化工自動化的發(fā)展趨勢及先進控制的應用

周文

摘要：科學技術發(fā)展水平直接關系到一個國家的未來發(fā)展情況?；ぎa業(yè)和其它產業(yè)不一樣，其具有鮮明的特色，是一種能源密集程度和資金密集程度比較高的產業(yè)，在化工產業(yè)發(fā)展過程中需要消耗大量的能源作為代價。一直以來，我國化工產業(yè)的發(fā)展處于比較落后的狀況，盡管得益于我國化工生產過程中依靠自動化設備，因此現在我國化工生產已經基本實現了自動化，但是我國化工生產技術和生產能力與發(fā)達國家差距較大，這就使得我國化學工業(yè)發(fā)展過程中的能源消耗量較大，對化工業(yè)的發(fā)展造成了嚴重的制約。若要改變此種現狀，從提升化學工業(yè)的相關發(fā)展技術作為突破口，走科學發(fā)展化工業(yè)的道路，才可改變當前落后的局面。

關鍵詞：化工自動化；發(fā)展趨勢；先進控制

引言

化工自動化控制技術以其先進控制技術的應用和實踐分析為基礎，在自動化設備生產、原材料加工參與、成品出入過程協調和自動化控制技術環(huán)節(jié)得到了合理高效先進的管控效果。在自動化發(fā)展領域中，具備以壓力、流量、溫度等各項參數達成自動化控制目的的管控成效。在實際的自動化控制實現領域中，控制設備中采用先進自動化控制設備、PLC可編程控制器、DCS分散控制系統作為應用領域的代表。在實際的設備使用和實現中，以化工自動化控制的整體實現，使企業(yè)安全生產和經濟效益獲得同步提升，并在科學技術進步和自動化控制的系統版本升級中，以其設備和人才貯備優(yōu)勢在自動化控制系統領域內發(fā)揮了控制作用。

1化工自動化的發(fā)展趨勢

1.1系統化

化工自動化的系統化發(fā)展趨勢只要是指化工自動化的相關設備、操作流程、管理等方面應逐漸標準化，形成體系，促進其發(fā)展的有序化、體系化，這樣不僅可以避免化工自動化發(fā)展中的一些問題，也可以推動相同行業(yè)各部門間的溝通協作，促進化工自動化相應技術、系統的普及，提升化工自動化相應技術的應用率。由于我國自動化技術的起步時間較晚，與發(fā)達國家之間存在一定的差距，但是近年來伴隨著經濟、科技的迅速發(fā)展，化工自動化也有了較快的發(fā)展，比較明顯的表現是，我國化工自動化對國外設備、技術的依賴程度越來越低，逐漸轉入自主研發(fā)，這種自主性與獨立性有利于結合中國現實情況推動我國化工自動化自成系統，呈現出明顯的系統化發(fā)展趨勢。

1.2多樣化

多樣化也是化工自動化的一個重要的發(fā)展趨勢?；热葚S富化學工業(yè)包括石油化工、農業(yè)化工、化學醫(yī)藥、高分子、涂料、油脂等。它們出現于不同歷史時期，各有不同涵義，卻又關系密切，相互滲透，具有連續(xù)性，并在其發(fā)展過程中被賦予新的內容。這些種類有其相同的原理，但是從細節(jié)處看來又千差萬別，為了適應化工中不同種類的差別，近年來化工自動化多樣化的發(fā)展趨勢越來越明顯，這種趨勢不僅可以推動化工自動化發(fā)展的廣度與深度，同時也推動了自動化技術于化工的各個方面的契合程度，兩者共同發(fā)展，相互促進。

1.3智能化

所謂智能化是指是指由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業(yè)技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用?；ぷ詣踊七M的一個重要前提是相關科學技術的迅速發(fā)展。隨著經濟、貿易的飛速發(fā)展為化工自動化相關技術的推進提供了重要的物質基礎，現代化的通訊手段也促進了不同國家之間相關信息的交流與探討，在這樣有利的環(huán)境形勢下，化工自動化的相關技術得到迅速推進，由此推動了化工自動化呈現出智能化的發(fā)展趨勢。檢測儀表的智能化就是化工技術智能化發(fā)展的一個重要體現方面，由此可見，智能化是化工自動化的一個重要的發(fā)函趨勢。

