淺談儀表自動(dòng)化在化工工業(yè)中的應(yīng)用

李政

（中石化北京燕山分公司，北京 102500）

淺談儀表自動(dòng)化在化工工業(yè)中的應(yīng)用

李政

（中石化北京燕山分公司，北京 102500）

近年來我國(guó)化工工業(yè)的發(fā)展使得人們對(duì)于化工工業(yè)的整體要求不斷提高，而考慮到當(dāng)代工業(yè)對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的依賴，化工行業(yè)中的各方面技術(shù)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)將會(huì)逐漸得到重視。儀表自動(dòng)化作為決定化工工業(yè)生產(chǎn)水平、保障化工產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，對(duì)其應(yīng)用也會(huì)有越來越高的要求。本文針對(duì)化工工業(yè)中儀表自動(dòng)化的特點(diǎn)、功能作出了論述，同時(shí)針對(duì)儀表的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方式以及應(yīng)用進(jìn)行深入討論。

儀表自動(dòng)化；化工工業(yè)；應(yīng)用策略

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及工業(yè)化水平的提高，使得人們對(duì)于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)有了更細(xì)致、更嚴(yán)格的要求。作為化工工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一類特殊體系，儀表自動(dòng)化已經(jīng)在對(duì)高要求的滿足中不斷進(jìn)步，特別是自21世紀(jì)以來，儀表自動(dòng)化已經(jīng)幫助化工行業(yè)在保證系統(tǒng)正常工作、實(shí)時(shí)分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)及設(shè)備工況等方面達(dá)到了更高的水平，并促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。對(duì)于“自動(dòng)化”一詞，我們可以簡(jiǎn)單理解為在無人操作狀態(tài)下，系統(tǒng)能夠保持自主化運(yùn)作的一種能力。儀表作為采集、測(cè)量體系中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)能夠保證系統(tǒng)在無工作人員情況下，完整實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及傳輸功能，從而保證了系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而提高系統(tǒng)的工作效率，實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)的高速發(fā)展。

1 儀表自動(dòng)化的功能及發(fā)展趨勢(shì)

用于化工方面的儀表自動(dòng)化可以提高企業(yè)的生產(chǎn)、工作效率，其高處理速度、靈活的控制模式以及較高的安全系數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)工作效率的提高。近年來，隨著微電子技術(shù)研發(fā)過程的加快和高精密制造工藝的實(shí)現(xiàn)，儀表表現(xiàn)出微型化、高端化的進(jìn)步趨勢(shì)，在化工企業(yè)方面的應(yīng)用也越來越廣泛。結(jié)合化工企業(yè)的實(shí)際情況，筆者認(rèn)為化工行業(yè)儀表自動(dòng)化主要具有以下三種功能。

1.1 數(shù)據(jù)處理分析功能

儀表自動(dòng)化的發(fā)展帶來的新變化就是儀表中微處理器環(huán)節(jié)的實(shí)裝。儀表從單純顯示數(shù)據(jù)向兼具數(shù)據(jù)處理功能的變化，使得以往需要通過接口與計(jì)算機(jī)相連接的數(shù)據(jù)處理模式，如今可以單純由儀表本身予以實(shí)現(xiàn)。一方面可以方便設(shè)計(jì)儀表的檢測(cè)與控制系統(tǒng)，減少設(shè)置兼容性接口帶來的技術(shù)問題，方便減少硬件的投入成本，并且能夠簡(jiǎn)化人員配置，將其中可以由機(jī)器進(jìn)行大規(guī)模計(jì)算的工作預(yù)先完成，從而可以節(jié)省大量的處理信息的時(shí)間，有利于促進(jìn)工作效率的提高；另一方面，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理能夠讓自動(dòng)化儀表實(shí)現(xiàn)多樣化的功能，如實(shí)時(shí)報(bào)警、自主檢索硬件等等，這能夠縮短工程工期，加快檢索速度，對(duì)于化工工程的順利運(yùn)作有很重要的意義。此外，我們要考慮到人工數(shù)據(jù)處理與機(jī)器數(shù)據(jù)處理之間的利弊。除運(yùn)算速度外，算法也是比較重要的環(huán)節(jié)，只要儀器的運(yùn)算系統(tǒng)能夠按照化工工程要求設(shè)計(jì)合理算法，那么在進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算處理中，其錯(cuò)誤的發(fā)生率也會(huì)有較大程度的下降，這能夠較大程度保證化工工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

