化工仪表中的自动化控制技术分析

陆大将

[摘    要]仪表是重要的检测装置，可以对运行数据进行准确地监测，保障系统能够稳定运行。文章从集散控制、总线控制、程序化控制、PID控制等方面对化工仪表中的自动化控制技术进行分析，使化工生产数据能够得到准确采集，进而采取有效的控制措施，使化工生产系统能够良好运转。

[关键词]化工仪表;自动化控制;集散控制;在线监测

[中图分类号]TE65 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]The instrument is an important detection device， which can accurately monitor the operating data and ensure the stable operation of the system. Based on this， the automatic control technology in chemical instruments will be analyzed from the aspects of distributed control， bus control， programmed control， PID control， etc.， so that chemical production data can be accurately collected， and then effective control measures can be taken to make chemical production The system works well.

[Keywords]chemical instrumentation; automatic control; distributed control; online monitoring

為了使化工仪表能够充分地发挥作用，需要合理应用控制技术，对化工生产过程实施全面监测，使生产过程能够有序的进行，消除系统运行中的不安全因素。仪表在使用过程中，需要以控制技术作为保证，使仪表间能够配合进行工作，进而提高化工生产的控制效果，使仪表能够得到规范化使用。

1 化工仪表中的自动化控制主要功能

1.1 控制功能

控制功能是实现化工生产的关键，可以与仪表建立有效的控制关系，使仪表能够稳定的工作，并且保障仪表之间的相互配合。在化工生产过程中需要应用大量的仪表，并且需要将自动化控制应用在其中，从而提高化工生产的自动化水平。化工生产具有一定的复杂性，各个系统的运转具有一定的顺序性，需要满足一定的条件才能进入到下一步生产过程。通过化工仪表可以有效地实现对判断条件的控制，使化工生产过程能够有序进行，进而实现良好的控制功能。控制功能需要依赖于控制技术进行实现，如集散控制、程序化控制等，需要合理地对控制技术进行选择和运用，对生产系统实现稳定的控制效果，进而使化工企业生产水平得到有效提升。

1.2 计算功能

计算功能在化工生产中具有关键作用，可以对生产过程进行准确下料，防止原料出现过量超标现象，使生产质量能够得到控制。在实施计算功能时，需要具有一定的基础数据，而这些基础数据需要通过仪表来获得，并且具有较高的精确度。若是进行化工原料计算，可以通过控制系统对仪表下达指令，对生产数据进行测量，再将测量数据反馈给控制系统，这样便实现了计算数据的获取。化工仪表使用过程中具有一定的承受范围，需要合理对被测数据范围进行评估，否则将会导致数据无法得到准确测量，对自动化控制中的计算功能造成影响，无法对后续控制过程进行准确的执行。因此，既要对化工仪表进行合理使用，又要实现良好的控制效果，使两者能够密切地配合工作，进而提高计算功能的精度。

1.3 记忆功能

记忆功能是化工生产数据记录的关键，需要合理地对控制技术进行使用，使记忆功能能够顺利地实现。化工仪表主要承担测量功能，无法进行长时间的记忆，为了实现数据的永久存储，需要在控制技术层面实现。通过控制技术，使仪表监测到的数据能够进行精准的记录，使化工生产数据能够得到有效的存储。化工仪表获得系统运行数据后，会将数据传递给控制系统，再由控制系统将数据存储到数据库中，这样可以使记忆功能更加长久，为生产数据的分析提供重要保障。尤其是在使用了计算机技术后，使控制系统记忆功能得到了进一步的强化。工作人员可以通过计算机界面从数据库中获取数据，对化工生产情况进行查看，进而使化工生产数据分析过程得到有效保障。

1.4 监测功能

监测功能是实现化工生产稳定运行的关键，需要借助化工仪表和控制技术使该功能能够顺利实现，保障生产过程能够顺利的进行。通过控制技术，可以对化工生产过程进行针对性监测，使生产过程能够满足实际需要，进而保障化工生产的质量和安全性。当需要对某一化工生产环节进行监测时，可以通过控制系统下达指令，使仪表对生产过程进行持续性监测，对生产数据进行采集，并且将运行数据再反馈至该控制系统，再将实际数据与标准数据进行对比，进而对化工生产情况进行判断。通过监测功能可以对系统运行故障进行分析，可以对故障位置进行准确判断，进而提高故障检测的效率，使化工生产系统迅速恢复到稳定状态，使故障发生概率得到有效控制。

2 化工仪表中的自动化控制关键技术

2.1 集散控制技术

集散控制是一种重要的控制方式，在控制方面具有较强的灵活性，可以实现化工生产集中控制的过程，使控制手段更加完善。集散控制需要将通信、显示等技术进行综合应用，将系统运行状况进行集中管理，进而实现良好的控制效果。化工生产过程具有功能分散化的特点，通常由多个生产系统组成，具有较高的配合性，并且有着较多的控制点。通过集散控制方式可以满足这一控制要求，在控制点安装化工仪表，将其与控制系统相连，这样便可以增加系统间的关联性，使化工生产过程可以得到集中化的控制，使集散控制过程能够顺利实现。集散控制I/O功能较为丰富，工作周期在0.1～2 s，可以提高数据采集的效率，使化工生产数据能够得到精准识别，从而使化工仪表能够更好地发挥效果，实现良好的集散控制水平。

