智能化仪表在化工过程控制的应用

殷小波，尹旭(蒲城清洁能源化工有限责任公司，陕西 渭南 715500)

0 引言

在化工生产中，智能化仪表具备重要作用，能够全面促进现代化建设发展。现代工业发展速度加快，自动化控制提出较多严格要求，对仪表智能化提出重要指示。现阶段，化工企业生产规模持续扩大，且生产技术、工艺内容日益复杂，合理应用智能化仪表，全面促进化工发展[1]。

1 智能化仪表特点与功能

1.1 数据存储功能

在智能化仪表中配置微处理器，只需针对仪表实施通电操作，就可以恢复到断电数据状态。对于传统仪表来说，通过组合逻辑电路、时序电路方式，可以高效采集数据。然而仪表断电之后，需要从初始状态计算应用仪表，人力与物力消耗大。智能化仪表具备记忆功能，能够存储多个数据参数[2]。

1.2 计算功能

在传统仪器使用中，操作人员可以获取基础参数，之后通过模拟算法电路实行运算。通过此种方式，只能对简单数据进行分析。如果需要处理海量、复杂数据，则操作消耗时间比较多，相应降低计算精度。应用智能化仪表，需要采用数字电路控制法，能够实现准确数学运算。

1.3 可编程特性

利用编辑方式，可以实现程序功能，植入系统能够代替硬件结构，全面实现仪器仪表功能。按照逻辑电路可知，计算机软件程序替代后，属于硬件软件化处理。尤其是接口芯片复杂控制。当选用程序编写时，则操作较为简单[3]。如果应用硬件编写，需要依赖定时电路和控制电路，相应增加系统复杂度。

1.4 误差修正功能

微处理器应用软件，可以实现自主计算与分析，处理检测过程的抗干扰问题、线性化问题，有效缓解硬件负担。计算机系统存储容量大，所以采用远程控制方式，合理引入计算机系统，能够获取仪表检测结果，同时做出相关处理反应。微处理器可以降低误差，自动补偿误差。将温度补偿、传感器动态补偿、盲目补偿应用到智能化仪器中。

1.5 网络化功能

智能检测仪表具备网络化特点，利用网络系统联系多任务传感器、计算机系统，实现统一化管理，高度完成任务要求。在多操作、多网络状态下，可以对数据信息进行统一化监控、分享、处理，确保工程技术人员、质量安全人员分析数据信息。智能仪表中，仪表和单片机融合在一起，能够改变检测方法，创造新型测量仪器，无需依赖模拟化仪表，遵循预设计算方式。

2 智能化仪表的优越性

基于应用角度分析，在化工过程控制系统中，合理应用智能化仪表。最常应用的仪表，包含现场总线控制系统、集散控制系统、工程以太网控制系统。

2.1 集散控制系统中的应用

在20世纪70年代，出现现代化生产集散控制系统，在互联网技术发展中，集散控制系统涉及到硬件、通信、管理、操控等功能，同时包含多个智能化仪表，从而形成多智能化仪表控制系统。总体结构如下：管理级、现场级、控制级。在现场级智能化仪表中，可以利用协议方式连接，面向生产过程，并且获取生产过程信息。可交换信息涉及到设定值、测量值、状态参数、控制量。智能化仪表发挥出检测、控制、显示、调节功能。

2.2 现场总线控制系统中的应用

随着集散控制系统发展，逐渐出现现场总线控制系统，属于升级系统，被广泛应用到化工过程控制中。该系统可以将化工生产智能化仪表，转变为网络节点，并且连接在一起。企业信息能够延伸至现场设备，管理层可以整定在线参数、诊断故障，掌握智能化仪表实况。应用现场智能化仪表时，可以挂设在原总线上，无需增设其他组件。现代化工生产中，遵循PLC系统、FF总线，可以促进现代仪表发展，实现创新应用。现场总线智能化仪表，可以通过嵌入式软件，对内部操作进行协调，实现自动校准、自动诊断、非线性补偿，同时可以分散生产过程控制、功能等。

2.3 以太网控制系统中的应用

工业以太网属于新型控制网络技术，可以有效应用到化工生产控制系统的控制层、管理层，同时可以延伸至现场设备层。工业控制网络、信息网络统一化开发，可以遵循网页浏览器，形成新型智能化仪表[4-5]。应用EPA网络通信功能，借助智能化、高精度变送器，可以有效作用到现代化工生产中。

