化工自動化控制及其應用研究

王頔

摘要：經過多年的攻關和不斷的技術開發研究，我國近年來在化工自動化控制的控制規律、方案以及實施技術和規模集中方面，都已經取得了一定的成功經驗，經濟效益也得以顯著提升，全國的在建百萬噸乙烯廠猶如雨后春筍一般出現，為今后我國護工自動化產業的進一步的發展奠定了良好的基礎。但是現階段我國的化工自動化控制及其應用研究工作，仍然有許多亟待解決的問題，需要我們進一步深日研究。化工過程控制對于提高化工工藝水平，提升化工產能、產量、質量和淘汰落后產能，以及改善化工企業勞動效率等方面都將發揮越來越主要的作用。

關鍵詞：化工自動化；控制；應用

1 化工自動化控制的現狀和發展

近幾年，隨著我國經濟和社會的快速發展，自動化儀表正在朝著智能化的方向發展，并且已經取得了較大的進步，智能化儀表實現了數字化、小型化、輕量化，發展轉變最大的就是實現了信號傳遞，也就是說化工自動化使用了現場總線技術，這樣一來，將傳統的模擬量信號轉變為具有編碼功能的數字量，大大減少了儀表電纜的使用量和人工鋪設費用。化工自動化控制技術涉及到很多的現代技術，例如：控制理論技術、儀表技術、計算機技術等，從而對化工生產實現檢測、控制、管理等目的，最終增加化工產量、減少能耗、生產高質量的產品的技術。化工自動化控制技術主要有三大系統組成，即化工自動化軟件、硬件、應用系統。現如今，化工自動化控制成為制造行業中的最重要的技術，通過此技術可以有效的解決化工生產中出現的問題。現如今，當前我國化工自動化控制發展大部分都是從國外引進先進的設備，在投入使用一段時間后，根據企業的特點進行再次開發與利用。

2 一般控制與自動化的區別

2.1 一般在化工生產的過程當中

可以把不同種類的工藝平衡狀態當作相對穩態的一個狀態。如果在化工生產過程中趨于穩態狀態時，一旦發生了干擾情況，所控制的變量則會偏離，然而，這時則可以通過在系統設備當中的裝置從而促使變量逐漸的往穩定方向發展。在這個過程中，把受到干擾出現偏離的又回到穩態的過程則可以稱作是動態過程。在一般情況下，我們把回復的過程可以看作是震蕩式，把控制變量歸位到初始狀態，而也可以通過把控制變量轉變為新的穩定狀態。當前，在部分的生產設備當中，一般都可以通過預測把可能發生偏離的動態進行設計，而不能把所有的穩態進行計算設計。

2.2 由于化工自動化控制在發展過程中的效果是與信息反饋緊密相聯的

通常在控制系統當中，主要是通過控制器進行采集信號，一旦把預期想要控制的信息傳送到控制器里，并且對信息數據進行比較，再由控制器決定應怎樣對其校正，因此，我們把這種傳遞的過程就稱作是信息閉環回路的負反饋。由于信息反饋最重要的作用就是提高控制質量，這也是比較有效的一個重要措施，信息反饋通過改變其規律和大小等方面，則可以產生一定的控制效果，此外，也可以把相對不夠穩定控制通過轉變和調節作為質量控制的最佳狀態，所以，在控制系統當中，閉環回路的負反饋則是最重要的一部分。

3 如何提高自動化控制水平

3.1 選取好質量控制的參數

如果參數本身很不符合正態分布，一般其平均值（算術平均，幾何平均，重均，數均等等）能夠符合正態分布。如果還是效果不行，則應該換更本質的，能夠反映其性能的其它參數。比如某種氧化物產品，最初是微米大小，其粒度分布可由激光散射粒度儀準確測量，用體積平均值做指標來衡量就很好。后來產品改進成納米級，粒度儀難以給出準確的結果，用高分辨顯微鏡則時間太長，不適合做為過程質量控制手段。

