化工生產和儀器儀表的自動控制研究

湯小偉 張杰

摘要：隨著我國社會經濟水平的不斷提升，化工生產也得到了良好發展空間，儀器儀表基本已經能夠實現自動化控制，本文將從自控儀表儀器類型以及自控率概念出發，分析PDI參數整定、完善DCS系統對提高儀表自控率的作用，為我國化工行業實現智能化發展提供良好理論幫助。

關鍵詞：化工生產;儀器儀表;自控率

中圖分類號：TQ5 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2017）16-0040-01

Abstract： with the continuous improvement of the social and economic level of our country， the chemical industry has also got the good development space， the instrument and instrument have been able to realize the automation control basically， this article will start from the concept of the automatic control instrument type and the automatic control rate. Analyze the function of PDI parameter adjustment and improve DCS system to improve instrument control rate， and provide good theoretical help for the intelligent development of chemical industry in China.

Key words：chemical production;Instruments;Self-control rate

引言：20世紀50年代開展，我國工業化生產過程中就已經開始投入使用了自動化儀器儀表，當前科學技術正不斷成熟，儀表儀器也在時代背景中得到了新的力量，目前獨立性生產已經被一體化自動控制系統所取代，而儀表儀器的功能性也轉化成為生產輔助效果。提高其自控率對于行業發展可起到重要作用。

1 自控化儀器儀表類型

通常意義上來看，儀表自控率就是儀器儀表自動化程度的評價標準，生產中自動化技術的實際表現，使得自控率得到有效提升，就代表此類裝置的生產效率加大、能源消耗減小、可實現良好的經濟效益。儀器儀表自控率就是通過計算投入自控回路數量和應用回路數量的比例，一般計算公式為：自控率Q=投入自控回路數M/（總回路數P-多原因導致未投入自控回路數）x100%。因此提升設備儀器自控率，對于提高化工生產效率具有重要意義。目前化工生產常見儀表類型可分為：1.溫度儀表，在實際生產過程中，溫度儀表應用范圍較為廣泛，化學反應必然會導致溫度出現變化，因此需要對其波動采取在線監控，目前接觸式溫度計具有精準度高、操作簡單等優勢，所以得到廣泛應用，但雙金屬、熱電阻等儀器都比較容易受到高溫影響而發生快速循環，因此需要提高自控控制效率。2.壓力儀表涵蓋類型較多，例如：變送器、特殊壓力表等，其實用性較高，就算被腐蝕也仍能反饋數據，通過輸出數據到集散系統實現自控操作。3.物位儀表，化工生產設計范圍較廣，所以測量方式也比較多樣，實際使用時需要結合具體情況判斷，物位儀表品種多樣，一般雷達表、直讀表、浮力表使用比較頻繁，在化工產業中使用頻繁[1]。

2 提高儀表儀器自控率

2.1PID參數整定。上述多種控制其在實現自動控制功能時都會涉及到內部PID參數的整定，參數整定一般意義上就是根據實際情況選擇合適的PID。應用時需要采取經驗法從穩定性、反應速度、穩態精度等多方面協同考慮：

（1）PID參數整定。經驗湊試實際應用次數較為頻繁，在整定過程中需要對響應情況有一個準確的記錄，以數據結果為基礎確定參數，查看實時曲線，衰減曲線最佳比例為3：1，也就是前后峰值相差比值為3：1。確定結果后在進行參數調試時需要先設置經驗節點，根據實際調節結果二次修改，其中P=比例度、K=放大倍數，從而的P=1/k。

（2）PID參數湊試操作。在確定好比例后待過渡過程已基本穩定，然后利用積分效果減少余差，并且利用微分從整體上優化控制效果。通常情況下的參數湊試步驟：調整P控制器，減小放大倍數，使其保持在較小區間，并加大K值。檢測被控量的過渡曲線，直到曲線達到預期值。關于PI控制器，首先設定T1= 0，按純比例作用整定放大倍數，保持在3∶1的曲線值，然后成比例縮小K（ 數值：15% -30% ）。積分時間T1就會從0逐漸增加，最終完成衰減過程。最后對于PID控制器的操作，首先讓T2= 0，根據PI作用湊試調整K與T1兩者參數，然后將放大倍數增大20%-30% ，適當削弱T1，T2可實現逐步增大，觀察其中曲線，使其保證到實現預期目標。

（3）操作事項。在實際操作過程中，首先要在進行參數整定時對傳感器與執行器采取穩定效驗，確保儀表儀器施工性能良好，技術人員可以采取手動測量，保證控制測量參數得到的穩定性與可靠性。然后暫停積分調節功能，根據歷史經驗數據設定K數值，試著切換到自動觀察階躍響應效果，確定回路是否已經完成反饋以及是否為負反饋。

2.2完善DCS系統。目前我國大部分化工企業生產過程中都是用DCS系統來進行在線監控與管理，從而達到削弱員工任務量，提高自動化效率等目標。DCS系統能夠有效銜接儀表儀器設備與工藝生產，提高操作精準度，并且能夠對生產過程采取自動預警，發現故障可及時警報，從而提高系統應用效果，實現自動化連鎖控制。將安全事故發生風險降低到最小，避免因儀表儀器故障而出現的一系列安全問題，不僅能夠避免企業蒙受巨大經濟損失，同時還能夠保證人員生命安全，并且DCS還可以獲取所有生產環節過程中出現的數據參數，例如：SCS、DEH、ECS、BCS等等，減少儀表工作量，延長其使用壽命[2]。

綜上所述，化工生產過程中儀表儀器可發揮重要的作用，甚至可以對整個企業發展水平產生直接影響。目前自動化控制技術已經得到了廣泛使用，并在實際投入操作過程中得到了良好反饋，為進一步提高儀表儀器自控率，本文針對PID參數、DCS系統展開了討論，目的是為了相關工作人員開展研究是能得到良好理論幫助，最終實現我國工業發展的穩定與高效。

參考文獻：

[1]王峰，趙磊.工業自動化儀表與自動化控制技術探討[J].世界有色金屬，2017（15）：265+267.

[2]牛曉曼.化工儀表中的自動化控制技術[J].化工設計通訊，2017，44（09）：96-97.

作者簡介：湯小偉，男，1989，12，碩士，助教，研究方向，智能控制系統