自動(dòng)化儀表能夠?qū)Σ杉⒎治鲆约疤幚砗蟮某绦蜻M(jìn)行分類歸納存儲(chǔ)，這能夠避免因?yàn)閿?shù)據(jù)交換帶來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)缺失等問題，同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)能夠做到詳細(xì)化、實(shí)時(shí)化，用自身性能完成機(jī)械式的數(shù)據(jù)整理過程，這樣對(duì)于建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、完善數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，以及建立相對(duì)完整的行業(yè)數(shù)據(jù)互通平臺(tái)大有裨益。

1.3 程序執(zhí)行功能

自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。之所以說計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展能夠很大程度上幫助自動(dòng)化進(jìn)程實(shí)現(xiàn)技術(shù)層面的飛躍，主要原因在于合適的程序語(yǔ)言以及前端人機(jī)交互程序，幫助人們能夠走出傳統(tǒng)匯編語(yǔ)言的繁冗邏輯關(guān)系。對(duì)于工業(yè)儀表系統(tǒng)的可編程化改造，能夠通過使用一些通用新型語(yǔ)言（包括C++和更新的Python語(yǔ)言）來編寫計(jì)算機(jī)程序，這些語(yǔ)言相對(duì)于傳統(tǒng)的儀表的順序控制模式能夠更簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)多級(jí)功能；同時(shí)通過采用微處理芯片進(jìn)行對(duì)程序語(yǔ)言的編譯執(zhí)行，也能夠較大程度簡(jiǎn)化控制模型和控制電路設(shè)計(jì)，對(duì)于其監(jiān)測(cè)功能有更全面的體現(xiàn)。

當(dāng)然，我們也要認(rèn)識(shí)到目前儀表自動(dòng)化過程存在的一些問題。首先，過高的儀表成本以及自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需要企業(yè)有強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)予以支撐，也就是說對(duì)于企業(yè)可投入資金數(shù)量需要有較高層次的要求，因而只有較大規(guī)模的化工工業(yè)能夠落實(shí)儀表自動(dòng)化的建設(shè)過程；其次，自動(dòng)化系統(tǒng)和工業(yè)的整體系統(tǒng)如果不能形成整體，如在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸形式以及接口等多個(gè)方面不能達(dá)成一致，那么數(shù)據(jù)的傳輸反而會(huì)降低效率，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)不利；再次，自動(dòng)化有可能帶來部分質(zhì)量檢測(cè)人員在工作態(tài)度上的怠惰，并易造成一些外界因素影響，如系統(tǒng)沒有得到維護(hù)或者有惡意程序入侵等等，長(zhǎng)久以來會(huì)造成對(duì)整體系統(tǒng)的損害。

2 儀表自動(dòng)化在化工工業(yè)中的應(yīng)用方式

2.1 實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，整合人工、機(jī)器二者的優(yōu)勢(shì)

專業(yè)技術(shù)人員需要在設(shè)備維護(hù)工作時(shí)需要對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行性能參數(shù)、具體工況保持了解，自動(dòng)化儀表技術(shù)能夠保證通過機(jī)器的嚴(yán)格邏輯執(zhí)行力，以及運(yùn)算速度讓技術(shù)人員對(duì)各方面性能參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)地理解，從而保證在整體系統(tǒng)運(yùn)行方面的穩(wěn)定。這就要求一方面，化工工業(yè)的工作人員需要提高自己的學(xué)習(xí)意識(shí)，增強(qiáng)專業(yè)技能水平，保證與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的科學(xué)控制、靈活控制、全面控制，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率，完善生產(chǎn)環(huán)節(jié)；另一方面，儀表自動(dòng)化由于日新月異的硬件更迭，以及對(duì)實(shí)現(xiàn)功能的要求逐漸提高，因此本身在算法程序上也需要人工進(jìn)行升級(jí)和更新，保證人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)。總的來說，既有人工實(shí)現(xiàn)對(duì)化工工程各環(huán)節(jié)的監(jiān)控以及生產(chǎn)過程的合理調(diào)節(jié)，需要發(fā)揮儀表自動(dòng)化的功能；同時(shí)，儀表自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)也需要人工幫助，二者緊密聯(lián)系。