2化工自動化中先進控制的應用

2.1先進控制策略

在工業(yè)生產過程中，一個良好的控制系統不但要保護系統的穩(wěn)定性和整個生產的安全，滿足一定約束條件，而且應該帶來一定的經濟效益和社會效益。然而設計這樣的控制系統會遇到許多困難，特別是復雜工業(yè)過程往往具有不確定性（環(huán)境結構和參數的未知性、時變性、隨機性、突變性）、非線性、變量間的關聯性以及信息的不完全性和大純滯后性等，因此，對于過程控制系統的設計，已不能采取單一基于定量的數學模型的傳統控制理論和控制技術，必須進一步開發(fā)高級的過程控制系統，研究先進的過程控制規(guī)律，以及將現有的控制理論和方法向過程控制領域移植和改造等方面越來越受到控制界的關注。

對于含有大量不確定性和難于建模的復雜系統，基于知識的專家系統、模糊控制、人工神經網絡控制、學習控制和基于信息論的智能控制等應運而生，它們在許多領域都得到應用。由于變量間的關聯使系統不能正常平穩(wěn)運行，因此出現各類解耦控制系統。人們一直在努力想方設法尋求解決辦法，針對信息不完全性出現了推斷控制系統和軟測量技術，就目前較多且取得經濟效益的預測控制、軟測量技術發(fā)展及應用做一些介紹，以推動先進控制技術的應用。科學合理的控制技術和控制方法是實行先進控制技術的必要條件，并且應該注意選擇合適的控制機構，只有這樣才可以對先進控制的有效性進行有力的保障。在進行先進控制的過程中需要重點關注以下幾個方面的問題：

（1）在先進控制技術實施的過程中，往往會存在一些變量，其變化程度比較明顯。為了可以更好地對這類變量進行控制，透明控制是一種必須要使用的控制方法。

（2）在進行化工先進控制的過程中時常會遇到一些協同控制的問題，這種問題不解決就不能解決約束變量過程控制的問題，此時經常需要采用多變量預測控制的方法。

（3）在先進控制的過程中，串級和前控制等方式是經常利用的控制方法。另外，基于模型的多變量預測控制、自適應控制方法是進行推斷控制過程中比較頻繁使用的控制策略。

2.2對過程變量數據的采集、處理以及軟測量技術

采集過程變量的數據其實就是與整個生產過程存在著非常緊密聯系的產量的數值的綜合，它通過各種實際測量數據進而使先進控制更加精確。從另一方面來講，這些數據都是通過先前實地測量所得到的，因此這些數據的真實性以及準確非常高。但這并不是絕對的，在實際生產過程中，也會存在一些變量降低了數據的真實性及準確性，因此，在先進控制的過程中，可通過使用一些軟測量技術對那些很難準確測量的變量進行測量。比如鍋爐三沖量控制系統，這一控制系統的主信號是由三個信號中的汽包液位組成的，每當鍋爐里面含有的水位變化時，那么與其相對應的調節(jié)器輸出同樣也會出現一系列相應的變化，與此同時，在這些基礎之上的給水流量也會發(fā)生一定改變，在這樣變化不斷過程中使鍋爐里面的水位逐步達到給定值。在全部運行過程中，蒸汽流量在其中主要充當著一種前饋作用，主要是為了有效的防止“假液位”干擾調節(jié)器的正常工作，在水流量中發(fā)揮著非常重要的反饋作用。每當蒸汽流量發(fā)出任何一點干擾信號時，給水流量就會在鍋爐水位還沒有改變之前，及時采用有效的辦法去消除這種干擾，使調節(jié)器能夠正常運行，進而使水流量逐步穩(wěn)定。

結語

化工是理工的一個重要組成部分，其與人民群眾的日常生活密切相關。自動化技術與化工的結合可以提升化工行業(yè)的發(fā)展水平與效率，為人民生活提供了極大便利，實現全面建成小康社會的發(fā)展目標，提升國家的工業(yè)化發(fā)展水平，增強綜合國力，為實現中華民族的偉大復興奠定良好的技術以及工業(yè)基礎。

參考文獻：

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（作者單位：新疆中泰集團工程有限公司）