自動化控制技術在化工生產中的應用與展望

（天津長蘆海晶集團有限公司，天津300450）

1 前言

隨著科技的不斷進步，我國自動化控制技術的應用更加多元化、智能化，特別是嵌入式計算機的使用，對控制系統和自動化儀表的發展產生了深遠影響。當前，化工產業已經成為了我國工業發展的重要組成部分，市場對于化工產品的需求量及品質要求日益提高。此外，化工生產屬于高危行業，保障生產過程的安全性更是重中之重。可見，提高化工企業生產運行的自動化程度，創新及靈活運用自動化控制技術，排除可能會發生的隱患因素，進一步提升生產效率和產品質量，對化工行業的發展具有非常重要的現實意義。

2 自動化控制技術概述

自動化控制技術是運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，對生產過程進行檢測、控制、優化、調度、管理和決策，以達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術。通過采用獨特的控制算法和控制方案，在無人直接參與的前提下，對生產環境中的溫度、壓力、流量、液位等參數進行監測和控制，從而實現控制理論和實際生產的有機協調，使被控對象或過程按照既定程序自動運行[1]。

3 自動化控制技術在化工生產中的應用現狀

根據我國近年來化工企業自動化控制技術的應用情況可以看出，控制系統及儀表設備等的普及應用，較大程度地促進了化工企業在生產管理、自動化運行方面的發展。

3.1 控制系統應用現狀

在化工行業自動化控制過程中，最常見的控制系統包括PLC和DCS控制系統等。PLC又叫做可編程邏輯控制器，采用可以編制程序的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，實現對整個工業生產的過程控制。DCS控制系統又稱為分散控制系統，由過程控制級和過程監控級共同組成，運用計算機分別控制生產過程中的多個控制回路，具有數據獲取、直接數字控制、人機交互以及監控和管理等功能，DCS控制系統的應用實現了工業生產的分散控制、集中操作以及分級管理和靈活配置[2]。無論是PLC還是DCS的運用，都極大地減輕了工作人員的勞動強度，提高了化工企業的生產效率，加強了企業對生產成本和過程控制的管理。

3.2 自動化儀表應用現狀

3.2.1 現場參數檢測

在化工生產中，現場設備的工作狀態、介質的參數變化會影響產品的最終品質。生產企業通過采用現場檢測儀表與控制系統有機結合，將管道壓力、流量、溫度等檢測數據通過模擬與數字信號間的轉換，傳輸到控制器中，在掌握被測點位時時狀態的同時，還可根據參數的重要程度對其進行閉環控制，從而大幅提高了參數的準確性，保證了控制的穩定性。

3.2.2 物質成分檢測

通過調節控制生產過程中的壓力、流量、物位、溫度等保證產品質量，是一種間接的控制方式，并不能反映出生產過程中原料、中間產物及最終產品的品質情況。成分分析儀表的研發與應用帶動了自動化控制技術的又一進步，該類儀表是定性和定量分析物質組成的儀表，能直接指示物質成分及含量，從而更全面地檢測及控制整個生產過程。常見的分析儀器主要有氧化鋯氧分析儀、氣相色譜分析儀、紅外光譜分析儀、熱值分析儀等。

4 自動化控制技術在化工生產中的發展趨勢分析

4.1 對控制硬件的兼容性要求更高

化工生產的過程控制體現在數據采集、自動化控制、計算機監控、經營決策、設備維護等各個環節，通過信息平臺集中反映到自動化控制系統，整個過程對自動化控制的硬件要求提出了挑戰[3]。從現階段來看，開發廠商獨立經營各自的硬件設備，在生產企業采購使用的過程中，可能會存在不兼容或接口不統一等問題。這就要求供應商之間統一規范接口類型，以實現不同廠家設備如智能儀表、變頻器、工業鍵盤等與控制器之間數據交換的暢通。由此可見，化工自動化控制硬件未來只有在兼容性、靈活性、抗干擾性等方面取得進展，才能夠實現過程控制中各個階段、各個系統之間的良好對接，從而確保任一環節的更新換代不會影響企業的正常生產。

4.2 現場總線控制系統的發展應用

現場總線控制系統是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站通信系統，主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。作為新型自動化控制系統，在系統結構上發生了很大變化，其顯著特性是運用網絡信號進行傳輸聯絡，通過單節點或多節點共同實現所需要的自動控制功能，是高度網絡集成的自動化系統[4]。現場總線控制系統具有智能化、數字化、微型化、開放化等特點，可將大量現場信息存儲在現場設備中，包括各種運行檢修記錄、設備調整記錄、環境參數記錄等，可明顯提高現場設備的管理水平，讓控制效果得以最大限度的發揮，使用現場總線控制系統已成為化工行業控制系統的重要發展與應用方向。

4.3 對技術人員素質要求越來越高

由于我國自動化控制技術在化工領域的研究起步相對較晚，企業自動化控制技術人員的素質普遍不高，集中表現在對自動化控制理論理解不夠透徹，缺乏與化工行業相關的專業技術知識，操作不合理不規范等方面。這就需要我們大力培養既懂自動化技術又了解化工知識的復合型自動化技術人才。一方面，企業要對自動化控制工作給予一定的重視，引導員工更新觀念；另一方面，加強技術人員理論知識與實踐培訓，培養解決突發狀況的能力，從而提升自動化設備的整體利用率及使用壽命，降低生產成本，保證產品質量。

5 結束語

自動化控制技術的發展是推進現代化生產不斷前進的動力和基礎，隨著技術難題的逐一攻克，將進一步對我國化工行業的發展產生積極有利的影響。由此可見，自動化控制技術的廣泛應用是化工行業發展的必然要求和發展趨勢，不僅有利于提高企業的經營管理能力和生產效率，而且有助于降低能源消耗，為化工行業的快速發展提供有力保障。