試論化工儀表自動化在生產中的應用

王雪松

摘要：近年來，伴隨著化工業的不斷發展，其在國民經濟中占據重要作用。伴隨著自動化技術的不斷發展，化工生產的自動化進一步實現了自動化儀表的推廣和普及，在化工生產中發揮著不可替代的作用。本文就化工儀表自動化技術在生產中的應用進行探討。

關鍵詞：化工儀表;自動化技術;應用

中圖分類號：TQ056 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）04-0008-02

自改革開放后，我國化工領域飛速發展，并且逐漸成為國家經濟的重要組成部分，在國民生產總值中占據重要地位?；どa由于其特殊的性質決定了其對設備可靠性提高了較高的要求，而化工儀表自動化能夠保證化工生產的順利進行。

1 化工儀表自動化概述

1.1 化工儀表自動化的含義

化工儀表自動化控制其主要指的是化工企業在其生產各個環節，將生產過程作為控制的對象，借助各種自動化控制技術，運用科學的控制策略和控制算法等等，達到控制理論與工作技術時間二者的協調，實現化工生產中的流量、壓力、溫度以及液位等模擬量的自動化控制。

1.2 化工儀表自動化的意義及目的

化工自動化的控制系統對化工過程實時控制可以減輕勞動強度，降低用人成本，同時減小由人員的不安全行為造成事故的幾率;可以自動控制進出物料，工藝的溫度壓力條件，提高產品產量和質量;通過安全儀表系統能夠保證生產安全，防止事故發生或擴大，達到延長設備使用壽命，提高設備利用率、保障人身安全的目的。[1]控制系統的服務器可以保存歷史數據和報警聯鎖信息，有助于分析化工生產中物料的反應情況，設備是否運行正常，當發生事故的時候，可以通過歷史趨勢和事件分析出事故的發生原因;現在大部分控制系統有自診斷功能，可以檢測出現場安裝的變送器是否開路或者過載，系統模塊或者CPU是否報錯，帶冗余功能的控制系統，可以在線的更換故障設備。

2 化工儀表自動化的組成

2.1 控制系統

常用的化工儀表自動化控制系統：（1）有可編程控制器（PLC），其優點是使用靈活，通用性強?？煽啃愿?，抗干擾能力強，接口簡單，維護方便。體積小，功耗小，性價比高主要用于成套設備或者小型化工生產的順序控制。（2）集散控制系統（DCS）其優點是靈活性強，可以支持帶熱拔插，能夠支持在線下載新增加的控制邏輯程序和添加IO模板。集散控制系統還能夠在局域星型環網對多個控制站數據的共享，因此被廣泛應用在規模較大的連續性控制過程和監管工廠。（3）現場總線控制系統（FCS），該系統通過具有互操作性、開放性的現場總線對生產中所有儀表、控制器等連接起來，便形成了現場總線控制系統。（4）安全儀表系統和緊急停車系統。當生產裝置發生異常時，安全儀表系統會立即發出聯鎖信號，實現保護現場設備，降低危險帶來的損失。

2.2 被控過程

在化工自動化控制系統中，被控過程主要指的是工藝變量需要控制的設備和生產過程，化工中所有儀器和設備，甚至儲罐、容器、管道等均可以被控過程。[2]

2.3 執行器

在化工自動化控制系統中，閥門執行器作為主要執行機構，其主要是根據工藝和流程控制的不同由控制器以輸出信號的形式控制執行機構，待執行機構發生動作后將信號反饋給控制器，經過判斷后完成指定動作，完成控制過程。

2.4 變送器

變速器的主要功能是將由傳感器檢測到的工藝參數信號轉換成4～20mA或者0～10V的標準電信號。

3 化工生產過程中常用的控制回路系統

3.1 單回路控制系統

只有一個被控過程、一個檢測變送器、一個調節器和一個執行器所組成的單閉環系統稱為單回路控制系統。它的特點是結構簡單，易于分析設計，滿足一般生產過程的控制要求。

3.2 串聯控制系統

該系統主要包含1個調節閥、2個調節器以及2個檢測變送器構成，兩個調節器的工作模式為串聯，副調節器的設定值來自主調節器輸出，然后對調節閥進行控制。

3.3 比值控制系統

使兩個或兩個以上物料量保持一定比值關系以達到某種控制要求的控制系統，稱為比值控制系統。在化工生產中經常需要兩種或者兩種以上物料按一定比例混合進行的化學反應，比值控制的目的是保持幾種物料混合后符合一定比例關系。

