化工自動化儀表及控制系統智能化分析

陳連和

(武漢工程大學研究設計院，湖北 武漢 430074)

近些年信息技術的發展促進了工業自動化水平的提高，在化工生產過程中應用了諸多儀表設備，這些儀表在生產過程各方面參數的計算與控制中發揮了重大作用，不僅能夠提升化工生產效率，穩定生產過程，降低生產成本，還能最大化降低化工生產安全風險。由此可見，將儀表設備和控制系統與網絡技術結合起來，提升化工生產自動化、智能化水平尤為重要。

1 化工自動化儀表及控制系統智能化概述

在化工企業的生產過程中，涉及到的變量與數據有很多，無論是溫度，還是壓力和流量，都需要進行相應的控制，以此來保障順利生產。為了增強對整體生產過程的把控，就需要做到實時掌握相關數據與變量，通過儀表反映出的數據來判斷生產過程的運行情況。儀表本身就具備檢測設備狀態的功能，而自動化儀表在化工生產中的應用，則能夠有效實現對生產的整體性把控，既能夠解決在以往人為控制中存在誤差的問題，又能夠為正常生產提供強有力的保障。除此之外，自動化儀表在化工生產中的應用已然成為了非常重要的一種設備，該設備與網絡技術的結合也已成為生產流程中不可或缺的控制系統，其能夠根據相關標準對各個設備的運行狀態進行相應的調控，從而顯著提升裝置的運行效率，將裝置生產過程的實際參數真實地反映出來。

在智能化的控制系統中，還會根據控制內容的不同進行一定的類別劃分。在科學技術不斷革新與優化的大環境下，智能化控制系統在化工生產中的應用也得到了良好成效的反饋。控制系統是保障化工生產效率與安全性的核心板塊，它不僅能夠通過程序的嵌入實現無人操作的調控，還能夠在當前工業生產控制的力度上進一步加強，促進控制系統的智能化發展。最為重要的是，該項系統在化工生產過程中的應用，在很大程度上幫助化工企業降低了生產控制與管理方面的投入，更是節省了大量的計算時間，從多個角度實現了資源配置的優化，促進了生產效率的提升，并保障了生產安全。我們由此可以得知，化工儀表與控制系統自動化、智能化水平的不斷提高，必然將成為化工生產的未來發展方向[1]。

2 化工自動化儀表及控制系統智能化功能

2.1 數據存儲功能

自動化技術在化工生產中的應用主要體現在自動化儀表以及智能化控制系統兩個方面，而儀表作為化工生產中非常重要的一項設備，智能化系統的應用能夠對儀表進行通電操控，即便是出現斷電問題，也能夠保障及時恢復。而在化工生產中，一旦出現了儀表短路或者斷電的問題，就會直接導致儀表的存儲數據以及相關參數丟失，而最終對生產流程造成嚴重的負面影響。最為重要的是，儀表在斷電或短路重連后，就會直接回到初始狀態，不僅會造成人力以及資源上的浪費，還會嚴重影響正產生產。只有控制系統在生產中應用后，才保障了儀表故障后不會出現數據丟失問題[2]。

2.2 計算功能

在以往的化工生產中，技術人員需要基于基礎參數來模擬后續計算，而這樣的計算方式也只能處理部分簡單數據，當出現需要計算的數據量大且繁雜的情況時，不僅會耗費大量的人力與時間，其精準度也無法得到保障。但自動化儀表與智能化系統在生產中應用后，就充分發揮了數字電路控制在儀表數據提取與計算中的優勢，不僅能夠在短時間內對儀表參數進行分析，還能夠提升計算結果的準確度，這為儀表在化工生產中的重要作用發揮起到了很大的促進作用。

2.3 編程功能

編程技術在系統中的應用能夠充分發揮程序的諸多功能，通過運用系統代替硬件的方式，將儀表在化工生產中的各項功能充分利用起來。我們能夠根據對邏輯電路的分析得知，計算機軟件技術在系統中的應用，相比較人工技術來說固然具備諸多優勢，但是在接口芯片等高難度的控制中就需要非常專業的技術來完成。而編程功能在其中的應用就有效解決了這一問題，相關工作者只需要基于電路控制系統的性能運用硬件完成程序的編寫，就能夠在傳統儀表的基礎上優化其使用狀態[3]。

