智能自动化仪表在煤化工行业的应用与趋势

辛明

摘 要：我国的工业领域是推动社会经济繁荣发展的重要组成部分之一。在计算机技术、光电技术以及网络通讯技术三大主流技术日新月异的更新变化过程中智能自动化仪表成为了提高煤化工行业生产效率的主要手段之一，已经被广泛应用到各大中小型煤化工企业当中。先进的智能自动化控制仪表显著改善了煤化工企业的生产效率，还平衡调节了煤化工行业与生态环境之间的矛盾，给我国经济实现可持续发展提供了保障。文章主要阐述智能自动化仪表在煤化工行业的应用与趋势。

关键词：煤化工行业 智能自动化仪表 应用趋势

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（b）-0098-02

煤化工行业是我国经济发展中一个重要的基础产业，同时也是技术与能源密集型产业。近几年来煤化工行业已经得到了成熟的发展和进步，各类煤化工产品已经广泛普及应用到经济发展中。传统煤化工企业生产效率低下，生态环境污染严重，资源浪费现象随处可见。随着科学技术的发展智能自动化仪表对于改善煤化工企业的生产现状，提升其生产自动化水平，平衡经济与生态环境起着至关重要的作用[1]。现代控制理论与智能自动化仪表结合成为了煤化工企业在激烈的市场竞争中获得核心竞争力的重要手段。其不仅能够显著提高煤化工企业的生产效率，还能够明显改善产品质量。同时，更为重要的是智能自動化仪表的应用是煤化工企业从粗放型发展方式向集约型发展方式转变的关键手段，是我国实现环境与经济平衡协调发展的重要途径。

1 智能自动化仪表与优势

1.1 智能自动化仪表

智能自动化仪表在煤化工行业中的重要性逐渐凸显。科学技术水平的提升大大推动了智能自动化领域的进步。所谓智能自动化仪表即为在自动化仪表中应用了人工智能、专家控制等理论技术，可以实现各类复杂的计算与数据偏差的修正。同时能够自动完成测量任务或在程序的安排下完成预设的动作。其能够实现自学习、自校正、自诊断等模拟人工智能功能。上述特性可以作为自动化仪表是否为智能化设备的判断标准。可以看出，智能自动化仪表是基于计算机技术下的，其含有CPU和信号处理器。智能自动化仪表功能的实现主要是受计算机软件的影响。在控制软件方面包括编程软件、功能模块、编程功能以及控制策略包等。如果自动化仪表中仅仅使用了微处理器，也不能被称为智能化。

1.2 智能自动化仪表优势

煤炭是我国重要的基础能源之一，其是国民经济发展的重要基础和保证人民群众基本生活的重要物质。而煤化工行业所生产的产品同时也是人民群众生活与工作必不可少的重要物质。智能自动化仪表在煤化工行业的广泛应用是由于其具有无可比拟的优势，主要表现在以下几个方面：（1）高精度。智能自动化仪表的精度都较高，其内在的微处理器能够实时测量压力、温度对元件的影响，同时可以通过数据处理来获得更加精确的结果；（2）功能强大。智能自动化仪表大多数具有强大的运算功能，通过其内部的微处理器与存储器可以满足各种需求的复杂计算，并且记录结果；（3）自我诊断。智能自动化仪表中通信器可以对其自身故障进行检测并诊断，大大方便了设备的后期维护与故障维修工作。

2 煤化工智能自动化仪表的应用

2.1 软件编程控制

当前智能自动化仪表在煤化工行业均采用了计算机软件管理控制模式，来替换传统仪表的硬件逻辑电路。尤其是传统仪表中的应用控制技术，需要大量且繁杂的控制电路来实现。但是在应用智能计算机软件方式开展管理后，能够根据实际需求来进行软件编程，替代传统的顺序控制功能，节省了大量控制和设计定时电路的工作，大大简化了自动化仪表的硬件结构。同时软件编程控制还能够避免由于硬件逻辑电路而出现的电路故障所导致的安全隐患问题[2]。

