石油化工儀表中的自動化控制技術(shù)研究

（天能化工有限公司，石河子市，832000）王鵬

石油化工儀表中的自動化控制技術(shù)研究

（天能化工有限公司，石河子市，832000）王鵬

由于我國社會經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)快速發(fā)展，石油化工行業(yè)面臨了一個更難得的一個發(fā)展機(jī)遇，也給石油化工儀表提出了更進(jìn)一步的要求。面對這種形勢，顯然傳統(tǒng)的自動化儀表已無法適應(yīng)當(dāng)前石油化工行業(yè)的發(fā)展要求，自動化儀表技術(shù)須不斷智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化，為石油行業(yè)帶來更多的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

石油企業(yè)；化工儀表；自動化控制技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活水平有了顯著的提高，從而增加了對能源的需求。石油作為我國能源的支柱，其需求量呈現(xiàn)出了一個持續(xù)攀升的態(tài)勢，而我國的石油化工行業(yè)在發(fā)展中仍存在著一些問題，需要我們逐步運(yùn)用自動化控制技術(shù)來解決，并密切結(jié)合石油行業(yè)的生產(chǎn)情況，引進(jìn)先進(jìn)的自動化控制技術(shù)，以保證石油化工行業(yè)有序進(jìn)行，接下來，我們就從儀表自動化控制方面入手對這一問題作簡要分析。

1 儀表分類

1.1 流量型儀表

一般來說，流量儀表分為測量體積的流量儀表與測量質(zhì)量的流量儀表兩種，在種類上可分為速度式、節(jié)流式與壓差式三種。

1.2 壓力型儀表

壓力型儀表類型較多，有壓力變送器、壓力傳感器、特種壓力表等，這種壓力表可用于腐蝕和極端環(huán)境下，也可用于測量易結(jié)晶體和粉粒狀介質(zhì)，尤其重要的是，這種壓力表的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)會用壓力變送器把采集的信息傳輸給集散控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對壓力的自動化測量和控制。

1.3 物位型儀表

根據(jù)測量方式的不同，物位型儀表可分為差壓式、浮力式、雷達(dá)式、直讀式等。在這許多物位型儀表中，雷達(dá)式物位儀表有著較高的測量精度，而且對石油物料適應(yīng)性也較強(qiáng)，因此被廣泛應(yīng)用于實(shí)踐。

1.4 溫度型儀表

溫度型儀表是對溫度變化情況進(jìn)行動態(tài)測量和控制的儀表，在石油化工生產(chǎn)中，化學(xué)反應(yīng)與變化都需要特定的溫度和壓力環(huán)境，溫度型儀表就是在這種情況下被應(yīng)用在實(shí)踐中的。在石油化工生產(chǎn)中多采用接觸測量法，借助熱電阻等測溫原件來實(shí)現(xiàn)溫度的有效測量，比如乙烯裂解、丙烯氰裝置、催化裂化就是通過熱電阻測量溫度的；而反應(yīng)器、合成塔、轉(zhuǎn)化爐應(yīng)用的是多點(diǎn)式熱電偶進(jìn)行溫度測量，然后由現(xiàn)場總線技術(shù)完成對溫度的自動化控制。

2 儀表的特點(diǎn)

自動化控制儀表運(yùn)用了新型的微電腦技術(shù)和芯片，既提高了自身抗干擾性、可靠性，還減小了本身體積。自動化控制儀的主要特點(diǎn)如下。

2.1 具備可編程功能

在電路控制過程中，進(jìn)行硬件軟化時，可以借助接口芯片中的位控特來執(zhí)行復(fù)雜、繁瑣的控制功能，該軟件編程就是用儲存控制程序替代原有的順序控制；如果在電路控制過程中運(yùn)用完整的控制電路和定時電路，需要進(jìn)行硬件替代。因而，如果可以運(yùn)用軟件置入儀表儀器來替代以往的邏輯電路，而能簡化儀表的硬件結(jié)構(gòu)。

2.2 具備記憶功能

以前所用儀表的主要形式是組合邏輯電路和時序電路，他們僅能在某一特定時間內(nèi)完成一些簡單的記憶任務(wù)，然而，當(dāng)下一個記憶任務(wù)來臨的時候，之前的記憶就會完全消失。自從在儀表中引入微機(jī)后，儀表不僅可以存儲以前的記憶信息，還能長時間儲存這些信息，便于信息的處理和重現(xiàn)。

2.3 具備計算功能

自動化儀表配置著微型計算機(jī)，可以進(jìn)行高精度的復(fù)雜計算；在自動化儀表執(zhí)行計算過程中，我們可以確定極大值、極小值等數(shù)據(jù)運(yùn)算。

2.4 具備數(shù)據(jù)處理功能

在儀表自動化控制過程中，通常會遇到轉(zhuǎn)化工程值、測量值和抗干擾值等問題。而儀表中配置的微電腦軟件和處理器可以幫助我們便捷地處理上述問題：首先，能夠堅強(qiáng)儀表中軟件負(fù)載；其次，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理功能；最后，自動化儀表還具備優(yōu)化、檢索等重要功能。

