基于計算機信息技術下化工企業自動化儀表系統分析

摘要：不斷完善和提升的化工自動化儀表性能促使儀表分類更加精細化，自動化儀表性能的差異性隨之增加，對自動化儀表在生產中的應用和管理提出了更高的要求，為充分發揮多樣化的自動化儀表在化工生產中的作用，本文主要對計算機信息技術在自動化儀表應用和管理中的應用進行了研究，分析了化工自動化儀表在管理上存在的問題及提升策略，并闡述了計算機化工自動化儀表系統功能和結構開發過程。

關鍵詞：化工企業;自動化儀表系統;計算機信息技術

中圖分類號：TQ050.2

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）06-0141-04

0 引言

隨著工業生產效率和技術水平的不斷提升，化工行業中的自動化儀表性能得到不斷完善和提升，目前部分化工企業通過使用現代計算機軟件技術使生產過程的模擬分析及自動化控制基本得以實現，有效提升了化工生產的工藝水平及安全性，進而使化工安全事故得以有效避免。在化工生產中尤其是設計環節應用計算機軟件技術（如制圖軟件、模擬器等）可使化工生產的流程設計及產品生產環節得到進一步優化。目前的儀表普遍存在智能化、自動化水平較低的問題，儀表控制系統主要負責完成自動化和信息控制過程，儀表計算機化、計算機儀表化是儀表系統的主要特點，通過在測量、控制過程中應用計算機信息技術可有效彌補傳統儀表存在的問題和不足，能夠加快新產品的開發速度、進一步簡化電路、豐富儀表功能。以微型計算機為主體的微型計算機技術通過對傳統儀表常規電子線路進行有效代替，使儀表的靈活性及智能洼得到顯著提升[1]。

1 化工自動化儀表系統概述

不斷完善的信息現代化技術為開發及運用自動化儀表系統提供了強大的技術支撐，化工企業生產的自動化離不開基于計算機的儀表控制系統的應用，需保證計算機同儀表控制系統間的有效結合以確保化工生產的安全高效。通過計算機網絡信息技術的應用實現了生產儀表的自動化控制過程，使傳統人工操作生產儀表系統存在的問題得以有效解決，使化工企業生產儀表系統的功能性、靈活性得到顯著提升。計算機自動化儀表系統具備電路系統更加簡單、可進行自動控制、節約成本、易于使用及維護的優勢。但由于計算機自動化儀表系統的開發及應用技術研究仍處于起步階段，很多功能和技術尚未得到充分運用，系統的智能化自動化水平有待進一步提升。為有效滿足化工產品實際生產需求，目前市場上已有多種自動化儀表投入到生產中。

1）溫度儀表，作為一種最為常見的溫度控制裝置主要負責測定和控制化工生產中的溫度，在化工生產過程中溫度直接影響化工產品的質量，化工生產對溫度有嚴格的要求，溫度儀表在控制溫度時主要采用接觸測量方式，水銀溫度計無法滿足化工生產要求，主要測量器件需采用雙金屬溫度計（結合運用了熱電阻與熱相電偶）。

2）壓力儀表，壓力是影響化工產業生產安全性的重要因素之一，壓力儀表作為一種壓力測定裝置起到重要作用，主要包括液柱式、彈性式、活塞式3種類型（按照工作原理劃分，精準度高達0.1級），化工生產通常要求壓力儀表控制在不超過300MPa的壓力值范圍內，能夠使化工生產中的壓力檢測需求（包括液體、固體與高溫度物質）得以有效滿足。

3）物位測量儀，該類自動化儀表的主要功能在于完成化工生產過程中的有關物體的液體液面位置或溶液液位等的測量與確定，工作原理較為簡單，主要包括電容式、激光式、靜壓式三種（根據不同的技術條件劃分，均可有效測量物位的變化情況）。

4）在線過程分析儀，化工生產過程會受到相關重要參數（包括溫度、壓力、液位等）的不同程度的影響，上述單一的測量儀無法全面監測這些參數數據，通過在線過程分析儀的使用即可實現這些參數數據的全面詳細的記錄和分析過程;此外，在線過程分析儀還可對于化工生產所排放的會對環境造成一定污染的物質進行適時的檢測并獲取相關數據，為促進化工企業可持續發展提供支撐。

5）執行器，主要包括液動和氣動兩種類別，氣動執行器因具備構造較完整、成本低、易于使用和維護等優勢而得以更廣泛的應用，以氣源作為動力基礎的氣動執行器主要通過氣動調節閥、活塞等實現具體操作過程[2]。

