机械自动控制技术在化工生产中的运用研究

张国强

（河北省天然气有限责任公司，河北石家庄，050035）



机械自动控制技术在化工生产中的运用研究

张国强

（河北省天然气有限责任公司，河北石家庄，050035）

摘要：机械自动控制技术不断与信息技术、通信技术、智能技术等融合，机械自动控制技术对于提升化工行业水平等各方面依然发挥着重要作用。本文主要对比国内外化工机械自动化技术以及发展趋势。通过对比研究，找到化工行业可提升或改进的方向，为企业管理、技术进步、装备改进提出参考建议，为行业发展服务。

关键词：机械自动；控制系统；化工生产；关键技术

引言

机械自动控制技术在化工行业中的地位依然重要，且应用范围还在不断扩大，其中包括计算机控制、数据信号传输、数据存储与调用等技术的综合、智能自动控制系统越来越精良，在煤矿生产、石油开采以及化工工业生产等行业的升级改造中发挥着巨大作用。

化工机械装备[1]作为机械制造业的重要组成部分，它可提升化工行业机械自动化水平，促进化工企业在技术和生产方式上占领制高点；高精尖装备的使用可以提升我国化工制造业的生产水平，从而提高竞争力，扩大企业经济效益，服务国民经济发展。

1　化工行业中机械自动化技术的运用

应用在化工产业中的机械自动化技术主要有四类，按照自动化程度依次可以分为：

（1）自动化制造单元。自动化制造单元组成较为简单，规模小。将数台生产设备、数控设备、原料运输器材及工业机器人集中在一定区域，即可构成自动化制造单元，在灵活性和成本上具有极大优势。

国内研究重点主要在此领域，与国外的研究差别主要在现代化数控装备上。

（2）自动化制造系统。该系统包括多台全自动数控设备、数台人工控制中心等，其中包括数控机器及物料传送设备，统一受控于中心控制系统管理。这一系统可以实现多品种、中小批量的连续生产及管理。国内生产的中心控制系统稳定性较差，故障率较高，而且相应研发人才还比较缺乏，中心控制系统核心技术仍然掌握在国外巨头企业中。

还有设计迭代方面差距大。发达国家能够具有优良的设计库，能够在原来的基础数据库上面进行迭代优化，进而选出最好的设计方法。而我们数据库不完善，没有建立共享资源，甚至部分还没有。在实际工作中，大部分都是从无到有的基础上进行设计，起点差距较大。

（3）自动化制造线。自动化制造线既非是生产单一种类或较少种类大批量零部件非自动化生产线，也非生产中小批量多种类生产的生产线，而是在两者之中的生产线。该生产线能使效率得到极大提高，可降低自身对运输系统的需求。国内自动化的制造水平和国内制造业的水平发展直接相关，存在制造工艺落后，造成精度差，相关工艺完善之后还没有形成自动化设备。

在先进制造技术上，先进设计与制造企业在微纳制造、增材制造以及精加工等方面已经具有技术优势，我国这方面的研究还是停留在实验室阶段。

我爱菊花，正因它婀娜多姿，香味芬芳；正因为它不畏严寒，傲视寒霜。我们做人就要像菊花那样不怕困难，知难而进，不断地把自己磨成一个有用的人。

（4）自动化制造工厂。将多条柔性制造系统中的各部分进行合理分配，结合立体自动化仓库，通过控制系统进行自动化管理制造系统和储存系统。将计算机集成制造系统投入到自动化制造工厂的实际应用中，不仅实现了自动化生产，还将生产管理、制造加工、储存运输纳入自动化控制体系，具有极高的自动化水平。

我国在这方面主要差距是在管理方面，先进的跨国企业的化工生产对智能控制的使用较为广泛，机器人、自动操作手等使用普遍；同时在组织架构和管理制度上具有先进的方法和理念。在国内，只有部分企业采用了比较完善的管理理念，大多数还是按照传统的管理方式进行。

1.2关键技术

新技术如雨后春笋般涌出，如模糊控制、计算机辅助设计、人工智能以及神经网络算法等技术的发展和应用，为化工生产向智能化、集成化、虚拟化、便利化的方向发展提供了坚实的基础。

模糊控制技术利用模糊数学理论[2]，能够实现机械控制与人类思维的有机结合，该技术借助人工神经网络的工作方法，并且应用到了模糊处理器中，能够实现对信息的自动控制和调整，能够满足化工生产的需要。

计算机辅助设计要实现智能控制集成控制，需要引进丰富数据库的专家系统。微机控制的增材制造为计算机的辅助设计开拓了更多空间，增材制造可以减低设计样品的研发周期、提高材料利用率。激光扫描的数据通过计算机转化为实体，降低测量难度和模拟复杂度，极其精确的得到产品的实体。

