关于工业自动化仪表与自动化控制技术的探讨

2020-01-19王凯中海油气泰州石化有限公司

环球市场 2020年27期

王凯中海油气（泰州）石化有限公司

一、自动化仪表的有关介绍

自动化仪表的功能很多，其中显示仪表有模拟、数字、记录和指示等功能。显示仪器还包括指示器、数字仪器、指示器、模拟仪器等。其中多点记录和单点记录是记录仪表的主要类型。记录仪器分为有纸和没有纸的记录和有纸的记录。有纸的话可以分成记录和记录。单元组合式调整仪表和基地式调整仪表是仪表的主要类型。自动化仪表在导入微处理器后，可将调整器分为固定度调整器和编程调整器。执行机构根据构造分为活塞式、薄膜式以及长形成执行机构等。

二、检测、执行仪表分析

（一）压力仪表

压力仪表直接影响企业生产过程中的安全性，因此压力仪表被企业尤为关注。HAKKEKA430A压力变送器用于测量气体、液体和蒸汽的压力，然后将其转变成4～20mADC的电流信号输出。HAKK-EKA430A也可以通过BRAIN手操器或CENTUMCS/μXL或HART375手操器相互通讯，通过它们进行设定和监控等。机械式压力仪表中弹性敏感元件机械强度较高，且生产较为便捷。以上优势使得机械式压力仪表在工业生产过程中被广泛应用。压力仪表的指针可以显示出测量范围内的压力值，通常情况下压力仪表刻度盘指示范围一般在270度。

（二）温度仪表

温度计采用模块化结构方案，结构简单，操作方便，性价比高，适用于塑料、食品、包装机械等行业。温度计、温度计和温度变化器是一般的温度计类型。温度计包括一次仪表和两次仪表。其中热电偶、热阻、双金属温度计、现场温度计等是一次仪表的主要结构。

（三）流量仪表

流量仪表种类较多，如电磁流量计、涡街流量计、浮子流量计、科氏力质量流量计、热式（气体）质量流量计、超声波流量计、涡轮流量计等，工业生产中流量仪表的应用情况是较为常见的。生产中应用耐腐蚀型流量计可以检测生产过程中气体介质流量和腐蚀性液体，结合相应的检测结果，采取有效措施可以确保生产的安全性。

（四）物位仪表

物体位置测量仪是测量液态和粉末状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。测定块状、颗粒状及粉末状等固体物的堆积高度，或将表面位置的仪表称为材料位计，测定罐、塔和槽等容器内的液体高度，或将液面位置的仪表称为液面计，也称为液面计。测量容器中两个不相互溶解的液体或固体和液体界面位置的仪器称为相界面计。

三、自动化仪表控制技术在工业生产中的应用分析

智能控制理论下可以对人类的思维方式进行模拟，起到控制生产过程的目的。模糊控制、专家控制以及神经网络控制是目前较为成熟的智能控制理论。

（一）模拟控制

模拟控制可以按照人工操作思维程度执行工作。其中具体控制流程如下，结合化工采样得到对应的输出值，对所选择系统输出数据变量展开计算。随后将输出变量精确值转换成模糊量。在模糊控制规则以及模糊变量下，结合相应的模糊推理合成规则对模糊控制量进行计算，计算后得出更为准确的控制量。

（二）专家系统或专家控制

专家系统或者专家控制离不开专家人员丰富的知识积累和工作经验。构成专家遥控器的部件较多，如控制器、推理器以及知识库等。专家控制器最为核心的环节就是专家知识，及其自身含有的专家知识直接影响专家控制器的好坏。其中知识库中包含的专家知识是较多的，如使用规则知识、工程经验知识、自学习知识、控制理论知识以及处理特殊问题的知识等。

（三）模型预测控制

模型预测控制作为一种较为特殊的控制方式，是建立在闭环优化控制策略基础之上的。模型预测控制主要具备以下三个功能，一是可以对未来的动态模型进行预测，在预测模型的基础下可以将拟合工业生产系统动态模型显示出来；二是呈现出来的控制作用可以在不断优化的基础下反复实施。借助该模型预测控制系统可以对工业生产过程采样周期展开预测，明确出最佳的控制序列，将最佳的控制序列纳入工业生产程序中可以优化生产环节；三是该控制系统可以起到反馈校正的目的。所谓反馈校正就是对模型预测精确程度进行检测，以免较大误差的出现。模型预测控制是建立在系统脉冲和阶跃响应非参数模型基础之上的。经过大量的生产实践证实，模型预测控制不仅可以对每个采样时刻出现的模型偏差以及失真等问题有效解决，也可以解决干扰引起的不确定动态。此外，改变对应不等式约束可有效解决传感器和调节器失调等问题。目前在模型预测控制中应用较为普遍的是CARIMA和ARMA等输入输出参数化模型预测控制。伴随先进控制技术的不断发展，在LQG算法和LQ算法下又衍生出了滚动时域控制。

四、自动化仪表控制技术的发展趋势分析

（一）应用系统的发展

未来的自动化仪表控制技术在应用系统上会更加成熟与完善。DCS与FCS长期共存，两者可以起到协同促进的作用，共同推动工业企业的进一步发展。工业生产企业中FCS作为具有代表性的自动化仪表技术，其先进性领先于DCS，但是DCS应用系统更为成熟。DCS与FCS相互配合可以有效借助DCS成熟经验和基础促使FCS优势得到更为全面的体现。