探析計算機控制在化工生產中的應用

史國昭

摘 要 近年來，隨著我國化工行業生產規模的逐漸擴大，傳統的生產控制手段已漸漸難以適應管理的要求。而計算機技術的發展和成熟，使得其極大程度上促進了化工生產的變革和發展，尤其是計算機控制技術的發展，大大提高了化工生產過程中對各類信息的分析和判斷能力，在我國化工生產控制過程逐漸發揮著無可取代的作用。因此，本文根據筆者的工作經驗，主要就計算機在我國化工生產的數字控制、監督控制和最優控制三方面作出了簡要闡述。

關鍵詞 計算機 控制 化工生產

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

1對于數字的直接控制

化工生產過程中，通過計算機外部裝置、A/D轉換器可以有效實現將生產現場的測量裝置所發送的電信號轉換成計算機所能接受的數字量信號。相比于所給定的信號R，這種測量信號可以得到信號偏差%=E，然后，計算機通過運用數字控制器能夠計算出與%=E相關的各種控制規律，進而實現控制信號的輸出。由于計算機所傳輸過來的數字信號是處于間斷狀態的。因而必須通過數字量/模擬量（D/A）轉換以及對于保持器的控制，轉變數字量信號為模擬量信號，進而實現對生產環節的控制。

譬如，化工生產中涉及到純化水系統或者注射水系統的控制時，往往需要控制PH值的變化，而生產過程中PH值的變化曲線并不是呈線性相關，普通的模擬儀表控制難度很大。然而，我們通過計算機進行控制時，當PH值出現變化時，計算機系統會自動改變控制器的系數，以實現對非線性PH中和 曲線的補償。在對PH值進行控制的過程中，計算機內設置的系數模型一方面會接受所傳來的PH信號，并且根據這一信號自動算出最合適的控制器系數，接著將該系數傳輸至控制器。另一方面，系統所給定的PH信號在與測量得出的PH信號經過一番比較之后，其中相對較差的信號會被傳送至控制器中進行計算，最后也是由控制器輸出對應的控制信號。一般，我們把這種能夠自主轉變系數的控制方式稱作自適應控制。

再如，在目前的間歇生產過程中，隨著產品產量、質量方面的需要，傳統的手工操作方式已經漸漸難以滿足要求，而要想在盡可能減少材料和能源消耗的基礎上實現生產效率的提高，就必須摒棄以往所使用的模擬儀表，引進計算機技術實現對間歇生產過程的控制，實現對生產過程的升溫升壓、自動配比加熱直到最后輸出產料。

2實現對生產過程的監督控制

目前，隨著經濟發展的逐漸深入，化工行業內對生產的控制已經不僅僅局限于對生產設備的控制，而是逐漸轉變到對生產現場信息的準確獲取和分析，對生產整體狀況的把握，并通過對生產過程的科學管理，確保企業的運行過程處于最優狀態。

目前，很多企業都還只是依靠傳統的人工手段獲取生產過程的各種信息，這種控制方式不僅難以及時獲得信息，還常常會造成很大的數據誤差等情況。而隨著行業發展的逐漸深入，以往的人工控制方式已經很難適應生產管理的需要，而計算機控制技術的確恰好解決了這一難題。其具體的生產控制原理如下：生產過程中，原始信息經過采樣器采樣和A/D變換器變換之后，傳輸至計算機控制系統。系統在對所接受的信息經過處理、加工之后，再將準確的信息傳送給工作人員。一般，從指標打印機、CRT顯示器等所給出的報表中都能很容易的找出這些信息。如果某些參數超過了規定要求，還能在第一時間內發出警報聲。

一般，計算機的監督控制方式可以分為兩種，即在線和離線，在線監督控制，就是信息傳送至計算機系統之后，系統自身通過對信息分析處理之后，自動作出決策，進而去控制生產過程，保證生產過程處于最佳狀態。而離線監督控制則是指計算機在對信息采集過后，通過一系列的處理運算，直接將處理過的信息反饋給工作人員，再由工作人員對這些信息進行判斷分析，進而做出決策再運用到生產過程中去，以保證生產過程處于最佳狀態。

3生產過程的最優控制

在上述的生產過程數字控制和監督控制兩個方面里，都存在著怎樣才能實現生產過程各環節的最優控制這一問題。下面，我們就針對這一問題進行介紹。生產過程的最優控制一般可以分為動態最優和靜態最優兩個方面，所謂的“動態最優”，當生產過程的工況狀態發生改變，即從一個狀態切換到另一個狀態時，通過控制變化的時間、耗費的物資和能源等以實現控制最優。而靜態最優則是指生產環節在保證能量和物料衡算之后，通過操作條件的設置，保證生產過程最優控制通常，要想實現最優控制，必須通過優化的數學模型予以支持，通過數學模型的建立能夠幫助化工過程科學的進行辨識和判斷。不過，化工生產過程極其繁雜，單單是想依靠數學方程進行描述是不現實的，有時，我們會通過調優操作技術輔助生產過程實現最優控制。

一般，我們會根據以下生產步驟實現最優控制，首先，確定最優的目標函數以及最合理的自變量之后，在此基礎上找出影響目標的各種因素并建立數學模型或者經驗模型，再通過計算機技術摸擬試驗修改模型，最后到生產過程中實施，保證實現最優化控制。最優化控制的實施主要是為了在保證最大產量和最優質量的基礎上盡可能地保證原材料的消耗最低，簡而言之，就是要使單位產品成本最低，利潤最高。當然，最優化控制的輸出不僅可以用來改變直接數字控制器的設定值，而且可以用來修正直接數字控制器的各種參數，進而保證生產過程處于最優狀態。

4結語

總而言之，傳統的人工控制方式已經漸漸難以適應當代化工行業快速生產的要求，而計算機控制技術的出現使得化工行業的生產過程發生了巨大的變化，并且隨著計算機智能技術的發展，未來，相信在化工工作者們的共同努力下，計算機在化工領域必然會有更廣闊的發展空間。

參考文獻

[1] 萬學達.計算機在化工設計中的應用進展[J].化工設計，2007（02）

[2] 謝月潔.計算機在化工設計中的應用[J].內蒙古石油化工，2004（03）