石油化工仪表中的自动化控制技术研究

（天能化工有限公司，石河子市，832000）王鹏

石油化工仪表中的自动化控制技术研究

（天能化工有限公司，石河子市，832000）王鹏

由于我国社会经济的平稳快速发展，石油化工行业面临了一个更难得的一个发展机遇，也给石油化工仪表提出了更进一步的要求。面对这种形势，显然传统的自动化仪表已无法适应当前石油化工行业的发展要求，自动化仪表技术须不断智能化、网络化和集成化，为石油行业带来更多的社会和经济效益。

石油企业；化工仪表；自动化控制技术

随着社会经济的飞速发展，人们的生活水平有了显著的提高，从而增加了对能源的需求。石油作为我国能源的支柱，其需求量呈现出了一个持续攀升的态势，而我国的石油化工行业在发展中仍存在着一些问题，需要我们逐步运用自动化控制技术来解决，并密切结合石油行业的生产情况，引进先进的自动化控制技术，以保证石油化工行业有序进行，接下来，我们就从仪表自动化控制方面入手对这一问题作简要分析。

1 仪表分类

1.1 流量型仪表

一般来说，流量仪表分为测量体积的流量仪表与测量质量的流量仪表两种，在种类上可分为速度式、节流式与压差式三种。

1.2 压力型仪表

压力型仪表类型较多，有压力变送器、压力传感器、特种压力表等，这种压力表可用于腐蚀和极端环境下，也可用于测量易结晶体和粉粒状介质，尤其重要的是，这种压力表的压力调节系统会用压力变送器把采集的信息传输给集散控制系统，从而实现对压力的自动化测量和控制。

1.3 物位型仪表

根据测量方式的不同，物位型仪表可分为差压式、浮力式、雷达式、直读式等。在这许多物位型仪表中，雷达式物位仪表有着较高的测量精度，而且对石油物料适应性也较强，因此被广泛应用于实践。

1.4 温度型仪表

温度型仪表是对温度变化情况进行动态测量和控制的仪表，在石油化工生产中，化学反应与变化都需要特定的温度和压力环境，温度型仪表就是在这种情况下被应用在实践中的。在石油化工生产中多采用接触测量法，借助热电阻等测温原件来实现温度的有效测量，比如乙烯裂解、丙烯氰装置、催化裂化就是通过热电阻测量温度的；而反应器、合成塔、转化炉应用的是多点式热电偶进行温度测量，然后由现场总线技术完成对温度的自动化控制。

2 仪表的特点

自动化控制仪表运用了新型的微电脑技术和芯片，既提高了自身抗干扰性、可靠性，还减小了本身体积。自动化控制仪的主要特点如下。

2.1 具备可编程功能

在电路控制过程中，进行硬件软化时，可以借助接口芯片中的位控特来执行复杂、繁琐的控制功能，该软件编程就是用储存控制程序替代原有的顺序控制；如果在电路控制过程中运用完整的控制电路和定时电路，需要进行硬件替代。因而，如果可以运用软件置入仪表仪器来替代以往的逻辑电路，而能简化仪表的硬件结构。

2.2 具备记忆功能

以前所用仪表的主要形式是组合逻辑电路和时序电路，他们仅能在某一特定时间内完成一些简单的记忆任务，然而，当下一个记忆任务来临的时候，之前的记忆就会完全消失。自从在仪表中引入微机后，仪表不仅可以存储以前的记忆信息，还能长时间储存这些信息，便于信息的处理和重现。

2.3 具备计算功能

自动化仪表配置着微型计算机，可以进行高精度的复杂计算；在自动化仪表执行计算过程中，我们可以确定极大值、极小值等数据运算。

2.4 具备数据处理功能

在仪表自动化控制过程中，通常会遇到转化工程值、测量值和抗干扰值等问题。而仪表中配置的微电脑软件和处理器可以帮助我们便捷地处理上述问题：首先，能够坚强仪表中软件负载；其次，增强了数据处理功能；最后，自动化仪表还具备优化、检索等重要功能。

3 分析自动化控制技术

为了更好的适应新型石油化工仪表提出的相应要求，仪表控制系统必须将数字化仪表作为变送器，以强化仪表的安全性、稳定性及分辩力，同时还要强化产品管理能力，以提高产品性能和质量。

3.1 基础性控制技术

通过新型DCS、常规DCS、电动和启动单元组合仪表中我们可以看出，自动化仪表中的连续控制、批量控制和顺序控制等基本控制策略基本不变；上述控制主要包括自动选择调节、非线性调节、分成调节、前馈调节、比率调节等诸多内容。然而，PID是最基础的调节措施，即功能块和控制算法基本未发生变化，而控制方案和组态能力的变化最大。

3.2 先进的优化、控制技术

随着新型控制论的发展，石油工业中的自动化仪表表现出了多样化的智能算法。其中，除了PID控制器，其他类型的多变量控制器均已被运用到炼油和石化行业中来，并已被成功运用到生产实践过程中来；虽然自动化仪表的基础性配件是DCS，但是它兼具独立个体和独立软件包的作用。多变量动态过程中的模型识别技术和软件测量技术均与自动化仪表有着极大联系，多数仪表均采用PID测控和串级相结合方式。

3.3 人机交互界面

当前，石油化工企业不再是控制室和装置室之间的“一对一”关系，而是已经逐步发展为一个控制室对应多个装置的特殊形式，且它们以CRT、LCD为最终表现形式，有时会伴有一些指示灯和仪表。石油化工企业中，自动化仪表的主要配置是键盘操作和鼠标操作，而触摸屏、少数按钮和旋钮则属于辅助工具；企业闭路电视摄像头的画面被专用屏幕所替代。在DCS组态操作过程中，人机操作界面与控制策略紧密结合；在操作工位号过程中，会伴随出现分组画面、趋势画面和组目画面等“仪表棒图”，以很好的实现“组态”；而模拟图的制作则非常谨慎，我们需要依据工艺需求进行制图，以正确处理事故判断、优化操作、报警等人机界面之间的关系。我们主要从以下几方面着手处理人机交互界面之间的关系：首先，应提高HMI和DCS等软件产品的功能；其次，既要控制方案指标，也要控制系统集成过程中涉及到的各项硬件指标，同时，工作人员还要完善人机界面等软指标、树立无私的大众服务思想，密切配合工艺操作人员，实现工艺装置的最完美操作。

3.4 仪表安全系统

当前工艺过程中、大型化和连续化的易燃易爆等问题频发，人们已经逐步意识到石油化工装置安全性的重要性，传统的DCS安全连锁保护方式已经无法满足当前的石油化工企业需求，因而在石油化工企业的仪表安全系统中融入紧急停车系统显得极为重要。

总之，石油化工企业是我国的重要经济组成成分，它不仅会影响我国的国民经济，还会影响国计民生。在石油化工企业生产过程中，自动仪表控制技术已经被深入地运用到生产实践中来，且正逐步地影响着石油化工企业的日常生产活动。随着该项技术的应用规模和应用范围的逐步扩大，自动仪表控制技术也会逐步迈向更高水平。

4 结语

现在，随着我国社会主义市场经济的飞速发展，石油化工自动化仪表也正朝向更高水平发展，面对大规模的工业生产，自动化工业仪表控制必将被逐步引入到石油企业的生产实践过程中来，且将发挥着重要的管控功能。我国各类化工生产自动化技术已经得到了全面应用，并且在应用过程中得到了创新发展，控制仪表的灵活性、高科技性和多功能性将会得到长足发展，进而促进我国石油工业的发展，并使之迈向更高层次的水平。

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