3.2 預防式質量控制管理

主動預防式更包括研究開發人員定期主動介入生產和質保過程，及時從一些異常痕跡中發現問題解決問題。許多異常痕跡往往不是工廠或質保人員的知識體系可以意識到的。此外，有時候問題并非真正在生產上，而是在質檢人員的操作程序誤差上，這些往往不是質檢部門本身能夠迅速發現解決的。

4 提高化工自動化控制水平的有效措施

4.1 質量控制參數要合理選擇

在試驗生產過程中，必須要選擇質量較好的控制屬性與指標。但是，對于化工企業來說，參數大多數都不是統一、規劃的，大多數都呈個分布的。通常情況下，參數都符合正態分布，那么我們就可以選用正態分布的理論來描述化工自動化控制的各項指標。

4.2 采用預防式質量控制管理模式

在主顯示器上接收數據信息，并且可以繪制出相應的質量控制圖，當發現系統出現問題時，就應該立即產生警報，通知有關人員要及時采用有效的措施加以解決。此模式就是與方式的質量控制管理模式，而且這也是最常見的質量控制模式。化工自動化控制管理目標是要獲得穩定的可靠產品。一旦質量控制效果不好，那么生產的產品也就不符合要求，所以，必須重新就行加工，結果大大增加了生產成本。然而，如果質量控制效果良好，那么就會使化工企業生產效率大大提高，而生產成本也就相應的會減少。

5 化工生產中自動化控制具體應用舉例

5.1 自動化控制在急停系統中的應用

安全生產事故大部分是由人和物的不安全因素導致的，為最大限度的保障生產的正常運轉，避免因事故帶來的人身和財產上的損失，化工自動化在急停系統中的應用顯得尤為重要。其主要工作原理是某一生產環節一旦出現故障，該系統就會根據設置好的程序對正在運行的程序進行依次關閉，從而避免安全事故的擴大化這就是安全儀表聯鎖系統。另外需要注意的是在完善自動化急停系統時，必須保證其獨立性，避免其他設備故障對急停系統造成影響，也不可以各種方式繞開安全儀表聯鎖系統。

5.2 自動化控制在故障分析中的應用

對生產設備進行及時有效地數據分析是實現自動化控制在化工生產過程中最重要的環節之一。在化工生產過程中，利用自動化控制技術對設備進行數據分析，將故障信息以數據報告形式顯示出來，以便技術人員及時發現并進行處理。由此可見自動化控制技術不僅可提高化工生產企業的工作效率，合理規范生產流程，還可以及時發現生產過程中的安全隱患，為避免安全生產事故的發生提供有力保障。

6 化工自動化控制的產生及發展

同其他技術科學的發展歷程相仿，自動化控制理論的產生也基本是基于生產與發展的需求，在人類已有的技術和科研知識成果基礎上，順應時代的發展需求而產生。自動化技術首先在上世紀 30 年代的電子通訊工程中取得了較大的發展而本世紀 60 年代自動控制理論進一步得以深化和延伸。現代控制理論作為一種設計和分析復雜控制系統的科學方法，以Kalman 等的最優濾波理論、Bel1man 的動態規劃理論為標志，特別是近年來的工業應用領域中對工業過程自動化的大量生產和中試實踐活動，使得公共自動化控制從穩定單個工藝變量的 SISO系統，擴展到對于整個單元操作運行的 MIMO 系統操作，推動了生產裝置的優化，加速了工藝流程改進的步伐。

7 結語

化工自動化控制是一門主要應用自動控制儀器表的學科，一般情況下這個學科主要是在化工這方面應用。進入二十一世紀之后，我國經濟迅速的發展的同時，化工自動化控制也因此受到影響而飛速的發展。這篇文章中，我們就我國現在的發展情況和化工自動化控制的自身特點進行研究討論，從而指出化工自動化控制存在的一些不足，進而提高使化工自動化控制更好的發展的措施，使我國化工自動化控制發展的更加完善。

參考文獻

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（作者單位：天津聯維乙烯工程有限公司）