毛永星(中國(guó)科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究院，江西 贛州 341100)

0 引言

將智能化控制手段應(yīng)用到化工生產(chǎn)管控之中，能夠在有效提高生產(chǎn)安全性等級(jí)的同時(shí)，達(dá)到降低企業(yè)整體控制成本的目標(biāo)，可以保證企業(yè)降本增效整體效果。企業(yè)能夠按照自身情況，對(duì)操作人員行為以及自動(dòng)控制設(shè)備等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)以及生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到智能化管控的效果，可以實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化配置，保證整體化工生產(chǎn)安全性以及科學(xué)性。

1 智能化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用必要性

智能化控制系統(tǒng)能夠?qū)どa(chǎn)全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能夠?qū)ιa(chǎn)過程中的溫度以及壓力等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，保證參數(shù)指標(biāo)能夠處于安全范圍之內(nèi)，同時(shí)還能夠通過對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)情況的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異常問題，并發(fā)出相應(yīng)警告，能夠幫助管控人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題所在，并對(duì)其進(jìn)行處理，可以最大限度降低整體故障發(fā)生影響程度，保證生產(chǎn)能夠穩(wěn)定進(jìn)行[1]。由于化工行業(yè)自身具備生產(chǎn)高危性的特點(diǎn)，所使用原材料和輔料存在易燃易爆的特性，且多具有腐蝕性特點(diǎn)，加之生產(chǎn)設(shè)備需要在高溫高壓環(huán)境中運(yùn)行，所以整體安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高，安全生產(chǎn)顯得極為關(guān)鍵。而智能化控制手段的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及管理，能夠按照生產(chǎn)參數(shù)指標(biāo)內(nèi)容，確定是否存在安全隱患以及風(fēng)險(xiǎn)問題，可以通過構(gòu)建自動(dòng)化控制模型的方式，對(duì)工藝操作參考值進(jìn)行精準(zhǔn)分析，輔助人員做好生產(chǎn)狀態(tài)的調(diào)整，能夠有效提高分析判斷的精準(zhǔn)程度，確保整體生產(chǎn)操作能夠更加安全精準(zhǔn)，對(duì)于化工企業(yè)長(zhǎng)久性發(fā)展而言是極為有利的，因此對(duì)智能化過程控制方式方法展開研究，顯得極為必要。

2 化工安全生產(chǎn)智能化過程控制方式方法

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障診斷

在進(jìn)行化工生產(chǎn)過程中，需要對(duì)整體生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)存在的故障進(jìn)行診斷，以便保證整體生產(chǎn)的安全程度。強(qiáng)調(diào)設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行以及化工生產(chǎn)需要具備較高安全系數(shù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障所在，保證故障的預(yù)測(cè)以及設(shè)備維護(hù)效率[2]。較為常見的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段主要以模糊診斷系統(tǒng)以及專家知識(shí)過程監(jiān)測(cè)兩種模式為主，其中過程監(jiān)測(cè)與模糊診斷系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以及模糊專家判斷等各項(xiàng)操作，可以通過進(jìn)行主元分析的方式，將相應(yīng)結(jié)果輸送到特定數(shù)據(jù)庫之中，可以結(jié)合化工過程生產(chǎn)特點(diǎn)，科學(xué)展開診斷模型的建設(shè)，合理劃分設(shè)備知識(shí)以及算法知識(shí)等各板塊內(nèi)容，進(jìn)而通過分層次管理的方式做好知識(shí)管控，達(dá)到對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行有效監(jiān)控與管理的目標(biāo)。