3.4 前饋控制系統

前饋控制是改善和克服反饋控制不及時的另一種控制方法。它是利用補償原理，采用開環結構，按擾動作用的大小進行控制。前饋控制相對于反饋控制來說，控制作用及時，對擾動的影響理論上可以完全補償，使用恰當可大大提高控制質量。

3.5 均勻控制系統

均勻控制主要指的是某控制系統可以運用儲罐的緩沖把原本波動大的流量變成波動小的流量。

3.6 超馳控制系統

當生產過程趨向限制條件時，選擇器自動選擇一個取代調節器取代正常工作狀況下的調節器，通過取代調節器的控制作用，使生產過程脫離危險狀態，生產操作重新回到安全范圍后，取代調節器自動退出，轉為備用狀態，正常調節器恢復工作。

3.7 分程控制系統

一個調節器的輸出同時送往兩個或更多個調節閥，每個調節閥在調節其輸出信號的某段范圍內做全行程動作，以滿足工藝生產的特殊要求，這樣的控制系統稱為分程控制系統。

4 化工儀表自動化在生產應用中存在的問題

結合本人近年對國內化工企業的服務與了解，主要存在以下問題：

4.1 對于中小型化工企業安全性有待提高

對于大型化工廠來說，資金充足，故障儀表、系統卡件等設備更換及時;管理方面各種規章制度健全，各種自動化系統培訓到位。但是對于中小型企業來說，控制系統老化，儀表設備通常帶病工作，另外技術人員水平參差不齊，流動性大。筆者曾經為某化肥廠檢修服務時，發現一PLC的DO點損壞狀態，該廠原先的技術人員將該信號直接改線為常得電狀態，而新來技術人員不知道該情況，導致設備發生聯鎖時觸點無法失電，閥位不能鎖位。

4.2 化工儀表自動化對技術人員素質需要提高

我國部分儀表自動化技術人員沒有深入透徹的理解化工過程自動化的原理，沒有相關行業的專業知識，缺少既懂自動化控制技術又懂化工專業知識的綜合型人才。如果不懂得化工原理的自動化技術人員去處理系統問題，或者強制，摘除聯鎖，可能會發生工藝上的參數波動，甚至會發生聯鎖停車?；x表自動化技術更新速度快，儀表和控制系統的種類繁多，所以自動化人員需要不斷地提升自身的技術水平，保證化工企業的正常穩定運行。

5 化工儀表自動化在生產應用問題的解決措施

5.1 提高自動化技術人員技能水平和綜合素質

具體可以從兩個方面著手，一是要指導廣大職工不斷更新工作理念，運用先進的技術手段和激勵機制，從而推動化工自動化發展。二是要進一步提升化工自動化設備的整體化利用水平，結合生產實際大力培養既懂自動化技術[3]，又懂得化工專業知識的綜合型人才。

5.2 不斷優化儀表自動化控制技術

化工企業要想將化工儀表自動化的作用充分發揮出來，為自身的生產服務便需要采取先進的控制策略，以提高生產效率，增加經濟效益，便需要結合自身化工生產的現狀和流程不斷優化儀表自動化控制技術。

6 結語

綜上所述，就當前儀表自動化在化工企業中應用的現狀分析，還存在一些不足，還存在很大的提升空間，因此還需要技術人員不斷努力提升儀表自動化在化工生產中的應用水平。

參考文獻

[1] 劉磊，張小龍.石油化工儀表中自動化控制技術的研究[J].化工設計通訊，2018，44（12）：108+144.

[2] 龐凱.初探化工儀表及自動化的改革[J].山西化工，2018，38（06）：57-58.

[3] 包曉波.化工儀表自動化及在生產中的應用[J].化工設計通訊，2018，44（09）：76.