2.2 進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和新領(lǐng)域開發(fā)

目前化工工業(yè)和自動(dòng)化技術(shù)都處于高速發(fā)展階段，因此儀表自動(dòng)化的運(yùn)行應(yīng)該有一套相對(duì)全面且科學(xué)的控制手段。首先，在進(jìn)行儀表自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)過程中，對(duì)于其控制措施的最優(yōu)化成為很多企業(yè)人員密切關(guān)注的方向之一，一套高效、合理的控制措施能夠保證化工企業(yè)科學(xué)、高速、可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。這要求相關(guān)技術(shù)人員不斷提高自己的專業(yè)水平以及綜合應(yīng)用能力，并且對(duì)生產(chǎn)模式的變化有敏銳的嗅覺。其次，儀表自動(dòng)化逐漸實(shí)現(xiàn)了在智能化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。化工企業(yè)的智能化生產(chǎn)將是未來化工企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而智能化生產(chǎn)盡管生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量有保障，但是對(duì)于控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性以及技術(shù)人員、運(yùn)行維護(hù)人員的專業(yè)技術(shù)要求都比較嚴(yán)格。一套完備儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用，將能夠充分排除智能化生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題，并通過自身性能升級(jí)和算法更新實(shí)現(xiàn)更多新功能。化工企業(yè)的發(fā)展必然會(huì)對(duì)新領(lǐng)域有所涉及，這也要求儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該有更新的控制模式，實(shí)現(xiàn)更豐富生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，保證工程實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果。

2.3 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)與控制功能

控制儀表自動(dòng)化應(yīng)該保證其基本功能的實(shí)現(xiàn)。通過分析儀表的自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于化工工業(yè)的效能提升，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有的算法基礎(chǔ)、運(yùn)行邏輯，很多化工企業(yè)已經(jīng)借助于儀表自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行批量控制、連續(xù)處理，對(duì)于控制系統(tǒng)中的自動(dòng)調(diào)節(jié)、單相回路調(diào)節(jié)等實(shí)用性較強(qiáng)的部分進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)在進(jìn)行基礎(chǔ)控制環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)該注意對(duì)儀表自動(dòng)化子系統(tǒng)其預(yù)期性能和算法邏輯結(jié)構(gòu)有充分的了解，并且做到能根據(jù)監(jiān)測(cè)要求的變化及時(shí)對(duì)控制變化和組態(tài)能力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)儀表的預(yù)期功能。在進(jìn)行對(duì)儀器設(shè)備維護(hù)工作時(shí)，同樣應(yīng)該調(diào)用儀表數(shù)據(jù)，借助儀表自動(dòng)化的應(yīng)用來判斷生產(chǎn)環(huán)節(jié)中易發(fā)、多發(fā)問題的環(huán)節(jié)，針對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行分析并逐步排查，保證系統(tǒng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都處于良好工作狀態(tài)，從而讓化工工業(yè)在生產(chǎn)過程中沒有后顧之憂。

3 結(jié)語(yǔ)

儀表自動(dòng)化的應(yīng)用將會(huì)有效改善傳統(tǒng)化工工業(yè)在生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)因?yàn)樾实拖隆⑻幚頂?shù)據(jù)量過大等問題帶來的安全事故，幫助企業(yè)對(duì)于各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息有更迅速、更準(zhǔn)確的處理方式，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品整體質(zhì)量的保障。因此，作為化工工業(yè)的從業(yè)人員，要在充分認(rèn)識(shí)儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，促進(jìn)化工工業(yè)領(lǐng)域儀表自動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)更多功能，保證化工工業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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1671-0711（2017）08（下）-0185-02