2.2 记忆操作

普通的自动化仪表主要是应用了时序逻辑电路以及组合逻辑电路，因此只能够记录某一个时刻下的简单状态。当进入下一个状态后之前记录的状态也随之被覆盖。然后智能自动化技术能够通过其内部的随机存储机制来保留所有记录的信息，从而有利于后期对整体信息的审视与研究。同时，智能自动化仪表使用了计算机芯片等存储设备，可以通过芯片和存储设备来记忆操作区间的参数设置。不仅仅能够记忆单操作区间的参数，还能够同时记忆多种设置状态，强化了煤化工仪表的逻辑处理能力。

2.3 智能数据处理

煤化工行业中经常会使用自动化仪表来进行检测的数据处理。包括自检验、测量值转换、线性化处理等。通过智能化自动仪表能够利用微处理器和计算机软件来进行智能化处理。智能化数量数据的能力提高显著改善了自动化仪表的硬件工作量，并且强化了其工作性能。

2.4 网络整体化

自动化仪表与智能网络的有机融合能够在煤化工行业形成智能自动化控制体系。例如可以实现智能化识别、神经网络等构件的自适应和自联想等功能。大大强化了煤化工行业中企业与企业之间的联系[3]。万用表、示波器等设备开始实现网络化应用，煤化工行业的自动化生产模式识别与特征相应能力增强。同时，分布式采集系统的出现让煤化工行业具备了一系列远程工作能力，例如远程测量、远程采集、远程存储等。

2.5 智能变送器的应用

流量计是对我厂中低压循环水、蒸汽、氮气、压缩空气等能源介质的瞬时量和累积总流量进行统计的仪表，是我厂能源核算的重要依据。流量计原来采用电磁流量计和涡街流量计进行流量测量，因压力波动大、湿度大、环境温度变化大、介质内杂质多等因素，造成仪表指示波动大、测量值偏离实际值大不能保证长期稳定地提供准确数据，造成计划核算经常超标的问题。针对这种现象，提出采用智能差压变送器与DCS结合的改造方案。

我厂改造使用EJA智能变送器。EJA智能变送器其不仅具有数字信号，还有模拟信号的混合式智能变送器，其量程范围宽，量程比大，后期维护简单。EJA智能变送器只需要在使用前进行简单的设定，获得与输入差压信号平方根的关系的输出信号，就可以避免使用差压式流量计的开方流程，大大简化了测量、控制系统的构成。同时，在开方后还能够选择不同方式切除小信号。不仅可以在输出信号小于切除点的时刻完全切除，还能够在输出信号小于切除点时，输出信号与输入差压信号线性关系。两种切除方式均能够在0%～20%范围内调整。EJA智能变送器还可以通过简单的设定，使得EJA智能变送器内部中的LCD模块显示不同的数据。LCD显示模块本身配备强制自我诊断功能，如果其被检测出超过量程或变送器本身出现故障，那么LCD模块将显示出错误代码来代替其原定参数的显示。这一功能能够帮助及时排除故障，并且通过后台智能化终端可以在变送器中获取更多实用信息。

正是因为EJA智能变送器本身测量的准确性、具备较强的抗干扰能力和多种自我诊断和测量信息的传送和显示功能。所以结合DCS进行流量测量对能源性的介质有较全面的监控。尤其在介质使用量在短时间内出现较大幅度的上涨或者减少，通过EJA与DCS结合增加流量累计报警功能会对监控人员发出及时的报警信息，使监控人员及时作出系统调整。至此我厂长期因能源性介质使用测量不准造成的能源浪费、核算超标的情况得到彻底解决。

3 智能自动化仪表在煤化工行业的趋势与应用

3.1 智能自动化仪表在煤化工行业的趋势

3.1.1 修正误差

智能自动化仪表包括微处理器，因此可以通过限制外界干扰因素来有效的控制误差。例如在温度计电路设计中，如果应用了敏感元件为热电偶就会出现非线性感应。但是如果使用智能温度计，并且利用其中的子程序就能够显著的改善热电偶所产生的非线性感应。

