化工自動化的過程控制分析

王興波

摘 要：化工工業在我國社會生產中是重要的一部分，化工自動化中通過使用儀表自動化提高了生產效率，使生產更加具有精準性。在化工自動化過程中要重視自動化儀表和自動控制的選擇，本文重點分析了化工自動化過程中的控制分析，包括現場總線控制系統和現場總線控制系統的發展狀況，希望能為化工生產企業提供一定的借鑒意義。

關鍵詞：化工自動化；過程控制；現場總線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.111

0 前言

近年來，我國電氣工程迅速發展，不同類型的自動化技術逐漸在化工環節中使用，其中重點使用的就是化工儀表和自動控制系統，對化工業發展有重要的作用。因此，必須要重視化工儀表的使用以及自動化控制系統的選擇。

1 化工自動化控制系統的發展狀況

“控制”表現了人們對自然的征服欲望，控制理論的出現主要反映了人類在認識大自然并對大自然進行改造過程的狀態，控制思想和技術的應用隨著社會的變化和發展逐漸被應用到不同的領域。通常情況下人們對化工自動控制系統的認識要從20世紀50年代的氣動信號控制看成第一代而第二代被認為是4～20mA等電動模擬信號控制系統，第三代自動化過程控制為數字計算機集中式控制系統，第四代是集散式分布控制系統 （DCS），第五代化工自動化控制被看做為現場總線系統（ FCS），也就是目前常用的自動化過程控制的方式。現場總線控制系統通過使用公開化和標準化的方案，克服封閉系統形成的缺陷，突破了第四代控制系統的通訊專用網絡預先，形成了全新的分布結構，在控制力度上，實現了控制功能放置到現場的目標。化工材料分公司的現狀是屬于錫產品深加工企業共有四個車間，其中有兩個車間生產無機錫，兩個車間生產有機錫，在2016年和2017年分別對兩千噸甲基錫和丁基錫進行自動化升級改造，原PLC控制改為了DCS系統控制，極大的提高了勞動生產率，并且使生產工藝控制參數更加精準。目前，無機錫生產過程控制自動化程度較低，正籌備改為自動化控制。

2 現場總線控制系統

2.1 現場總線控制系統原理

過去一段時間，計算機控制系統得到廣泛的應用，但是現場儀表以及控制器都要進行一對一的物理方面的鏈接，這種方式很有可能造成現場安裝的不便，調試以及維護過程中也會造成很大的不便之處免責也是計算機控制系統存在的缺陷。另外，計算機控制系統在使用過程中，現場儀表的參數和診斷的故障很難即使的掌握，在最底層的執行機構最終演變成為控制系統的最薄弱部分。區別于計算機控制系統，現場總線控制榮國數字信號的傳輸，使得一條通信線纜上能夠通過技術手段實現多個現場設備的連接。不再需要通過 A/D、D/A 等 I/O 組件完成現場控制，只需要通過使用相應的工藝對現場控制的設備進行添加，并把現場儀表按照就近原則與原來的通信線進行連接即可，不需要另外添加組件，簡單方便。

2.2 現場總線控制技術特征

首先是具有全數字化的通信方式，現場控制設備的現場信號都始終是數字的特點，能夠實現全數字化通信；現場控制設備的互聯網是開放型的，能夠和任何相同標準條件下的設備進行間接，提供了非常便利的功能；現場總線技術也具有互相操作性以及互相作用效果，不同制造廠制造的設備之間可以蚃進行通信，并形成統一的形態，不同廠家生產的性能相對類似的設備之間可以實現互相使用的效果；另外對現場總線技術的智能化來說，總線儀表能夠實現原有的一切功能狀況，又加入了數據處理功能以及狀態分析的功能。同時對于設備出現故障的情況下，通過系統進行診斷能夠及時的發現設備運行中出現的問題，方便及時的處理；現場總線技術設備還具有系統架構高度分散的效果，能夠采用相應的技術，把傳統的控制站功能特征分到現場儀表上，形成全面式分布結構。

3 現場總線控制系統的現狀和應用前景

3.1 現場總線控制的現狀

現場總線控制系統主要結合了計算機網絡技術，自動化技術，儀表技術以及制造技術等形成的，對現場總線的控制和發展有重要的作用。隨著網絡技術的不斷發展，使現場控制能夠發揮更加重要的作用。系統控制正在向智能化、網絡化的趨勢發展，并在發展中源源不斷的新技術形式補充，對于更好的發揮現場總線控制技術有重要的幫助。需要對分布式實時系統更深一步的探究，設計到結構狀況，實時通信，系統容錯等因素較多，對于現場總線實現更強大的可靠性和實時性以及應用的安全性有一定的影響作用。

科技發展到如今，世界上存在的現場總線有幾十種，每一種總線在不同領域都有相應的應用情況。比如說在石油、化工、醫藥等領域的過程控制主要施用的現場總線為FF、PROFIBUS-PA ；在建筑領域、農業以及交通等領域施用的現場總線通常為LonWrks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet ；加工制造行業的現場總線施用頻率較高的是PROFIBUS-DP等等，在不同的領域會有相應適當的現場總線，很多現場總線為了更夠深入到更多的市場，還會選擇努力成為國家或者當地的標準。比如說德國的現場總線標準就是PROFIBUS，同時，法國也有自己的現場總線標準WorldFIP 。就目前的現狀來講，現場總線情況要能夠實現通訊技術，對于儀表的開發上也要引起重視，還有網絡的優化，總線的兼容等都是需要解決的問題。

3.2 現場總線控制的發展前景

我國目前的總線控制系統大多數采用的還是集散式分布控制系統 （DCS）主要儀表是電皿儀表，現場總線控制還不能實現大范圍的使用和控制，但是現場總線是未來發展的必然方向，在短時期內集散式分布控制系統還處于高度應用狀態，現場總線控制在逐漸發展中，完全代替集散式分布控制還需要一定的時間。不過，經過不斷的技術改造，先使集散式分布控制系統和部分的現場總線聯系起來，形成共存的狀態，再逐步的完善，爭取過渡到現場總線占主導地位的狀況。

4 結語

綜上所述，我國目前的發展中自動化控制水平還處于相對較落后的狀態，在發展過程中，要不斷的引進國外先進技術，不斷完善集散式分布控制系統，盡可能快的實現現場總線控制的局面，提供我國化工自動化的控制程度。

參考文獻：

[1]張強.化工自動化的過程控制分析[J].商品與質量，2016（51）.

[2]劉邦波，李素明.現代化工儀表及化工自動化的過程控制分析[J]. 化工管理，2016（02）：199.

[3]向守會.現代化工儀表及化工自動化的過程控制分析[J].文摘版：工程技術，2015（16）：266.endprint