自动化控制技术在化工生产中的应用与展望

（天津长芦海晶集团有限公司，天津300450）

1 前言

随着科技的不断进步，我国自动化控制技术的应用更加多元化、智能化，特别是嵌入式计算机的使用，对控制系统和自动化仪表的发展产生了深远影响。当前，化工产业已经成为了我国工业发展的重要组成部分，市场对于化工产品的需求量及品质要求日益提高。此外，化工生产属于高危行业，保障生产过程的安全性更是重中之重。可见，提高化工企业生产运行的自动化程度，创新及灵活运用自动化控制技术，排除可能会发生的隐患因素，进一步提升生产效率和产品质量，对化工行业的发展具有非常重要的现实意义。

2 自动化控制技术概述

自动化控制技术是运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对生产过程进行检测、控制、优化、调度、管理和决策，以达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术。通过采用独特的控制算法和控制方案，在无人直接参与的前提下，对生产环境中的温度、压力、流量、液位等参数进行监测和控制，从而实现控制理论和实际生产的有机协调，使被控对象或过程按照既定程序自动运行[1]。

3 自动化控制技术在化工生产中的应用现状

根据我国近年来化工企业自动化控制技术的应用情况可以看出，控制系统及仪表设备等的普及应用，较大程度地促进了化工企业在生产管理、自动化运行方面的发展。

3.1 控制系统应用现状

在化工行业自动化控制过程中，最常见的控制系统包括PLC和DCS控制系统等。PLC又叫做可编程逻辑控制器，采用可以编制程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，实现对整个工业生产的过程控制。DCS控制系统又称为分散控制系统，由过程控制级和过程监控级共同组成，运用计算机分别控制生产过程中的多个控制回路，具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能，DCS控制系统的应用实现了工业生产的分散控制、集中操作以及分级管理和灵活配置[2]。无论是PLC还是DCS的运用，都极大地减轻了工作人员的劳动强度，提高了化工企业的生产效率，加强了企业对生产成本和过程控制的管理。

3.2 自动化仪表应用现状

3.2.1 现场参数检测

在化工生产中，现场设备的工作状态、介质的参数变化会影响产品的最终品质。生产企业通过采用现场检测仪表与控制系统有机结合，将管道压力、流量、温度等检测数据通过模拟与数字信号间的转换，传输到控制器中，在掌握被测点位时时状态的同时，还可根据参数的重要程度对其进行闭环控制，从而大幅提高了参数的准确性，保证了控制的稳定性。

3.2.2 物质成分检测

通过调节控制生产过程中的压力、流量、物位、温度等保证产品质量，是一种间接的控制方式，并不能反映出生产过程中原料、中间产物及最终产品的品质情况。成分分析仪表的研发与应用带动了自动化控制技术的又一进步，该类仪表是定性和定量分析物质组成的仪表，能直接指示物质成分及含量，从而更全面地检测及控制整个生产过程。常见的分析仪器主要有氧化锆氧分析仪、气相色谱分析仪、红外光谱分析仪、热值分析仪等。

4 自动化控制技术在化工生产中的发展趋势分析

4.1 对控制硬件的兼容性要求更高

化工生产的过程控制体现在数据采集、自动化控制、计算机监控、经营决策、设备维护等各个环节，通过信息平台集中反映到自动化控制系统，整个过程对自动化控制的硬件要求提出了挑战[3]。从现阶段来看，开发厂商独立经营各自的硬件设备，在生产企业采购使用的过程中，可能会存在不兼容或接口不统一等问题。这就要求供应商之间统一规范接口类型，以实现不同厂家设备如智能仪表、变频器、工业键盘等与控制器之间数据交换的畅通。由此可见，化工自动化控制硬件未来只有在兼容性、灵活性、抗干扰性等方面取得进展，才能够实现过程控制中各个阶段、各个系统之间的良好对接，从而确保任一环节的更新换代不会影响企业的正常生产。

4.2 现场总线控制系统的发展应用

现场总线控制系统是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站通信系统，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。作为新型自动化控制系统，在系统结构上发生了很大变化，其显著特性是运用网络信号进行传输联络，通过单节点或多节点共同实现所需要的自动控制功能，是高度网络集成的自动化系统[4]。现场总线控制系统具有智能化、数字化、微型化、开放化等特点，可将大量现场信息存储在现场设备中，包括各种运行检修记录、设备调整记录、环境参数记录等，可明显提高现场设备的管理水平，让控制效果得以最大限度的发挥，使用现场总线控制系统已成为化工行业控制系统的重要发展与应用方向。

4.3 对技术人员素质要求越来越高

由于我国自动化控制技术在化工领域的研究起步相对较晚，企业自动化控制技术人员的素质普遍不高，集中表现在对自动化控制理论理解不够透彻，缺乏与化工行业相关的专业技术知识，操作不合理不规范等方面。这就需要我们大力培养既懂自动化技术又了解化工知识的复合型自动化技术人才。一方面，企业要对自动化控制工作给予一定的重视，引导员工更新观念；另一方面，加强技术人员理论知识与实践培训，培养解决突发状况的能力，从而提升自动化设备的整体利用率及使用寿命，降低生产成本，保证产品质量。

5 结束语

自动化控制技术的发展是推进现代化生产不断前进的动力和基础，随着技术难题的逐一攻克，将进一步对我国化工行业的发展产生积极有利的影响。由此可见，自动化控制技术的广泛应用是化工行业发展的必然要求和发展趋势，不仅有利于提高企业的经营管理能力和生产效率，而且有助于降低能源消耗，为化工行业的快速发展提供有力保障。