精细化工生产过程控制系统设计分析

胡忠艳 谭华新

摘 要：在我国化学工业领域，精细化工生产逐渐代替了传统的生产模式，不过，精细化工生产过程比较复杂，在生产过程中自动化程度较高，这会给精细化工生产行业在技术以及经济是带来很多的困扰。因此，需要对精细化工生产过程控制系统的实际情况进行研究，改进相关的技术，促进精细化工生产的发展。本文主要针对精细化工生产过程中的控制系统进行研究，并提出有效的设计方案。

关键词：精细化工；生产过程；控制系统；设计

引言

随着我国经济不断的发展，工业产业也在快速的发展，对化工产品的需求日益增长，而传统的生产模式产量少、质量差，满足不了现代化工产业的需求，因此，需要比较精细的化工生产才能解决质量差的问题。

1 精细化工生产特点分析

精细化主要具备以下特点：①品种多、批量小，以生产化工实验用的指示剂为例，配置的物料浓度比较低，而且每一次的用量大约为几毫升，甚至还会更少。②综合性的生产流程及多功能生产装置复杂，所以要求工厂在市场需求的基础上进行相应调整，采用更加综合的生产流程和多工程生产装置。③具有较强的商品性，生产企业要在市场需求、客户需求下开发出性能强的产品，充分应用复配技术，使产品的优良性能得以有效发挥。

2 精细化工生产过程控制系统的研究与设计

2.1 控制系统设计

在精细化工生产过程控制系统的研究与设计过程中，主要是利用全自动化集成设计的思想。S7-400h1是整个系统的核心系统，而wincc则是系统操作的监控终端，控制主要的构成项目有功能模块、CPU、接口模块、通信模块、电源模块以及信号模块等方面组成，在整个系统的设计中，控制系统是整个过程的控制单元，在过程控制层中，控制系统的位置至关重要，也是集散控制系统的重要核心。

2.2 控制系统的操作员站

控制系统的操作员站主要负责对精细化工生产现场的各项操作设备进行监控，它位于中控室中，检查出问题之后，要及时对相关工艺的参数进行修改。除此之外，在操作站中，要对数据进行存档，以备不时之需，还要设置实时的曲线，关注不同时刻的动态信息，以及报警消息等重要的功能。由于精细化工生产的工艺比较复杂，在整个项目过程中，就要使操作员站的环境以及设备更加先进，提高信息的可靠性。

2.3 控制系统的网络设计

控制系统的软件设计主要包括触摸屏、以太网、安全栓、软件设计这几个方面，接下来就主要介绍一下这几个方面。触摸屏：在精细化工生产的车间现场，可以设置一个触屏版，车间相关的监测人员可以直接利用触屏版对现场的生产设备直接进行监督或者控制其操作；以太网卡：以太网是连接S7_400h系统与操作员站之间的媒介，起到传递信息的作用；安全栓：在DCS系统中，输入的设备主要是通过电流信号，仪表输出的电流信号可以传递压力以及温度等多方面的信息，使这些信息可以直接传到DOS系统中，从而达到对调节阀门莒南县控制的目的；软件设计：在SIMATI软件的设计过程中，STEP7是重要的一个部分，SIMATIC可以用来编程序逻辑控制器进行组态和编程。

3 精细化工生产过程中控制系统技术的优点和缺点

3.1 控制系统的专业性很强、品种多、批量小

目前，市场对精细化工产品的需求在不断的变化，产品的寿命不长，很快就会被淘汰，更新换代的速度非常快，所以很多企业都是采用小规模的生产模式，这就需要生产的企业加快开发和研究的速度，最大限度的减少实验的次数、缩小实验的规模，使研究的过程尽量缩短，尽快的达到产品的转化的速度和效率。因此，要加强生产过程中的数据测量和数据采集的手段，深化数据的分析处理，为产品的加工过程建立起有效的模型，更多的应用模拟仿真的方法来优化技术。为了提高生产过程中的灵活性和实用性，使其可以满足多种要求的、多种目的的生产需求，需要借助计算机的精准测量和集成批量配方进行控制，还要按照产品的工艺不同和操作规程不同来设置不同的路线，使控制系统的设计更加有效，可以很好的控制生产中的参数变化，最终达到安全可靠的操作和控制工藝的过程。因此，在生产过程中一定要控制生产过程中的柔软性，可以有效的缩短生产时间，提高生产效率，让生产出来的产品可以更好的与多变的市场需求相适应。

3.2 控制系统有比较强的非线性、时变性，可以生产批量小的精细化产品

精细化工生产多运用间歇性及半连续性的工艺，这种工艺在生产过程中都是一批一批的进行投料，并经过精馏、提纯、干燥等多种物理反应和化学反应来完成批量生产。这种技术也在随着社会不断的发展而发展，根据不同的市场需求而发生变化，呈现出大规模、大范围的动态变化，在通常情况下，产品的附加值会根据投料的纯度而发生变化，如果对纯度的要求比较高，就要根据材料的熔沸点不同，运用到分馏和精馏的方法，使其更具备明显的非线性特征。产品的精细化程度是一个不断重复的过程，因此，在不同的批次的生产过程中，可以借用上一批次的生产过程，并对其进行总结，并从中获得有效的生产经验，留给后续的批次使用，从而促进产品工艺操作的改进。因此，相关的操作人员要合理的对生产过程进行重复利用，使其可以一批次一批次的进行迭代学习控制，具有一定智能的先进控制，只有这样才可以提高应用的价值。

3.3 劳动强度大，操作步骤比较繁琐

精细化工产品的生产过程中，会经历比较复杂的生产工艺流程，自动化水平不太高，中间还要经历很多化学反应，比较复杂，不知道链式反应还是平行反应，不好控制，有的时候不单单生成想要的产物，还会生成很多的同分异构体，分离起来很麻烦，需要相关的工作人员进行高强度的劳动，时刻观察反应的动态。而且生产过程中，一旦出现异常，或者温度、水分控制不好，就会造成原料的浪费，导致产品的质量不合格，更严重的还会引发安全事故。因此，在生产过程中，要通过计算机的控制和计算，严格按照工艺的操作规定的步骤来进行，实现集成的控制，推动精细化工程的测量和操作的自动化，保证产品的质量和工作人员的安全不受伤害。

4 精细化生产过程控制系统的发展

在精细化工生产的过程中，生产过程的智能化是发展的必然趋势，这也是制造行业的发展趋势。在智能发展过程中，对精确度的控制要求很严格，表现出了多种用途和多种运用功能。在实现智能化中，要注意高精度的标准，实现自动化控制技术。所谓的机械化加工精度，就是机械设备的零件在生产加工过程中，它实际的参数与设计几何参数之间的差距。它们所产生的差距就是加工的误差，它是精度高低的一个直接的反应，精度越高，误差就会越小，因此，在生产过程中，要不断的减小误差，尽量使每一个生产的过程都精确化，实现提高产品的质量和生产的效率，未来的精细化生产的控制系统会越来越好，自动化系统不断的提高，误差会越来越小，减少高强度的劳动力。

5 结语

总而言之，虽然精确化生产过程仍然有其缺点的存在，但是相对于传统的化工生产技术来说，精确化的化工生产已经有很多的优势了，在生产过程中，通过对化工生产实现精确化管理和控制，可以大大的提高生产的效率和质量。因此，需要根据具体的实际需求，采用合理的设计方案，保证精确化工生产控制系统得到有效的发挥。

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