石化行業儀器儀表自動化控制技術應用淺析

葛 飛，劉永志

（1.河南心連心化學工業集團股份有限公司，河南 新鄉 453000；2.北京北分麥哈克分析儀器有限公司，北京 100095）

在石化工業中，許多原料具有易燃、易爆、輻射等特點，對化工生產和員工健康具有潛在的威脅。因此，很多石化企業都在推行全自動化，這不僅可以減少員工的直接接觸，而且可以快速地提升生產的質量和效率。隨著石化行業的不斷發展，傳統的自動化控制技術已經不能滿足石化生產的要求，必須從單一的自動化控制向集成化、網絡化、高級控制方向發展。

1 自動化控制技術的基本特點

1.1 自動化儀表控制有助于工藝措施的優化

近年來，國內的自動控制技術不斷得到改善和提高，從根本上優化了當前的控制技術。在化工行業中，自動化控制一般可以采用PID自動跟蹤控制，作為DCS系統內一個獨立的系統控制模塊，將軟件技術和動態變量跟蹤控制技術緊密結合起來。在實際應用過程中，許多化工企業已經認識到PID技術的巨大作用，紛紛采用PID串級控制的儀表測量和控制方法對生產系統進行控制。

1.2 儀器儀表系統控制的交互式接口的建立

儀器儀表的自動控制離不開人機接口。采用人機交互技術對實時數據進行實時顯示，滿足了化工系統一體化生產的需要。借助顯示器，可以根據現場數據信號的顯示為化工生產的生產決策提供依據。從目前的情況來看，人性化的互動界面正逐漸被廣泛應用，它具有可視化和人性化的特點，可以幫助建立一個人機交互的架構。

1.3 從根本上保證安全的自動化控制

石油化工企業在實際運行過程中，自動化控制能夠發揮非常重要的作用，但是石油化工企業由于各種生產經營存在潛在的風險，呈現出很高的風險。為了排除潛在的危險，在生產過程的每一個環節都要進行監控，并設置危險報警和聯鎖停車等。化工生產企業在日常管理工作中要做好各項應急防范措施，以保證生產系統的安全穩定運行。實現自動化控制的基本目的是確保生產的安全穩定運行，提高企業的盈利能力，確保化工企業在生產過程中具備安全性，避免出現意外情況。這對于行業的發展來說是至關重要的，同時也能夠促進社會的發展和進步。

2 石油化工儀表的自動化控制系統

石化企業在發展過程中，通過不斷對生產系統自動化過程控制技術的升級改造，從而帶動相應的儀器設備系統的升級，有利于企業在生產過程中，控制其成本費用，提高生產系統安全穩定性。采用計算機芯片技術，通過自動控制儀表，可以有效地防止人為操作造成的各種安全隱患。以自動化儀表為基礎的控制系統，其主要內容有3部分：

首先，是集散控制體系。由于石化企業生產過程中各單元分散布置比較多，所以其應用領域非常廣泛。隨著科學技術水平的提高，集散控制系統在國內石油化工行業的應用也得到了持續的創新和提高。比如在實際生產中，通過智能化的數字化控制可以極大地提高自動化程度。同時，它還可以利用自己的設備，利用自己的優勢，將各個獨立的系統通過通訊協議高效地連接起來，而不會受到系統廠家和型號的限制。通過這種連接可以使其各個系統的分散優點得到全面的發揮，從而大大地提升了它們的生產效率。在連接后的分布式系統中，企業能夠動態地對其整個生產過程進行動態控制，并能在生產中及時發現問題，做出相應的調整，從而極大地提高生產系統穩定性。

第二，它是一種新型的分布式控制系統。在石油化工行業，它起著非常重要的作用，將各個工段、不同產品工藝進行組合控制，從而得到想要的產品，滿足更高端市場的需求。這種分散系統對處理產品的品質至關重要，所以必須采用一種新的分散體系來處理。然而，就目前石油化工企業的產品分散化處置的情況來看，這一工作的成效并不盡如人意，所以必須對其工藝體系進行持續地完善，利用這種新型的分散控制系統能夠更好地對其進行分離處理后的操作性能進行控制，從而達到最佳的控制效果。

