试论化工仪表自动化在生产中的应用
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摘要：近年来，伴随着化工业的不断发展，其在国民经济中占据重要作用。伴随着自动化技术的不断发展，化工生产的自动化进一步实现了自动化仪表的推广和普及，在化工生产中发挥着不可替代的作用。本文就化工仪表自动化技术在生产中的应用进行探讨。
关键词：化工仪表;自动化技术;应用
中图分类号：TQ056 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）04-0008-02
自改革开放后，我国化工领域飞速发展，并且逐渐成为国家经济的重要组成部分，在国民生产总值中占据重要地位。化工生产由于其特殊的性质决定了其对设备可靠性提高了较高的要求，而化工仪表自动化能够保证化工生产的顺利进行。
1 化工仪表自动化概述
1.1 化工仪表自动化的含义
化工仪表自动化控制其主要指的是化工企业在其生产各个环节，将生产过程作为控制的对象，借助各种自动化控制技术，运用科学的控制策略和控制算法等等，达到控制理论与工作技术时间二者的协调，实现化工生产中的流量、压力、温度以及液位等模拟量的自动化控制。
1.2 化工仪表自动化的意义及目的
化工自动化的控制系统对化工过程实时控制可以减轻劳动强度，降低用人成本，同时减小由人员的不安全行为造成事故的几率;可以自动控制进出物料，工艺的温度压力条件，提高产品产量和质量;通过安全仪表系统能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人身安全的目的。[1]控制系统的服务器可以保存历史数据和报警联锁信息，有助于分析化工生产中物料的反应情况，设备是否运行正常，当发生事故的时候，可以通过历史趋势和事件分析出事故的发生原因;现在大部分控制系统有自诊断功能，可以检测出现场安装的变送器是否开路或者过载，系统模块或者CPU是否报错，带冗余功能的控制系统，可以在线的更换故障设备。
2 化工仪表自动化的组成
2.1 控制系统
常用的化工仪表自动化控制系统：（1）有可编程控制器（PLC），其优点是使用灵活，通用性强。可靠性高，抗干扰能力强，接口简单，维护方便。体积小，功耗小，性价比高主要用于成套设备或者小型化工生产的顺序控制。（2）集散控制系统（DCS）其优点是灵活性强，可以支持带热拔插，能够支持在线下载新增加的控制逻辑程序和添加IO模板。集散控制系统还能够在局域星型环网对多个控制站数据的共享，因此被广泛应用在规模较大的连续性控制过程和监管工厂。（3）现场总线控制系统（FCS），该系统通过具有互操作性、开放性的现场总线对生产中所有仪表、控制器等连接起来，便形成了现场总线控制系统。（4）安全仪表系统和紧急停车系统。当生产装置发生异常时，安全仪表系统会立即发出联锁信号，实现保护现场设备，降低危险带来的损失。
2.2 被控过程
在化工自动化控制系统中，被控过程主要指的是工艺变量需要控制的设备和生产过程，化工中所有仪器和设备，甚至储罐、容器、管道等均可以被控过程。[2]
2.3 执行器
在化工自动化控制系统中，阀门执行器作为主要执行机构，其主要是根据工艺和流程控制的不同由控制器以输出信号的形式控制执行机构，待执行机构发生动作后将信号反馈给控制器，经过判断后完成指定动作，完成控制过程。
2.4 变送器
变速器的主要功能是将由传感器检测到的工艺参数信号转换成4～20mA或者0～10V的标准电信号。
3 化工生产过程中常用的控制回路系统
3.1 单回路控制系统
只有一个被控过程、一个检测变送器、一个调节器和一个执行器所组成的单闭环系统称为单回路控制系统。它的特点是结构简单，易于分析设计，满足一般生产过程的控制要求。
3.2 串联控制系统