2.4 誤差處理功能

自動化儀表在化工生產的使用中，微處理器這一裝置與軟件結合能夠實現對于數據的精準計算與分析，從而解決在化工生產檢測中產生的一些問題，在很大程度上降低了硬件的壓力與在運作中的負擔。因為計算機系統具有儲存量大的優勢，因此在化工生產中更適合用作于遠程操控。因此，化工企業就要將先進的軟件系統應用在生產線上，加大數據資源的獲取，并借用計算機技術來對這些數據進行精準度的嚴格把控。微處理器能夠在很大程度上降低數據的誤差，因此在智能化設備中安裝傳感器，并應用溫壓補償功能，能夠在促進系統智能化水平的顯著提升，增強自動化儀表在化工生產中的使用效率[4]。

2.5 網絡化功能

自動化儀表本身就具備網格化的特征，因此自動化儀表借助于網絡連接實現對各個傳感器與系統進行全面性管理，能夠將儀表的功能價值發揮到最大。儀表的網格化功能能夠在多網絡與多操作的情況下，對相關數據與參數進行整體性地監控，這樣一來，就保障了相關技術工作者得到數據資源后，采取具有針對性的措施展開后續操作。儀表在智能化應用系統中的應用能夠與單片機相互結合起來，以此來達到優化檢測方法的目的，提升新設備在系統中應用的實際成效，解決傳統儀表中存在的問題，提升計算效率與結果精準度。

2.6 記憶功能

儀表在化工企業自動化生產中的應用本身就具備了記憶功能，它能夠對生產過程中的數據與參數進行記錄并存儲。但是傳統應用的儀表卻不含這一功能，當儀表出現短路、斷電以及其他故障需要再次啟動時，所有數據都會清零，這種數據遺失的問題影響了后續計算的開展以及正常生產。而自動化儀表在系統中的應用，就在這一設備的內部裝載了信息模塊，使儀表具備了數據記憶功能，不僅有效保障了儀表參數的完整性和真實性，還在一定程度上促進了化工生產的高效化發展。

3 化工自動化儀表及控制系統智能化分析

3.1 智能化參數控制

自動化儀表及智能化系統在化工生產實際應用的過程中，最為重要的數據資源就是儀表所體現出的參數，這也是保障化工生產線安全性與穩定性的重點。所以在化工生產中要保障儀表參數的準確度與反映實時性，并進一步就這些數據資源展開分析，以此來助力于化工生產效率的提升。自動化儀表相較于以往生產中人為探測來說，其應用的智能化參數測控在很大程度上避免了人為因素的影響，極大地提升了參數的精準度。另外，其中的傳感器設施具有非常強的抗干擾性，不僅能夠為數據資源的準確度提供保障，還能夠完成數據在短時間內的傳輸。這于化工企業生產自動化發展而言有著重要意義，對化工生產智能化發展來說也起到了有效的促進作用。

3.2 智能化系統控制

在化工生產中，最為重要的一個板塊就是控制系統，基于該系統，儀表能夠測量整個生產過程的設備參數并進行相應的分析，其不僅關乎著生產安全，更與化工生產操作有著直接性的聯系。而在化工生產中應用信息技術與現代化網絡，能夠有效提升整個化工生產過程數據的測控與分析，能夠達到對系統進行整體處理的目的。化工生產工作者在工作開展過程中，需要充分運用智能化系統的優勢作用來對各個單元進行相應的調整，以此來達到主動維護的目的，從而進行有效的系統優化，如此才能在化工生產中將智能化系統的特點體現出來。

3.3 現場總線控制

在我國現代化發展步伐不斷加快的背景下，以往所應用的集散控制系統也開始逐漸被總線控制系統所替代，而這作為一種更為先進的升級系統，在化工生產企業的生產線上已經得到了廣泛的使用。該系統的特點是在化工生產的監控中，把儀表轉變為系統中一個網絡節點，并實現各個節點之間的相互串聯。 化工企業只需要將相關數據信息給到生產現場的工作人員，生產設備的管理人員就能夠根據這一數據準確把控儀表的詳細使用情況，并進行相應的診斷。而智能化系統以及自動化儀表在生產中的應用，也省去了組件安裝的環節，能夠將其直接安裝在現有的系統中。另外，該系統在化工生產中的應用，還能夠利用PLC 這一系統來將儀表的作用與優勢充分發揮出來，深度開發儀表的功能。針對于現場總線儀表的控制可以利用嵌入軟件來實現，以此來達到儀表能夠自行校準的目的，促進儀表使用效率的顯著提升，提高化工生產控制系統智能化水平[5]。

3.4 以太網控制系統

在化工企業生產過程中，以太網這一控制網絡的應用是相對新穎的，它不僅能夠實現整體性掌控整個生產系統，還在一定程度上涉及到了生產現場的設備管理。而要想基于工業控制網絡中運用的信息技術進行開發，就要應用相應的瀏覽器，并引進化工生產控制系統的智能化儀表。只有以智能水平高、精準度高的儀器設備為網絡通信功能提供參考，才能夠助力于化工企業生產效率與生產水平的整體提升，而以太網控制系統也才能在化工生產中全面投以使用。

