關于智能化儀表在化工行業(yè)中的研究與應用

李衛(wèi)國　王淑英

摘 要：化工行業(yè)的特點具有易燃、易爆、高溫、高壓、易中毒的特性，安全隱患時刻存在，一旦出現(xiàn)事故，將會造成較大的環(huán)境污染及人身傷害，給企業(yè)造成很大的財產(chǎn)損失。隨著化工生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，新工藝新技術的不斷應用，先進的生產(chǎn)工藝必須配備先進的自動化裝置，化工生產(chǎn)線上智能化檢測儀表的配備是確保充分發(fā)揮新工藝新裝置的優(yōu)越性能。通過對智能化儀表發(fā)展及特點分析，充分顯示了智能化儀表在化工自動化生產(chǎn)中應用的重要性。

關鍵詞：自動化裝置 智能化儀表 DCS控制系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，自動化程度的不斷提高，新工藝新技術的不斷創(chuàng)新應用，自動化設備越來越先進，生產(chǎn)裝置不斷擴大，對化工生產(chǎn)過程中自動化控制系統(tǒng)有了更高的要求?；ぷ詣踊侵冈谄渖a(chǎn)線上安裝一些自動化儀表檢測裝置，依據(jù)采取的數(shù)據(jù)進行科學生產(chǎn)，這些自動化裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工操作模式，稱作化工生產(chǎn)自動化。化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的傷害人體的化學物質(zhì)，因此生產(chǎn)過程基本上都是在密閉的容器和設備中產(chǎn)生，為維持化工生產(chǎn)正常高效的順利生產(chǎn)，必須把生產(chǎn)工藝中的參數(shù)維持在某一最佳數(shù)值范圍內(nèi)，方可確?；ぎa(chǎn)品的質(zhì)量，而實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的自動化。必須依賴于高性能儀器、儀表，對生產(chǎn)過程進行顯示、測量，并依此對生產(chǎn)工藝過程進行有效控制和調(diào)整，智能化儀表在化工生產(chǎn)中的不斷應用極大的推動著我國現(xiàn)代化建設的快速發(fā)展。

一、儀表與自動化系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展過程

第一代過程控制的儀器儀表是指針式的儀表，主要是一些彈簧管壓力表、溫度計、簡單流量計等儀表裝置，這些儀表結構簡單，基本上都是電磁式的，工作原理機械化程度較高，長期將會導致測量精度不高，測出的數(shù)據(jù)具有一定的偏差。

第二代過程控制系統(tǒng)的儀器儀表是以模擬電流信號（0～10mA、4～20mA）的電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)，是以數(shù)字式顯示的儀表，適用于快速響應及精度要求較高的工業(yè)生產(chǎn)中。如壓力表、溫度顯示儀等等，其基本原理是將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，以數(shù)字形式顯示。

第三代過程控制系統(tǒng)的測量儀表稱作為智能化儀表，是基于計算機發(fā)展的基礎上，儀表本身含有一個計算機或稱作內(nèi)含微處理器的設備，微處理器是儀表的控制中樞系統(tǒng)，裝配通用接口，是儀表與計算機通信的連接方式，自動控制系統(tǒng)是多個儀表綜合的結果，控制方式主要是本地控制和遠程控制，儀表功能是軟件與硬件相結合來完成的。

第四代過程控制的測量儀表主要是DCS產(chǎn)品，其最大特點是集成，覆蓋現(xiàn)場儀表層、控制裝置單元層、工廠層和企業(yè)層4個層次。前三代主要覆蓋前三層，第四代則已成為過程控制和信息管理的綜合信息平臺。第四代控制功能主要包括PLC、軟件組態(tài)、I/O組件、遠程智能采集系統(tǒng)、多回路調(diào)節(jié)器、FCS、PLC產(chǎn)品集成，還包括邏輯控制、過程控制、批處理控制，實現(xiàn)多種混合控制功能。

八十年代后期出現(xiàn)的是第五代過程控制系統(tǒng)，主要是基于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS），主要是DCS、PLC、FCS三者的相互結合。