2.2 儀表監(jiān)控

儀表監(jiān)控是化工安全生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)，能夠通過對(duì)儀表數(shù)據(jù)的應(yīng)用，掌握企業(yè)現(xiàn)階段生產(chǎn)狀態(tài)，可達(dá)到有效預(yù)防各類故障發(fā)生的目標(biāo)。使用最多的技術(shù)主要以PLC以及DCS為主，其中，PLC主要以數(shù)據(jù)處理為主，而DCS主要以工控機(jī)為主。以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)展開軟件資源以及相關(guān)功能的建設(shè)，確保兩項(xiàng)技術(shù)能夠在儀表監(jiān)控中發(fā)揮出更大的作用。在對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用過程中，需要將總線標(biāo)準(zhǔn)作為核心內(nèi)容，將數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置作為基礎(chǔ)，展開現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)建設(shè)[3]。整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散性特征較為明顯，能夠通過對(duì)系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線的合理使用，達(dá)到切實(shí)降低用戶現(xiàn)場(chǎng)接線率的目標(biāo)。可以滿足單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表的多變量通信需求，能夠?qū)崿F(xiàn)各制造廠生產(chǎn)裝置的相互操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體系統(tǒng)的切實(shí)簡(jiǎn)化，方便后續(xù)進(jìn)行維護(hù)處理。需要按照化工生產(chǎn)過程對(duì)象的復(fù)雜程度以及控制系統(tǒng)各項(xiàng)特征，對(duì)相應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行選擇，以便達(dá)到理想儀表狀態(tài)監(jiān)控效果。

2.3 緊急停車系統(tǒng)

由于進(jìn)行過程控制的主要目的是對(duì)化工生產(chǎn)過程進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)控與管理，確保生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行，及時(shí)對(duì)存在異常狀況的設(shè)備進(jìn)行處理，對(duì)偏離正常范圍以及出現(xiàn)操作失誤的狀況進(jìn)行及時(shí)停車，所以緊急停車系統(tǒng)也是智能化過程控制不可忽視的內(nèi)容。緊急停車系統(tǒng)不僅能夠替代過程控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，同時(shí)還會(huì)按照安全邏輯順序動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)緊急停車處理，能夠?yàn)槁毠ひ约霸O(shè)備的安全提供可靠保障，確保惡性事故能夠得到有效抑制。

在具體進(jìn)行生產(chǎn)過程中，監(jiān)管系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行正常停車，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修以及及時(shí)維護(hù)，通過有計(jì)劃停車的方式做好設(shè)備的檢查工作[4]。同時(shí)會(huì)進(jìn)行局部緊急停車處理，對(duì)意料之外的狀況進(jìn)行停車保護(hù)，確保突然出現(xiàn)的損壞以及其他方面故障能夠得到及時(shí)控制，不會(huì)出現(xiàn)波及整條生產(chǎn)線的情況。此外，會(huì)通過全面性緊急停車的方式，對(duì)突然發(fā)生的停水以及停電等事故進(jìn)行應(yīng)對(duì)，避免因?yàn)橥话l(fā)事故導(dǎo)致設(shè)備以及其他生產(chǎn)要素受到干擾。

緊急停車系統(tǒng)在應(yīng)用過程中需要注意以下四方面內(nèi)容：(1)緊急停車系統(tǒng)需要獨(dú)立進(jìn)行設(shè)置，要避免和其他設(shè)備出現(xiàn)關(guān)聯(lián)，以防操作緊急停車系統(tǒng)過程中對(duì)其他設(shè)備造成不良影響；(2)需要按照中間環(huán)節(jié)最少原則，進(jìn)行中間儀器設(shè)備的設(shè)置，減少不必要的設(shè)備故障危害問題，明確儀器儀表均可能會(huì)出現(xiàn)故障，如果中間環(huán)節(jié)太多，會(huì)提高整體系統(tǒng)故障發(fā)生概率，需要對(duì)儀器儀表的應(yīng)用數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格控制；(3)按照冗余原則進(jìn)行所有單元設(shè)置，通過設(shè)計(jì)備用單元的方式，確保在發(fā)生意外狀況時(shí)，備用單元能夠及時(shí)發(fā)揮作用，保證緊急停車系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量；(4)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要做好執(zhí)行單元以及檢測(cè)單元的設(shè)計(jì)工作，保證故障處理安全。

2.4 間歇生產(chǎn)過程智能控制

間歇生產(chǎn)是典型化工生產(chǎn)過程，需要按照間接生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，展開智能化技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理變量的自動(dòng)化控制。需要通過對(duì)間歇生產(chǎn)裝置以及異常操作等情況的分析，將智能控制系統(tǒng)應(yīng)用到其中，保證操作人員能夠從較為繁重的操作任務(wù)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化間歇生產(chǎn)過程，保證整體過程的高精度以及高效率[5]。可按照分層遞階思想進(jìn)行間歇生產(chǎn)過程智能化控制系統(tǒng)建設(shè)，將新型設(shè)備以及新型技術(shù)合理融入到化工生產(chǎn)之中，保證生產(chǎn)安全性體系能夠得到不斷完善，達(dá)到良好的監(jiān)控以及管理效果。

