化工自动化控制的关键技术和仪表控制

孟庆峰

德州诚泰安全技术咨询有限公司 山东德州 253000

1 应用化工自动化仪表的重要作用

通过对当前已经应用化工自动化仪表参与生产的企业分析来看，其应用的主要优势可以从以下两个方面体现出来。

一方面，能够对生产质量起到保证作用，通过研究和分析，相关行业发现想要实现整体化工生产的自动化目标，保证各种核心设施能够正常的工作，就需要应用自动化仪表设备。该设备不仅能够精确、实时、持续的对生产过程中所产生的相关数据进行监控、收集与记录，还能够在出现异常的情况下第一时间发出信号，在引起工作人员注意之后，自动处理问题或协助工作人员对故障进行修复，这能够大大提升整体化工设备的稳定性，对生产质量起到保障作用；另一方面，应用化工自动化仪表之后，生产效率得到了显著的提升，自动化仪表设备的应用改变了传统的人工管理模式，并有效的改善了过去人工管理中效率低、失误多等问题，能够开展自动化的检测操作，从根本上提升了化工企业的生产效率。

2 常见化工仪表的分类

广义的化工仪表包括检测仪表、分析仪表、显示仪表、控制仪表和执行器等几大类，狭义的仪表概念一般指检测仪表。化工过程常用的检测仪表有温度仪表、压力仪表、液位仪表和流量计等。

2.1 温度仪表

温度仪表是化工生产过程中应用最为广泛的仪表。化工生产过程中，化工原料经常在生产时发生化学反应，这些反应往往与温度密切相关，必须依托温度仪表进行检测，有效控制温度，满足生产质量和安全要求。常见的温度仪表有双金属温度计、热电阻和热电偶等。

2.2 压力仪表

压力仪表通常用于测量管道、容器内部的压力，根据测量的对象可以分为表压表、绝压表和差压表等。对于不同的工艺对象，需要选择相应形式、材质和量程的压力仪表。

2.3 液位仪表

液位仪表一般用于测量化工生产中塔、釜、罐等反应器中的物料液位，进行反应过程控制或物料计量等。按原理不同，常用的液位计主要有差压式液位计、浮筒式液位计、超声波液位计、雷达液位计和放射性液位计等类型。

2.4 流量仪表

流量仪表用于测量管道中流体的流量，以及物料的动态进给和物料配比等。按原理不同，流量仪表可分为差压式流量仪、容积式流量仪、旋涡式流量仪、电磁式流量仪、超声波流量仪和质量流量计等。

在化工自动化生产过程中，由于科技的进步，自动化仪表代替了原先传统仪表，在化工生产中应用得越来越广泛。现代化工生产对人工操作的依赖程度越来越低，通过自动化程序，对数据全程分析，精确化地监控化工生产流程，既保证了人身安全，又提升了工作效率。

3 化工自动化控制关键技术

3.1 计算机诊断技术分析

CS3000属于DCS产品，适应于大型或中型化工过程控制，而HIS为CS3000系统操作站，基于Windows操作系统，对系统进行实时监控与过程操作。在CS3000系统中，一旦自动控制系统发生故障，便会及时发出告警信息，并详细记录，从而为查询故障点，有效解决故障奠定坚实的技术数据支持。在CS3000系统中，告警主要划分为三种，即过程告警、系统告警、操作指导。不同类型告警都具备相应的显示窗口，在化工仪表控制系统出现故障的时候，仪表维护人员便可基于HIS所提供的告警提示信息评估故障，并及时采取有效措施快速准确消除故障，迅速恢复系统运行，从而提高化工仪表维护效率与水平，确保化工生产运行稳定性与安全性。

3.2 冗余技术分析

化工仪表自动控制系统运行过程，冗余技术的运用，在很大程度上提升了系统安全性与可操作性。

（1）硬件冗余。现代化通讯技术的快速发展在很大程度上促进了冗余技术升级优化，冗余技术包含在线故障检测技术，可发现故障、定位故障、隔离故障、告警故障。故障检测主要包含电源、微处理器、数据通讯链路、数据总线、I/O状态等等。而故障诊断包含自诊断与相互诊断，自动控制系统出现故障的时候，可无扰动自主切换。冗余技术不仅可帮助维护人员评估判断系统故障，方便及时维护，消除故障点，还可显著提升系统可靠性与稳定性，从而确保化工安全生产。

（2）软件冗余。软件多重冗余的逻辑表决即冗余系统通过多数原则明确结论的具体过程与方法。就相同介质的测量，可安装两块或更多仪表进行测量，将数据分别传输于冗余系统表决，从而明确系统执行状态，冗余表决的实践应用在很大程度上提升了自动控制系统可靠性与稳定性，并将非必要设备联锁动作对化工生产的影响降到了较低程度。一般情况下，表决方式主要包括四种，这四种表决逻辑分别是二选一、二选二、三选一、三选二。下面重点介绍三选二表决逻辑，正常状态下三块自动控制仪表状态都显示为1，其中任意两个自动化控制仪表组合信号都是0的话，表决器就会对执行器进行直接命令，让表决器能够快速准确执行联锁动作。三选二表决逻辑的选择更加合理有效，能够有有效避免二重化系统无法辨别真伪的不足，还有就是无论通道怎样出现故障系统经过表决以后都能够正常的运行，这样可以确保安全性与可用性维持在合理科学的水平状态。

3.3 安全自动化系统的自动运转

全自动化控制系统是整体自动化运转系统当中的重要组成部分之一，同时它在安全生产的过程中，能够对化工企业的实际加工过程进行有效保障。在具体应用该装置时，它能够有效对化工企业设备中潜在的安全问题进行及时处理，并根据其预设程序对其安全问题进行有效控制。而且，在实际发生故障问题时，它也能够降低事故现场的人工操作，这样就能够避免更多的人员伤亡情况出现，从而就能够有效提高其生产的安全性。除此以外，在较为危险的生产环节中，自动化控制装置能够发挥其自身的作用，并通过代替人工操作来完成相关工作的内容。

4 结语

综上所述，当前化工仪表自动化已成为化工生产厂家持续发展的必然趋势。在化工生产工作过程中，化工自动化控制技术非常关键，必须要加强自动化控制技术改进以及优化，将化工自动化控制仪表准确性全面提升，利用技术将化工生产效率全面提升，将化工行业活力全面增强，实现化工行业可持续发展。在今后的仪表自动化控制技术研究中，不断探索和引进先进国家技术，提升仪表自动化控制技术的工作性能和效率，才能提高企业整体盈利，保证企业行业间竞争专业度，促进化工企业的健康发展。