石油化工行業自動化儀表特點與控制技術分析

史川　曹山輝　王博

[摘要]自動化技術屬于未來工業的主要發展趨勢，尤其是在石油化工行業中全面實現設備的自動化。利用使用自動化控制技術，不僅能夠有效提高石油化工行業生產效率，還能夠使企業生產成本得到降低，促進化工產品質量及企業經濟效益的提高。

[關鍵詞]石油化工 自動化 控制技術

一、石油化工行業自動化儀表的概述

目前我國石油化工行業自動化儀表的實際情況，其主要包括以下三個階段：設計、施工和調試，無論是哪個階段都必須根據國家相關標準要求進行，同時設計、施工以及安裝工作人員，必須具備較強的專業技能和知識，確保自動化儀表能夠安全、穩定運行，進而使其能夠充分發揮出自身的作用和價值。

根據功能、性質的不同，我們可以將自動化儀表分成以下五種類型：一是，根據儀表本身性質的不同，可以分為三種類型，即液動、氣動以及電動這三種形式的儀表：二是，根據儀表結構的不同，可以將其分為基地式儀表、綜合控制式裝置以及單兀組合式儀表這三種：三是，根據工作人員對其安裝的方式不同，可以將其分為現場型儀表、架裝型儀表以及盤裝型的儀表：四是，根據其功能的不同，可以將其分為智能型的儀表和非智能型的儀表；五是，根據其信號表現形式的不同，可以將其分為模擬型儀表和數字型儀表兩種。由此可以看出，自動化儀表的種類是非常多的，這也是其能夠在各個行業中得到廣泛應用的一個重要前提。

二、石油化工行業自動化工業儀表的特點

石油化工行業自動化控制儀表主要特點是采用先進的微電腦芯片及技術，減小了體積，并提高了可靠性及抗干擾性能概括起來，主要包括以下幾點：

（一）自動化工業儀表的可編程功能

在控制電路的過程中，硬件軟化可以通過一些接口芯片的位控特來進行一個比較復雜的功能控制，它的軟件編程就是以儲存控制程序代替往常的順序控制如果在這個過程中用硬件代替，則需要一個完備的定時和控制電路所以，總的來說，如果可以利用軟件置入儀器儀表來代替常規的邏輯電路，則可以極大地簡化了硬件的結構。

（二）自動化工業儀表的記憶功能

往常，儀表采用的形式一般都是時序電路和組合邏輯電路，它們只可以在一定的時刻里記憶一些簡單的狀態，但是一當下一狀態到來之后，前面記憶到的狀態就完全消失掉了但自從吧微機引入到儀表的應用之后，它的隨機存儲器本來就可以記憶前一狀態中的信息，所以只要一充上電，這些記憶便可以一直被保存下來，同時還可以記憶其它狀態的信息，再進行信息的重現和處理。

（三）自動化工業儀表的計算功能

由于微型計算機是自動配置在自動化儀表中的，因此可以實現高精度的多種復雜計算在自動化儀表的計算中，我們還可以進行確定極大和極小、被測量的給定先檢測和乘除一個常數等各方面的比較和運算。

（四）自動化工業儀表的數據處理功能

在測量中，我們往往會遇到很多問題，例如自檢自校、線性化處理、抗干擾和測量值和工程值的轉換等待但是因為有了微處理器和軟件，我們都可以很方便地用軟件來處理這些問題第一，可以極大地減輕軟件的負擔，第二，豐富了處理功能除此之外，自動化儀表在檢索和優化等方面也是存在極大的功能的。

三、石油化工行業自動化工業儀表的控制技術

（一）常規控制

石化工業自動化的順序控制、批量控制和連續控制等這些基本控制策略是依然不變的，這些我們都可以從電動單元組合儀表、啟東單元組合儀表、常規DCS和新一代DCS的變化中觀察出來這些控制主要包括很多方面的內容，例如比率調節、均有調節、前饋調節、自動選擇調節、分成調節、串級調節、單同路控制、連續控制、分成調節、非線性調節和自動選擇調節等但是，PID調節依然是最基礎的具體來說，就是控制算法和功能塊基本沒有什么變化，而組態能力和控制方案的變化則是最大的。

（二）先進控制和優化

在現代化的控制論推動之下，各種各樣的智能化算法旱多樣化。其實除了智能PID控制器之外的其他多變量控制都已經在石化行業和煉油行業實現了生產實踐階段的運用雖然它的基礎是DCS，但是它既可以是一個軟件包，也是一個獨立的個體多變量動態過程軟測量技術和模型辨識技術都是和它有著極大的聯系的，多數都是采用PID串級控制和測控相結合的方式單一油源在煉油廠中的成功率最高，尤其是在卡邊控制上，它的平穩操作基礎的增效效果是最明顯的。

（三）人機界面

目前，石業化企業的形式已經不再是一對一的裝置和控制室，而是發展到多個裝置對應一個控制室的形式，并且它們的最終表現是以LCD和CRT顯示屏為主的，偶爾輔以一些顯示儀表和指示燈。鼠標和鍵盤操作為主，觸摸屏和少數旋鈕與按鈕則是輔助工具。工業電視的攝像頭畫面也實現了以DCS代替專用屏幕的目標。

在DCS的組態過程中，人機界面的操作策略是和控制策略緊緊相伴的在工位號操作的過程中，細目畫面、趨勢畫面和分組畫面等這類典型的“儀表棒圖”都是可以相伴的，可以快速實現“組態”但是模擬圖的制作則需要比較謹慎，需要我們按照工藝要求來實現，這些都是關系到報警、優化操作、事故判斷和信息處理能力等人機界面是否能夠取得友好相處的問題一方面，我們需要提高DCS和HM工等軟件產品的性能，另一方面，我們除了需要控制方案等指標的實現之外，還需要注意控制在系統集成過程中的硬指標的實現，在人機界面這些軟指標方面也需要盡到百分之一百的努力，更加需要工作人員樹立無私的服務思想，和工藝操作人員之間進行密切的配合，從而在工藝裝置中實現最完美的操作。

（四）安全儀表系統

石化裝置的安全性要求如今越來越備受各方面的關注，主要都是由于連續化和大型化以及工藝過程中易燃易爆等原因引起的。以往的單純由DCS設備來實現安全連鎖保護的方法如今己經不能再滿足企業的需求，所以緊急停車系統的加入顯得尤其重要。

四、結束語

化工生產自動化性能的提升有利于加快生產效率，并提升設備利用率，實現生產效益的最大化。儀表設備復雜程度較高，管理工作難度也不斷上升。自動化儀表可開展各類工藝參數的系統化檢測、統計及控制工作，可維持較高的生產效率，不斷推動著現代化建設事業進程。石油化工儀表中的自動化控制技術主要包括自動化檢測與修復技術、監測模型分析技術、實時儀表監控技術等，未來石油化工儀表自動控制首要發展目標是安全特性，結合自動化控制技術的優化提升不斷促進石油化工行業的發展。