自動化控制在故障分析中的應(yīng)用

對生產(chǎn)設(shè)備進行及時有效地數(shù)據(jù)分析是實現(xiàn)自動化控制在化工生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)之一。在化工生產(chǎn)過程中，利用自動化控制技術(shù)對設(shè)備進行數(shù)據(jù)分析，將故障信息以數(shù)據(jù)報告形式顯示出來，以便技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)并進行處理。由此可見自動化控制技術(shù)不僅可提高化工生產(chǎn)企業(yè)的工作效率，合理規(guī)范生產(chǎn)流程，還可以及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的安全隱患，為避免安全生產(chǎn)事故的發(fā)生提供有力保障。

2、自動化控制在急停系統(tǒng)中的應(yīng)用

安全生產(chǎn)事故大部分是由人和物的不安全因素導(dǎo)致的，為最大限度的保障生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)，避免因事故帶來的人身和財產(chǎn)上的損失，化工自動化在急停系統(tǒng)中的應(yīng)用顯得尤為重要。其主要工作原理是某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)就會根據(jù)設(shè)置好的程序?qū)φ谶\行的程序進行依次關(guān)閉，從而避免安全事故的擴大化。另外需要注意的是在完善自動化急停系統(tǒng)時，必須保證其獨立性，避免其他設(shè)備故障對急停系統(tǒng)造成影響。

四、我國自動化控制系統(tǒng)存在的問題及建議

（1）集成能力差：由于自動化控制系統(tǒng)模型均為獨立開發(fā)，從獨立技術(shù)上來講，具備先進水平，但在多裝置流程模擬、先進控制和過程優(yōu)化上仍存在不足，即系統(tǒng)集成能力較差。其主要原因是各模型均為獨立開發(fā)，在模型和模型之間的數(shù)據(jù)交換、模型和工業(yè)實時數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)交換上存在著標準不統(tǒng)一的混亂局面。

（2）模型通用性差：某一模型往往是針對特定企業(yè)的特定裝置而開發(fā)的，而國內(nèi)的石油化工企業(yè)工藝流程種類繁多，導(dǎo)致所開發(fā)的模型通用性差，大規(guī)模的推廣應(yīng)用很困難。

（3）產(chǎn)品化能力差：首先，將已有的過程模型和優(yōu)化技術(shù)產(chǎn)品化需要大量的資金和人力資源，一般科研單位雖然科研實力雄厚，但往往存在資金不足的現(xiàn)象。其次，產(chǎn)品化程序的開發(fā)，工作量大，但技術(shù)含量相對核心技術(shù)的開發(fā)較低，這種工作采用大量中級技術(shù)人員即可完成，但是目前我國此類技術(shù)人員缺乏，產(chǎn)品化程序的開發(fā)工作往往也需要由高級的科研人員來完成，這是高科技人力資源的巨大浪費。

為解決自動化控制系統(tǒng)存在的問題，今后我國在化工工業(yè)的發(fā)展過程中，需要不斷加強對基礎(chǔ)應(yīng)用的研究和高新技術(shù)的探索性研究與應(yīng)用，同時，還要加快信息技術(shù)在化工工業(yè)中的應(yīng)用，不斷開發(fā)、完善、推廣流程模擬、先進控制和過程優(yōu)化技術(shù)及其產(chǎn)品。

五、化工自動化控制應(yīng)用的發(fā)展趨勢

隨著科技水平的不斷發(fā)展，自動化控制的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大，不再是僅僅局限于生產(chǎn)系統(tǒng)過程中，同時也將延伸到企業(yè)現(xiàn)代化管理系統(tǒng)中。當前化工自動化控制不僅提高了對硬件設(shè)備的技術(shù)要求，而且對數(shù)據(jù)信息的集成化要求也越來越高。隨著化工生產(chǎn)不斷朝著大型化、集成化、控制化方向的發(fā)展，PLC、DCS、FCS控制方式在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。在使用中，隨著經(jīng)驗的不斷積累，技術(shù)的不斷發(fā)展與改進，需要加強對這三種控制方式的相互融合與兼容，并重視管理和控制的一體化。例如，在新一代的DCS 產(chǎn)品中，鑒于現(xiàn)場總線的開放性和互操作性思想理念，引入了基于HART 協(xié)議的現(xiàn)場總線接口，并在通信網(wǎng)絡(luò)上掛接了通信接口，實現(xiàn)了與PLC 設(shè)備連接，如此便可以將數(shù)臺PLC 通過網(wǎng)絡(luò)直接介入高速數(shù)據(jù)公路，組成過程控制級的順序控制。此外，新一代的DCS 產(chǎn)品還聯(lián)合了第三方管理軟件平臺，實現(xiàn)了整個企業(yè)生產(chǎn)過程的管理自動化。因此DCS 的控制速度與功能、系統(tǒng)的可靠性以及分散控制功能得到了進一步提高，越來越接近現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS 。目前，DCS-FCS相結(jié)合的控制系統(tǒng)模式是自動化系統(tǒng)發(fā)展的特點之一。但是，隨著技術(shù)的進步、成本的進一步降低，全開放式的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)必將是化工自動化控制未來的發(fā)展趨勢。

六、結(jié)束語

綜上所述，使用自動化控制系統(tǒng)的目的在于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動強度、提高生產(chǎn)安全性、降低生產(chǎn)事故率等。現(xiàn)階段我國自動化控制已經(jīng)在控制規(guī)律、方案設(shè)計、技術(shù)實施和規(guī)模集中方面取得了一定的經(jīng)驗，化工生產(chǎn)效率得到顯著提高。但現(xiàn)階段我國的化工自動化控制及其應(yīng)用研究工作，仍然存在許多缺陷，需要我們進一步深入研究。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化控制系統(tǒng)一定會逐步得到發(fā)展與完善，從而不斷加快我國化工生產(chǎn)向自動化和現(xiàn)代化方向發(fā)展的步伐。

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