工業自動化儀表與自動化控制技術分析

*通訊作者：趙華，1980年9月，男，漢，安徽當涂人，任職于埃斯科特鋼有限公司，中級工程師，碩士研究生。研究方向：工業自動化。

摘要：化工儀表自動化在工業生產中具有多種優勢，無論是安全保障、成本節約，還是產品品控方面的作用都不容小覷。基于化工儀表自動化的特點，本文探討了在當前該項技術使用中存在的問題，在給出了問題的基礎上，探討了化工儀表自動化技術在化工生產中的具體使用方法，以真正發揮技術優勢。

關鍵詞：化工儀表;自動化;工業生產;應用方法

一、引言

性能出眾的儀表對于實現工業生產現代化來說具有十分重要的作用，高性能的儀表應用到工業生產當中可以同時實現工業生產技術與數據處理精確度的提升。自動化儀表可以實現數據監測的智能化，對工業生產工藝與控制工作實現優化。在推進工業現代化的建設過程中，儀器儀表實現自動化控制是一項重要的工作，能為我國早日實現工業現代化建設提供保證。

二、化工儀表的特點

化工自動化儀表是具有較完善功能的自動化技術工具，一般具有數種功能，包括測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。同時，化工自動化儀表本身是一個系統，也是整個自動化系統中的一個子系統。化工自動化儀表主要具備以下特點。

（一）種類繁多

除溫度、壓力、流量和物位等熱工參數外，還有許多與產品質量有關的物性，如濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值以及各種混合氣體成分等參數。

（二）條件特殊

除常溫、常壓和一般性介質外，還有高溫、高壓、深冷、劇毒、易燃、易爆、易結焦、易結晶、高黏度及強腐蝕的介質。

（三）要求較高

化工參數變化一般較緩慢，但也有不少劇烈、快速的反應過程，要求化工儀表具有快速動態響應性能。

（四）功能強大

可以對化工工程的所有環節進行控制，且能夠快速實現復雜程度較高的計算[1]。

三、化工儀表自動化在生產中的應用問題

（一）系統完善度問題

化工儀表自動化技術的使用過程，要實現針對所有信息的處理與協調，之后才可以認為，該系統可以自主收集當前的所有生產信息，并根據這類信息，得到針對整個系統的控制指令。對于系統完善度問題，目前體現在三個方面。

1. 系統可填充性較差

目前的一些工業企業運行中，意圖將化工儀表自動化一步到位式配置，雖然該系統可以在今后較長一段時間內，完全滿足企業的產品生產要求，但是企業的業務開發、資源構成以及系統配置等工作，在今后的企業運行和發展中都可能發生變化。企業的化工儀表自動化系統中留有的數據端口數量不足、硬軟件設施的支撐性能不足、技術覆蓋范圍狹窄等，都將在后續的業務改革中，逐漸凸顯出完善度不足問題。

2. 系統覆蓋功能數量較少

目前化工儀表自動化技術系統覆蓋功能的數量比較少。

3. 信息處理完善度較低

若要發揮化工儀表自動化的全部功能，則要在該系統中配置大量的數學控制模型，只不過每個模型的開發工作從立項到得出結果過程需要消耗的成本較高。當前一些工業企業為了可以控制成本，系統中融合的數學控制模型數量較少，導致系統性能相對較差，無法滿足精準、高效、科學的生產要素管理要求[2]。

（二）系統跟蹤性問題

雖然化工儀表自動化技術可以在工業生產中跟蹤所有的工作信息，并以此為標準發出控制指令，但是對于其本身來說，當前的運行狀態、性能參數以及對于該系統的管理成效方面，僅僅依靠化工儀表自動化難以取得所有信息，因此還是需要派遣專業人員完成對系統運行狀態的跟蹤過程。目前的系統跟蹤工作缺陷體現在兩個方面。

1. 人員配置問題

目前配置的系統監管人員面向生產設備的人員數量較多，同時化工儀表自動化系統也監管并控制各類生產設備的運行參數，本質上當前的這兩項工作處于重合狀態，化工儀表自動化系統實際上已經可有可無。對于該系統運行過程中可能具有的故障或者隱患分析不足，會導致在系統運行中，化工儀表自動化本身成了危險源。

2. 系統升級與優化工作跟蹤不足

在當前工作中，由于針對該系統本身的運行狀態跟蹤水平不足，同時對于系統的建設方法、構造方案等方面未能建設專業性的信息反饋渠道，導致對系統當前在性能、功能以及控制覆蓋范圍信息不對接，致使化工儀表自動化系統的升級進展緩慢[3]。

（三）系統監管性問題

化工儀表自動化在產品生產中起到的功能多樣，但是歸根結底，運行過程需要將大量的儀表視為傳感器，由構造的負反饋控制系統發出控制指令，但凡應用了自動儀表、機械零件、軟件設施的系統運行過程，都可能出現運行風險。在當前的化工儀表自動化系統運行過程中，主要出現的風險有兩個方面，即人員工作分類不明晰和人員管理方法問題。

建成了化工儀表自動化系統，則通常意味著企業中已經構造出了完善的信息化系統，在化工儀表自動化技術的應用中，信息化系統則可以收集大量的數據，并將其精準記錄。當前針對該系統的管理工作中，所有工作人員獲取的監測數據會以紙質報表的形式展現，降低了各類數據的調閱效率，且數據容易篡改，這不利于發生事故后追責制度的使用。可以說，正是由于當前信息化系統的使用不到位，才導致人員管理中采用的方法滯后[1]。