2 化工自動化儀表在管理上存在的問題及提升策略

2.1 存在的問題

1）自動化儀表自身質量控制存在不足之處，尤其是儀表應用于化工生產階段中存在的質量問題，質量問題主要表現在：生產準備工作不充足造成對化工生產進程的直接影響，進而影響了自動化儀表的應用質量;針對自動化儀表的管理制度有待完善，在運作過程中易出現故障的自動化儀表阻礙了預期效果的有效達成，嚴重情況下甚至會導致化工生產安全事故，對化工企業的人員生命及財產安全產生嚴重影響翻。

2）自動化儀表管理水平較低，研究和分析化工生產中的自動化儀表發現目前國內的化工企業在管理自動化儀表方面普遍存在較多的問題（如生產人員培訓不足、人才及設備投入不科學、管理不科學等），在員工缺少接受正規、系統化的自動化儀表應用及管理方面培訓的情況下，會導致其工作能力難以提高，易出現儀表操作失誤，限制了自動化儀表作用的充分有效的發揮?，F代計算機信息網絡技術的應用在提高自動化儀表運行能力的同時，勢必對化工生產及管理提出更高的要求，這就要求化工企業員工不斷提高工作能力以適應不斷更新換代的自動化儀表應用及管理需求。

3）對生產階段的自動化儀表管理重視不足，作為化工生產階段的重要環節，化工企業需科學高效的管理和控制生產資料及物資，做好對自動化儀表的監督和管理工作，主要包括自動化儀表口的性能測試及日常檢修等化工生產過程的必要準備工作。此外，化工企業大多存在自動化儀表的管理制度不健全，需提高對構建完整的儀表管理方案及策略的重視程度，提升員工使用及管理自動化儀表的理論及實踐執行能力，不斷完善管理策略。

2.2 提升策略

1）做好自動化儀表設備的前期管理工作，充分發揮自動化儀表在化工生產中的的重要作用是推動化工行業可持續發展的有效手段，為最大程度的確保自動化儀表的安全穩定及可靠運行，需結合企業實際情況不斷提升自動化儀表的管理水平，做好自動化儀表的前期準備工作，需遵循質量第一的原則采購優選性價比高的儀表設備，規劃好儀表設備的管理流程，通過對自動化儀表進行定期檢查以確保儀表安全穩定的運行。在將選好的儀表投入使用前需嚴格按照要求并根據具體操作規范調試和安裝設備，定期檢查維修相關設備以保證儀表設備正常運行。

2）針對化工自動化儀表的可編程功能做好控制工作，部分自動化儀表的電路結構相對較為復雜，為使儀表的電路結構得到有效簡化，通常需要使用計算機技術完成相應的編程操作。在運用現代計算機信息技術提高自動化儀表技術水平的過程中，需充分利用智能化系統實現自動化儀表控制系統功能的不斷優化完善，進而滿足現代化工生產需求。

3）進一步優化控制計算功能，通過計算機技術的使用可將化工生產數據化、精確化，使儀表的計算能力得到顯著增強，通過優化控制計算功能可在減少儀表反應時間的同時提升準確率，進而確?；どa的質量及效率[4]。

3 計算機化工自動化儀表系統功能和結構開發

3.1 化工自動化儀表系統的基本功能

在化工自動化儀表系統中通過使用計算機可高效準確的實現多項功能，主要包括：

1）可自動切換量程，量程可以實際測量情況為依據動態變化，并可對滿度及零點進行自動校正，時由零點漂移導致的誤差得以有效避免，在簡化操作過程的同時使讀數更加精確。

2）可同時快速的對多個檢測點進行檢測，完成所需數據的及時采集及整個化工生產情況的實時掌握。

3）完成數字濾波，在對干擾源的特征進行分析的基礎上完成適合的濾波算法的選擇，從而使自動化儀表受到干擾信號影響的問題得以有效避免。

4）能夠自動分析修正誤差，傳感器大多受到其特征曲線的影響而導致參數隨著外部環境因素的變化而發生改變，使進而導致誤差的產生，在儀表中應用計算機技術可對誤差進行分析，并在此基礎上找出一定的規律，為采取相關算法進行合理修正提高支撐[5]。

5）自診斷，對自動化儀表的各功能部分進行測試，在發現問題及故障的情況下及時發出報警信息，同時可對故障點進行定位和初步處理。

6）實現數字處理及數據交互功能，對收集到的信息采取多層次的計算方法實現數據信息的進一步優化（包括頻譜分析，標度變換、查詢、分析統計等）;通過同計算機及其它設備間的交互實現數據在儀表系統中的實時高效傳送過程，顯著提高了系統的通信質量及效率。

