化工生产和仪器仪表的自动控制研究

汤小伟 张杰

摘要：随着我国社会经济水平的不断提升，化工生产也得到了良好发展空间，仪器仪表基本已经能够实现自动化控制，本文将从自控仪表仪器类型以及自控率概念出发，分析PDI参数整定、完善DCS系统对提高仪表自控率的作用，为我国化工行业实现智能化发展提供良好理论帮助。

关键词：化工生产;仪器仪表;自控率

中图分类号：TQ5   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2017）16-0040-01

Abstract： with the continuous improvement of the social and economic level of our country， the chemical industry has also got the good development space， the instrument and instrument have been able to realize the automation control basically， this article will start from the concept of the automatic control instrument type and the automatic control rate. Analyze the function of PDI parameter adjustment and improve DCS system to improve instrument control rate， and provide good theoretical help for the intelligent development of chemical industry in China.

Key words：chemical production;Instruments;Self-control rate

引言：20世纪50年代开展，我国工业化生产过程中就已经开始投入使用了自动化仪器仪表，当前科学技术正不断成熟，仪表仪器也在时代背景中得到了新的力量，目前独立性生产已经被一体化自动控制系统所取代，而仪表仪器的功能性也转化成为生产辅助效果。提高其自控率对于行业发展可起到重要作用。

1 自控化仪器仪表类型

通常意义上来看，仪表自控率就是仪器仪表自动化程度的评价标准，生产中自动化技术的实际表现，使得自控率得到有效提升，就代表此类装置的生产效率加大、能源消耗减小、可实现良好的经济效益。仪器仪表自控率就是通过计算投入自控回路数量和应用回路数量的比例，一般计算公式为：自控率Q=投入自控回路数M/（总回路数P-多原因导致未投入自控回路数）x100%。因此提升设备仪器自控率，对于提高化工生产效率具有重要意义。目前化工生产常见仪表类型可分为：1.温度仪表，在实际生产过程中，温度仪表应用范围较为广泛，化学反应必然会导致温度出现变化，因此需要对其波动采取在线监控，目前接触式温度计具有精准度高、操作简单等优势，所以得到广泛应用，但双金属、热电阻等仪器都比较容易受到高温影响而发生快速循环，因此需要提高自控控制效率。2.压力仪表涵盖类型较多，例如：变送器、特殊压力表等，其实用性较高，就算被腐蚀也仍能反馈数据，通过输出数据到集散系统实现自控操作。3.物位仪表，化工生产设计范围较广，所以测量方式也比较多样，实际使用时需要结合具体情况判断，物位仪表品种多样，一般雷达表、直读表、浮力表使用比较频繁，在化工产业中使用频繁[1]。

2 提高仪表仪器自控率

2.1PID参数整定。上述多种控制其在实现自动控制功能时都会涉及到内部PID参数的整定，参数整定一般意义上就是根据实际情况选择合适的PID。应用时需要采取经验法从稳定性、反应速度、稳态精度等多方面协同考虑：

（1）PID参数整定。经验凑试实际应用次数较为频繁，在整定过程中需要对响应情况有一个准确的记录，以数据结果为基础确定参数，查看实时曲线，衰减曲线最佳比例为3：1，也就是前后峰值相差比值为3：1。确定结果后在进行参数调试时需要先设置经验节点，根据实际调节结果二次修改，其中P=比例度、K=放大倍数，从而的P=1/k。

（2）PID参数凑试操作。在确定好比例后待过渡过程已基本稳定，然后利用积分效果减少余差，并且利用微分从整体上优化控制效果。通常情况下的参数凑试步骤：调整P控制器，减小放大倍数，使其保持在较小区间，并加大K值。检测被控量的过渡曲线，直到曲线达到预期值。关于PI控制器，首先设定T1= 0，按纯比例作用整定放大倍数，保持在3∶1的曲线值，然后成比例缩小K（ 数值：15% -30% ）。积分时间T1就会从0逐渐增加，最终完成衰减过程。最后对于PID控制器的操作，首先让T2= 0，根据PI作用凑试调整K与T1两者参数，然后将放大倍数增大20%-30% ，适当削弱T1，T2可实现逐步增大，观察其中曲线，使其保证到实现预期目标。

（3）操作事项。在实际操作过程中，首先要在进行参数整定时对传感器与执行器采取穩定效验，确保仪表仪器施工性能良好，技术人员可以采取手动测量，保证控制测量参数得到的稳定性与可靠性。然后暂停积分调节功能，根据历史经验数据设定K数值，试着切换到自动观察阶跃响应效果，确定回路是否已经完成反馈以及是否为负反馈。

2.2完善DCS系统。目前我国大部分化工企业生产过程中都是用DCS系统来进行在线监控与管理，从而达到削弱员工任务量，提高自动化效率等目标。DCS系统能够有效衔接仪表仪器设备与工艺生产，提高操作精准度，并且能够对生产过程采取自动预警，发现故障可及时警报，从而提高系统应用效果，实现自动化连锁控制。将安全事故发生风险降低到最小，避免因仪表仪器故障而出现的一系列安全问题，不仅能够避免企业蒙受巨大经济损失，同时还能够保证人员生命安全，并且DCS还可以获取所有生产环节过程中出现的数据参数，例如：SCS、DEH、ECS、BCS等等，减少仪表工作量，延长其使用寿命[2]。

综上所述，化工生产过程中仪表仪器可发挥重要的作用，甚至可以对整个企业发展水平产生直接影响。目前自动化控制技术已经得到了广泛使用，并在实际投入操作过程中得到了良好反馈，为进一步提高仪表仪器自控率，本文针对PID参数、DCS系统展开了讨论，目的是为了相关工作人员开展研究是能得到良好理论帮助，最终实现我国工业发展的稳定与高效。

参考文献：

[1]王峰，赵磊.工业自动化仪表与自动化控制技术探讨[J].世界有色金属，2017（15）：265+267.

[2]牛晓曼.化工仪表中的自动化控制技术[J].化工设计通讯，2017，44（09）：96-97.

作者简介：汤小伟，男，1989，12，硕士，助教，研究方向，智能控制系统