2.2 现场总线控制技术

现场总线是实现化工仪表智能控制的有效途径，可以使设备之间具有良好的通信功能，使控制措施更加全面。由于控制通信标准为公开状态，使得控制过程具有较高的控制效果，使化工仪表能够得到充分控制。通过总线控制系统，可以挂接多个化工仪表，同时可以配备多种控制方案，使仪表控制方式更加完善，进而降低系统在控制方面的开销。现场总线控制具有良好的互操作性，有助于数据之间的双向传输，使控制系统与化工仪表能够建立双向通信，这样便能够实现数据的采集与控制功能。现场总线具有完善的结构体系，可以对4～20 mA进行取代，具有较为全面的控制效果，并且具有较高的控制效率，对系统的自控率可以达到98%以上，可以为化工生产过程提供重要的保障，使生产过程能够顺利进行。

2.3 人机界面控制技术

人机界面控制技术可以使仪表控制过程更加直观化，将化工生产数据以界面的形式进行显示，进而使控制性能更加高效。人機界面一般通过组态软件进行实现，能够将化工仪表数据反映在界面中，再由界面对仪表进行控制。人机界面控制流程如下：当需要获取某个化工仪表信息时，可以通过控制系统对仪表数据进行获取，并且对获取的数据进行记录，将数据保存在数据库中，实现数据的记忆功能。接着，再通过人机界面从数据库中进行数据调用，使仪表数据能够显示在界面中，便于工作人员对数据进行观察。而且，通过操作界面可以对仪表进行操作，对仪表采集数据的频率进行控制，使数据能够得到更加精准化的采集，使数据更加全面，进而实现良好的界面控制效果。

2.4 程序化控制技术

程序化控制是实现仪表自动控制的关键，可以使仪表按照预定顺序实施检验过程，使控制过程更加智能化。程序化控制需要通过编程手段进行实现，在控制方面具有较高的灵活性，可以有效地对仪表工作顺序进行安排，使化工生产效率能够得到提升。程序化控制是推动智能化控制方向发展的关键，可以有效地将化工仪表与生产过程相结合，使仪表能够对化工生产过程进行有效监测，提高化工仪表的程序化控制水平。以生产温度控制为例，化工生产过程中需要将温度控制在一定范围内，以此来保障化工生产的质量及安全性。假设温度范围为[T1，T2]，那么可以通过if判断语句进行编程，通过持续性的仪表监测，将温度限定在T1～T2，这样便可以实现程度化控制过程，对化工生产温度能够得到准确的判断，保障生产过程能够顺利进行。

2.5 PID控制技术

PID控制是实现闭环控制的重要方式，可以提高生产控制的精度，使产品的质量能够得到保障。PID控制具有三种可调节的控制参数，分别为比例（P）、积分（I）、微分（D），可以使化工生产控制过程更加精确，实现良好的控制效果。PID参数具有可调节的特性，可以动态地对控制过程进行调整，在控制方面具有较高的优越性。由于采用闭环控制方式，可以对化工仪表形成良好的反馈控制效果，使控制措施能够顺利地实现。在化工生产过程中，当被控量的结构难以确定时，则需要确立精确的数学模型，这时，可以采用PID控制方式对化工生产系统进行动态调节，依据经验进行现场调试，进而保障化工生产过程的稳定性。PID控制器是该控制算法的核心，需要合理地进行设计。以温度系统为例，需要PID参数分配如下：P（比例）20～60;I（积分）3～10;D（微分）0.5～3。

2.6 自动检测修复技术

自动检测修复是化工稳定生产的关键，需要做好该控制技术的应用工作，使系统故障能够得到及时排除，进而提高系统的自我修复能力。在化工生产系统中安装有大量的仪表设备，通过仪表设备可以实时进行数据采集，对化工生产状况进行判断，这样可以使故障信息能够及时被发现，进而采取相应的解决措施。在自动检测作用下，可以使系统的故障被及时发现，同时使故障问题得到准确定位，有助于故障修复的进行。一旦化工生产过程出现故障，自动检测系统将会产生报警，提醒工作人员化工生产系统发生故障，与此同时，系统会对故障实施自动修复，保障化工仪表能够处于安全运行状态下，使化工生产系统能够正常工作。

2.7 在线监测技术

在线监测是一种重要的控制手段，需要众多化工仪表进行配合使用，这样才能实现良好的在线控制效果，使化工生产系统具有稳定的运行特征。在线监测具有实时性的特点，可以使控制系统与化工仪表建立有效的联系，使化工监测水平得到保障。

（1）可以保障化工生产的质量，使物料比例能够得到精准控制，使化工产品具有良好的质量。

（2）可以提高化工生产的安全性，通过化工仪表的持续化检测，使生产安全隐患能够及时消除，防止生产系统运行过程中发生危险，进而提高生产风险控制水平。在化工生产过程中，影响生产安全的参数较多，如温度、压力等，一旦这些参数超过限定值，将会引发严重的安全问题，因而在线监测具有重要作用。

3 结束语

综上所述，仪表是化工生产控制的关键，需要合理地采用控制技术，使仪表能够更好地承担检测功能，保障化工生产过程能够稳定进行。而且，通过控制技术可以提高化工生产的安全性，使自动化生产水平能够得到保证，有助于化工企业在生产技术层面的发展。

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