人工智能系统多添加具有柔性制造的专家系统，该系统依托强大的数据库和严谨的逻辑运算，使系统能够将专家知识和一般的推理规则结合起来，将生产实践中的问题模型与理论研究相结合，通过预设答案和专家系统逻辑分析解决常见问题，实现对系统遇到问题的智能化解决，完成自动化。

人工神经网络[3]是通过模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法，用人工神经网络的反馈网络就可以实现联想存储，能够通过自学习，克服了传统人工智能方法在模式识别、非结构化信息处理方面的缺陷，成功应用到智能控制、多目标优化、结果预测等领域。

虽然国外先进企业在上述技术中的研究和应用已久，但是国内也取得不错的进展。模糊控制领域已经研发出易于控制，并且能消除静态偏差的PID控制器；计算机辅助设计引进新的专家系统也已经在富士康部分工厂投入使用；人工智能方面，基于阶PRO-LOG、LISP或基于框架与规则的集成环境或工具的智能系统和开发环境已经投入实用，机器学习的研究日益广泛。中国科学技术大学在人工神经领域中的关于学习方法和认知记忆中的双向联想记忆中也取得不错进展。随着“中国制造2025”的推进与实施，相信未来一定会实现从“中国制造”向“中国智造”的转变。

2　未来化工机械自动化技术发展前景

化工机械自动化技术的实现需要经过不断的创新探索，努力在技术上寻求突破。化工企业在进行技术引进和生产线改良时，应根据市场变化、企业自身需求和硬件条件，稳中有进的改进，需要考虑成本和实用性能等因素，防止过度注重技术开发而忽略了成本管控，或因技术上的需求对管理产生不必要的改变。

2.1智能化

化工生产中的智能化就是将机械自动化与智能控制等技术有机结合，利用人工智能和专家系统的优势，实现对全过程的智能控制。智能化的机械自动化技术利用人工智能中的数据，并对其进行分析、逻辑推理以及方案判断，最终在化工生产中进行模拟，找出最优解决方案。智能化系统的模块化处理方法具有较大的灵活性，能机动解决化工生产中的问题，并有效提高生产中的原材料利用率，增加企业的经济效益。

2.2集成化

集成化程度的提高，是通过物联网技术将各种技术进行整合和优化，提升化工生产的机电一体化程度，进而减少冗余的进程，提高化工生产的效率。集成增加，可以降低运输等花费，节约化工生产的成本，促进化工生产的整体化发展。利用计算机集成制造系统，整合化工生产中的研发系统、加工生产系统、质量监管系统和管理维护系统下，使其更好的进行资源配置，提高化工生产的整体效率。

2.3虚拟化

化工生产过程中存在一些比较危险的化学反应过程，如爆炸、危险品泄漏等。虚拟化技术能够实现对机械设备生产过程中各个参数的模拟，调节生产过程中的重要参数，从而模拟出生产实际情况，便于给出优化方案，降低减少企业的生产成本，一定程度上避免机械设备在化工生产中的故障，提高了产品的研发的速度和安全性。

2.4便利化

机械自动化技术充分借助了现代信息技术的优点，实现了化工生产的集成化和便利化，在新时期机械设备的智能化得到了有效的提高，使化工生产更加方便，能够实现化工生产人与设备的有机结合，对实现化工生产的人员和设备的合理布局、协调发展具有重要的裨益。如化工产品研发与生产的通过机械自动化的有机结合，减少了产品生产过程中的耗费时间。同时还能够根据产品的库存以及销售情况等，合理配置机械自动化的进度和效率，实现生产和销售的紧密联结，对于降低成本，提高产品的生产效率具有重要作用。机械自动化能够帮助企业人员更好地了解和掌握产品的性能，能够快速对市场做出反应，做出适应市场的产品，降低冗余生产和研发，避免不必要的浪费。

3　结束语

机械自动化技术的快速发展和实际运用，为化工生产中的安全性提供保障，为降低研发和生产周期提供技术支撑，提升经济效益。对于化工企业来说应当重视对机械自动化技术的应用，加强对化工生产设备的改造等，提高企业的生产效率。

国家应该加大对机械自动化的研发投入，创建可共享的机械控制软件数据库，建立知识产权价值评估和转移应用体系，大力发展数字制

（下文移至p93）

Study on the Use of Machinery Automation Technology in Chemical Production

Guoqiang Zhang
(Hebei Natural Gas Company,Shijiazhuang,050035,China)

Abstract:With the development of science and technology,machinery automation technology have constant improvement,as it plays an important role in enhancing all aspects of chemical production automation,intelligence,integration level.The paper reviews the difference in the advances in chemical machinery automation technology at home and abroad.By comparing the results,we can get our shortcomings and deficiencies in order to give some guidance on the ideas in the future of scientific research and business management.

Key words:Machinery automation;Control system;Chemical production;Key technology

DOI:工业技术创新 URL:http//www.china-iti.com10.14103/j.issn.2095-8412.2016.01.021

中图分类号：TH165

文献标识码：B

文章编号：2095-8412(2016)01-644-03