化工儀表中的自動化控制技術(shù)分析

陸大將

[摘? ? 要]儀表是重要的檢測裝置，可以對運行數(shù)據(jù)進行準確地監(jiān)測，保障系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。文章從集散控制、總線控制、程序化控制、PID控制等方面對化工儀表中的自動化控制技術(shù)進行分析，使化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠得到準確采集，進而采取有效的控制措施，使化工生產(chǎn)系統(tǒng)能夠良好運轉(zhuǎn)。

[關(guān)鍵詞]化工儀表;自動化控制;集散控制;在線監(jiān)測

[中圖分類號]TE65 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]The instrument is an important detection device， which can accurately monitor the operating data and ensure the stable operation of the system. Based on this， the automatic control technology in chemical instruments will be analyzed from the aspects of distributed control， bus control， programmed control， PID control， etc.， so that chemical production data can be accurately collected， and then effective control measures can be taken to make chemical production The system works well.

[Keywords]chemical instrumentation; automatic control; distributed control; online monitoring

為了使化工儀表能夠充分地發(fā)揮作用，需要合理應(yīng)用控制技術(shù)，對化工生產(chǎn)過程實施全面監(jiān)測，使生產(chǎn)過程能夠有序的進行，消除系統(tǒng)運行中的不安全因素。儀表在使用過程中，需要以控制技術(shù)作為保證，使儀表間能夠配合進行工作，進而提高化工生產(chǎn)的控制效果，使儀表能夠得到規(guī)范化使用。

1 化工儀表中的自動化控制主要功能

1.1 控制功能

控制功能是實現(xiàn)化工生產(chǎn)的關(guān)鍵，可以與儀表建立有效的控制關(guān)系，使儀表能夠穩(wěn)定的工作，并且保障儀表之間的相互配合。在化工生產(chǎn)過程中需要應(yīng)用大量的儀表，并且需要將自動化控制應(yīng)用在其中，從而提高化工生產(chǎn)的自動化水平?；どa(chǎn)具有一定的復(fù)雜性，各個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)具有一定的順序性，需要滿足一定的條件才能進入到下一步生產(chǎn)過程。通過化工儀表可以有效地實現(xiàn)對判斷條件的控制，使化工生產(chǎn)過程能夠有序進行，進而實現(xiàn)良好的控制功能?？刂乒δ苄枰蕾囉诳刂萍夹g(shù)進行實現(xiàn)，如集散控制、程序化控制等，需要合理地對控制技術(shù)進行選擇和運用，對生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定的控制效果，進而使化工企業(yè)生產(chǎn)水平得到有效提升。

1.2 計算功能

計算功能在化工生產(chǎn)中具有關(guān)鍵作用，可以對生產(chǎn)過程進行準確下料，防止原料出現(xiàn)過量超標現(xiàn)象，使生產(chǎn)質(zhì)量能夠得到控制。在實施計算功能時，需要具有一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要通過儀表來獲得，并且具有較高的精確度。若是進行化工原料計算，可以通過控制系統(tǒng)對儀表下達指令，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行測量，再將測量數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，這樣便實現(xiàn)了計算數(shù)據(jù)的獲取?；x表使用過程中具有一定的承受范圍，需要合理對被測數(shù)據(jù)范圍進行評估，否則將會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法得到準確測量，對自動化控制中的計算功能造成影響，無法對后續(xù)控制過程進行準確的執(zhí)行。因此，既要對化工儀表進行合理使用，又要實現(xiàn)良好的控制效果，使兩者能夠密切地配合工作，進而提高計算功能的精度。

1.3 記憶功能

記憶功能是化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄的關(guān)鍵，需要合理地對控制技術(shù)進行使用，使記憶功能能夠順利地實現(xiàn)?；x表主要承擔測量功能，無法進行長時間的記憶，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的永久存儲，需要在控制技術(shù)層面實現(xiàn)。通過控制技術(shù)，使儀表監(jiān)測到的數(shù)據(jù)能夠進行精準的記錄，使化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠得到有效的存儲?；x表獲得系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)后，會將數(shù)據(jù)傳遞給控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，這樣可以使記憶功能更加長久，為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析提供重要保障。尤其是在使用了計算機技術(shù)后，使控制系統(tǒng)記憶功能得到了進一步的強化。工作人員可以通過計算機界面從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，對化工生產(chǎn)情況進行查看，進而使化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析過程得到有效保障。

