化工自动化仪表及控制系统智能化分析

2023-03-22陈连和

云南化工 2023年1期

陈连和

(武汉工程大学研究设计院，湖北武汉 430074)

近些年信息技术的发展促进了工业自动化水平的提高，在化工生产过程中应用了诸多仪表设备，这些仪表在生产过程各方面参数的计算与控制中发挥了重大作用，不仅能够提升化工生产效率，稳定生产过程，降低生产成本，还能最大化降低化工生产安全风险。由此可见，将仪表设备和控制系统与网络技术结合起来，提升化工生产自动化、智能化水平尤为重要。

1 化工自动化仪表及控制系统智能化概述

在化工企业的生产过程中，涉及到的变量与数据有很多，无论是温度，还是压力和流量，都需要进行相应的控制，以此来保障顺利生产。为了增强对整体生产过程的把控，就需要做到实时掌握相关数据与变量，通过仪表反映出的数据来判断生产过程的运行情况。仪表本身就具备检测设备状态的功能，而自动化仪表在化工生产中的应用，则能够有效实现对生产的整体性把控，既能够解决在以往人为控制中存在误差的问题，又能够为正常生产提供强有力的保障。除此之外，自动化仪表在化工生产中的应用已然成为了非常重要的一种设备，该设备与网络技术的结合也已成为生产流程中不可或缺的控制系统，其能够根据相关标准对各个设备的运行状态进行相应的调控，从而显著提升装置的运行效率，将装置生产过程的实际参数真实地反映出来。

在智能化的控制系统中，还会根据控制内容的不同进行一定的类别划分。在科学技术不断革新与优化的大环境下，智能化控制系统在化工生产中的应用也得到了良好成效的反馈。控制系统是保障化工生产效率与安全性的核心板块，它不仅能够通过程序的嵌入实现无人操作的调控，还能够在当前工业生产控制的力度上进一步加强，促进控制系统的智能化发展。最为重要的是，该项系统在化工生产过程中的应用，在很大程度上帮助化工企业降低了生产控制与管理方面的投入，更是节省了大量的计算时间，从多个角度实现了资源配置的优化，促进了生产效率的提升，并保障了生产安全。我们由此可以得知，化工仪表与控制系统自动化、智能化水平的不断提高，必然将成为化工生产的未来发展方向[1]。

2 化工自动化仪表及控制系统智能化功能

2.1 数据存储功能

自动化技术在化工生产中的应用主要体现在自动化仪表以及智能化控制系统两个方面，而仪表作为化工生产中非常重要的一项设备，智能化系统的应用能够对仪表进行通电操控，即便是出现断电问题，也能够保障及时恢复。而在化工生产中，一旦出现了仪表短路或者断电的问题，就会直接导致仪表的存储数据以及相关参数丢失，而最终对生产流程造成严重的负面影响。最为重要的是，仪表在断电或短路重连后，就会直接回到初始状态，不仅会造成人力以及资源上的浪费，还会严重影响正产生产。只有控制系统在生产中应用后，才保障了仪表故障后不会出现数据丢失问题[2]。

2.2 计算功能

在以往的化工生产中，技术人员需要基于基础参数来模拟后续计算，而这样的计算方式也只能处理部分简单数据，当出现需要计算的数据量大且繁杂的情况时，不仅会耗费大量的人力与时间，其精准度也无法得到保障。但自动化仪表与智能化系统在生产中应用后，就充分发挥了数字电路控制在仪表数据提取与计算中的优势，不仅能够在短时间内对仪表参数进行分析，还能够提升计算结果的准确度，这为仪表在化工生产中的重要作用发挥起到了很大的促进作用。

2.3 编程功能

编程技术在系统中的应用能够充分发挥程序的诸多功能，通过运用系统代替硬件的方式，将仪表在化工生产中的各项功能充分利用起来。我们能够根据对逻辑电路的分析得知，计算机软件技术在系统中的应用，相比较人工技术来说固然具备诸多优势，但是在接口芯片等高难度的控制中就需要非常专业的技术来完成。而编程功能在其中的应用就有效解决了这一问题，相关工作者只需要基于电路控制系统的性能运用硬件完成程序的编写，就能够在传统仪表的基础上优化其使用状态[3]。

