化工生產控制自動化儀表探究

張銳　趙慶斌

摘要：自動化控制是一門綜合性的技術學科，綜合利用自動控制器儀表學科，以及計算機學科的理論服務于化學工程學科更是大家所研究的目標，從化工生產出發，對自動化儀表作一些探索。

關鍵詞：化工儀表化工自動化

一、引言

化工生產過程自動化，就是在化工設備上，配置一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產在不同程度上自動地進行。這種用自動化裝置來管理化工生產過程的方式，就稱為化工生產過程的自動化，簡稱化工自動化。

化學工業是創造價值經濟的重要組成部分，它直接影響國計民生還國民經濟的其他部門密切相關。化工生產過程，往往是在密閉的容器和設備中，在對于工作人員不利的情況下連續進行的。此外，不少介質還具直接傷害人體的化學性質。因此，為了響應“以人為本”的號召，使化工生產正常地、高效地進行，就必須把各項工藝參數維持在某一最佳范圍之內，并盡量使生產過程自動化，而這些數據的控制和維持，最直觀的就是化工生產自動化儀表的部分。

二、化工儀表概述及分類

自動化儀表分類方法很多，根據不同原則可以進行相應的分類。例如按儀表所使用的能源分類，可以分為氣動儀表、電動儀表和液動儀表（很少見）；按儀表組合形式，可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置；按儀表安裝形式，可以分為現場儀表、盤裝儀表和架裝儀表；隨著微處理機的蓬勃發展，根據儀表有否引入微處理機（器）又可分為自動化儀表與非自動化儀表。根據儀表信號的形式可分為模擬儀表和數字儀表等等。儀表覆蓋面比較廣，任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分得井井有序，它們中間互有滲透，彼此溝通。例如變送器具有多種功能，溫度變送器可以劃歸溫度檢測儀表，差壓變送器可以劃歸流量檢測儀表，壓力變送器可以劃歸壓檢測儀表，若用兀壓法測液位可以劃歸物位檢測儀表，很難確切劃歸哪一類，中外單元組合儀表中的計算和輔助單元也很難歸并。

三、化工儀器儀表的發展趨勢

化工儀表及自動化，最早出現在四十年代，那時的儀表體積大，精度低。六十年后半期，隨著半導體和集成電路的進一步發展，自動化儀表便向著小體積、高性能的方向迅速發展并實現了用計算機作數據處理的各種自動化方案。七十年代以來，儀表和自動化技術又有了迅猛的發展。新技術、新產品層出不窮，多功能組裝式儀表也投入運行，特別是微型計算機的發展在化工自動化技術工具中發揮了巨大作用。1975年出現了以微處理器為基礎的過程控制儀表集中分散型控制系統，把自動化技術推到了一個更高的水平。電子技術、計算機技術的發展，也促進了常規儀表的發展，新型的數字儀表，自動化化儀表，程序控制器，調節器等也不斷投入使用。現在我國大、中、小型企業以及廣大鄉、鎮企業依據不同的生產實際和需求，氣動儀表、電動儀表、模擬儀表、數字儀表以及各種自動化化儀表，計算機等都在進行使用，形成了氣電結合、模數共存、取長補短，協同發展的局面。它們構成的各種自動化控制系統極大地推動著我們的現代化建設事業。已經構成了有機的整體，沒有現代化的自動化裝置，也就沒有現代化的化工生產。

四、工自動化控制儀表優勢功能

化工自動化控制儀表主要特點是采用先進的微電腦芯片及技術，減小了體積，并提高了可靠性及抗干擾性能。實現真正的以逸待勞以及待人的目的。

（一）儀表有了可編程功能

計算機的軟件進入儀表，可以代替大量的硬件邏輯電路，這叫硬件軟化。特別是在控制電路中應用一些接口芯片的位控特性進行一個復雜功能的控制，其軟件編程很簡單（即可以用存儲控制程序代替以往的順序控制）。而如果帶之以硬件，就需要一大套控制和定時電路。所以軟件移植入儀器儀表可以大大簡化硬件的結構，代替常規的邏輯電路。

（二）儀表有了記憶功能

以往的儀表采用組合邏輯電路和時序電路，只能在某一時刻記憶一些簡單狀態，當下一狀態到來時，前一狀態的信息就消失了。但微機引入儀表后，由于它的隨機存儲器可以記憶前一狀態信息，只要通電，就可以一直保存記憶，并且可以同時記憶許多狀態信息，然后進行重現或處理。

（三）儀表有了計算功能

由于自動化化儀表內含微型計算機，因此可以進行許多復雜的計算，并且具有很高的精度。在自動化儀表中可經常進行諸如乘除一個常數、確定極大和極小值、被測量的給定極限檢測等多方面的運算和比較。

（四）儀表有了數據處理的功能

在測量中常常會遇到線性化處理、自檢自校、測量值與工程值的轉換以及抗干擾問題。由于有了微處理器和軟件，這些都可以很方便的用軟件來處理，一方面大大減輕了硬件的負擔，又增了豐富的處理功能。自動化儀表也完全可以進行檢索、優化等工作。

五、化工自動化控制儀表的功能開發

（一）儀表的測量精度高了

由于自動化儀表的中心控制系統是微型計算機，可以進行快速多次重復測量，然后求平均值。這樣就可以排除一些偶然的誤差與干擾。

（二）儀表具有修正誤差的能力

實時地修正測量值誤差是較為復雜的功能。裝有微處理器的儀表可以減少誤差，依靠限制干擾來提高精度。

（三）儀表能夠實現復雜的控制功能

實現自動化以后，一些常規儀表不易實現的功能，在自動化儀表中就很容易實現。比如一臺氣相或液相色普儀，這種儀器利用對于復雜化學混合物進行色層分離的方法來確定樣品中存在的每一種化學成分的含量。

六、結論

隨著化工自動化技術應用的日益深入及應用范圍與規模的不斷擴大使儀表實現高速、高效、多功能、高機動靈活等性能，我國的化工儀器儀表產業的發展水平必將快速邁向更高階段，而化工自動化儀表的應用也將發揮其不可估量作用。

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