1.4 監(jiān)測功能

監(jiān)測功能是實現(xiàn)化工生產(chǎn)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，需要借助化工儀表和控制技術(shù)使該功能能夠順利實現(xiàn)，保障生產(chǎn)過程能夠順利的進行。通過控制技術(shù)，可以對化工生產(chǎn)過程進行針對性監(jiān)測，使生產(chǎn)過程能夠滿足實際需要，進而保障化工生產(chǎn)的質(zhì)量和安全性。當需要對某一化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行監(jiān)測時，可以通過控制系統(tǒng)下達指令，使儀表對生產(chǎn)過程進行持續(xù)性監(jiān)測，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集，并且將運行數(shù)據(jù)再反饋至該控制系統(tǒng)，再將實際數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)進行對比，進而對化工生產(chǎn)情況進行判斷。通過監(jiān)測功能可以對系統(tǒng)運行故障進行分析，可以對故障位置進行準確判斷，進而提高故障檢測的效率，使化工生產(chǎn)系統(tǒng)迅速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，使故障發(fā)生概率得到有效控制。

2 化工儀表中的自動化控制關(guān)鍵技術(shù)

2.1 集散控制技術(shù)

集散控制是一種重要的控制方式，在控制方面具有較強的靈活性，可以實現(xiàn)化工生產(chǎn)集中控制的過程，使控制手段更加完善。集散控制需要將通信、顯示等技術(shù)進行綜合應(yīng)用，將系統(tǒng)運行狀況進行集中管理，進而實現(xiàn)良好的控制效果?；どa(chǎn)過程具有功能分散化的特點，通常由多個生產(chǎn)系統(tǒng)組成，具有較高的配合性，并且有著較多的控制點。通過集散控制方式可以滿足這一控制要求，在控制點安裝化工儀表，將其與控制系統(tǒng)相連，這樣便可以增加系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)性，使化工生產(chǎn)過程可以得到集中化的控制，使集散控制過程能夠順利實現(xiàn)。集散控制I/O功能較為豐富，工作周期在0.1～2 s，可以提高數(shù)據(jù)采集的效率，使化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠得到精準識別，從而使化工儀表能夠更好地發(fā)揮效果，實現(xiàn)良好的集散控制水平。

2.2 現(xiàn)場總線控制技術(shù)

現(xiàn)場總線是實現(xiàn)化工儀表智能控制的有效途徑，可以使設(shè)備之間具有良好的通信功能，使控制措施更加全面。由于控制通信標準為公開狀態(tài)，使得控制過程具有較高的控制效果，使化工儀表能夠得到充分控制。通過總線控制系統(tǒng)，可以掛接多個化工儀表，同時可以配備多種控制方案，使儀表控制方式更加完善，進而降低系統(tǒng)在控制方面的開銷。現(xiàn)場總線控制具有良好的互操作性，有助于數(shù)據(jù)之間的雙向傳輸，使控制系統(tǒng)與化工儀表能夠建立雙向通信，這樣便能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與控制功能?，F(xiàn)場總線具有完善的結(jié)構(gòu)體系，可以對4～20 mA進行取代，具有較為全面的控制效果，并且具有較高的控制效率，對系統(tǒng)的自控率可以達到98%以上，可以為化工生產(chǎn)過程提供重要的保障，使生產(chǎn)過程能夠順利進行。

2.3 人機界面控制技術(shù)

人機界面控制技術(shù)可以使儀表控制過程更加直觀化，將化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)以界面的形式進行顯示，進而使控制性能更加高效。人機界面一般通過組態(tài)軟件進行實現(xiàn)，能夠?qū)⒒x表數(shù)據(jù)反映在界面中，再由界面對儀表進行控制。人機界面控制流程如下：當需要獲取某個化工儀表信息時，可以通過控制系統(tǒng)對儀表數(shù)據(jù)進行獲取，并且對獲取的數(shù)據(jù)進行記錄，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的記憶功能。接著，再通過人機界面從數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)調(diào)用，使儀表數(shù)據(jù)能夠顯示在界面中，便于工作人員對數(shù)據(jù)進行觀察。而且，通過操作界面可以對儀表進行操作，對儀表采集數(shù)據(jù)的頻率進行控制，使數(shù)據(jù)能夠得到更加精準化的采集，使數(shù)據(jù)更加全面，進而實現(xiàn)良好的界面控制效果。

2.4 程序化控制技術(shù)

