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科技展望
现代化工仪表及化工自动化的过程控制探讨
刘继军 马奉伟 郭斌|青岛海湾化工设计研究院有限公司
摘要：化工工业作为我国国民经济不可或缺的重要组成部分，重视其可持续发展，对于整个社会经济具有重要的现实意义。因此，不断将新技术、新工艺、新设备投入化工行业，提升行业自动化程度是十分必要的。本文首先简述了化工自动化的相关基本概念，之后结合实例，介绍现代化化工仪表在实际生产中的应用，以及对提升行业自动化程度的意义。
关键词：化工行业；自动化；化工仪表利用现代化的仪表设备，将测量功能、控制功能、调节功能集成于一体，替代人工进行化工生产，不仅可以提高生产效率，保护生产安全，还能带来更大的经济效益，使化工行业发展紧跟当代信息技术的潮流，最终实现可持续发展。如今，这一点被越来越多的从业人员所认可，因此，学习仪表及自动化方面的知识，对于管理与开发现代化化工生产过程是十分必要的。
1.11化工自动化概述
发展历程
20世纪50年代之前，一些自动检测仪表就已经投入使用，对生产过程起到监视作用。工人通过仪表反应的参数，结合经验对生产过程进行，但实际对人工依赖程度很高，无法改善生产效率，且成本依旧较高。之后，化工生产的各个操作单元向着大规模、高效率、连续生产的方向发展。实现了压力、流量、液位、温度等参数的自动检测控制。自动化工具以基地式气动仪表、膜片式单元组合仪表为主。虽然对化工生产过程中的动态特性研究掌握不深，但已出现了一定的自动化控制规模。
到了70年代以后，气动与电动2型、3型单元组合式仪表相继投入使用，并进一步向智能式仪表发展。电子计算机作为自动化控制的关键部分也初步与仪表产线进行结合使用，步入了现代化工自动化生产阶段。
1.2自动化仪表分类及功能
在化工生产的过程中，有许多参数是需要进行监控的，根据实际参数的不同与生产需要的不同，常见的化工仪表可以按其功能用途分为四大类：测量各种参数的检测仪表；实现模拟量显示与数字量显示的显示仪表；对生产过程进行实时的气动、电动控制仪表；以及液气传动的控制器。
利用这些仪表，可以对生产过程中的主要工艺参数进行测量、指示与记录，形成自动检测系统。它可以替代操作人员对工艺参数进行不间断的观察与记录。该系统首先通过敏感元
件，即检测元件，对被测变量做出响应，将其转化为容易测量的物理量。之后通过传感器，将被测量到的物理量进行进一步转换，变为电信号。最后通过显示仪表，使用指针、数字、图像等方式将它显示出来并加以保存。
此外，通过预设的电路系统还可以对自动检测系统收集到的数据进行实时反馈。例如当某一参数超过预期的安全阈值时，可触发自动信号联锁保护电路，产生警报或断开电源停止生产。
应用
2现代化仪表与化工自动化的实际
2.1实现编程控制
通过将计算机技术与仪表技术相融合，仪
表可以为计算机提供待处理的信息，实现实时反馈与局部操控；计算机可以优化仪表内在的逻辑结构，提升测量精度，两者相辅相成。从根本上改善自动化生产控制。此外，合理运用编程功能，还可以精简仪表结构，降低检修维护成本。随着计算机技术的不断进步，编程功能无疑是现代化仪表未来的一大发展方向，加大相关技术的研究应用可以开辟现代化仪表控制生产的新模式。
在如今的实际生产中，就有应用到PLC编程系统。它合理应用了数据存储、计时计数、逻辑判断等功能，利用A/D实现数据运算与输出，达到控制生产过程的目的。
2.2提升计算效率
在化工行业的生产过程中，有大量数据需要进行运算处理，且数据之间具有很强的依赖性与关联性。过去靠人工进行处理运算极易发生错误，且改正过程繁琐困难。现代化仪表是在化工仪表与微机技术的基础上发展而来的，本身具有鲜明的计算特征，善于实现数据的处理分析。现代化仪表与自动化设备的投入使用，可以有效提升运算精度与效率。此外，随着计算机技术与互联网技术的进一步发展，大数据技术也逐渐应用于化工自动化过程中，这对生产过程中的问题分析与解决又是一大助力。
2.3故障监控
传统的化工设备对工作数据只能进行单纯的记录，一旦出现异常数据，需要人工花费大量时间精力去对故障点进行定位，再去分析解决问题。而自动化化工设备拥有智能处理系统，可以自动实现对故障点的精准定位与故障问题的模拟复现，甚至可以自动给出解决方案或案例供工作人员参考。这大大提升了化工仪器的使用效率，节省人工成本，同时能及时发现生
产过程中的安全隐患，确保整个产线运行的稳定性。例如实际生产中常用到的SIS系统，即安全仪表系统，它以分散控制系统理论作为基础，合理利用计算机系统处理数据信号。在自动化生产过程中检测出异常参数时，SIS系统就会自动响应对生产过程加以干预，降低事故发生风险。
2.4历史数据描绘
过去的化工检测仪表大多只能进行实时数据显示，即使能显示历史数据大多也都局限于短期，在一定工作状态结束后会自动消除数据。对于某些问题想要通过查找过往参数进行分析就显得格外困难。现代化的化工仪表因微机技术与电子存储技术的加入，可以实现对过去很长一段时间的生产过程参数进行保留，甚至可以自动分析处理成图标形式，方便工作人员随时调用。
随着互联网技术的日新月异，计算机智能3化工仪表的发展趋势
系统的不断发展，化工仪表也将顺应发展潮流，主动与新技术新设备向融合。未来，化工仪表的发展方向主要表现在以下几个方面：化工生产过程的数字化；生产过程与设备维护的自动化；研发、生产、管理、销售的一体化。不仅在化工生产方面，甚至在管理模式上也会逐渐趋于智能化与网络化。各个企业之间搭建交流平台，实现技术数据互通，企业之间形成良性竞争，促进化工行业实习可持续发展，为社会带来巨大的经济效益。
现代化工仪表与自动化生产控制的进一步4结语
普及，不仅需要科研人员继续对过程控制理论的研究完善，也需要相关企业与从业人员在实践中摸索，在生产过程中检验发展化工自动化的新模式与新设备。因此，我们首先要从根本上转变观念，以科技创新为驱动，以自动化理论为指导，以生产实践为依据，以实现全面自动化，持续化生产为目标，共同创造化工自动化的新蓝图。
参考文献
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