第三，本系統還包含了總線控制。在石油化工企業的發展中，采用這種技術可以使其生產智能化，從而達到最佳的生產效益。在石油化工企業的生產中，通過智能接口可以將不同系統的所有生產過程都記錄下來，通過各種數據的輸入和分享，從而掌握生產的全過程，達到控制生產系統安全穩定運行的目的。以上是自動化控制系統的主要內容分析，該項系統在運行過程中要想保證其具備一定的穩定性和可靠性，就要了解其構成以及主要的內容，這樣才能夠及時地發現問題并且解決問題，使其提升整體的工作效率，這對于企業來說是至關重要的。

3 石化行業儀器儀表自動控制技術的研究

3.1 通用自動控制技術

自動控制技術在石油化工行業中有著不可替代的地位。在石油化工行業對儀器設備的自動控制，主要采用了連續控制和批量控制兩種方式，這兩種方式都是傳統的自動控制技術。它在實施控制時，主要是通過DCS系統來完成它的控制。隨著現代科技的飛速發展，企業要想充分發揮其儀表控制功能就必須對DCS系統進行版本升級改造，開發新的產品，以達到有效的控制目的。與傳統的DCS系統相比，升級后的DCS系統具有智能化、開放性等優點，有利于企業的管理。采用此控制系統，可以有效地優化對石油化工企業的自動控制工作。通過這種技術，企業的生產安全性和可靠性得到了明顯的改善。從而使本設備在系統控制中的管理內容變得簡單，但不適合本控制系統的其它設備，只有在石化行業具有一定的特殊性，才能使其達到較好的控制效果。在當前的發展形勢下，根據用戶對化工產品和能源的需求，要求企業在生產過程中，對儀器儀表系統的自動控制技術進行深入研究，并在實際應用中不斷地改進其使用效果，使其達到最大的經濟效益和社會效益。

3.2 自動控制技術的優化發展

在石油化工企業的生產運行和發展過程中，采用的自動化控制技術也在不斷地發展和演變，以更好地適應各種生產需求。其中，將智能算法運用到了DCS系統的控制中，并對這一技術進行了優化。比如，它在實際應用中，可以很好地控制多個變量的控制器。它的控制器在使用的時候有一種基本的附件，即DCS可以在實際使用中發揮出它的獨立功能，或者說它的軟件包的功能，從而保證生產系統的優化生產運行。基于多變量的控制系統，它在控制裝置的儀器儀表時，還涉及到了APC控制技術和無線傳輸測量技術。在實際應用中，它的控制功能主要是由PID測控技術和串級來完成。

3.3 安全監測技術的發展

石化企業的儀器儀表設備在實施自動控制技術時，都會對安全監控技術產生很大的依賴，DCS系統實時監控儀器儀表的工作狀態，可以有效地保證生產系統安全。目前，國家的發展離不開石化產品和能源，所以必須要不斷地增加安全監測技術的發展。這是為了滿足用戶的需求，也使很多石油化工企業不斷地擴張企業的生產規模，從而在生產過程中的自動化控制方案出現了一些問題。因此，必須對其儀器儀表設備進行自動監測控制，運用安全監控技術，防止其在使用過程中發生意外的高溫、損壞等現象，在監控的范圍內能夠長時間地穩定自動運行，從而提高企業的安全生產水平。

3.4 人機界面技術

在企業的DCS系統自動控制技術中，使用最多的是人機接口技術。通過這種技術可以使企業在生產過程中，更好地發揮其對儀器儀表設備的控制作用。這種技術在實際運用中，通過特定的人機接口協議，從而使操作人員能夠更好地掌握自己設備的工作狀態，從而提高其操作的靈活性，達到對其設備的自動控制。在過去的儀表控制中，一般都是采用一對一的方式，這種方式會造成大量的人力、物力投入，從而大大增加了生產的運營費用。而人機交互技術，則可以有效地避免傳統的控制技術的缺陷，從而降低生產的運行成本，從而達到最優的人力資源配置。同時，利用此技術，通過人機界面監測設備，對其具體的生產操作狀況進行實時檢測。根據生產系統運行狀況，可以按照顯示界面進行實時調整。這種技術的有效運用，主要是通過屏幕和控制器來完成，而在進行操作的過程中，大部分可以通過PID控制進行自動操作，少數需要通過鍵盤、觸摸屏、鼠標等方式來完成。在操作站人機顯示界面上進行相應的操作，進而達到對儀器儀表設備的有效監測控制。同時，也方便了接口監控者對此信息進行有效的監測。實時的人機界面技術在實際使用中，其控制效果非常好，并且操作者在操作其設備時，要嚴格按照工藝技術要求進行調節，以免儀器儀表設備發生誤動作。如果在實際運行過程中有什么問題，這個界面就會發出報警信號。這個報警信號必須要經過操作員的實際操作，才能消除。在此過程中，更是將人機接口技術在儀器儀表的自動控制中的具體運用。

