精細化工生產過程控制系統設計分析

胡忠艷 譚華新

摘 要：在我國化學工業領域，精細化工生產逐漸代替了傳統的生產模式，不過，精細化工生產過程比較復雜，在生產過程中自動化程度較高，這會給精細化工生產行業在技術以及經濟是帶來很多的困擾。因此，需要對精細化工生產過程控制系統的實際情況進行研究，改進相關的技術，促進精細化工生產的發展。本文主要針對精細化工生產過程中的控制系統進行研究，并提出有效的設計方案。

關鍵詞：精細化工；生產過程；控制系統；設計

引言

隨著我國經濟不斷的發展，工業產業也在快速的發展，對化工產品的需求日益增長，而傳統的生產模式產量少、質量差，滿足不了現代化工產業的需求，因此，需要比較精細的化工生產才能解決質量差的問題。

1 精細化工生產特點分析

精細化主要具備以下特點：①品種多、批量小，以生產化工實驗用的指示劑為例，配置的物料濃度比較低，而且每一次的用量大約為幾毫升，甚至還會更少。②綜合性的生產流程及多功能生產裝置復雜，所以要求工廠在市場需求的基礎上進行相應調整，采用更加綜合的生產流程和多工程生產裝置。③具有較強的商品性，生產企業要在市場需求、客戶需求下開發出性能強的產品，充分應用復配技術，使產品的優良性能得以有效發揮。

2 精細化工生產過程控制系統的研究與設計

2.1 控制系統設計

在精細化工生產過程控制系統的研究與設計過程中，主要是利用全自動化集成設計的思想。S7-400h1是整個系統的核心系統，而wincc則是系統操作的監控終端，控制主要的構成項目有功能模塊、CPU、接口模塊、通信模塊、電源模塊以及信號模塊等方面組成，在整個系統的設計中，控制系統是整個過程的控制單元，在過程控制層中，控制系統的位置至關重要，也是集散控制系統的重要核心。

2.2 控制系統的操作員站

控制系統的操作員站主要負責對精細化工生產現場的各項操作設備進行監控，它位于中控室中，檢查出問題之后，要及時對相關工藝的參數進行修改。除此之外，在操作站中，要對數據進行存檔，以備不時之需，還要設置實時的曲線，關注不同時刻的動態信息，以及報警消息等重要的功能。由于精細化工生產的工藝比較復雜，在整個項目過程中，就要使操作員站的環境以及設備更加先進，提高信息的可靠性。

2.3 控制系統的網絡設計

控制系統的軟件設計主要包括觸摸屏、以太網、安全栓、軟件設計這幾個方面，接下來就主要介紹一下這幾個方面。觸摸屏：在精細化工生產的車間現場，可以設置一個觸屏版，車間相關的監測人員可以直接利用觸屏版對現場的生產設備直接進行監督或者控制其操作；以太網卡：以太網是連接S7_400h系統與操作員站之間的媒介，起到傳遞信息的作用；安全栓：在DCS系統中，輸入的設備主要是通過電流信號，儀表輸出的電流信號可以傳遞壓力以及溫度等多方面的信息，使這些信息可以直接傳到DOS系統中，從而達到對調節閥門莒南縣控制的目的；軟件設計：在SIMATI軟件的設計過程中，STEP7是重要的一個部分，SIMATIC可以用來編程序邏輯控制器進行組態和編程。

3 精細化工生產過程中控制系統技術的優點和缺點

3.1 控制系統的專業性很強、品種多、批量小

目前，市場對精細化工產品的需求在不斷的變化，產品的壽命不長，很快就會被淘汰，更新換代的速度非常快，所以很多企業都是采用小規模的生產模式，這就需要生產的企業加快開發和研究的速度，最大限度的減少實驗的次數、縮小實驗的規模，使研究的過程盡量縮短，盡快的達到產品的轉化的速度和效率。因此，要加強生產過程中的數據測量和數據采集的手段，深化數據的分析處理，為產品的加工過程建立起有效的模型，更多的應用模擬仿真的方法來優化技術。為了提高生產過程中的靈活性和實用性，使其可以滿足多種要求的、多種目的的生產需求，需要借助計算機的精準測量和集成批量配方進行控制，還要按照產品的工藝不同和操作規程不同來設置不同的路線，使控制系統的設計更加有效，可以很好的控制生產中的參數變化，最終達到安全可靠的操作和控制工藝的過程。因此，在生產過程中一定要控制生產過程中的柔軟性，可以有效的縮短生產時間，提高生產效率，讓生產出來的產品可以更好的與多變的市場需求相適應。

3.2 控制系統有比較強的非線性、時變性，可以生產批量小的精細化產品

精細化工生產多運用間歇性及半連續性的工藝，這種工藝在生產過程中都是一批一批的進行投料，并經過精餾、提純、干燥等多種物理反應和化學反應來完成批量生產。這種技術也在隨著社會不斷的發展而發展，根據不同的市場需求而發生變化，呈現出大規模、大范圍的動態變化，在通常情況下，產品的附加值會根據投料的純度而發生變化，如果對純度的要求比較高，就要根據材料的熔沸點不同，運用到分餾和精餾的方法，使其更具備明顯的非線性特征。產品的精細化程度是一個不斷重復的過程，因此，在不同的批次的生產過程中，可以借用上一批次的生產過程，并對其進行總結，并從中獲得有效的生產經驗，留給后續的批次使用，從而促進產品工藝操作的改進。因此，相關的操作人員要合理的對生產過程進行重復利用，使其可以一批次一批次的進行迭代學習控制，具有一定智能的先進控制，只有這樣才可以提高應用的價值。

3.3 勞動強度大，操作步驟比較繁瑣

精細化工產品的生產過程中，會經歷比較復雜的生產工藝流程，自動化水平不太高，中間還要經歷很多化學反應，比較復雜，不知道鏈式反應還是平行反應，不好控制，有的時候不單單生成想要的產物，還會生成很多的同分異構體，分離起來很麻煩，需要相關的工作人員進行高強度的勞動，時刻觀察反應的動態。而且生產過程中，一旦出現異常，或者溫度、水分控制不好，就會造成原料的浪費，導致產品的質量不合格，更嚴重的還會引發安全事故。因此，在生產過程中，要通過計算機的控制和計算，嚴格按照工藝的操作規定的步驟來進行，實現集成的控制，推動精細化工程的測量和操作的自動化，保證產品的質量和工作人員的安全不受傷害。

4 精細化生產過程控制系統的發展

在精細化工生產的過程中，生產過程的智能化是發展的必然趨勢，這也是制造行業的發展趨勢。在智能發展過程中，對精確度的控制要求很嚴格，表現出了多種用途和多種運用功能。在實現智能化中，要注意高精度的標準，實現自動化控制技術。所謂的機械化加工精度，就是機械設備的零件在生產加工過程中，它實際的參數與設計幾何參數之間的差距。它們所產生的差距就是加工的誤差，它是精度高低的一個直接的反應，精度越高，誤差就會越小，因此，在生產過程中，要不斷的減小誤差，盡量使每一個生產的過程都精確化，實現提高產品的質量和生產的效率，未來的精細化生產的控制系統會越來越好，自動化系統不斷的提高，誤差會越來越小，減少高強度的勞動力。

5 結語

總而言之，雖然精確化生產過程仍然有其缺點的存在，但是相對于傳統的化工生產技術來說，精確化的化工生產已經有很多的優勢了，在生產過程中，通過對化工生產實現精確化管理和控制，可以大大的提高生產的效率和質量。因此，需要根據具體的實際需求，采用合理的設計方案，保證精確化工生產控制系統得到有效的發揮。

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