7）規律控制，自動化儀表系統具備PID控制及包括非線性、模糊、反饋及自適應等在內的其他規律控制功能，使儀表的控制需求得到有效滿足。

8）輸出方式多，可以通過指針、報警等手段來實現輸出，同時采用數字或模擬的手段來實現輸出。

9）掉電保護，儀表大多含有電池等基礎設備，可轉換系統運行模式，儀表在系統斷電情況下可使用備用電池進行正常運轉，并使用隨機存儲器保護數據。常規的儀表系統在獲得上述功能時通常需付出較高的成本，自動化儀表通過更換一些低成本的微機芯片即可實現具體功能，在提升自動化儀表系統性能的同時降低了儀表使用及運維成本[6]。

3.2 計算機控制系統的基本組成

自動化儀表系統的控制功能主要通過使用計算機信息技術實現，控制系統中的輸入及輸出信號的格式通常不一致，系統需通過數模轉換實現對信號的直接識別，化工生產自動進程通過計算機系統進行控制，計算機控制系統的硬件部分主要由自動化儀表、計算機、操控臺及外圍設備等構成，負責實現計算控制、數據信息處理、自動執行功能。計算機化工自動化儀表系統通過計算機軟件完成對化工儀表的自動控制過程。需結合實際工作需要深入研究開發系統的結構及功能，成本低廉的計算機控制系統在節省儀表自動化控制成本的同時，提升了儀表系統的性能及自動化水平，充分利用計算機控制系統的相關功能，不斷優化完善系統的功能，通過運用計算機化工自動化儀表系統使數據傳輸、通信等問題得以有效解決，實現了儀表自動校正、檢測及修正誤差等功能?；诟黜棇I設備及計算機信息技術開發系統的結構，該系統主要由計算機、化學工業儀器裝備、操縱動作的管理中心等構成，系統的計算機管理模塊主要負責傳輸、處置相關數據信息，在計算機傳輸、處置數值內容時先通過A/D轉換裝置完成所有數值到系統接受的數值格式的轉換，并傳輸到指示施行的地方，完成機械操作過程[7]。

3.3 在化工企業生產現場運用的注意事項

1）計算機的選擇，需以企業的管理目的、生產能力及需求（包括運行速度、儲存空間、設備連接情況、位數長短等）為依據進行選擇，合理分派使用專業性機器及簡易機器，從而在最大程度節省資金投入的同時充分發揮機器功能，進一步提升自動化儀表系統的實用性和經濟性。

2）現場對調控機器進行考定審查，即在計算機當場裝好后需結合其實際工作運行環境按照要求對各項規格標準進行考定核查;在確保外部配件符合標準（需獨立試驗）的基礎上，聯接主機，對連接端口的性能及速率進行試驗和調整。

3）整合和分析相關數值，主要機體聯通外部配件和加工工藝指標，為創建數學結構模型提供支撐;通過整合和計算匯集起來的數值獲取反饋結果，先控制不反饋以，不斷對樣品或計算方式進行修正使其同事實更加吻合，避免工藝不穩固或安全問題的發生。通過不反饋運轉考定核查后，轉換成控制反饋結果[8]。

4 結語

在生產發展過程中引進現代信息技術已經成為化工企業跟上時代步伐的重要手段，通過充分利用計算機信息技術實現化工企業生產的自動化、信息化水平的不斷提高，進而提高化工企業的生產水平及經濟效益。文章在對應用和管理化工自動化儀表中存在的問題進行分析的基礎上，提出了提升儀表應用及管理水平的思路，闡述了計算機化工自動化儀表系統功能和結構的開發方案，提升化工企業的智能化、信息化水平，以期提高化工企業生產發展的效能、穩定性及安全性，進而提高企業的經濟量和利潤。

參考文獻

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[8]張波，電氣自動化控制在化工生產中的應用[J].化工管理，2017（ 34）：84-85.

作者簡介：高海英（1981-），女，漢族，山東德州人，碩士研究生，講師，研究方向：信息安全、大數據處理。

基金項目：基于新平臺的計算機基礎線上線下混合式教學研究與實踐，全國高等院校計算機基礎教育研究會計算機基礎教育教學研究項目（2019-AFCEC-300）;“計算機基礎”線上線下混合式教學模式改革研究與實踐（18XHJG-038）