2.4 误差处理功能

自动化仪表在化工生产的使用中，微处理器这一装置与软件结合能够实现对于数据的精准计算与分析，从而解决在化工生产检测中产生的一些问题，在很大程度上降低了硬件的压力与在运作中的负担。因为计算机系统具有储存量大的优势，因此在化工生产中更适合用作于远程操控。因此，化工企业就要将先进的软件系统应用在生产线上，加大数据资源的获取，并借用计算机技术来对这些数据进行精准度的严格把控。微处理器能够在很大程度上降低数据的误差，因此在智能化设备中安装传感器，并应用温压补偿功能，能够在促进系统智能化水平的显著提升，增强自动化仪表在化工生产中的使用效率[4]。

2.5 网络化功能

自动化仪表本身就具备网格化的特征，因此自动化仪表借助于网络连接实现对各个传感器与系统进行全面性管理，能够将仪表的功能价值发挥到最大。仪表的网格化功能能够在多网络与多操作的情况下，对相关数据与参数进行整体性地监控，这样一来，就保障了相关技术工作者得到数据资源后，采取具有针对性的措施展开后续操作。仪表在智能化应用系统中的应用能够与单片机相互结合起来，以此来达到优化检测方法的目的，提升新设备在系统中应用的实际成效，解决传统仪表中存在的问题，提升计算效率与结果精准度。

2.6 记忆功能

仪表在化工企业自动化生产中的应用本身就具备了记忆功能，它能够对生产过程中的数据与参数进行记录并存储。但是传统应用的仪表却不含这一功能，当仪表出现短路、断电以及其他故障需要再次启动时，所有数据都会清零，这种数据遗失的问题影响了后续计算的开展以及正常生产。而自动化仪表在系统中的应用，就在这一设备的内部装载了信息模块，使仪表具备了数据记忆功能，不仅有效保障了仪表参数的完整性和真实性，还在一定程度上促进了化工生产的高效化发展。

3 化工自动化仪表及控制系统智能化分析

3.1 智能化参数控制

自动化仪表及智能化系统在化工生产实际应用的过程中，最为重要的数据资源就是仪表所体现出的参数，这也是保障化工生产线安全性与稳定性的重点。所以在化工生产中要保障仪表参数的准确度与反映实时性，并进一步就这些数据资源展开分析，以此来助力于化工生产效率的提升。自动化仪表相较于以往生产中人为探测来说，其应用的智能化参数测控在很大程度上避免了人为因素的影响，极大地提升了参数的精准度。另外，其中的传感器设施具有非常强的抗干扰性，不仅能够为数据资源的准确度提供保障，还能够完成数据在短时间内的传输。这于化工企业生产自动化发展而言有着重要意义，对化工生产智能化发展来说也起到了有效的促进作用。

3.2 智能化系统控制

在化工生产中，最为重要的一个板块就是控制系统，基于该系统，仪表能够测量整个生产过程的设备参数并进行相应的分析，其不仅关乎着生产安全，更与化工生产操作有着直接性的联系。而在化工生产中应用信息技术与现代化网络，能够有效提升整个化工生产过程数据的测控与分析，能够达到对系统进行整体处理的目的。化工生产工作者在工作开展过程中，需要充分运用智能化系统的优势作用来对各个单元进行相应的调整，以此来达到主动维护的目的，从而进行有效的系统优化，如此才能在化工生产中将智能化系统的特点体现出来。

3.3 现场总线控制

在我国现代化发展步伐不断加快的背景下，以往所应用的集散控制系统也开始逐渐被总线控制系统所替代，而这作为一种更为先进的升级系统，在化工生产企业的生产线上已经得到了广泛的使用。该系统的特点是在化工生产的监控中，把仪表转变为系统中一个网络节点，并实现各个节点之间的相互串联。化工企业只需要将相关数据信息给到生产现场的工作人员，生产设备的管理人员就能够根据这一数据准确把控仪表的详细使用情况，并进行相应的诊断。而智能化系统以及自动化仪表在生产中的应用，也省去了组件安装的环节，能够将其直接安装在现有的系统中。另外，该系统在化工生产中的应用，还能够利用PLC 这一系统来将仪表的作用与优势充分发挥出来，深度开发仪表的功能。针对于现场总线仪表的控制可以利用嵌入软件来实现，以此来达到仪表能够自行校准的目的，促进仪表使用效率的显著提升，提高化工生产控制系统智能化水平[5]。

