化工機械制造中設備自動化技術運用

＊張紅衛 王松

（1.臨沂市檢驗檢測中心 山東 276007 2.臨沂新時代工礦產品檢測有限公司 山東 276016）

隨著現代化信息技術的不斷發展，自動化技術的應用范圍不斷擴大，已拓展到除數據存儲、計算、傳輸以外的行業，如煤礦生產、石油開采以及其他工業生產領域等?；C械制造業也受到先進科學技術的影響，正逐步向自動化方向發展[1-3]。將自動化技術引入化工機械行業，不僅可促進化工機械制造生產水平穩步提高，還能推動化工機械領域的發展速度，符合我國現階段的基本國情，同時也是適應現代化社會生產的需要。化工機械作為工業生產中的最重要內容之一，也是自動化技術的重要應用領域[4]。

1.化工機械自動化技術發展特點

（1）智能化。智能化是在化工生產過程中把傳統機器智能化技術手段和現代人工智能化技術手段加以融合，對整個工藝流程實施管理的新技術手段，從而達到人機融合的工業智能管理系統?；C械智能化技術手段還要求通過對新型人工智能中的大數據技術加以編程、分析、推理和判定，最后可以在化工產品中實現程序仿真，對機器自動化技術在化工生產中的各個環節實現有效監控，從而避免了工作中故障的發生。此外，工業智能的發展還可以對化工生產過程中的突發性問題作出評估，提供解決方法，從而改善了化工產品的生產安全問題，泵啟動故障也可以通過自動化系統進行分析，并給出評估報告，便于解決泵運行潛在風險。而自動化控制系統的模塊化管理方式則具備了很大的柔性，可靈活處理化工產品中的問題，并有效增加產品中的能量效率，從而大大提高了企業經營效益[5]。

（2）集成化。自動化在化工制造中的運用應提高集成程度，利用互聯網信息技術把機械工程自動與化工制造流程中各項信息技術加以集成，提高化工制造的一體化程度，提升化工制造的效能，節省企業的生產成本，推動化工機械一體化發展[6-7]。把生產自動化技術與化工機械進行集成，利用計算機技術集成生產體系，對化工機械運行中的各個環節進行整體管理，能夠極大提升化工機械的總體效能，如圖1所示。例如，化工行業最常用的泵，利用集成化控制系統，可以實現控制集中布置的泵，并達到切換目的。

圖1 工業自動化系統集成網絡圖

2.化工機械自動化技術存在的問題

（1）化工機械自動化管理水平滯后。化工機械自動化是通過先進的控制器使得化工機械設備能夠自動化工作，例如，無人駕駛、無人機等。化工領域自動化生產發展時間相對較晚，其應用水平較低。在現階段，隨著我國科技快速發展，化工機械自動化已經獲得了越來越廣泛的運用，并且在泵中的應用逐漸普及，化工生產中大量采用自動化控制泵設備，對泵設備生產制造和控制系統開發具有重要意義[8]。

然而，與國外的機械自動化管理模式相比，當前國內機械自動化管理模式還存在一定的問題，比如，自動化設備管理理念落后。設備自動化管理是技術創新的基石，但由于泵設備相對其他化工機械相對簡單，企業在使用泵設備時，往往忽略管理，而且還會對企業經營效率產生較大影響，不僅導致化工企業對泵自動化管理意識缺失，還會阻礙泵設備自動化技術創新發展。正是企業管理水平較低，泵自動化運行中所產生的問題沒有及時進行分析與整理，導致自動化技術無法根據用戶需求進行創新發展，長此以往，必然會導致企業生產效率降低[9]。這種情況使得泵自動化管理方法沒有科學化，化工機械自動化也只能在局部得到運用，嚴重抑制了化工泵設備甚至化工機械行業的發展壯大。

