葛 飛，劉永志

（1.河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.北京北分麥哈克分析儀器有限公司，北京 100095）

在石化工業(yè)中，許多原料具有易燃、易爆、輻射等特點(diǎn)，對(duì)化工生產(chǎn)和員工健康具有潛在的威脅。因此，很多石化企業(yè)都在推行全自動(dòng)化，這不僅可以減少員工的直接接觸，而且可以快速地提升生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。隨著石化行業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足石化生產(chǎn)的要求，必須從單一的自動(dòng)化控制向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、高級(jí)控制方向發(fā)展。

1 自動(dòng)化控制技術(shù)的基本特點(diǎn)

1.1 自動(dòng)化儀表控制有助于工藝措施的優(yōu)化

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的自動(dòng)控制技術(shù)不斷得到改善和提高，從根本上優(yōu)化了當(dāng)前的控制技術(shù)。在化工行業(yè)中，自動(dòng)化控制一般可以采用PID自動(dòng)跟蹤控制，作為DCS系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)控制模塊，將軟件技術(shù)和動(dòng)態(tài)變量跟蹤控制技術(shù)緊密結(jié)合起來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，許多化工企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到PID技術(shù)的巨大作用，紛紛采用PID串級(jí)控制的儀表測(cè)量和控制方法對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

1.2 儀器儀表系統(tǒng)控制的交互式接口的建立

儀器儀表的自動(dòng)控制離不開(kāi)人機(jī)接口。采用人機(jī)交互技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，滿(mǎn)足了化工系統(tǒng)一體化生產(chǎn)的需要。借助顯示器，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示為化工生產(chǎn)的生產(chǎn)決策提供依據(jù)。從目前的情況來(lái)看，人性化的互動(dòng)界面正逐漸被廣泛應(yīng)用，它具有可視化和人性化的特點(diǎn)，可以幫助建立一個(gè)人機(jī)交互的架構(gòu)。

1.3 從根本上保證安全的自動(dòng)化控制

石油化工企業(yè)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)化控制能夠發(fā)揮非常重要的作用，但是石油化工企業(yè)由于各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，呈現(xiàn)出很高的風(fēng)險(xiǎn)。為了排除潛在的危險(xiǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行監(jiān)控，并設(shè)置危險(xiǎn)報(bào)警和聯(lián)鎖停車(chē)等?；どa(chǎn)企業(yè)在日常管理工作中要做好各項(xiàng)應(yīng)急防范措施，以保證生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的基本目的是確保生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高企業(yè)的盈利能力，確?；て髽I(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中具備安全性，避免出現(xiàn)意外情況。這對(duì)于行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，同時(shí)也能夠促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。

2 石油化工儀表的自動(dòng)化控制系統(tǒng)

石化企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)不斷對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化過(guò)程控制技術(shù)的升級(jí)改造，從而帶動(dòng)相應(yīng)的儀器設(shè)備系統(tǒng)的升級(jí)，有利于企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，控制其成本費(fèi)用，提高生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。采用計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)控制儀表，可以有效地防止人為操作造成的各種安全隱患。以自動(dòng)化儀表為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，其主要內(nèi)容有3部分：

首先，是集散控制體系。由于石化企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各單元分散布置比較多，所以其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，集散控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)石油化工行業(yè)的應(yīng)用也得到了持續(xù)的創(chuàng)新和提高。比如在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)智能化的數(shù)字化控制可以極大地提高自動(dòng)化程度。同時(shí)，它還可以利用自己的設(shè)備，利用自己的優(yōu)勢(shì)，將各個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)通過(guò)通訊協(xié)議高效地連接起來(lái)，而不會(huì)受到系統(tǒng)廠家和型號(hào)的限制。通過(guò)這種連接可以使其各個(gè)系統(tǒng)的分散優(yōu)點(diǎn)得到全面的發(fā)揮，從而大大地提升了它們的生產(chǎn)效率。在連接后的分布式系統(tǒng)中，企業(yè)能夠動(dòng)態(tài)地對(duì)其整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，并能在生產(chǎn)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，做出相應(yīng)的調(diào)整，從而極大地提高生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