二、智能化儀表的特征

隨著電子技術、計算機及網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，促進了儀表的發(fā)展應用，典型的數(shù)字儀表、智能化儀表、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)器的不斷投入生產(chǎn)應用，隨著氣動儀表、模擬儀表、數(shù)字儀表、電動儀表以及各種智能化儀表不斷應用，形成了模數(shù)共存、協(xié)同發(fā)展的局面，其主要特性表現(xiàn)如下：

1.可編程功能

由于計算機軟件的應用于儀表后，大大簡化硬件結構，利用簡單的軟件編程可在控制電路中應用一些接口芯片可完成一個控制復雜的功能，能代替大量的電氣硬件邏輯連鎖。

2.計算功能

由于自動化化儀表內(nèi)含微型計算機，可進行復雜的運算，控制精度很高，在自動化儀表中可經(jīng)常進行諸如乘除一個常數(shù)、確定極大值和極小值、被測量的給定極限檢測等多方面的運算和比較。

3.記憶功能

以往的儀表采用組合邏輯電路和時序電路，只能在某一時刻記憶一些簡單狀態(tài)。

4.修正誤差的功能

實時地修正測量值誤差是較為復雜的功能。裝有微處理器的儀表可以減少誤差，依靠限制干擾來提高精度。

5.數(shù)據(jù)處理的功能

在測量中常常會遇到線性化處理、自檢自校、測量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾問題。

三、智能化儀表的維護

儀表設備的使用壽命和日常維護是分不開的，同一臺儀表設備因使用的環(huán)境不同，維護標準不同，其使用壽命肯定不同。使用環(huán)境是儀表安裝位置與外界環(huán)境接觸的空氣環(huán)境，如油污、水汽、灰塵及防護息息相關，儀表內(nèi)部接觸的介質(zhì)環(huán)境都影響著設備的使用壽命及測量數(shù)據(jù)的準確性，不同環(huán)境下使用的儀表設備不盡相同。如何有效提高儀表設備的使用壽命，通過科學理論，結合儀表設備維護經(jīng)驗，對儀表設備使用生命周期預算，在儀表設備損壞故障發(fā)生前有計劃、有預見性的進行防護檢修或更換，有利于現(xiàn)場生產(chǎn)的順利進行?；ば袠I(yè)儀表設備可分為三大部分：即測量儀表、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構。

1.測量儀表主要包括溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的測量裝置，這些儀表應根據(jù)其重要性及使用壽命周期定期進行維護和更換，對于影響生產(chǎn)的測量儀表可安裝兩個，作為一備一用，實現(xiàn)化工生產(chǎn)的順利進行。

2.化工生產(chǎn)的控制系統(tǒng)一般采用DCS控制系統(tǒng)，DCS可靠性高，故障率低，自診斷報警功能強，安裝位置周邊安全性高，機房建設標準高，使用環(huán)境好，而且重要儀表控制回路又采用冗余配置，因此DCS設備生命周期較長，優(yōu)于現(xiàn)場儀表設備。

3.生產(chǎn)控制的執(zhí)行機構絕大部分是儀表調(diào)節(jié)閥，儀表調(diào)節(jié)閥應用面廣，故障率高，故障點多，調(diào)節(jié)閥內(nèi)件、盤根及其附件使用壽命差異較大，對其實行壽命管理十分必要。

四、結束語

隨著化工生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，儀器儀表在化工產(chǎn)業(yè)中應用范圍和規(guī)模不斷擴大，實現(xiàn)了儀表與現(xiàn)代計算機有力結合可完成復雜的控制功能，充分發(fā)揮了儀表高速、高效、多功能、機動性靈活的性能，促進智能化儀表在化工生產(chǎn)的應用。

參考文獻

[1]練永青.淺談煉化企業(yè)儀表自動化設備的預防性維護[J].石油化工自動化，2010（01）.

[2]化學工業(yè)出版社《化工儀表及自動化》第二版，化學工業(yè)出版社1998 年.