3.1.2 精度提高

具备智能自动化内部的计算机主频一般都在1MHz以上。也就是相应的主时钟周期小于1us。如果每条指令为4个字节，那么执行时间只需要短短的十几个us。如果相应A/D转换为几十us，那么读取模拟量进而进入存储器的时间也小于1ms。简单的说，即为智能自动化仪表能够在1秒钟内执行一千余次的测量。由此可见，使用智能自动化仪表能够进行快速、多次测量，最终将多次测量的结果进行平均就可以最大程度的获得准确的数据。

3.1.3 复杂控制

煤化工行业中自动化仪表中配置了微型计算机，因此在传统硬件电路中难以达成的功能在智能化仪表中可以轻松的完成。例如在液相或气象色谱仪中，为了确定物质中的含量需要进行波形分析。然后基線会出现上下浮动的情况，进而影响面积准确性。但是在智能自动化仪表下就能够准确快速的计算出分割的面积，并且提供相应的时间与面积。

3.1.4 仪表网络化

将计算机与煤化工仪表相结合，利用神经网络自学习等智能化软件能够将计算机与仪表的资源特性发挥到最大的程度，并且实现灵活的组合与使用。

3.2 智能自动化仪表在煤化工行业的应用趋势

智能化已经成为工业控制与自动化领域中的新技术、新产品的标志。“智能化”与“计算机化”之间存在本质性的区别，智能化的根本性质在于应用人工智能理论或技术，具有一定拟人智能特性和功能。在智能自动化仪表中，新一代固态传感器与智能变送器都朝着微型化、高精度、智能化的方向不断深入发展。例如新型电磁流量计凭借着微处理器与软件编程技术，能够实现量程拓宽，测量误差补偿、故障自我诊断等功能，设备的使用与实用性能大大提升。利用智能流量演算器联合智能变送器能够实现各类复杂的数据计算与复杂补偿功能。同时相应的专业软件，测试精度高达2.0级。

在线质量分析仪表是煤化工行业中实现产品质量控制、生态环境保护工作的重要方式之一。在工业水平发达的国家中，在线质量分析仪的应用已经十分广泛，因此我国在经济不断进步的同时，应该普及在线质量分析仪，同时实现煤化工产品质量与生态环境保护的平衡。近红外分析仪发展速度十分迅猛，目前已经在炼油厂等测量工作中得到应用。随着煤化工行业的发展，其污染环境的程度已经引起了社会各界的高度关注，废气、废液和废体的排放也得到了严格的控制，智能自动化环境监测仪表的发展也将是煤化工行业智能自动化仪表发展的主要趋势之一。

4 结语

智能自动化仪表在煤化工行业中的重要性逐渐凸显。科学技术水平的提升大大推动了智能自动化领域的进步。智能自动化仪表相对于传统仪表来说不论是整体性能还是部分结构功能来说都具有巨大的优势。因此将其灵活应用到煤化工行业中不仅可以显著提高生产效率，还能够有效的控制各种生产设备，降低设备故障发生几率，避免安全隐患带来的安全事故。智能自动化仪表给煤化工行业带来了前所未有的发展，也为我国社会经济发展提供了有力的支撑。

参考文献

[1] 许艳.自动化仪表在煤化工行业应用浅析[J].黑龙江科技信息，2014（5）：115.

[2] 高大勇.石油化工行业自动化仪表特点与控制技术分析[J].科技创业家， 2013（15）：69.

[3] 齐凯.浅谈石油化工行业自动化仪表的常见故障与处理措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013（3）：226.

[4] 荆双勇.浅谈化工自动化仪表在除草剂行业的应用及维护保养[J].科技风， 2013（12）：93.

[5] 董宇迪.石油化工自动化仪表的可靠性及发展趋势分析[J].硅谷，2013（12）：5，7.