第二，它是一種新型的分布式控制系統(tǒng)。在石油化工行業(yè)，它起著非常重要的作用，將各個(gè)工段、不同產(chǎn)品工藝進(jìn)行組合控制，從而得到想要的產(chǎn)品，滿(mǎn)足更高端市場(chǎng)的需求。這種分散系統(tǒng)對(duì)處理產(chǎn)品的品質(zhì)至關(guān)重要，所以必須采用一種新的分散體系來(lái)處理。然而，就目前石油化工企業(yè)的產(chǎn)品分散化處置的情況來(lái)看，這一工作的成效并不盡如人意，所以必須對(duì)其工藝體系進(jìn)行持續(xù)地完善，利用這種新型的分散控制系統(tǒng)能夠更好地對(duì)其進(jìn)行分離處理后的操作性能進(jìn)行控制，從而達(dá)到最佳的控制效果。

第三，本系統(tǒng)還包含了總線(xiàn)控制。在石油化工企業(yè)的發(fā)展中，采用這種技術(shù)可以使其生產(chǎn)智能化，從而達(dá)到最佳的生產(chǎn)效益。在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)中，通過(guò)智能接口可以將不同系統(tǒng)的所有生產(chǎn)過(guò)程都記錄下來(lái)，通過(guò)各種數(shù)據(jù)的輸入和分享，從而掌握生產(chǎn)的全過(guò)程，達(dá)到控制生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。以上是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容分析，該項(xiàng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中要想保證其具備一定的穩(wěn)定性和可靠性，就要了解其構(gòu)成以及主要的內(nèi)容，這樣才能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且解決問(wèn)題，使其提升整體的工作效率，這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

3 石化行業(yè)儀器儀表自動(dòng)控制技術(shù)的研究

3.1 通用自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)在石油化工行業(yè)中有著不可替代的地位。在石油化工行業(yè)對(duì)儀器設(shè)備的自動(dòng)控制，主要采用了連續(xù)控制和批量控制兩種方式，這兩種方式都是傳統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)。它在實(shí)施控制時(shí)，主要是通過(guò)DCS系統(tǒng)來(lái)完成它的控制。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，企業(yè)要想充分發(fā)揮其儀表控制功能就必須對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行版本升級(jí)改造，開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，以達(dá)到有效的控制目的。與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比，升級(jí)后的DCS系統(tǒng)具有智能化、開(kāi)放性等優(yōu)點(diǎn)，有利于企業(yè)的管理。采用此控制系統(tǒng)，可以有效地優(yōu)化對(duì)石油化工企業(yè)的自動(dòng)控制工作。通過(guò)這種技術(shù)，企業(yè)的生產(chǎn)安全性和可靠性得到了明顯的改善。從而使本設(shè)備在系統(tǒng)控制中的管理內(nèi)容變得簡(jiǎn)單，但不適合本控制系統(tǒng)的其它設(shè)備，只有在石化行業(yè)具有一定的特殊性，才能使其達(dá)到較好的控制效果。在當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)下，根據(jù)用戶(hù)對(duì)化工產(chǎn)品和能源的需求，要求企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)儀器儀表系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行深入研究，并在實(shí)際應(yīng)用中不斷地改進(jìn)其使用效果，使其達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.2 自動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展

在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行和發(fā)展過(guò)程中，采用的自動(dòng)化控制技術(shù)也在不斷地發(fā)展和演變，以更好地適應(yīng)各種生產(chǎn)需求。其中，將智能算法運(yùn)用到了DCS系統(tǒng)的控制中，并對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。比如，它在實(shí)際應(yīng)用中，可以很好地控制多個(gè)變量的控制器。它的控制器在使用的時(shí)候有一種基本的附件，即DCS可以在實(shí)際使用中發(fā)揮出它的獨(dú)立功能，或者說(shuō)它的軟件包的功能，從而保證生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行。基于多變量的控制系統(tǒng)，它在控制裝置的儀器儀表時(shí)，還涉及到了APC控制技術(shù)和無(wú)線(xiàn)傳輸測(cè)量技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，它的控制功能主要是由PID測(cè)控技術(shù)和串級(jí)來(lái)完成。