3.5 集散控制系統應用

集散控制系統早在上世紀就已經在化工生產中投以使用，而步入互聯網時代以來，計算系統在不斷地更新與優化中也在逐漸擴大涉及范圍，并且在系統中所應用的智能化儀表數量也有一定增多，這就形成了現代化工生產中所應用智能化儀表控制系統。在儀表應用的過程中，相關工作人員能夠通過協議的方式實現鏈接，完成對生產過程中儀表數據參數的精確捕捉，與此同時，還能夠借助于信息的交換以及對于儀表參數的控制，優化智能化系統中的儀表調節功能、控制功能和檢測功能[6]。

3.6 智能化儀表的維護

在進行儀表設備的維護與檢修工作時，維護工作人員可以采取有效的保養措施，以此來盡可能延長設備的實際使用壽命，提升生產效率。即便是同一種型號的同類型設備，在不同的使用環境以及不同的維護措施下，其實際使用壽命也參差不齊。設備的運行環境主要是指設備在生產線上的安裝位置，設備所接觸的外部環境，這些條件將在很大程度上影響著儀表的防護。與此同時，儀表的內部環境也會對儀表自身的使用壽命以及參數的精準度產生直接性的影響，在不同的運行環境下，設備的運行效率與狀態必然會產生較強的差異。要想提升設備的使用壽命與狀態，就要遵循科學維護的原則，采取相應的維護措施，定期性對儀表的生命周期進行分析。一旦發現儀表在日常運行中出現某些故障，就要提出相應的有效處理方案，并進行后續的檢修和處理工作，以此來為設備在化工生產中的正常使用提供保障。在此基礎上，自動化儀表在化工生產中的應用還涵蓋了控制系統以及執行系統等功能。設備維護人員需要對儀表的流量、濕度以及溫度等數據進行相應的測控，并對儀表中的裝置進行定期性的維護，必要時進行更換。在儀表對化工自動化生產影響相對較大的情況下，就要準備好備用儀表，從而保障當儀表出現故障時，化工生產能夠順利進行。另外，當前諸多智能化設備已經具備了自我診斷功能，利用這一功能來提升設備的測控效率與診斷效率也尤為重要。智能化儀表在進行不斷運轉的狀態下，就要求維護人員進行反復的檢查，一旦發現存在電路松動、接觸不良等問題，就要采取相應措施，避免儀表內部零件受到影響。在此基礎上展開故障分析，盡可能避免因儀表故障而影響整個生產流程[7]。

4 化工自動化儀表及控制系統智能化發展

4.1 高精度發展

在社會經濟高速發展的帶動作用下，化工產品也面臨著更高標準。國家從環境保護角度出發提出了“減排”的要求，并設計了相應的規劃，這就需要化工企業在生產過程中要明確未來的發展方向與規劃，在生產流程中重視并落實自動化儀表與智能化系統的應用，促進生產精準度的顯著提升。另外，還要通過引進先進設備來進行數據資源的整合，并經過專業技術的分析和處理來提升化工生產的效率，保證安全生產。

4.2 智能化發展

在當前化工企業生產發展過程中，自動化儀表是整個智能系統的核心構成板塊，這一自動化設備的應用，能夠促進系統操作性和開放性的整體提升。另外，在自動化儀表中應用CPU系統，還能夠使得儀表具備自動補償、自動校準以及量程切換等諸多功能。可以說，化工生產中儀表與系統的智能化發展，能夠帶動化工生產流程整體性的優化。因此，在化工生產的未來發展過程中，智能化生產也是非常重要的核心發展方向與優化板塊[8]。

4.3 網絡化發展

在我國計算機技術飛速發展的帶動作用下，儀表在網絡系統的支撐下也實現了自動化發展，并在化工生產控制系統中得到了廣泛的應用，而自動化也將是化工生產在未來發展中的一大趨勢，其最為明顯的特點就是運用數字化的通信技術來優化生產流程各個節點的控制和管理。信息網絡與控制系統的結合，能夠將智能化操控的優勢全然發揮出來。在信息時代背景下，化工生產流程中應用的智能化系統必然也將得到相應的優化與完善，嵌入式網絡的應用更是加快了化工生產控制系統智能化發展的步伐。

5 結語

綜上所述，自動化控制系統是化工生產中必不可少的一項重要裝置，而自動化儀表的應用能夠促進化工生產效率的顯著提升，并有效保障了生產安全。在自動化儀表的實踐應用中，還要將其功能價值充分發揮出來，積極引進先進技術并加強創新，推進化工生產控制系統的智能化發展。