（2）專業技術人才不足。隨著社會經濟技術水平的提升，生產技術革新不斷深化，化工機械行業的技術工作者不但要有良好的專業素養，還需要具有開拓創新的意識。盡管常規化工泵設備操作簡單，但是化工行業是我國最基礎的行業，與大家的生活息息相關，其自動化領域的生產任務相當繁雜，特別是隨著技術發展，設備自動化逐漸向智能化發展，對自動化系統要求不斷提高，但化工行業又是傳統行業，從業人員對信息技術和軟件技術了解程度不足，在應用過程中，由于人員素質原因，導致機械運行不良問題時有發生。所以，需要化工機械自動化行業的人員必須有全面的專業知識，以及良好的道德素質。但是隨著國民經濟的快速增長，以及機械在智能化領域的快速拓展，我國化工機械自動化方面的復合型人才數量較少，特別是化工設備研發制造企業，比如泵設備，開發過程中需要考慮后期泵自動化運行狀態，所以在制造過程中要研發人員能夠針對應用要求進行開發設計，但是目前國內大多數企業人員對自動化技術熟知程度不足，很難在生產中發生技術問題的情況，開發出來的產品需要進行二次調試，導致泵維護和管理難度增加。

另一方面，對于泵設備使用企業來說，同樣缺少相應的應用管理人才，并且企業難以短期內提升工作人員的綜合素質和技術水平，使得泵自動化使用中出現問題后，必須要廠家技術人員指導。最后，由于我國機械工業的快速成長，導致人才發展的步伐趕不上產業的發展步伐，這勢必會使得機械從業者的整體素質達不到產業的發展需求，使得行業專業人才短缺問題日益凸顯，進而對泵等化工機械自動化應用推廣造成不利影響。

（3）自動化控制設備及技術選用問題。現代化的單機智能化監控方式也離不開簡單可靠性的自動控制裝置，目前在我國化工生產中，為了保證生產安全，通常會選用國外大中型企業的有關自動化設備以及系統，特別是管理和維護系統的核心器件PLC可編程控制器和微機綜合保護器基本上都是采用了外國產品，比如一些重要化工裝置集中布置的泵站一般采用法國施耐德集團的Quantum及Premium產品PLC和Alston企業生產的微機綜合保護器，其優勢是安全可靠運行穩定性好、故障率少、日常維修工作量較小，而弊端也比較明顯：一是使用方法及技術說明書和人機交互界面一般都是英文，缺乏非常牢固的英文基礎知識，查閱和應用起來都比較麻煩，給企業的操作管理造成了許多困難；二是機械設備如果出現了物理性能故障，其售后服務以及調換或新購機械設備時較為滯后，而如果發生在正常運行期間，將嚴重影響了泵站的順利開機工作，如下圖2所示。究其原因，主要是由于目前的國產機械設備安全穩定性能遠不如外國產品，但隨著國內外產品技術標準的進一步發展與完善，在滿足產品安全可靠性的基礎上，優先選擇國內機械設備已經是目前自動化設備市場選擇的一個趨勢。

圖2 施耐德PLCBMXDDO6402硬件

3.我國機械工程自動化發展途徑及前景分析

(1)我國機械工程自動化發展途徑

①化工機械自動化管理標準化建設。標準化管理是向建設現代工業管理體系方向發展的關鍵環節，化工企業自動化管理不僅能保證生產安全，還能持續提升企業勞動生產率。實現標準化管理，需要進一步開展企業現場操作控制和生產設施保養檢修方面的規范化建設。對此，必須在管理方式和內涵上，全方位、逐步性的確立并健全了管理規范、技術標準管理體系，并按照“全部成套，層級合理，分工明細”的基本原則，逐步形成了技術規范、控制標準、運行規范的三個標準框架，從而做到泵設備自動化從軟件到硬件安裝、人員、設備安全操作、生產運行等全方位的規范化，進而為標準化建設成果在企業、運行和管理中的有效運用提供保障[10]。如此，才能使泵站管理人員逐步形成標準化管理意識，重視對化工設備及自動化維護，改善化工泵設備當前管理工作，使泵站的運行與管理工作能夠滿足自動化發展要求，保證企業生產安全。

②提高機械工程自動化人員的自身素質。在當下經濟技術快速發展的時期，最關鍵的資源就是人才，優秀的人才往往能夠推動行業技術創新，從而引發行業革命性發展。對于化工機械自動化來說，當下化工機械人才隊伍素質參差不齊，所以要提升化工機械自動化工作者的自身素養[11]，具體可以從以下幾個方面著手：