3.3 安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

石化企業(yè)的儀器儀表設(shè)備在實(shí)施自動(dòng)控制技術(shù)時(shí)，都會(huì)對(duì)安全監(jiān)控技術(shù)產(chǎn)生很大的依賴(lài)，DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器儀表的工作狀態(tài)，可以有效地保證生產(chǎn)系統(tǒng)安全。目前，國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)石化產(chǎn)品和能源，所以必須要不斷地增加安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。這是為了滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，也使很多石油化工企業(yè)不斷地?cái)U(kuò)張企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，從而在生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化控制方案出現(xiàn)了一些問(wèn)題。因此，必須對(duì)其儀器儀表設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制，運(yùn)用安全監(jiān)控技術(shù)，防止其在使用過(guò)程中發(fā)生意外的高溫、損壞等現(xiàn)象，在監(jiān)控的范圍內(nèi)能夠長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定自動(dòng)運(yùn)行，從而提高企業(yè)的安全生產(chǎn)水平。

3.4 人機(jī)界面技術(shù)

在企業(yè)的DCS系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)中，使用最多的是人機(jī)接口技術(shù)。通過(guò)這種技術(shù)可以使企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，更好地發(fā)揮其對(duì)儀器儀表設(shè)備的控制作用。這種技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中，通過(guò)特定的人機(jī)接口協(xié)議，從而使操作人員能夠更好地掌握自己設(shè)備的工作狀態(tài)，從而提高其操作的靈活性，達(dá)到對(duì)其設(shè)備的自動(dòng)控制。在過(guò)去的儀表控制中，一般都是采用一對(duì)一的方式，這種方式會(huì)造成大量的人力、物力投入，從而大大增加了生產(chǎn)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。而人機(jī)交互技術(shù)，則可以有效地避免傳統(tǒng)的控制技術(shù)的缺陷，從而降低生產(chǎn)的運(yùn)行成本，從而達(dá)到最優(yōu)的人力資源配置。同時(shí)，利用此技術(shù)，通過(guò)人機(jī)界面監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)其具體的生產(chǎn)操作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，可以按照顯示界面進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。這種技術(shù)的有效運(yùn)用，主要是通過(guò)屏幕和控制器來(lái)完成，而在進(jìn)行操作的過(guò)程中，大部分可以通過(guò)PID控制進(jìn)行自動(dòng)操作，少數(shù)需要通過(guò)鍵盤(pán)、觸摸屏、鼠標(biāo)等方式來(lái)完成。在操作站人機(jī)顯示界面上進(jìn)行相應(yīng)的操作，進(jìn)而達(dá)到對(duì)儀器儀表設(shè)備的有效監(jiān)測(cè)控制。同時(shí)，也方便了接口監(jiān)控者對(duì)此信息進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)的人機(jī)界面技術(shù)在實(shí)際使用中，其控制效果非常好，并且操作者在操作其設(shè)備時(shí)，要嚴(yán)格按照工藝技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，以免儀器儀表設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)作。如果在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中有什么問(wèn)題，這個(gè)界面就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這個(gè)報(bào)警信號(hào)必須要經(jīng)過(guò)操作員的實(shí)際操作，才能消除。在此過(guò)程中，更是將人機(jī)接口技術(shù)在儀器儀表的自動(dòng)控制中的具體運(yùn)用。

4 石化行業(yè)的儀器儀表控制策略

4.1 石油化工自動(dòng)化儀器儀表的科學(xué)設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)儀器儀表的快速檢測(cè)與處理，不僅可以減少儀器儀表的體積，而且可以改進(jìn)儀器儀表的操作功能和控制技術(shù)，使儀器的自動(dòng)控制精度得到提高。具體的實(shí)現(xiàn)方式：一是在對(duì)石化行業(yè)中有關(guān)的自動(dòng)化儀器儀表進(jìn)行安裝時(shí)，采用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，使儀器與各種軟件系統(tǒng)相結(jié)合，提高儀表電路和芯片的軟件控制能力；二是以計(jì)算機(jī)編程為基礎(chǔ)，利用存儲(chǔ)器控制軟件對(duì)有關(guān)的自動(dòng)儀器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的集成電路的控制；三是要充分利用隨機(jī)存貯器的功能，完成儀器測(cè)量資料的存儲(chǔ)和基本運(yùn)算，為以后的數(shù)據(jù)處理及有關(guān)工作流程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中要針對(duì)自動(dòng)化儀器進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計(jì)和分析，相關(guān)部門(mén)要注重人才的引進(jìn)以及技術(shù)的探討，這樣才能夠促進(jìn)這個(gè)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

