探討現(xiàn)代化工儀表及化工自動(dòng)化的過程控制

丁秋琴 姜盈盈（江蘇新華安全科學(xué)技術(shù)發(fā)展有限公司）

在化工生產(chǎn)的設(shè)備上安裝了一些可以取代人工操作的自動(dòng)化設(shè)備，這樣就可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，這個(gè)過程就被稱之為化工生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，簡稱為化工自動(dòng)化。在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中，化學(xué)工業(yè)是我國傳統(tǒng)的支柱型產(chǎn)業(yè)之一。一般情況下，生產(chǎn)的過程都會(huì)在封閉的容器中進(jìn)行，不便于進(jìn)行人工操作。同時(shí)，化工生產(chǎn)具有一定的危險(xiǎn)性，為了實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的高效和環(huán)保，就有必要對工藝指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，其中最直接的方法就是進(jìn)行化工儀表的自動(dòng)化。

一、化工儀表的類型

在化工自動(dòng)化的生產(chǎn)中，化工儀表的應(yīng)用范圍非常廣泛，我們可以根據(jù)它們的特點(diǎn)對它們進(jìn)行分別，具體可以分為溫度儀表、壓力儀表、物位儀表、流量儀表和在線過程分析儀等五種。

第一種是溫度儀表。因?yàn)榛どa(chǎn)的特殊性，所以對溫度的要求比較高，一般需要控制在零下200℃到1800℃之間。在溫度控制儀表中，熱電阻儀表和熱電偶儀表是溫度儀表中使用頻率最高的。在總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過電子技術(shù)，可以將接收到的信號(hào)直接錄入DCS和其他的溫度采集儀表中，實(shí)現(xiàn)對溫度的自動(dòng)控制。第二種是壓力儀表。除了溫度之外，壓力也是化學(xué)反應(yīng)中的必要因素。如果缺少壓力的保障，化學(xué)反應(yīng)是不可能有效完成的。同時(shí)，壓力也會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生影響，所以利用儀表來控制壓力也是非常有必要的，一般的壓力值在負(fù)壓和300兆帕之間，常用的壓力儀表主要有壓力傳感器、特種壓力表和變送器等。第三種是物位儀表。這種儀表的主要作用就是對原料量進(jìn)行控制，常用的物位儀表可以分為直讀、浮力、差壓、電接觸、電容、超聲波、激光輻射等方式，其中精確度最高的就是雷達(dá)式、矩陣渦流式和磁極伸縮式。第四種是流量儀表，流量測量原理上大致分有速度法、容積法，這兩種方法可以用來測量體積流量，而直接法、推導(dǎo)法則可以用于質(zhì)量流量的測量。最后一種就是在線過程分析儀，它通常和高精尖的分析儀器配套使用。

二、化工儀表的發(fā)展方向

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷改進(jìn)，化工儀表在新時(shí)代的發(fā)展過程中已經(jīng)具備了很多新的功能，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.實(shí)現(xiàn)了可編程的功能

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，化工儀表中開始應(yīng)用各種軟件，取代了之前數(shù)量龐大的硬件邏輯電路，實(shí)現(xiàn)了硬件的軟件化。在化工儀表的控制電路中，利用其中接口芯片的位控特點(diǎn)，對一些比較復(fù)雜的功能進(jìn)行控制，這個(gè)過程的軟件編程比較簡單。若用硬件來取代，就需要使用一套非常大的控制和定時(shí)電路。因此，在儀表中應(yīng)用軟件可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的簡化，代替原來的邏輯電路。

2.具有了記憶功能

傳統(tǒng)采用邏輯電路和時(shí)序電路的化工儀表只能在一些特定的時(shí)刻對一些比較簡單的狀態(tài)進(jìn)行記憶，而且這種記憶方式的最大缺點(diǎn)就是，當(dāng)對下一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行記憶時(shí)，之前狀態(tài)的記憶信息就會(huì)被清空。但是在信息化和自動(dòng)化的基礎(chǔ)上將微型計(jì)算機(jī)引入儀表之后，利用其中的隨機(jī)儲(chǔ)存器，在通電模式下就可以一直保留之前狀態(tài)的記憶，而且可以實(shí)現(xiàn)多條狀態(tài)的同時(shí)記憶。

3.具有計(jì)算功能

現(xiàn)代化工儀表中含有微型計(jì)算機(jī)，所以具有計(jì)算能力，不僅可以完成復(fù)雜的計(jì)算，還能保證計(jì)算結(jié)果的精確度。具有計(jì)算功能的自動(dòng)化儀表就可以完成很多復(fù)雜計(jì)算，例如除法運(yùn)算，確定極大值、極小值，給定極限檢測等運(yùn)算。

4.能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理

化工儀表在實(shí)際的測量中會(huì)經(jīng)常遇到一些線性化處理、自動(dòng)檢測、自動(dòng)校準(zhǔn)、測量值和工程值的轉(zhuǎn)換等問題，除此之外，還需要抵抗外界因素的干擾。利用其中的微型計(jì)算機(jī)，就可以利用軟件來對這些問題進(jìn)行處理。這種數(shù)據(jù)處理方式的優(yōu)點(diǎn)就是為測量提供方便，不僅可以減輕硬件的負(fù)擔(dān)，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索、處理和優(yōu)化。

5.提高了測量的精確度

隨著微型計(jì)算機(jī)被引入自動(dòng)化儀表中，通過他對中心系統(tǒng)的控制，就可以在短時(shí)間內(nèi)迅速完成重復(fù)測量，然后計(jì)算出平均值，這樣就可以將誤差和其他干擾因素排除在外，確保測量的精確度。同時(shí)，因?yàn)樽詣?dòng)化儀表具有對誤差進(jìn)行修復(fù)的功能，可以利用其中的微處理器來來減小誤差，對實(shí)地測量產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修復(fù)，這樣也提高了測量的精確度。

6.可以進(jìn)行復(fù)雜控制

化工儀表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化之后，就可以實(shí)現(xiàn)普通化工儀表不能實(shí)現(xiàn)的功能。例如，在氣相或者液相的色譜儀器中，可以采用色層分離法來對比較復(fù)雜的化學(xué)混合物進(jìn)行分離，以此來確定其中化學(xué)成分的含量多少。

除了上述自動(dòng)化儀表的發(fā)展，常規(guī)儀表也在電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)下取得了快速發(fā)展，使得新型的數(shù)字儀表、程序控制器和調(diào)節(jié)器逐漸開始使用。目前，我國很多化工企業(yè)都可以根據(jù)實(shí)際需求來選擇合適的化工儀表。

結(jié)束語

綜上所述，化工生產(chǎn)的自動(dòng)化是一門具有很強(qiáng)綜合性的技術(shù)性學(xué)科。這種技術(shù)可以通過對學(xué)科儀器進(jìn)行自動(dòng)控制，并在計(jì)算機(jī)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上為化學(xué)工程提供服務(wù)。在現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中，現(xiàn)代化工儀表和化工自動(dòng)化已經(jīng)成為一個(gè)整體，這樣不僅可以提高化工儀表的性能，又能提高化工生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。

[1]鄧旸，張德良.現(xiàn)代化工儀表以及化工自動(dòng)化的過程控制[J].民營科技，2013，03（11）:31-32.

[2]孔祥波.化工生產(chǎn)控制自動(dòng)化及儀表研究[J].甘肅科技，2009，05（25）:49-50+54.

[3]劉穎，嚴(yán)軍.化工儀表及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2009，01（10）:46-47+87.

[4]王志清.淺談化工生產(chǎn)控制自動(dòng)化儀表[J].新疆化工，2010，02（14）:51-52.