化學工程與工藝中的自動化發展趨勢探析

關 波

（吐魯番職業技術學院，新疆 吐魯番 838000）

1 化學工程與工藝概述

化學工程與工藝的主要研究對象是基于化學，同時與工業、信息技術等緊密結合，衍生出很多新興的學科，這種學科之間的相互包容與發展促進了化學工程與工藝在各個行業迅速應用?；瘜W工程與工藝一直緊跟化學行業發展的腳步，伴隨著科學技術日新月異，已經成為非常重要的學科之一。近年來，我國在化學工程與工藝中的自動化領域中深度研發與創新，充分結合化學基礎理論和操作實踐，將不同化學材料融入深加工技術研究，并且已經取得了突破性的進展，不僅促進了化學工程與工藝的進步，而且在生態環境保護中也起到了關鍵性作用。目前，化學工程與工藝在工業領域的應用上已經取得了可喜的成績，并且先進程度也在逐漸增強，已經趨向于專業化的發展方向。眾所周知，化工行業的生產質量與數量都與化學工程與工藝中的自動化發展程度息息相關，如果自動化程度較低，就會影響化工產品的生產效率，進而會影響到產品質量。相關實踐數據表明，先進的化學工程與工藝技術能夠顯著提升化工行業的生產效率，而且能夠將生產過程中產生的污染物控制到最低，更加有利于生態環境保護，確保了化工行業的可持續發展。

2 化學工程與工藝的發展現狀

隨著我國電子信息技術水平的長足發展，在“互聯網+”的大環境下，各個行業的自動化應用程度也都有迅猛的提升。然而化工行業與汽車、電子等產業不同，化工行業仍然以重工業為主，屬于傳統工業領域，生產技術相對成熟，由于化學工程與工藝設備更新換代較為緩慢，生產線多年不更換，生產制度陳舊，高級技術人才嚴重匱乏，導致自動化程度仍然處于偏低水平。機遇與挑戰并存，為了適應自動化新時代的發展趨勢，我們應及時整合化學工程與工藝的自動化應用方向，將信息技術注入化學工程與工藝的研究之中，不斷創新其自動化應用效果。

3 化學工程與工藝中的自動化發展趨勢

3.1 現代化

經過多年發展，我國化學工程與工藝產品項目研發已經由單一的簡單化工產品加工向多元化化學衍生產品和精深加工方向轉變，由經濟產出價值鏈的低端向高端逐步過渡，化工產業不再是孤立的發展，而是漸漸轉向多產業融合協同發展?；ぷ詣踊寻l展成為化學工程與工藝全面應用的重要支柱產業。因此，我們下一步工作的重點仍然是全方位的尋求化學工程與工藝現代化發展的途徑，創新化工產業流程，將自動化技術引入化工生產環節之中，穩步提升化工企業的生產效率和產品質量。

3.2 創新化

長期以來，我國化學工程與工藝生產企業承擔著艱巨的社會責任，為我國經濟發展和科技創新做出了重要貢獻。然而由于我國化學工程與工藝技術研究起步較晚，生產企業多數為中小型企業，先進技術應用水平還處于較為落后的狀態，與發達國家的生產工藝還存在較大差距。特別是在提倡綠色產業發展的今天，化工行業環境保護問題迫在眉睫，節能減排技術已經廣泛應用到各個行業。目前，我國多數化學工程與工藝生產企業在生產流程創新中取得了一些成就，但與發展目標相比還差很遠，當前及今后一段時期，如何將新技術、新工藝、新材料等應用于化學工程與工藝自動化生產中，仍然是我們工作的重點。做好科技創新工作，是任重而道遠的，我們必須積極克服化工能源短缺的現狀，大力解決化工行業發展與環境保護之間的矛盾和突出問題，在促進化學工程與工業自動化發展的同時，努力推動節能減排與綠色發展。

3.3 環保化

隨著全球經濟一體化進程的逐步加快，環境保護問題也日益突出，如何協調化工行業發展與環境保護之間的矛盾已經成為全球化的焦點問題之一。化學工程與工藝自動化行業是我國經濟發展的支柱產業，然而由于缺乏合理的規劃設計，基礎設施建設十分落后，政企管理權責不夠清晰，科技后備力量嚴重不足，人才結構存在斷層現象，直接導致了化工行業產業層次較低，環境保護問題突出。在新形勢下，所有行業的發展都不能夠以犧牲環境為代價，為了確保人類的生存和生活，我們必須高度重視環境保護問題，大力促進化學工程與工藝自動化環保技術的發展，將先進的環保技術引入化學工程與工藝生產流程之中，最大限度的減少資源的消耗，從而進一步降低化工企業排放物對生態環境造成的污染。同時，積極淘汰影響和破壞生態環境的低產能化工企業，通過企業整合與重組，讓老企業迸發出新活力。因此，我們應著重從源頭開始進行化工行業的環境保護管控工作，不斷完善環保監測系統，將智慧自動化引入化學工程與工藝技術行業，在項目開工之前就做好環境評價和安全生產評價，施工過程中全過程進行環境保護指標的跟蹤與監督，確保項目投資與生產始終處于環保安全可控范圍。

4 基于自動化發展的化學工程與工藝前沿技術

4.1 MES 生產管理系統

MES 生產管理系統，是通過信息化的高效管理模式，幫助化工行業生產企業解決種種生產管理高成本、生產質量高要求難題的得力助手。MES 生產管理系統的生產過程可以進行全程監控，每一個產品都具備生產質量的全程追溯條碼，這一全新的生產管理系統將會逐漸成為化學工程與工藝自動化企業發展的新出路。MES 生產管理系統通過在化學工程與工藝企業部署工業以太網Profibus 現場總線、平板電腦、LED 顯示屏等硬件設備，集成采用先進的物聯網技術，比如RFID 無線射頻識別技術、條碼識別技術，實現對生產制造現場各種加工設備、產品生產狀態的數據采集，再通過MES 生產管理系統的數據分析、集成和報表自動生成并通過LED 顯示屏進行信息發布，實現對裝配過程的質量控制、物料拉動、信息發布與作業指導的功能。MES 生產管理系統還能夠通過用戶訪問權限控制，確保產品生產信息的安全可靠性，從而滿足企業生產過程實施控制和生產質量全程追溯的管理需求，為企業不斷優化生產作業流程和生產質量管理體系，持續提升產品質量，實現按時交貨，提高客戶滿意度。

4.2 DCS 技術

為了提升化工生產的效率，自動化技術不斷完善，DCS 技術就是應用于分散管理的一種先進技術，在計算機技術的應用上，通過智能大數據系統的運行，能夠對生產的各個環節進行整體控制，確保化工企業生產的有序高效進行。目前，主機控制采用DCS 一體化的項目也愈來愈多。即在控制系統的高、精、尖上不斷突破，在控制的范圍上不斷擴大，且國產化市場占有率增加勢頭也較猛，特別是在老機組DCS 改造方面。就已投運的國產DCS 系統而言，與進口產品比較綜合性能之間差距不大，各類全封閉設計模件具有免維護性能，總的I/O 點數應用也達到15000 多點以上。軟件全在WINDOWS 平臺運行，界面友好，組態修改方便，全中文環境，易理解和掌握，應用功能基本包括了全部需求。這表明DCS 設計制造、性能參數方面均能滿足當前我國化工行業建設設計規范要求，利用DCS 技術能夠實現操作的智能化，是減少化學工程與工藝對環境造成的污染的關鍵技術。