精細(xì)化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

胡忠艷 譚華新

摘 要：在我國(guó)化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，精細(xì)化工生產(chǎn)逐漸代替了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，不過，精細(xì)化工生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中自動(dòng)化程度較高，這會(huì)給精細(xì)化工生產(chǎn)行業(yè)在技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)是帶來很多的困擾。因此，需要對(duì)精細(xì)化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行研究，改進(jìn)相關(guān)的技術(shù)，促進(jìn)精細(xì)化工生產(chǎn)的發(fā)展。本文主要針對(duì)精細(xì)化工生產(chǎn)過程中的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，并提出有效的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工；生產(chǎn)過程；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)也在快速的發(fā)展，對(duì)化工產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式產(chǎn)量少、質(zhì)量差，滿足不了現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)的需求，因此，需要比較精細(xì)的化工生產(chǎn)才能解決質(zhì)量差的問題。

1 精細(xì)化工生產(chǎn)特點(diǎn)分析

精細(xì)化主要具備以下特點(diǎn)：①品種多、批量小，以生產(chǎn)化工實(shí)驗(yàn)用的指示劑為例，配置的物料濃度比較低，而且每一次的用量大約為幾毫升，甚至還會(huì)更少。②綜合性的生產(chǎn)流程及多功能生產(chǎn)裝置復(fù)雜，所以要求工廠在市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，采用更加綜合的生產(chǎn)流程和多工程生產(chǎn)裝置。③具有較強(qiáng)的商品性，生產(chǎn)企業(yè)要在市場(chǎng)需求、客戶需求下開發(fā)出性能強(qiáng)的產(chǎn)品，充分應(yīng)用復(fù)配技術(shù)，使產(chǎn)品的優(yōu)良性能得以有效發(fā)揮。

2 精細(xì)化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在精細(xì)化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)過程中，主要是利用全自動(dòng)化集成設(shè)計(jì)的思想。S7-400h1是整個(gè)系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，而wincc則是系統(tǒng)操作的監(jiān)控終端，控制主要的構(gòu)成項(xiàng)目有功能模塊、CPU、接口模塊、通信模塊、電源模塊以及信號(hào)模塊等方面組成，在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)是整個(gè)過程的控制單元，在過程控制層中，控制系統(tǒng)的位置至關(guān)重要，也是集散控制系統(tǒng)的重要核心。

2.2 控制系統(tǒng)的操作員站

控制系統(tǒng)的操作員站主要負(fù)責(zé)對(duì)精細(xì)化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)操作設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，它位于中控室中，檢查出問題之后，要及時(shí)對(duì)相關(guān)工藝的參數(shù)進(jìn)行修改。除此之外，在操作站中，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，以備不時(shí)之需，還要設(shè)置實(shí)時(shí)的曲線，關(guān)注不同時(shí)刻的動(dòng)態(tài)信息，以及報(bào)警消息等重要的功能。由于精細(xì)化工生產(chǎn)的工藝比較復(fù)雜，在整個(gè)項(xiàng)目過程中，就要使操作員站的環(huán)境以及設(shè)備更加先進(jìn)，提高信息的可靠性。

2.3 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括觸摸屏、以太網(wǎng)、安全栓、軟件設(shè)計(jì)這幾個(gè)方面，接下來就主要介紹一下這幾個(gè)方面。觸摸屏：在精細(xì)化工生產(chǎn)的車間現(xiàn)場(chǎng)，可以設(shè)置一個(gè)觸屏版，車間相關(guān)的監(jiān)測(cè)人員可以直接利用觸屏版對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)設(shè)備直接進(jìn)行監(jiān)督或者控制其操作；以太網(wǎng)卡：以太網(wǎng)是連接S7_400h系統(tǒng)與操作員站之間的媒介，起到傳遞信息的作用；安全栓：在DCS系統(tǒng)中，輸入的設(shè)備主要是通過電流信號(hào)，儀表輸出的電流信號(hào)可以傳遞壓力以及溫度等多方面的信息，使這些信息可以直接傳到DOS系統(tǒng)中，從而達(dá)到對(duì)調(diào)節(jié)閥門莒南縣控制的目的；軟件設(shè)計(jì)：在SIMATI軟件的設(shè)計(jì)過程中，STEP7是重要的一個(gè)部分，SIMATIC可以用來編程序邏輯控制器進(jìn)行組態(tài)和編程。

3 精細(xì)化工生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

3.1 控制系統(tǒng)的專業(yè)性很強(qiáng)、品種多、批量小

目前，市場(chǎng)對(duì)精細(xì)化工產(chǎn)品的需求在不斷的變化，產(chǎn)品的壽命不長(zhǎng)，很快就會(huì)被淘汰，更新?lián)Q代的速度非常快，所以很多企業(yè)都是采用小規(guī)模的生產(chǎn)模式，這就需要生產(chǎn)的企業(yè)加快開發(fā)和研究的速度，最大限度的減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)、縮小實(shí)驗(yàn)的規(guī)模，使研究的過程盡量縮短，盡快的達(dá)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化的速度和效率。因此，要加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)測(cè)量和數(shù)據(jù)采集的手段，深化數(shù)據(jù)的分析處理，為產(chǎn)品的加工過程建立起有效的模型，更多的應(yīng)用模擬仿真的方法來優(yōu)化技術(shù)。為了提高生產(chǎn)過程中的靈活性和實(shí)用性，使其可以滿足多種要求的、多種目的的生產(chǎn)需求，需要借助計(jì)算機(jī)的精準(zhǔn)測(cè)量和集成批量配方進(jìn)行控制，還要按照產(chǎn)品的工藝不同和操作規(guī)程不同來設(shè)置不同的路線，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加有效，可以很好的控制生產(chǎn)中的參數(shù)變化，最終達(dá)到安全可靠的操作和控制工藝的過程。因此，在生產(chǎn)過程中一定要控制生產(chǎn)過程中的柔軟性，可以有效的縮短生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可以更好的與多變的市場(chǎng)需求相適應(yīng)。

