探討智能化儀表在化工控制中的應用

朱桂堡

恒力石化（大連）煉化有限公司 遼寧大連 116317

為適應現代化工生產工藝過程的高要求，應提高化工檢測儀表和控制儀表的信息化、網絡化和智能化。我國提出“中國制造2025”和“互聯網+”行動計劃國家戰略，推進化工儀表、過程控制向由智能化儀表和智能控制構成的化工生產過程智聯網方向發展，研究智能化儀表和現代化工生產過程控制應用具有重要的理論和實踐意義。

1 智能化儀表的構成

智能化儀表主要由硬件部分與軟件部分構成，其中，硬件部分主要由嵌入式處理器、存儲器、電源模塊、模擬量或數字量的I/O通道、外圍傳感器、數據通信端口、人機交互通道等部分構成。嵌入式處理器主要的作用是對傳感器采集到的數據進行分析和處理，并將處理后的數據發送到存儲器中保存；模擬量或數字量的I/O通道的作用是將檢測到的模擬信號或者數字信號轉變為系統能夠識別的二進制信號，并將系統輸出的數字信號轉換為電壓或者電流信號，驅動相應的執行機構動作；外圍傳感器的作用是檢測現場中的信號；數據通信端口的作用是實現智能儀表與外界計算機或者相關設備的數據通信；人機交互通道的作用是實現人與智能儀表之間建立交互的數據通道[1]。

2 智能化儀表應用于現代化工生產的難點

盡管多種智能化儀表已經開始在現代化工生產過程應用，但由于化工生產場所的特殊性，智能化儀表面臨應用上的難點。智能化儀表功能安全技術與安全儀表。功能安全技術與安全儀表是國際上最近發展的技術，目的是防止化工設施生產異常事故以致危及人身與設備安全。我國大型石化工程項目已經規定必須事先進行功能安全評估。化工企業突發事故比較頻繁，研究具有功能安全技術和安全技術的智能化儀表極其重要，例如智能溫度變送器、壓力/差壓變送器、電動執行機構/閥門定位器。安全智能化儀表系統評估技術和評估工具都是智能化儀表在現代化工生產應用面臨的技術難點。現代化工生產測量新型傳感器技術。傳感器是智能化儀表的關鍵技術，化工生產要采集的數據難度大、精度高，需要在固態硅傳感器、光纖傳感器技術、多傳感器技術、圖像傳感器技術、微型化及低功耗等方面進行攻關，取得突破以滿足現代化工生產的測控要求。現代化工生產工業智聯網技術[2]。“中國制造2025”和“互聯網+”行動技術推動現代化工生產工業智聯網技術的數字虛擬工業技術發展[1]。基于實際化工生產設備運行數據學習和優化，建立虛擬現代化工工業系統，虛擬化智能化儀表必須滿足完善現代化工虛擬工業系統結合實際運行的數據需求，幫助實現對復雜現代化工生產管理控制。

3 智能化儀表在化工生產過程控制系統的應用

3.1 數據傳輸

智能化儀表可通過數據通信端口進行數據傳輸。由于智能化儀表自身的存儲空間有限，而測量數據又在不斷積累，因此，通過組建智能化儀表網絡可將每一臺儀表中的數據匯總到一臺計算機中，并由計算機通過互聯網絡進行數據分析，從而實現了對設備的實時監測[3]。

3.2 在現場總線控制系統的應用

現場總線控制系統是DCS系統的升級產品，已成為現代化工過程控制的先進控制技術。它最直接的優勢在于將現代化工生產的現場級智能化儀表直接變成網絡節點連接起來，企業信息可以直接在現場設備延伸，企業管理層易于實現現場智能化儀表在線參數整定和故障診斷，也能夠實時了解智能化儀表的實際情況。當需要增加現場智能化儀表時，可以直接掛接在原總線上，無需增加其他任何組件。在現代化工生產過程中，基于PLC系統的ControlNet、Profibus和FF總線使智能化儀表發展迅速并有創新性應用，現場總線智能化儀表能夠利用嵌入式軟件協調內部操作、完成非線性補償、自動校準和診斷，還可以完成現代化工生產過程控制和功能的分散。

3.3 信息管理系統數據網絡拓展：工廠數據信息網絡化及移動化管理應用

隨著工廠全球化，總部需要隨時了解各地工廠情況，借助互聯網技術，出現了由制造數據管理、計劃調度管理、庫存采購管理、成本質量管理、人力資源管理、生產過程控制、數據集成分析等多個管理模塊組成的企業管理整體解決方案和智能制造系統。如MES即制造企業生產過程執行系統，和SAP等ERP企業管理解決方案[4]。

3.4 在工業以太網控制系統的應用

作為一種新興的控制網絡技術，工業以太網已在現代化工生產控制系統的管理層和控制層得到應用，并有延伸到現場設備層的趨勢。工業控制網絡和信息網絡的統一使得開發基于Web瀏覽器的智能化儀表成為可能。圍繞具有EPA（Ethernetfor Plant Automation）網絡通信功能的高精度智能化變送器已在開發并將用于現代化工生產過程，例如珠海市長陸工業自動控制系統股份有限公司生產的帶DP9接口的TR700儀表，可以與PLC、UNI800C、UNI900掛接支持Profinet工業以太網、Ethernet/IP工業以太網用于現代化工生產過程監控[5]。

4 結語

綜上所述，隨著智能化產品普及，智能化測控儀表及控制系統必將為化工生產提高安全性、提升品質、降低事故或損失提供支持。也需要化工生產企業與時俱進，共同推動我國自動化領域整體控制水平的進一步提高。