化工企業(yè)電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣化自動(dòng)化設(shè)備的安裝使用已經(jīng)成為現(xiàn)代化水平的標(biāo)志。本文闡述了化工企業(yè)電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，并且分析了化工企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè) 電氣自動(dòng)化 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類號：TM402 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）0029-01

電氣自動(dòng)化涉及到自動(dòng)化、電工、電子以及計(jì)算機(jī)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有非常重夷作用。電氣自動(dòng)化從最初的手工操作發(fā)展到連續(xù)工藝，應(yīng)用技術(shù)越來越先進(jìn)，應(yīng)用范圍越來越廣泛。

1 化工企業(yè)電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)

1.1 電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

電氣自動(dòng)化應(yīng)該滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制[1]的要求；在滿足控制要求的基礎(chǔ)上，電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該簡單、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠；對于生產(chǎn)機(jī)械與電氣自動(dòng)化的關(guān)系，應(yīng)該從制造成本、工藝要求、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、管理維護(hù)等方面進(jìn)行妥善處理，很多生產(chǎn)機(jī)械都是通過機(jī)電結(jié)合控制方式實(shí)現(xiàn)控制要求；科學(xué)合理地選用生產(chǎn)中所需要的電器元件。

1.2 電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)理念

（1）現(xiàn)場總線監(jiān)控。現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)非常豐富，智能化電氣設(shè)備的發(fā)展也十分迅速。另外，自動(dòng)化設(shè)備的功能是獨(dú)立的，組態(tài)相當(dāng)靈活，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓，使整個(gè)系統(tǒng)具有可靠性。（2）集中監(jiān)控。集中監(jiān)控有利于系統(tǒng)管理和維護(hù)，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，控制站的防護(hù)要求不高。但是集中控制將整個(gè)系統(tǒng)的功能全部集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，因此處理器的任務(wù)非常繁重，會(huì)影響到處理器的處理速度。（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控[2]能夠節(jié)約大量電纜、節(jié)約安裝費(fèi)用、節(jié)約安裝材料，而且遠(yuǎn)程監(jiān)控的可靠性非常高、組態(tài)非常靈活。但是電廠電氣部分通訊量很大，而遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場總線的通訊速度比較低，因此遠(yuǎn)程監(jiān)控適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，不適合全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 化工企業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

2.1 先進(jìn)控制

（1）先進(jìn)控制的特點(diǎn)。

在化工生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，很難建立數(shù)學(xué)模型。當(dāng)對自動(dòng)化過程實(shí)施控制的時(shí)候，如果常規(guī)控制的效果不理想，那么就可以實(shí)施先進(jìn)控制。同傳統(tǒng)的控制技術(shù)相比，先進(jìn)控制能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行預(yù)測和推斷，并逐漸向智能化方向發(fā)展。另外，先進(jìn)控制能夠進(jìn)行多變量耦合、大時(shí)滯等，對復(fù)雜的多變量進(jìn)行處理和控制。

（2）先進(jìn)控制的應(yīng)用。

在化工生產(chǎn)過程中，通過辨別技術(shù)，可以確立變量之間的關(guān)系；通過建立動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)模型，能夠表示實(shí)際化工生產(chǎn)過程，控制和約束輸入變量和輸出變量的關(guān)系；在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的時(shí)候，很容易受到現(xiàn)場噪音的干擾，因此當(dāng)采集和處理數(shù)據(jù)時(shí)，對采集的變量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，保證它們的有效性和可靠性；對于不可測量的變量數(shù)值一定要進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算；通過軟測量技術(shù)，獲取飽和蒸汽壓、反應(yīng)熱、某些蒸餾塔的質(zhì)量指標(biāo)數(shù)值。

先進(jìn)控制的應(yīng)用不僅包括傳統(tǒng)的比值、串級和前饋控制等過程，還包括先進(jìn)的專家系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。智能控制系統(tǒng)可以診斷自動(dòng)化生產(chǎn)的故障，監(jiān)控自動(dòng)化生產(chǎn)的過程。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)?fù)雜多變的模式及聯(lián)想預(yù)測和記憶進(jìn)行控制和處理。