3.2 控制系統(tǒng)有比較強(qiáng)的非線性、時(shí)變性，可以生產(chǎn)批量小的精細(xì)化產(chǎn)品

精細(xì)化工生產(chǎn)多運(yùn)用間歇性及半連續(xù)性的工藝，這種工藝在生產(chǎn)過程中都是一批一批的進(jìn)行投料，并經(jīng)過精餾、提純、干燥等多種物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)來完成批量生產(chǎn)。這種技術(shù)也在隨著社會(huì)不斷的發(fā)展而發(fā)展，根據(jù)不同的市場(chǎng)需求而發(fā)生變化，呈現(xiàn)出大規(guī)模、大范圍的動(dòng)態(tài)變化，在通常情況下，產(chǎn)品的附加值會(huì)根據(jù)投料的純度而發(fā)生變化，如果對(duì)純度的要求比較高，就要根據(jù)材料的熔沸點(diǎn)不同，運(yùn)用到分餾和精餾的方法，使其更具備明顯的非線性特征。產(chǎn)品的精細(xì)化程度是一個(gè)不斷重復(fù)的過程，因此，在不同的批次的生產(chǎn)過程中，可以借用上一批次的生產(chǎn)過程，并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)，并從中獲得有效的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，留給后續(xù)的批次使用，從而促進(jìn)產(chǎn)品工藝操作的改進(jìn)。因此，相關(guān)的操作人員要合理的對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行重復(fù)利用，使其可以一批次一批次的進(jìn)行迭代學(xué)習(xí)控制，具有一定智能的先進(jìn)控制，只有這樣才可以提高應(yīng)用的價(jià)值。

3.3 勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作步驟比較繁瑣

精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，會(huì)經(jīng)歷比較復(fù)雜的生產(chǎn)工藝流程，自動(dòng)化水平不太高，中間還要經(jīng)歷很多化學(xué)反應(yīng)，比較復(fù)雜，不知道鏈?zhǔn)椒磻?yīng)還是平行反應(yīng)，不好控制，有的時(shí)候不單單生成想要的產(chǎn)物，還會(huì)生成很多的同分異構(gòu)體，分離起來很麻煩，需要相關(guān)的工作人員進(jìn)行高強(qiáng)度的勞動(dòng)，時(shí)刻觀察反應(yīng)的動(dòng)態(tài)。而且生產(chǎn)過程中，一旦出現(xiàn)異常，或者溫度、水分控制不好，就會(huì)造成原料的浪費(fèi)，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量不合格，更嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)安全事故。因此，在生產(chǎn)過程中，要通過計(jì)算機(jī)的控制和計(jì)算，嚴(yán)格按照工藝的操作規(guī)定的步驟來進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)集成的控制，推動(dòng)精細(xì)化工程的測(cè)量和操作的自動(dòng)化，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和工作人員的安全不受傷害。

4 精細(xì)化生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展

在精細(xì)化工生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)過程的智能化是發(fā)展的必然趨勢(shì)，這也是制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。在智能發(fā)展過程中，對(duì)精確度的控制要求很嚴(yán)格，表現(xiàn)出了多種用途和多種運(yùn)用功能。在實(shí)現(xiàn)智能化中，要注意高精度的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制技術(shù)。所謂的機(jī)械化加工精度，就是機(jī)械設(shè)備的零件在生產(chǎn)加工過程中，它實(shí)際的參數(shù)與設(shè)計(jì)幾何參數(shù)之間的差距。它們所產(chǎn)生的差距就是加工的誤差，它是精度高低的一個(gè)直接的反應(yīng)，精度越高，誤差就會(huì)越小，因此，在生產(chǎn)過程中，要不斷的減小誤差，盡量使每一個(gè)生產(chǎn)的過程都精確化，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率，未來的精細(xì)化生產(chǎn)的控制系統(tǒng)會(huì)越來越好，自動(dòng)化系統(tǒng)不斷的提高，誤差會(huì)越來越小，減少高強(qiáng)度的勞動(dòng)力。

5 結(jié)語

總而言之，雖然精確化生產(chǎn)過程仍然有其缺點(diǎn)的存在，但是相對(duì)于傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)技術(shù)來說，精確化的化工生產(chǎn)已經(jīng)有很多的優(yōu)勢(shì)了，在生產(chǎn)過程中，通過對(duì)化工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)精確化管理和控制，可以大大的提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。因此，需要根據(jù)具體的實(shí)際需求，采用合理的設(shè)計(jì)方案，保證精確化工生產(chǎn)控制系統(tǒng)得到有效的發(fā)揮。

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