4 石化行業的儀器儀表控制策略

4.1 石油化工自動化儀器儀表的科學設計

隨著計算機技術的發展，對儀器儀表的快速檢測與處理，不僅可以減少儀器儀表的體積，而且可以改進儀器儀表的操作功能和控制技術，使儀器的自動控制精度得到提高。具體的實現方式：一是在對石化行業中有關的自動化儀器儀表進行安裝時，采用計算機程序設計，使儀器與各種軟件系統相結合，提高儀表電路和芯片的軟件控制能力；二是以計算機編程為基礎，利用存儲器控制軟件對有關的自動儀器進行控制，實現對儀器的集成電路的控制；三是要充分利用隨機存貯器的功能，完成儀器測量資料的存儲和基本運算，為以后的數據處理及有關工作流程打下堅實的基礎。設計人員在設計過程中要針對自動化儀器進行科學合理地設計和分析，相關部門要注重人才的引進以及技術的探討，這樣才能夠促進這個行業的發展和進步。

4.2 加強石化行業工業自動化儀器的采集和分析

要加強對石化行業自動化儀器的有效采集和處理：首先要加強對自動化儀器儀表的信息化管理，如儀表設備管理系統（AMS系統）；二是在實現信息管理的前提下，將有關數據采集的軟件嵌入到執行控制的電腦中，采用快速重復的測量方法，可以提高儀器的實時精度；三是在保證采集數據的準確性的前提下，通過計算機上的工業軟件對數據進行分析和處理，并對其進行計算。因此，自動化儀器儀表在運行過程中要注重采集和分析工作的有效進行，這樣才能夠保證系統的有效性和可靠性，從而對行業的發展和進步來說也是至關重要的。

4.3 建立石化行業自動化儀器的糾錯系統

為了構建石油化工自動化儀器儀表的糾錯系統，首先要通過計算機系統進行收集和處理化工生產優勢數據、控制對象和工藝參數，并建立數據模型；其次，要根據對石化行業生產優勢數據、被控對象和工藝參數進行全面的分析，采用儀器或電腦排除干擾、小信號切除等方法，以達到主動改善石化儀器精度的目的。由此可以看出石化自動化儀器儀表在運行過程中糾錯系統能夠發揮重要的作用，該項系統的運行能夠使整個石化行業的生產運行更加可靠和安全，對于行業來說是至關重要的。

5 石化行業工業自動化儀器的可靠性與發展動向

石化工業在具體發展過程中自動化儀器儀表設備發揮了非常重要的作用，其在運行過程中具備很好的可靠性，并且也是未來主要的發展趨勢。

首先，它的測量數據更為準確。采用先進的生產技術，實現了對儀器儀表的測量精度與運行可靠性，它的準確運算在很大程度上得益于安裝在自動化儀器儀表中的微機芯片。而在軟件界面上，芯片可以提高運算的精細程度，儀器在長時間的穩定運轉下可以自動進行錯誤的控制，并進行重復的操作，從而提高了計算的準確性。

其次，自動化儀器具有更多的存儲能力。與傳統的儀器相比，自動化儀器在存儲數據時具有更多的信息，在它的內部安裝了一個實時存儲裝置可以激發它強大的邏輯功能，因而在存儲數據時不但精度高，而且具有很好的抗干擾性。該微機芯片安裝在儀器內，不僅能夠準確地存儲數據，而且具有強大的數據處理和再現能力。這種方法可以有效地解決傳統儀器只記錄某一數據點的不足，改變儀器儀表一次記錄的歷史。

6 結束語

在經濟快速發展的今天，石化企業要在開發能源的同時將自動控制技術運用于石油化工行業，以期在市場上取得更大的市場份額和更大的市場。在開發能源資源時，必須持續運用自動化控制技術，在實施的時候要根據企業發展的實際狀況，使企業的應用效果得到最大程度的發揮，從而使企業獲得更大的發展空間，從而使企業能夠穩定、健康地發展。