2.5 合理使用各種先進(jìn)算法

通過對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)算法的應(yīng)用，能夠在完成精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型建設(shè)之后，通過實(shí)施虛擬儀表處理的方式，保證運(yùn)行速度以及性能穩(wěn)定性，更好地完成生產(chǎn)監(jiān)控操作，保證生產(chǎn)各環(huán)節(jié)運(yùn)行高效性與持續(xù)性。應(yīng)通過對(duì)海量歷史數(shù)據(jù)的收集，不斷對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)集成化展開優(yōu)化，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)資源的最佳配置，達(dá)到良好的生產(chǎn)管控效果，為企業(yè)創(chuàng)造出更加客觀的經(jīng)濟(jì)收益以及社會(huì)效益，推動(dòng)企業(yè)良性化發(fā)展。

3 智能化控制完善策略

需要通過對(duì)智能化控制系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，確?；どa(chǎn)安全發(fā)展能夠達(dá)到相應(yīng)水平，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新技術(shù)的切實(shí)優(yōu)化與完善，達(dá)到良好的智能過程控制效果。

3.1 安裝自動(dòng)連鎖報(bào)警裝置

因?yàn)榛どa(chǎn)多處于高溫高壓環(huán)境之下，整體反應(yīng)速度相對(duì)較快，生產(chǎn)環(huán)境安全隱患系數(shù)較高，可能會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)參數(shù)發(fā)生異常而引發(fā)嚴(yán)重事故問題，所以需要通過設(shè)置自動(dòng)連鎖報(bào)警裝置的方式，對(duì)各種安全隱患問題做出快速反應(yīng)并報(bào)警，保證人員能夠在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)問題異常情況進(jìn)行鎖定并處理[6]。需要運(yùn)用裝置的快速報(bào)警功能，及時(shí)對(duì)問題設(shè)備進(jìn)行管控，保證設(shè)備能夠處于安全狀態(tài)之下，以便減少安全事故。

3.2 安裝自動(dòng)化安全裝置

通過對(duì)自動(dòng)化裝置的分析可以發(fā)現(xiàn)，該裝置一方面能夠在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)對(duì)相關(guān)故障問題進(jìn)行處理，留給工作人員更多的反應(yīng)時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種危險(xiǎn)事故的第一時(shí)間操作，降低不必要的事故發(fā)生，例如在危害氣體泄漏時(shí)，可通過及時(shí)進(jìn)行隔離的方式，減少氣體泄漏所造成的不良干擾；另一方面，能夠在危險(xiǎn)問題出現(xiàn)時(shí)，自動(dòng)幫助人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施救，最大限度對(duì)人員安全進(jìn)行保護(hù)，降低二次事故發(fā)生可能性，所以進(jìn)行自動(dòng)化安全裝置安裝是極為重要的。

3.3 實(shí)施設(shè)備安全性檢測(cè)

化工設(shè)備在進(jìn)行一段時(shí)間的應(yīng)用之后，會(huì)因?yàn)樵牧细g以及高溫高壓等環(huán)境影響而出現(xiàn)一定缺陷問題，需要通過及時(shí)進(jìn)行檢查的方式，確定設(shè)備是否存在缺陷和隱患狀況，以便及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，避免重大安全事故出現(xiàn)[7]?？赏ㄟ^對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析或使用無損傷探測(cè)的方式，對(duì)設(shè)備展開安全性檢測(cè)工作，確保化工生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)能夠在設(shè)備檢測(cè)中發(fā)揮出更大的作用，進(jìn)而保證設(shè)備安全性檢測(cè)的精準(zhǔn)度以及效率，確保各種安全隱患問題能夠得到妥善處理，設(shè)備運(yùn)行能夠達(dá)到良好狀態(tài)。