3.4 以太网控制系统

在化工企业生产过程中，以太网这一控制网络的应用是相对新颖的，它不仅能够实现整体性掌控整个生产系统，还在一定程度上涉及到了生产现场的设备管理。而要想基于工业控制网络中运用的信息技术进行开发，就要应用相应的浏览器，并引进化工生产控制系统的智能化仪表。只有以智能水平高、精准度高的仪器设备为网络通信功能提供参考，才能够助力于化工企业生产效率与生产水平的整体提升，而以太网控制系统也才能在化工生产中全面投以使用。

3.5 集散控制系统应用

集散控制系统早在上世纪就已经在化工生产中投以使用，而步入互联网时代以来，计算系统在不断地更新与优化中也在逐渐扩大涉及范围，并且在系统中所应用的智能化仪表数量也有一定增多，这就形成了现代化工生产中所应用智能化仪表控制系统。在仪表应用的过程中，相关工作人员能够通过协议的方式实现链接，完成对生产过程中仪表数据参数的精确捕捉，与此同时，还能够借助于信息的交换以及对于仪表参数的控制，优化智能化系统中的仪表调节功能、控制功能和检测功能[6]。

3.6 智能化仪表的维护

在进行仪表设备的维护与检修工作时，维护工作人员可以采取有效的保养措施，以此来尽可能延长设备的实际使用寿命，提升生产效率。即便是同一种型号的同类型设备，在不同的使用环境以及不同的维护措施下，其实际使用寿命也参差不齐。设备的运行环境主要是指设备在生产线上的安装位置，设备所接触的外部环境，这些条件将在很大程度上影响着仪表的防护。与此同时，仪表的内部环境也会对仪表自身的使用寿命以及参数的精准度产生直接性的影响，在不同的运行环境下，设备的运行效率与状态必然会产生较强的差异。要想提升设备的使用寿命与状态，就要遵循科学维护的原则，采取相应的维护措施，定期性对仪表的生命周期进行分析。一旦发现仪表在日常运行中出现某些故障，就要提出相应的有效处理方案，并进行后续的检修和处理工作，以此来为设备在化工生产中的正常使用提供保障。在此基础上，自动化仪表在化工生产中的应用还涵盖了控制系统以及执行系统等功能。设备维护人员需要对仪表的流量、湿度以及温度等数据进行相应的测控，并对仪表中的装置进行定期性的维护，必要时进行更换。在仪表对化工自动化生产影响相对较大的情况下，就要准备好备用仪表，从而保障当仪表出现故障时，化工生产能够顺利进行。另外，当前诸多智能化设备已经具备了自我诊断功能，利用这一功能来提升设备的测控效率与诊断效率也尤为重要。智能化仪表在进行不断运转的状态下，就要求维护人员进行反复的检查，一旦发现存在电路松动、接触不良等问题，就要采取相应措施，避免仪表内部零件受到影响。在此基础上展开故障分析，尽可能避免因仪表故障而影响整个生产流程[7]。

4 化工自动化仪表及控制系统智能化发展

4.1 高精度发展

在社会经济高速发展的带动作用下，化工产品也面临着更高标准。国家从环境保护角度出发提出了“减排”的要求，并设计了相应的规划，这就需要化工企业在生产过程中要明确未来的发展方向与规划，在生产流程中重视并落实自动化仪表与智能化系统的应用，促进生产精准度的显著提升。另外，还要通过引进先进设备来进行数据资源的整合，并经过专业技术的分析和处理来提升化工生产的效率，保证安全生产。

4.2 智能化发展

在当前化工企业生产发展过程中，自动化仪表是整个智能系统的核心构成板块，这一自动化设备的应用，能够促进系统操作性和开放性的整体提升。另外，在自动化仪表中应用CPU系统，还能够使得仪表具备自动补偿、自动校准以及量程切换等诸多功能。可以说，化工生产中仪表与系统的智能化发展，能够带动化工生产流程整体性的优化。因此，在化工生产的未来发展过程中，智能化生产也是非常重要的核心发展方向与优化板块[8]。

4.3 网络化发展

在我国计算机技术飞速发展的带动作用下，仪表在网络系统的支撑下也实现了自动化发展，并在化工生产控制系统中得到了广泛的应用，而自动化也将是化工生产在未来发展中的一大趋势，其最为明显的特点就是运用数字化的通信技术来优化生产流程各个节点的控制和管理。信息网络与控制系统的结合，能够将智能化操控的优势全然发挥出来。在信息时代背景下，化工生产流程中应用的智能化系统必然也将得到相应的优化与完善，嵌入式网络的应用更是加快了化工生产控制系统智能化发展的步伐。