第一，加強化工機械自動化工作人員的基礎培訓，政府和企業可以組織專業的培訓體系，定期對化工產業園區工作人員進行自動化方面知識講解，特別是自動化信息技術和化工機械生產技術兩方面的內容培訓，以此打造復合型的化工機械自動化人才，奠定行業發展的人才基礎。

第二，企業要加強與高校的合作，定期安排人員到高?；蜓芯吭哼M行系統化理論學習，有利于提升工作人員的自身素養，特別是機械自動化領域管理人員，要學習先進管理經驗，了解當前自動化技術以及設備管理的最新知識。打造“校企聯動”，通過企業對泵等化工設備自動化應用需求，為高校和研究院的自動化產品開發提供市場參考，而高校和研究院的先進技術知識為企業工作人員提供系統化教育，以此培養出化工機械自動化復合型人才。

第三，樹立正確的思想意識，對化工機械員工來說，自動化管理與生產意識至關重要，化工今后發展必然趨向智能化、規模化、集中化，同類工程設備必然要求實現自動化控制，促使基層員工樹立正確的思想意識，可以提高員工職業素養，強化工作人員對自動化的重視，這對于自動化應用發展具有積極作用。

③加強自動化設備及應用技術創新。到目前為止，我國化工機械行業的智能化程度處于初級水平，相比于國外，其發展水平還有待提高，除了化工生產工藝流程方面，其他的機械均沒有達到完全智能化，離真正應用還有一些距離，要提高我國化工機械設備自動化程度，必須要加強設備和技術創新。對此，針對國外現有的發展得比較完善的工業智能化技術，我們還需要積極掌握和應用，而在這過程中我們還必須對上述技術進行二次創興，提高與完善相應技術和設備，以符合我國的特色需要，特別是我國南北環境差別大，對設備使用要求因地域而存在差別，在吸收國外先進技術和設備基礎上，加強創新研發工作。另外，針對不同的行業、不同的技術領域、以及不同的經濟開發水平，要分別制定了相應的系統開發策略，做好國外先進產品的漢化工作，便于工作員工操作與使用。企業要做好跟蹤調查工作，整理記錄化工企業員工在使用自動化設備中積累問題，為其創新開發提供基礎數據和需求。

(2)我國機械工程自動化發展前景分析

化工機械行業作為傳統制造行業，為化工企業發展提供必要的工程設備，隨著化工企業規模化發展，大型的企業往往需要大量的化工設備來完成生產，單純靠人員操作管理，效率及其低下，并且操作失誤還會導致安全事故，所以隨著化工機械自動化發展，都可以全面的通過計算機系統為其做好了現場的管理，并且現場的管理者也能夠更加全面的對計算機系統進行利用，來搜集和整理化工機械的運行數據，比如泵設備運行狀態日志，了解泵啟停故障，實時監測運行情況，一旦發現問題，能夠通過計算機自動化系統進行及時處理，比如直接切換備用泵等，保證化工生產連續性和安全性[12]。即利用計算機系統對其現場化工機械設備的每一次操作的數據進行了相應的實時控制，并且通過系統的使用也可以更加有效的協助管理者們做好了事故方面的防范，有效降低已經發生的事故?；C械自動化發展不僅僅解決生產過程問題，還能幫助解決生產管理問題，并逐步走向智能化道路，減少化工企業工作人員數量，特別是高危生產崗位，利用自動化能夠避免人員暴露在危險環境之中，提高生產安全性。

4.結論

隨著我國智能制造發展，在智能裝備制造行業，化工機械占據重要地位。化工機械智能化也是我國實施傳統行業轉型升級重要舉措。鑒于當前我國化工機械自動化發展還處于初級階段，人才建設和技術積累不足，同時自動化管理水平還有待提高，所以導致化工機械自動化應用發展不足，泵設備是化工最常見的機械設備，其自動化應用對推動整個化工機械自動化應用具有指示作用。所以，要實現我國化工機械自動化邁向新臺階，必須要從自動化管理、自動化人才培養以及自動化設備和技術創新等方面著手，提高化工企業生產、質量、效率、利潤效益的同時，推動我國化工機械行業現代化發展。