2.2 現(xiàn)場總線

（1）現(xiàn)場總線的特點(diǎn)。

現(xiàn)場總線通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，連接自動(dòng)化系統(tǒng)和智能現(xiàn)場設(shè)備。現(xiàn)場總線將儀器儀表設(shè)備和現(xiàn)場連接起來，并進(jìn)行了有機(jī)整合。現(xiàn)場總線對于化工工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域具有非常大的影響。現(xiàn)場總線基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)，使系統(tǒng)的單回路調(diào)節(jié)器、現(xiàn)場變送器、現(xiàn)場執(zhí)行器、可編程序控制器、數(shù)據(jù)記錄儀等生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化化、雙向串行以及多變量。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)同現(xiàn)有的DCS、PLC等相比，能夠進(jìn)行多點(diǎn)通信、控制現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)、還具有開放性和互可操作性的特點(diǎn)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是目前化工行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)冗余性的問題，F(xiàn)CS的功能沒有DCS完善，可靠性也沒有DCS強(qiáng)，市場上的應(yīng)用也沒有DSS廣泛。

（2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，能夠在化工企業(yè)電氣自動(dòng)化過程中，節(jié)約生產(chǎn)成本費(fèi)用、機(jī)械設(shè)備的安裝費(fèi)用和投資費(fèi)用。但是現(xiàn)場總線控制技術(shù)的室內(nèi)設(shè)備非常少，總線結(jié)構(gòu)簡單，一對雙絞線就可以連接很多的設(shè)備和儀表，所以硬件投資額度比DCS系統(tǒng)低，能夠減少電纜和槽盒的使用量和安裝費(fèi)用，減少前期基礎(chǔ)性投資，減少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝程序，減少了操作人員的工作量，降低操作人員的工作強(qiáng)度，簡化工作流程。

運(yùn)用現(xiàn)場總線控制技術(shù)，還能夠節(jié)約自動(dòng)化生產(chǎn)的后期投資。當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生變化的時(shí)候，比如生產(chǎn)后期需要增加一定的控制設(shè)備，那么不需要重新添置新電纜，只需要在原先的舊電纜的基礎(chǔ)上就近連接，就能夠擴(kuò)大規(guī)模，從而節(jié)約后期電纜投資費(fèi)用和用于敷設(shè)電纜的費(fèi)用。另外，現(xiàn)場總線控制技術(shù)還有利于操作管理人員準(zhǔn)確快速地了解和查詢自動(dòng)化生產(chǎn)情況，實(shí)時(shí)掌握和控制生產(chǎn)現(xiàn)場以及自控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，保證總線控制系統(tǒng)的安全性、可靠性以及有效性。

3 化工企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢

小到開關(guān)設(shè)計(jì)，大到宇航飛機(jī)，都有著電氣自動(dòng)化的身影。電氣自動(dòng)化的應(yīng)用非常廣泛，包括電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、經(jīng)濟(jì)管理、電子信息處理技術(shù)、試驗(yàn)技術(shù)、市場研制和開發(fā)等技術(shù)領(lǐng)域。通過電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，我們可以加快現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，節(jié)約有效資源，降低成本費(fèi)用，創(chuàng)造出更好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。大力發(fā)展電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠提升我國的電氣化使用水平和質(zhì)量，大大縮短我國與世界大國的差距，實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的規(guī)模化生產(chǎn)，規(guī)范我國電氣自動(dòng)化技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)代分布式、開放式、信息化是化工企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢。分布式的結(jié)構(gòu)能夠在網(wǎng)絡(luò)中建立獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，分散系統(tǒng)的危險(xiǎn)，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行；開放化能夠?qū)崿F(xiàn)各方網(wǎng)絡(luò)連接，將系統(tǒng)與外界聯(lián)系起來，提高信息的處理能力；而信息化能夠?qū)⒃O(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，時(shí)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管理控制一體化。

4 結(jié)語

當(dāng)前，市場競爭越來越激烈，我國應(yīng)該引進(jìn)外國電氣自動(dòng)化的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和工藝流程，實(shí)現(xiàn)自主開發(fā)。同時(shí)，還應(yīng)該以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)思想，根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際情況，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，并且尋找一條科學(xué)的發(fā)展道路，使電氣自動(dòng)化逐步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、國際化和全球化。

參考文獻(xiàn)

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