4.2 加強(qiáng)石化行業(yè)工業(yè)自動(dòng)化儀器的采集和分析

要加強(qiáng)對(duì)石化行業(yè)自動(dòng)化儀器的有效采集和處理：首先要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的信息化管理，如儀表設(shè)備管理系統(tǒng)（AMS系統(tǒng)）；二是在實(shí)現(xiàn)信息管理的前提下，將有關(guān)數(shù)據(jù)采集的軟件嵌入到執(zhí)行控制的電腦中，采用快速重復(fù)的測(cè)量方法，可以提高儀器的實(shí)時(shí)精度；三是在保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的前提下，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的工業(yè)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。因此，自動(dòng)化儀器儀表在運(yùn)行過(guò)程中要注重采集和分析工作的有效進(jìn)行，這樣才能夠保證系統(tǒng)的有效性和可靠性，從而對(duì)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步來(lái)說(shuō)也是至關(guān)重要的。

4.3 建立石化行業(yè)自動(dòng)化儀器的糾錯(cuò)系統(tǒng)

為了構(gòu)建石油化工自動(dòng)化儀器儀表的糾錯(cuò)系統(tǒng)，首先要通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行收集和處理化工生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)數(shù)據(jù)、控制對(duì)象和工藝參數(shù)，并建立數(shù)據(jù)模型；其次，要根據(jù)對(duì)石化行業(yè)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)數(shù)據(jù)、被控對(duì)象和工藝參數(shù)進(jìn)行全面的分析，采用儀器或電腦排除干擾、小信號(hào)切除等方法，以達(dá)到主動(dòng)改善石化儀器精度的目的。由此可以看出石化自動(dòng)化儀器儀表在運(yùn)行過(guò)程中糾錯(cuò)系統(tǒng)能夠發(fā)揮重要的作用，該項(xiàng)系統(tǒng)的運(yùn)行能夠使整個(gè)石化行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行更加可靠和安全，對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

5 石化行業(yè)工業(yè)自動(dòng)化儀器的可靠性與發(fā)展動(dòng)向

石化工業(yè)在具體發(fā)展過(guò)程中自動(dòng)化儀器儀表設(shè)備發(fā)揮了非常重要的作用，其在運(yùn)行過(guò)程中具備很好的可靠性，并且也是未來(lái)主要的發(fā)展趨勢(shì)。

首先，它的測(cè)量數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀器儀表的測(cè)量精度與運(yùn)行可靠性，它的準(zhǔn)確運(yùn)算在很大程度上得益于安裝在自動(dòng)化儀器儀表中的微機(jī)芯片。而在軟件界面上，芯片可以提高運(yùn)算的精細(xì)程度，儀器在長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)下可以自動(dòng)進(jìn)行錯(cuò)誤的控制，并進(jìn)行重復(fù)的操作，從而提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性。

其次，自動(dòng)化儀器具有更多的存儲(chǔ)能力。與傳統(tǒng)的儀器相比，自動(dòng)化儀器在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)具有更多的信息，在它的內(nèi)部安裝了一個(gè)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)裝置可以激發(fā)它強(qiáng)大的邏輯功能，因而在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)不但精度高，而且具有很好的抗干擾性。該微機(jī)芯片安裝在儀器內(nèi)，不僅能夠準(zhǔn)確地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和再現(xiàn)能力。這種方法可以有效地解決傳統(tǒng)儀器只記錄某一數(shù)據(jù)點(diǎn)的不足，改變儀器儀表一次記錄的歷史。

6 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，石化企業(yè)要在開(kāi)發(fā)能源的同時(shí)將自動(dòng)控制技術(shù)運(yùn)用于石油化工行業(yè)，以期在市場(chǎng)上取得更大的市場(chǎng)份額和更大的市場(chǎng)。在開(kāi)發(fā)能源資源時(shí)，必須持續(xù)運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)，在實(shí)施的時(shí)候要根據(jù)企業(yè)發(fā)展的實(shí)際狀況，使企業(yè)的應(yīng)用效果得到最大程度的發(fā)揮，從而使企業(yè)獲得更大的發(fā)展空間，從而使企業(yè)能夠穩(wěn)定、健康地發(fā)展。