该系统主要包含1个调节阀、2个调节器以及2个检测变送器构成，两个调节器的工作模式为串联，副调节器的设定值来自主调节器输出，然后对调节阀进行控制。
3.3 比值控制系统
使两个或两个以上物料量保持一定比值关系以达到某种控制要求的控制系统，称为比值控制系统。在化工生产中经常需要两种或者两种以上物料按一定比例混合进行的化学反应，比值控制的目的是保持几种物料混合后符合一定比例关系。
3.4 前馈控制系統
前馈控制是改善和克服反馈控制不及时的另一种控制方法。它是利用补偿原理，采用开环结构，按扰动作用的大小进行控制。前馈控制相对于反馈控制来说，控制作用及时，对扰动的影响理论上可以完全补偿，使用恰当可大大提高控制质量。
3.5 均匀控制系统
均匀控制主要指的是某控制系统可以运用储罐的缓冲把原本波动大的流量变成波动小的流量。
3.6 超驰控制系统
当生产过程趋向限制条件时，选择器自动选择一个取代调节器取代正常工作状况下的调节器，通过取代调节器的控制作用，使生产过程脱离危险状态，生产操作重新回到安全范围后，取代调节器自动退出，转为备用状态，正常调节器恢复工作。
3.7 分程控制系统
一个调节器的输出同时送往两个或更多个调节阀，每个调节阀在调节其输出信号的某段范围内做全行程动作，以满足工艺生产的特殊要求，这样的控制系统称为分程控制系统。
4 化工仪表自动化在生产应用中存在的问题
结合本人近年对国内化工企业的服务与了解，主要存在以下问题：
4.1 对于中小型化工企业安全性有待提高
对于大型化工厂来说，资金充足，故障仪表、系统卡件等设备更换及时;管理方面各种规章制度健全，各种自动化系统培训到位。但是对于中小型企业来说，控制系统老化，仪表设备通常带病工作，另外技术人员水平参差不齐，流动性大。笔者曾经为某化肥厂检修服务时，发现一PLC的DO点损坏状态，该厂原先的技术人员将该信号直接改线为常得电状态，而新来技术人员不知道该情况，导致设备发生联锁时触点无法失电，阀位不能锁位。
4.2 化工仪表自动化对技术人员素质需要提高
我国部分仪表自动化技术人员没有深入透彻的理解化工过程自动化的原理，没有相关行业的专业知识，缺少既懂自动化控制技术又懂化工专业知识的综合型人才。如果不懂得化工原理的自动化技术人员去处理系统问题，或者强制，摘除联锁，可能会发生工艺上的参数波动，甚至会发生联锁停车。化工仪表自动化技术更新速度快，仪表和控制系统的种类繁多，所以自动化人员需要不断地提升自身的技术水平，保证化工企业的正常稳定运行。
5 化工仪表自动化在生产应用问题的解决措施
5.1 提高自动化技术人员技能水平和综合素质
具体可以从两个方面着手，一是要指导广大职工不断更新工作理念，运用先进的技术手段和激励机制，从而推动化工自动化发展。二是要进一步提升化工自动化设备的整体化利用水平，结合生产实际大力培养既懂自动化技术[3]，又懂得化工专业知识的综合型人才。
5.2 不断优化仪表自动化控制技术
化工企业要想将化工仪表自动化的作用充分发挥出来，为自身的生产服务便需要采取先进的控制策略，以提高生产效率，增加经济效益，便需要结合自身化工生产的现状和流程不断优化仪表自动化控制技术。
6 结语
综上所述，就当前仪表自动化在化工企业中应用的现状分析，还存在一些不足，还存在很大的提升空间，因此还需要技术人员不断努力提升仪表自动化在化工生产中的应用水平。
参考文献
[1] 刘磊，张小龙.石油化工仪表中自动化控制技术的研究[J].化工设计通讯，2018，44（12）：108+144.
[2] 庞凯.初探化工仪表及自动化的改革[J].山西化工，2018，38（06）：57-58.
[3] 包晓波.化工仪表自动化及在生产中的应用[J].化工设计通讯，2018，44（09）：76.
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