3 分析自動化控制技術(shù)

為了更好的適應(yīng)新型石油化工儀表提出的相應(yīng)要求，儀表控制系統(tǒng)必須將數(shù)字化儀表作為變送器，以強(qiáng)化儀表的安全性、穩(wěn)定性及分辯力，同時還要強(qiáng)化產(chǎn)品管理能力，以提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。

3.1 基礎(chǔ)性控制技術(shù)

通過新型DCS、常規(guī)DCS、電動和啟動單元組合儀表中我們可以看出，自動化儀表中的連續(xù)控制、批量控制和順序控制等基本控制策略基本不變；上述控制主要包括自動選擇調(diào)節(jié)、非線性調(diào)節(jié)、分成調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、比率調(diào)節(jié)等諸多內(nèi)容。然而，PID是最基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)措施，即功能塊和控制算法基本未發(fā)生變化，而控制方案和組態(tài)能力的變化最大。

3.2 先進(jìn)的優(yōu)化、控制技術(shù)

隨著新型控制論的發(fā)展，石油工業(yè)中的自動化儀表表現(xiàn)出了多樣化的智能算法。其中，除了PID控制器，其他類型的多變量控制器均已被運(yùn)用到煉油和石化行業(yè)中來，并已被成功運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐過程中來；雖然自動化儀表的基礎(chǔ)性配件是DCS，但是它兼具獨(dú)立個體和獨(dú)立軟件包的作用。多變量動態(tài)過程中的模型識別技術(shù)和軟件測量技術(shù)均與自動化儀表有著極大聯(lián)系，多數(shù)儀表均采用PID測控和串級相結(jié)合方式。

3.3 人機(jī)交互界面

當(dāng)前，石油化工企業(yè)不再是控制室和裝置室之間的“一對一”關(guān)系，而是已經(jīng)逐步發(fā)展為一個控制室對應(yīng)多個裝置的特殊形式，且它們以CRT、LCD為最終表現(xiàn)形式，有時會伴有一些指示燈和儀表。石油化工企業(yè)中，自動化儀表的主要配置是鍵盤操作和鼠標(biāo)操作，而觸摸屏、少數(shù)按鈕和旋鈕則屬于輔助工具；企業(yè)閉路電視攝像頭的畫面被專用屏幕所替代。在DCS組態(tài)操作過程中，人機(jī)操作界面與控制策略緊密結(jié)合；在操作工位號過程中，會伴隨出現(xiàn)分組畫面、趨勢畫面和組目畫面等“儀表棒圖”，以很好的實(shí)現(xiàn)“組態(tài)”；而模擬圖的制作則非常謹(jǐn)慎，我們需要依據(jù)工藝需求進(jìn)行制圖，以正確處理事故判斷、優(yōu)化操作、報警等人機(jī)界面之間的關(guān)系。我們主要從以下幾方面著手處理人機(jī)交互界面之間的關(guān)系：首先，應(yīng)提高HMI和DCS等軟件產(chǎn)品的功能；其次，既要控制方案指標(biāo)，也要控制系統(tǒng)集成過程中涉及到的各項(xiàng)硬件指標(biāo)，同時，工作人員還要完善人機(jī)界面等軟指標(biāo)、樹立無私的大眾服務(wù)思想，密切配合工藝操作人員，實(shí)現(xiàn)工藝裝置的最完美操作。

3.4 儀表安全系統(tǒng)

當(dāng)前工藝過程中、大型化和連續(xù)化的易燃易爆等問題頻發(fā)，人們已經(jīng)逐步意識到石油化工裝置安全性的重要性，傳統(tǒng)的DCS安全連鎖保護(hù)方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的石油化工企業(yè)需求，因而在石油化工企業(yè)的儀表安全系統(tǒng)中融入緊急停車系統(tǒng)顯得極為重要。

總之，石油化工企業(yè)是我國的重要經(jīng)濟(jì)組成成分，它不僅會影響我國的國民經(jīng)濟(jì)，還會影響國計民生。在石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，自動儀表控制技術(shù)已經(jīng)被深入地運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中來，且正逐步地影響著石油化工企業(yè)的日常生產(chǎn)活動。隨著該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模和應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，自動儀表控制技術(shù)也會逐步邁向更高水平。

4 結(jié)語

現(xiàn)在，隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，石油化工自動化儀表也正朝向更高水平發(fā)展，面對大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，自動化工業(yè)儀表控制必將被逐步引入到石油企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐過程中來，且將發(fā)揮著重要的管控功能。我國各類化工生產(chǎn)自動化技術(shù)已經(jīng)得到了全面應(yīng)用，并且在應(yīng)用過程中得到了創(chuàng)新發(fā)展，控制儀表的靈活性、高科技性和多功能性將會得到長足發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)我國石油工業(yè)的發(fā)展，并使之邁向更高層次的水平。

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1008-0899（2016）02-0052-03