四、工業自動化儀表與自動化控制技術

（一）信息采集模塊

想要實現工業生產一體化控制，需要深入到生產活動當中，對于生產過程中產生的儀表數據信息等，直接錄入傳輸到中樞管理系統當中。由此可見，信息采集技術是實現自動化控制的重要基礎，工作人員在此過程中要全面、充分地掌握生產信息，對生產設備以及工藝工序進行合理調配，解決以往生產活動中工序與設備之間存在的矛盾，實現統一調配。在此過程中需要注意的是，相比于傳統信息采集工作而言，采集工作將會朝向快速、精準的方向發展。傳統的儀表精準度已經難以滿足人們的實際需要，加強精準度控制，提高產品質量勢在必行。在此過程中要積極引進現代化信息技術，實現互聯網全覆蓋，促使信息采集工作實現質的飛躍，使得信息獲取的準確度更高、可靠性更強，無論是對于檢測還是生產活動都有極大的促進作用[4]。

（二）系統建模模塊

針對工業自動化控制系統而言，借助A/D單元能夠有效實現信息數字化裝換，隨后將有關存儲信息進行錄入，利用信息處理軟件對系統當中的數據進行處理，最終刪選出有效數據，作為調整系統的參考，有效優化系統資源，以此為基礎對整個生產活動進行建模。該技術的應用，能夠促使信息采集模塊在運行過程中實現實時采集工作，也就是相當于整個生產活動的實時監控，提高自動化控制系統的精確性，以便能夠盡可能地節約生產成本。

在整個建模系統運行過程中，如果某項生產活動出現異常現象，系統通過實時監測功能能夠對其中故障信息進行捕捉，進而將有關報警信息傳遞給工作人員。在此情況下，工作人員及時停止故障設備的運行，啟用相關備用設備，保障生產活動不受影響。例如某企業開展生產活動時始終貫徹落實一用一備原則，以便能夠維持生產活動實現連續性的運行，保障生產活動的運行安全，提高生產質量與效率。通過利用系統建模技術，借助互聯網掌握整個生產情況，改變傳統人工管理工作中故障發生時無法及時發現或短時間內無法維修的現象，直接將有關設備狀態信息上傳給工作人員，為生產活動穩定開展奠定基礎[2]。

（三）中央控制系統

中央控制系統作為電氣自動化控制系統的重要組成部分，主要是由微機控制的。在實際工作中，通過將中央控制系統與信息系統相結合就能夠實現對于電氣系統的綜合控制工作。現如今計算機科技水平已經越來越多地應用到各個行業中，同時計算機系統也具備非常高的精準性和各種齊全的功能，同時計算機系統還具有多個接口，也就能夠實現與其他高科技設備進行結合使用的效果，將計算機系統與其他高新技術產品進行結合使用能夠有效地為電氣控制系統做好支撐工作。

相對于人力工作而言，采用微機技術來實現電氣自動化系統的控制的優點是非常明顯的。采用現代科學技術能夠具備非常高的工作效率，能夠大大提高儀表的控制效率，同時采用計算機技術還具有非常高的精準性，其高精準性的特點為電氣設備的系統功能穩定提供了一定的保障。此外此系統還具有非常高的實時性，它能夠在電氣系統出現故障問題的瞬間發出相關危險控制的指令，這樣工作人員就能夠在第一時間內收到電器故障信號，從而快速地切斷電路，實現對于電路系統維修工作的高效化[3]。

（四）通訊模塊

在石化企業的電氣控制系統里，通過采集相關的數據，把它們存到相應的存儲器里面，然后再上傳到上位機的系統里面。在這樣的系統里，網絡通訊其實是非常普遍常見的，就像是普遍適用的IP協議一樣，能夠把局域網和互聯網給連接起來，使其對相關的資源設備的依賴性減弱。如此一來，能夠使信息的傳輸更加穩定和精準。在通訊模塊里面，如果采用光纖來傳輸信息，其錯誤率較大;如果受到了外界的干擾，也會使它的精確程度下降。如果通訊模塊以互聯網或局域網作為基礎，不僅能夠提高傳輸效率，還可以實現資源共享，優化其傳輸方式[4]。

五、結束語

無論是在日常的生產還是生活當中，儀器儀表都發揮著至關重要的作用。自動化控制技術在儀器儀表當中的應用日漸成熟，這在根本上實現了對儀器儀表應用性能的提升，進一步促進了儀器儀表的功能豐富與分化。

隨著自動化控制儀表在實際生產中展現出的功能與作用越來越強大，這使得自動化控制儀表越來越廣泛地應用到更多的行業當中，同時自動化控制儀表的應用仍然在不斷實現普及當中。自動化儀表在不斷實現普及推廣的過程中，其自身功能也隨著不斷完善，性能更加出眾，適應性更加突出。在未來，智能化與網絡化實現完美結合，自動化控制儀表技術會得到進一步飛躍式發展，為實現我國工業現代化建設作出更多的貢獻。

參考文獻

[1] 郭偉偉，吳文臣，佟若詩，楊家璇.電氣自動化控制中的人工智能技術[J].網絡安全技術與應用，2020，（08）：143‐144.

[2] 王素玲.單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用研究[J].內燃機與配件，2020，（14）：215‐216.

[3] 王鵬.化工儀表中的自動化控制技術分析[J].山東化工，2019，48（24）：88+91.

[4] 寧軍喜.石油化工儀表中的自動化控制技術分析[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（5）：233‐234.