3 智能化仪表的过程控制优化

在实际生产操作中，因受到限制条件改变，最优设定值将会处于动态变化套在。智能化仪表按照控制量变化，对控制过程参数予以修改。在过程控制中，涉及到预处理电路，可以将输入信号进行整形、运算、补偿处理，利用模数转换器，可以将模拟信号转化为微处理器识别信号，利用串口将数据传输到寄存器内，存储相关数据信息。利用中央处理器，加工处理参数，将其存储到内存条，优化配置寄存器，显示出中奖数据。微电子技术、优化技术快速发展，在微机控制过程中，可以有效应用实时优化技术，从而优化整个生产过程。实时优化概念复杂，然而可以将其划分为动态优化控制、稳态设定值优化等。

3.1 动态优化控制

此种优化控制措施，主要是调节变量与设定目标值比较接近，随着时间的变化，目标值也在持续变化，并非固定值。系统优化反馈控制、模型预测控制法需求度高，转变控制参数、控制算法，可以确保系统达到预期要求。

3.2 稳态设定值优化控制

此种优化控制措施，主要是操作人员设置代数方程，系统按照设定目标要求，深入分析约束条件，对最优控制参数、算法进行计算，以此寻求稳态设定值。

4 智能化仪表的维护

仪表设备日常检修与维护，对运行寿命影响非常大。针对同一设备仪表，当运行环境不同、维护标准不同时，则运行寿命也不同。运行环境，主要为仪表安装位置、外部环境接触环境，如：灰尘、水汽、油污等，对仪表防护影响非常大。仪表内部接触介质环境，对设备使用寿命、测量数据准确性影响较大。当运行环境不同时，则所应用的设备表也不同。为了延长设备仪表运行寿命，必须借助科学理论，联合设备仪表维护经验，科学预算设备仪表生命周期。当设备仪表故障损坏时，可以应用预见性、计划性方案，开展防护检修与更换，以此确保现场生产的顺利性。化工行业仪表设备，涉及到控制系统、测量仪表、执行机构。对于测量仪表来说，涉及到流量、温度、液位流量的测量装置，上述仪表按照使用寿命、重要程度，做好定期维护与更换。当测量仪表对生产影响较大时，则可以采用一主一备方式，确保化工生产的顺利性。针对化工生产控制系统，多应用集散控制系统，该系统具备较高可靠性，且故障隐患比较少，可以发挥出强大的自诊断报警功能，且安装位置安全性高。智能化仪表长期处于运行状态时，维护人员检测和拆除自动化仪表时，会出现集成电路插座松动、脱落、接触不良问题，检修人员不能使用钳子挤压，以免增加插座弹簧片压力，致使弹簧片变形，还会导致仪表零部件接触不良。检修人员必须遵循标准化流程，逐一检测智能化仪表故障问题，以免引发不良危害。由于机房建设标准严格，运行环境良好，重要仪器控制回路采用冗余配置防止，所以集散控制系统的各项设备运行周期长，比现场设备仪表的应用优势高。

5 智能化仪表发展新趋势

在化工行业发展过程中，合理应用自动化控制技术。仪器设备朝着智能化、无线化、高精度化方向发展，并且成为必然发展趋势。在企业发展过程中，开始广泛应用智能化、数字化仪表，可以统一管理、分散控制生产过程。企业通过信息技术培训，可以加快自动化控制建设速度。所以在化工仪表控制中，需要结合自动化仪表、信息技术，科学管理和控制化工行业过程。采用协调控制方式，可以实现信息采集、分析与应用，全面确保仪表自动化控制准确性、全面性。

6 结语

综上所述，为了确保智能化仪表运行寿命，必须科学检修和诊断智能化仪表。由于智能化仪表运行环境不同，因此遵循的检修标准也不同。为了延长智能化仪表使用寿命，必须采用科学化理论，联合智能化仪表维护经验，科学预算使用时间，维护和检修仪表故障，确保仪表运行正常化。化工仪表智能化发展，具备显著应用优势，网络化发展趋势，可以充分发挥出网络计算机、仪器仪表资源潜力注重动态优化控制、稳态设定值优化控制、预测智能化仪表的发展趋势，全面展示出智能化仪表的优势与特点。