化工仪表自动化控制技术研究

张 迅

（四川华英化工有限责任公司，四川 成都 610041）

化工生产过程中使用的原料以及化学反应过程中均会伴随一定危险因素存在，对人类和环境均会造成极大的危害[1]，因此在化工仪表中推广自动化控制势在必行[2]。经过前些年化工仪表行业中自动化技术的发展，其已经极大的提高了化工生产的水平以及效率[3]。但是随着社会的快速发展以及人类的意识的继续深入，传统的自动化控制技术已经无法满足现有应用的要求，随着信息技术的快速发展。目前来讲，化工仪表中的自动化控制技术已经逐步向着网络化以及集成化的方向来推进[4]。本文通过对仪表中的自动化控制技术进行调研和分析，以期为业内人员提供参考。

1 仪表的自动控制系统

伴随计算机以及信息技术的快速发展，化工仪表中的控制系统已经逐步朝着网络化以及集成化方向发展；化工生产由于其行业特殊性，采用的生产现场的总线控制系统的分辨率以及稳定性都较一般行业的要严格，同时还要求其结构简单，通过自动化控制系统能简单、准确的进行生产过程控制以及跟踪，目前化工仪表中自动化总线控制系统主要有DCS 系统以及FCS 系统两大类。

1.1 DCS 系统

集散控制系统（Distributed Control System）又称计算机分布式控制系统，它是20 世纪70 年代中期迅速发展起来的，是一个集合了计算机，通讯，显示和控制的由过程控制和过程监控的计算机系统。DCS 设计的理念是分散控制，集中管理，分级管理，配置灵活，组态方便。它既打破了常规控制仪表功能的局限，又较好的解决了早期计算机系统对于信息、管理和控制作用过于集中带来的危险性。DCS 分为控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构（如图1），主要用于大规模的连续过程控制系统中，可以有效的跟踪化工生产过程，同时可以实现控制信息汇总以及共享的目的。

图1 DCS 系统结构

1.2 FCS 系统

FCS（Fieldbus Control System）即现场总线控制系统，是一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化控制系统。

FCS 采用现场总线网络将现场各个控制器和仪表及仪表设备互联，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维修费用。在FCS 中，现场总线不仅取代了4~20mA，而且还取代了传统DCS 控制系统的结构体系。具体地说，FCS 废弃了DCS 地信号调理板、隔离放大器、I/O 板、CPU 板、I/F 转控器以及它们之间复杂的接线。在FCS 里，控制、报警、运算、信号选择和累加等各种功能完全由现场仪表自身的微处理器实现。FCS 总线局域网中包含全部的生产过程控制信息，这类信息可以通过计算机加入局域网后进行实时获取，从而实现生产过程控制数据的实时共享，进而简单清晰的反馈生产情况；此外，该系统还具备双向通信功能，在总线布置过程中各个仪表采用一样的技术标准还，可以确保不同厂家提供产品的混合使用；最后，这种智能的控制系统控制的仪表可以随插随用，这极大的方便了设备系统的扩展，从而有效的实现了通过一条总线来控制现场仪表的问题，这可以一定程度上降低仪表调试以及维护的成本（如图2）。

图2 FCS 系统结构

1.3 DCS 系统及其与FCS 系统的比较和应用

就DCS 系统本身来讲，其技术改进后，较改进之前其新型的数字化智能控制系统具备更好的兼容性以及开放性，因此改进后的DCS 系统在化工行业中储运领域的应用更为广泛；而FCS 系统同样具备信息共享、实时交互以及全网兼容的特性，其应用已经比较广泛，在部分领域以实现对DCS 的有效替代。

2 自动化控制发展策略

现代计算机以及信息技术的快速发展极大的提升了化工仪表自动化的程度以及数据处理的速度，同样也提升了仪表控制的精度，计算机的广泛应用极大的方便了仪表自动化控制的实现，各类自动化控制仪表可以通过对应的软件来进行参数设定和控制，对于自动化控制策略，可以从如下两方面来加强：

首先，要强化自动化控制系统的操作性以及人机交互性，加强人机交互界面不仅可以实现对过程的有效控制，降低人工劳动，提高人均劳效；同时也可以更好的实现对仪表的调整以及控制；此外，加强人机交互可以准确的识别仪表反馈的信息并通过对信息进行甄别并对异常情况进行及时报警反馈，极大的降低故障带来的影响。

其次，要继续强化对安全检测的自动化控制技术，化工仪表自动化监测的重要一环就是安全生产，随着社会的发展，化工生产的规模越来越大，连续生产情况的持续增加，这都会造成仪表的劳损以及失效，因此安全监测就显得至关重要；因此在仪表自动化控制技术中需要继续强化安全检测技术，在生产过程中，自动化控制的仪表除了有效的反馈生产数据之外，对于出现的异常情况还需要进行有效的识别和实时的反馈，以保证生产过程的安全可控性。

3 小结

化工生产中安全永远是处于第一位的，而安全生产又与化工仪表的自动化程度密切相关，其不仅实现了生产过程的自动化，同时也可以极大的增加生产控制精度以及稳定性进而减少生产危险性，通过加强化工仪表控制自动化技术，可以有效的实现生产过程的自动化控制；随着技术的进一步发展，网络化、集成化程度更高的控制系统会逐步的产生以进一步的提升化工生产企业的效益。