化工自動化控制的關鍵技術和儀表控制

孟慶峰

德州誠泰安全技術咨詢有限公司 山東德州 253000

1 應用化工自動化儀表的重要作用

通過對當前已經應用化工自動化儀表參與生產的企業分析來看，其應用的主要優勢可以從以下兩個方面體現出來。

一方面，能夠對生產質量起到保證作用，通過研究和分析，相關行業發現想要實現整體化工生產的自動化目標，保證各種核心設施能夠正常的工作，就需要應用自動化儀表設備。該設備不僅能夠精確、實時、持續的對生產過程中所產生的相關數據進行監控、收集與記錄，還能夠在出現異常的情況下第一時間發出信號，在引起工作人員注意之后，自動處理問題或協助工作人員對故障進行修復，這能夠大大提升整體化工設備的穩定性，對生產質量起到保障作用；另一方面，應用化工自動化儀表之后，生產效率得到了顯著的提升，自動化儀表設備的應用改變了傳統的人工管理模式，并有效的改善了過去人工管理中效率低、失誤多等問題，能夠開展自動化的檢測操作，從根本上提升了化工企業的生產效率。

2 常見化工儀表的分類

廣義的化工儀表包括檢測儀表、分析儀表、顯示儀表、控制儀表和執行器等幾大類，狹義的儀表概念一般指檢測儀表。化工過程常用的檢測儀表有溫度儀表、壓力儀表、液位儀表和流量計等。

2.1 溫度儀表

溫度儀表是化工生產過程中應用最為廣泛的儀表。化工生產過程中，化工原料經常在生產時發生化學反應，這些反應往往與溫度密切相關，必須依托溫度儀表進行檢測，有效控制溫度，滿足生產質量和安全要求。常見的溫度儀表有雙金屬溫度計、熱電阻和熱電偶等。

2.2 壓力儀表

壓力儀表通常用于測量管道、容器內部的壓力，根據測量的對象可以分為表壓表、絕壓表和差壓表等。對于不同的工藝對象，需要選擇相應形式、材質和量程的壓力儀表。

2.3 液位儀表

液位儀表一般用于測量化工生產中塔、釜、罐等反應器中的物料液位，進行反應過程控制或物料計量等。按原理不同，常用的液位計主要有差壓式液位計、浮筒式液位計、超聲波液位計、雷達液位計和放射性液位計等類型。

2.4 流量儀表

流量儀表用于測量管道中流體的流量，以及物料的動態進給和物料配比等。按原理不同，流量儀表可分為差壓式流量儀、容積式流量儀、旋渦式流量儀、電磁式流量儀、超聲波流量儀和質量流量計等。

在化工自動化生產過程中，由于科技的進步，自動化儀表代替了原先傳統儀表，在化工生產中應用得越來越廣泛。現代化工生產對人工操作的依賴程度越來越低，通過自動化程序，對數據全程分析，精確化地監控化工生產流程，既保證了人身安全，又提升了工作效率。

3 化工自動化控制關鍵技術

3.1 計算機診斷技術分析

CS3000屬于DCS產品，適應于大型或中型化工過程控制，而HIS為CS3000系統操作站，基于Windows操作系統，對系統進行實時監控與過程操作。在CS3000系統中，一旦自動控制系統發生故障，便會及時發出告警信息，并詳細記錄，從而為查詢故障點，有效解決故障奠定堅實的技術數據支持。在CS3000系統中，告警主要劃分為三種，即過程告警、系統告警、操作指導。不同類型告警都具備相應的顯示窗口，在化工儀表控制系統出現故障的時候，儀表維護人員便可基于HIS所提供的告警提示信息評估故障，并及時采取有效措施快速準確消除故障，迅速恢復系統運行，從而提高化工儀表維護效率與水平，確保化工生產運行穩定性與安全性。

3.2 冗余技術分析

化工儀表自動控制系統運行過程，冗余技術的運用，在很大程度上提升了系統安全性與可操作性。

（1）硬件冗余。現代化通訊技術的快速發展在很大程度上促進了冗余技術升級優化，冗余技術包含在線故障檢測技術，可發現故障、定位故障、隔離故障、告警故障。故障檢測主要包含電源、微處理器、數據通訊鏈路、數據總線、I/O狀態等等。而故障診斷包含自診斷與相互診斷，自動控制系統出現故障的時候，可無擾動自主切換。冗余技術不僅可幫助維護人員評估判斷系統故障，方便及時維護，消除故障點，還可顯著提升系統可靠性與穩定性，從而確保化工安全生產。

（2）軟件冗余。軟件多重冗余的邏輯表決即冗余系統通過多數原則明確結論的具體過程與方法。就相同介質的測量，可安裝兩塊或更多儀表進行測量，將數據分別傳輸于冗余系統表決，從而明確系統執行狀態，冗余表決的實踐應用在很大程度上提升了自動控制系統可靠性與穩定性，并將非必要設備聯鎖動作對化工生產的影響降到了較低程度。一般情況下，表決方式主要包括四種，這四種表決邏輯分別是二選一、二選二、三選一、三選二。下面重點介紹三選二表決邏輯，正常狀態下三塊自動控制儀表狀態都顯示為1，其中任意兩個自動化控制儀表組合信號都是0的話，表決器就會對執行器進行直接命令，讓表決器能夠快速準確執行聯鎖動作。三選二表決邏輯的選擇更加合理有效，能夠有有效避免二重化系統無法辨別真偽的不足，還有就是無論通道怎樣出現故障系統經過表決以后都能夠正常的運行，這樣可以確保安全性與可用性維持在合理科學的水平狀態。

3.3 安全自動化系統的自動運轉

全自動化控制系統是整體自動化運轉系統當中的重要組成部分之一，同時它在安全生產的過程中，能夠對化工企業的實際加工過程進行有效保障。在具體應用該裝置時，它能夠有效對化工企業設備中潛在的安全問題進行及時處理，并根據其預設程序對其安全問題進行有效控制。而且，在實際發生故障問題時，它也能夠降低事故現場的人工操作，這樣就能夠避免更多的人員傷亡情況出現，從而就能夠有效提高其生產的安全性。除此以外，在較為危險的生產環節中，自動化控制裝置能夠發揮其自身的作用，并通過代替人工操作來完成相關工作的內容。

4 結語

綜上所述，當前化工儀表自動化已成為化工生產廠家持續發展的必然趨勢。在化工生產工作過程中，化工自動化控制技術非常關鍵，必須要加強自動化控制技術改進以及優化，將化工自動化控制儀表準確性全面提升，利用技術將化工生產效率全面提升，將化工行業活力全面增強，實現化工行業可持續發展。在今后的儀表自動化控制技術研究中，不斷探索和引進先進國家技術，提升儀表自動化控制技術的工作性能和效率，才能提高企業整體盈利，保證企業行業間競爭專業度，促進化工企業的健康發展。