4 智能化控制過程的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 集成化

智能化控制系統(tǒng)會(huì)逐漸向集成化方向進(jìn)行發(fā)展，會(huì)通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的合理使用，達(dá)到對(duì)工業(yè)環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)感知以及下達(dá)控制命令的效果，可以有效提高生產(chǎn)機(jī)電一體化水平，保證整體系統(tǒng)的管控質(zhì)量[8]。能夠隨著系統(tǒng)集成化水平的不斷提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及通信環(huán)境的有效改善，確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性能夠得到切實(shí)提升，可以更好地為智能化控制工作提供助力。

4.2 虛擬化

以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ)所提出的虛擬化工廠，是今后制造技術(shù)以及信息發(fā)展技術(shù)重要方向。會(huì)通過將虛擬工廠和物理工廠等要素有機(jī)結(jié)合在一起的方式，通過對(duì)工廠孿生數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)要素以及生產(chǎn)活動(dòng)計(jì)劃等進(jìn)行管理，會(huì)處于一種理想化的生產(chǎn)運(yùn)行模式，能夠通過對(duì)工廠生產(chǎn)流程設(shè)備參數(shù)進(jìn)行模擬的方式，做好工廠具體生產(chǎn)流程的調(diào)整工作以及優(yōu)化處理，預(yù)期工廠生產(chǎn)效率能夠得到切實(shí)提升，整體生產(chǎn)過程也會(huì)更加敏捷，能夠達(dá)到有效提高產(chǎn)品智能化程度的目標(biāo)，減少不必要的停工，確保企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力能夠得到不斷增強(qiáng)[9]?？赏ㄟ^進(jìn)行模擬的方式，更好地對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行推導(dǎo)與管控，進(jìn)而為智能化控制工作的開展提供可靠依據(jù)，達(dá)到理想化的全過程智能化控制模式。

4.3 自動(dòng)化

智能化自動(dòng)控制模式，是今后化工生產(chǎn)的主流趨勢(shì)，也是智能化控制的重點(diǎn)發(fā)展方向。會(huì)通過將智能化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起的方式，在人工智能技術(shù)的支持之下，對(duì)化工生產(chǎn)全過程展開自動(dòng)化處理，保證智能化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)可以發(fā)揮到最大。會(huì)通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析的方式，展開數(shù)據(jù)分析模型建設(shè)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，進(jìn)而制定出最佳的方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工安全生產(chǎn)流程的模擬，以便提出最優(yōu)化安全管控方案。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，可有效減輕人員管控壓力，提升管理效率，會(huì)對(duì)各種安全風(fēng)險(xiǎn)形成有效抑制作用。

4.4 應(yīng)用化

智能化控制系統(tǒng)今后會(huì)向具體場(chǎng)景應(yīng)用解決方向進(jìn)行發(fā)展，為類似化工生產(chǎn)管理控制開展提供可靠依據(jù)與支持。會(huì)通過不斷完善工廠設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化以及信息化條件的方式，針對(duì)不同工廠的實(shí)際生產(chǎn)需要以及自身生產(chǎn)場(chǎng)景，展開智能應(yīng)用定制操作，能夠更好地展開智能化管控服務(wù)，為更多企業(yè)提供生產(chǎn)控制技術(shù)支持，會(huì)對(duì)化工行業(yè)整體發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

5 結(jié)語

因?yàn)橹悄芑^程控制能夠有效彌補(bǔ)人工反應(yīng)較慢以及工作壓力較大等方面的問題，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程存在的異常狀況，并對(duì)其進(jìn)行處理，能夠最大限度控制各種事故的影響范圍，為工作人員爭(zhēng)取到足夠時(shí)間，確保設(shè)備的使用能夠達(dá)到預(yù)期安全狀態(tài)，所以化工企業(yè)需要進(jìn)一步加大對(duì)智能化控制過程的研究力度。企業(yè)需要按照自身化工生產(chǎn)特點(diǎn)，合理展開智能化控制過程的使用以及管控，通過安裝聯(lián)鎖報(bào)警裝置以及其他裝置，達(dá)到最優(yōu)化智能管控效果，確保整體生產(chǎn)過程能夠更加安全高效。