程序化控制是實現(xiàn)儀表自動控制的關(guān)鍵，可以使儀表按照預(yù)定順序?qū)嵤z驗過程，使控制過程更加智能化。程序化控制需要通過編程手段進行實現(xiàn)，在控制方面具有較高的靈活性，可以有效地對儀表工作順序進行安排，使化工生產(chǎn)效率能夠得到提升。程序化控制是推動智能化控制方向發(fā)展的關(guān)鍵，可以有效地將化工儀表與生產(chǎn)過程相結(jié)合，使儀表能夠?qū)どa(chǎn)過程進行有效監(jiān)測，提高化工儀表的程序化控制水平。以生產(chǎn)溫度控制為例，化工生產(chǎn)過程中需要將溫度控制在一定范圍內(nèi)，以此來保障化工生產(chǎn)的質(zhì)量及安全性。假設(shè)溫度范圍為[T1，T2]，那么可以通過if判斷語句進行編程，通過持續(xù)性的儀表監(jiān)測，將溫度限定在T1～T2，這樣便可以實現(xiàn)程度化控制過程，對化工生產(chǎn)溫度能夠得到準確的判斷，保障生產(chǎn)過程能夠順利進行。

2.5 PID控制技術(shù)

PID控制是實現(xiàn)閉環(huán)控制的重要方式，可以提高生產(chǎn)控制的精度，使產(chǎn)品的質(zhì)量能夠得到保障。PID控制具有三種可調(diào)節(jié)的控制參數(shù)，分別為比例（P）、積分（I）、微分（D），可以使化工生產(chǎn)控制過程更加精確，實現(xiàn)良好的控制效果。PID參數(shù)具有可調(diào)節(jié)的特性，可以動態(tài)地對控制過程進行調(diào)整，在控制方面具有較高的優(yōu)越性。由于采用閉環(huán)控制方式，可以對化工儀表形成良好的反饋控制效果，使控制措施能夠順利地實現(xiàn)。在化工生產(chǎn)過程中，當被控量的結(jié)構(gòu)難以確定時，則需要確立精確的數(shù)學(xué)模型，這時，可以采用PID控制方式對化工生產(chǎn)系統(tǒng)進行動態(tài)調(diào)節(jié)，依據(jù)經(jīng)驗進行現(xiàn)場調(diào)試，進而保障化工生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。PID控制器是該控制算法的核心，需要合理地進行設(shè)計。以溫度系統(tǒng)為例，需要PID參數(shù)分配如下：P（比例）20～60;I（積分）3～10;D（微分）0.5～3。

2.6 自動檢測修復(fù)技術(shù)

自動檢測修復(fù)是化工穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵，需要做好該控制技術(shù)的應(yīng)用工作，使系統(tǒng)故障能夠得到及時排除，進而提高系統(tǒng)的自我修復(fù)能力。在化工生產(chǎn)系統(tǒng)中安裝有大量的儀表設(shè)備，通過儀表設(shè)備可以實時進行數(shù)據(jù)采集，對化工生產(chǎn)狀況進行判斷，這樣可以使故障信息能夠及時被發(fā)現(xiàn)，進而采取相應(yīng)的解決措施。在自動檢測作用下，可以使系統(tǒng)的故障被及時發(fā)現(xiàn)，同時使故障問題得到準確定位，有助于故障修復(fù)的進行。一旦化工生產(chǎn)過程出現(xiàn)故障，自動檢測系統(tǒng)將會產(chǎn)生報警，提醒工作人員化工生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生故障，與此同時，系統(tǒng)會對故障實施自動修復(fù)，保障化工儀表能夠處于安全運行狀態(tài)下，使化工生產(chǎn)系統(tǒng)能夠正常工作。

2.7 在線監(jiān)測技術(shù)

在線監(jiān)測是一種重要的控制手段，需要眾多化工儀表進行配合使用，這樣才能實現(xiàn)良好的在線控制效果，使化工生產(chǎn)系統(tǒng)具有穩(wěn)定的運行特征。在線監(jiān)測具有實時性的特點，可以使控制系統(tǒng)與化工儀表建立有效的聯(lián)系，使化工監(jiān)測水平得到保障。

（1）可以保障化工生產(chǎn)的質(zhì)量，使物料比例能夠得到精準控制，使化工產(chǎn)品具有良好的質(zhì)量。

（2）可以提高化工生產(chǎn)的安全性，通過化工儀表的持續(xù)化檢測，使生產(chǎn)安全隱患能夠及時消除，防止生產(chǎn)系統(tǒng)運行過程中發(fā)生危險，進而提高生產(chǎn)風(fēng)險控制水平。在化工生產(chǎn)過程中，影響生產(chǎn)安全的參數(shù)較多，如溫度、壓力等，一旦這些參數(shù)超過限定值，將會引發(fā)嚴重的安全問題，因而在線監(jiān)測具有重要作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，儀表是化工生產(chǎn)控制的關(guān)鍵，需要合理地采用控制技術(shù)，使儀表能夠更好地承擔檢測功能，保障化工生產(chǎn)過程能夠穩(wěn)定進行。而且，通過控制技術(shù)可以提高化工生產(chǎn)的安全性，使自動化生產(chǎn)水平能夠得到保證，有助于化工企業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)層面的發(fā)展。

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