电气自动化仪表与自动化控制技术

摘要：新时代，我国电气仪表行业也面临着新的挑战。与发达国家相比，中国的电气仪表在某些核心技术方面仍处于落后地位。因此，要正确认识电气自动化仪表和自动化控制技术的不足，并采取有针对性的解决方案，以改善电气仪表行业的局限性，达到逐一解决问题的效果。为此，在化工行业，相关企业需要正视电气自动化仪表技术，并根据实际情况选择合适的控制技术。由此可见，电气自动化仪表与自动化控制技术研究对化工行业有着重要的发展意义。

关键词：电气自动化仪表；电气仪表；自动化控制；控制技术

中图分类号：TE65文献标识码：A

引言

在石化行业的生产过程中，电气仪表是通过仪表收集和传输各种数据和信息的重要组成部分，为石化行业生产过程的自动化控制奠定了基础。为了提高仪表的精度，保证仪表的可靠性和准确性，提高仪表在石化企业的使用效率，提高仪表的经济效益，中国石化企业在这方面做了大量的工作。因此，石油化工企业应明确其工作的性质和内容。在石化行业，许多原料都是易燃、易爆、高辐射等有害物质，对化工生产安全构成隐患。为此，许多石油化工企业纷纷采用全自动化技术，既能降低人员间的直接劳动接触，又能迅速提高产品的品质与功效。

1 电气自动化仪表

自动化仪表是石油化工生产过程中检测、显示、记录和控制工艺参数的基础。科学使用控制系统和仪表类型对确保企业正常生产和设备安全至关重要。在国内现代工业中，各种类型的设备广泛应用于石化行业。为了提高整体生产效率和应用设备的精度，进一步实现系统的自动化运行。科学技术研究将这些思想作为重要的研究方向，逐渐在工作中使用自动化仪表[1]。利用微型计算机作为自动化仪表的中央控制系统，可以实现复杂的控制能力，并可以校正仪表的测量误差，提高自动化仪表测量的精准。随着计算机技术迅速发展石油化工的企业面临智能化、信息化的转型升级，石油化工仪表自控系统也进入智能化、网络化、模型化的发展期。

2 电气自动化仪表的应用方式

2.1 压力仪表

压力仪表是一种应用广泛的仪表，主要用于监测当前工况下的各种压力参数，以确保石化企业的安全。然而，传统压力表在应用中存在一定的误差。为此，近些年来在自动测压计的应用中，逐渐出现了可以通过计算函数对试验参数进行修正的自动测压计，从而使试验的准确性得到了进一步的提高。使用自控式压力仪表时，需要检测各种介质中的压力，因此必须选择合适的压力测量仪表，才能有效控制测量精度。例如，在高粘度原油的压力测试中，自动控制压力仪表可以使用隔膜型仪表或者弹簧管压力仪表，可以有效地增加压力测量的精确度。如果使用一个带着标准信号的压力表时，还能与具有固体颗粒侵蚀性的压力传动装置连接，采用法兰盘式的压力表，从而达到对石化仪表进行精确计量的目的；当出现较大的震动时，必须采用对应的数字调压器，以保证仪表的总体精度。

2.2 流量仪表

流量仪表也称为流量计，主要特点就是确保生产过程的稳定性和最优性，流速也是衡量产品质量的标准。通常，“流速”是指在特定时刻通过封闭管道有效横截面的总流量，可以是质量流量，也可以是体积流量。理论上，要计算流速，必须首先知道同时积聚在同一管道中的液体的质量或体积。在自动控制系统中，流量测量仪表一直是一个备受重视的项目。现阶段常用的流量计，有电磁流量计、涡街流量计、浮子流量计、科氏力质量流量计、热式质量流量计以及涡轮流量计等。

2.3 物位检查仪表

在石化生产中，物位仪表的作用主要是对被检测物质的特征进行确认，一般情况来说石油化工企业会使用液位测量仪表。液位测量仪表正朝着便捷化的方向发展，提供了一种新的人机界面，从而提高了仪表的操作和使用效率。液位测量仪表工作时，可通过人机界面显示其工作状态[2]。在操作人员使用液位测量仪表的过程中，要对其进行模拟，并通过模拟技术实现液位测量仪表的精确测量，在仪表使用过程中，需要操作人员对信息进行规范处理，对仪表的报警等操作接口进行优化，提升液位自动控制效果，从而达到符合石化工业对液位的监控需求。

2.4 温度仪表

温度仪表是指生产设备中的温度指示和控制装置。在石油化工生产过程中，通常需要在-200℃-1800℃的温度范围内操作。为了实现这一点，大多数温度仪表选择接触测量方法作为其测量方法。使用的有双金属温度计、热电阻和热电偶等，它们是现有测量中最常见的温度测量器件，大量应用于石化行业，如乙烯裂解、催化裂化、聚丙烯等。

3 电气仪表自动化控制技术

3.1 电气自动化控制系统

电气仪表自动控制系统涉及社会各个领域，直接关系到一个国家的工业化进程和社会技术进步水平。电气仪表自动化控制系统是一种需要综合控制和协同治理的电气系统模型，分为多种类型，并以各种方式进行设计。在设计电子信息系统时，可以进行集中分配。在内部，信号监测可以在前端测量系统、中端信息传输和转换系统以及后端电气自动化系统上进行。可以进行大量的集中分配，也可以进行数据传输。此外，通过采用中央电子自动化控制系统，可以实现对这些集中处理的电子信息的统一管理，从某种意义上提高了数据转换的准确性和速度。

3.2 人工智能技术

通常，将电气控制分为三种模式：模糊控制、专家控制和神经网络控制。其中，模糊控制包括四个部分：模糊化、模糊推理、规则库和模糊分解。它是一个不依赖于被控对象的非线性控制精确数学模型。这种控制模式有助于系统地将理论与实践相结合，从而适应各种自动化控制环境；专家控制系统包括数据库、知识库、解释、推理机和知识获取等一系列结构。该系统集成了计算机技术和人工智能技术，具有抗干扰性好、在线实时控制等优点。它可以帮助相关管理层提高决策的科学性。在该系统给定输入R值后，可以通过专家控制器进行进一步的分析。使用U值将命令输出传输到受控设备，然后由受控设备输出Y值。整个输入输出过程有助于提高电气自动化控制水平；神经网络控制可以模拟人脑思考和处理活动的方式，并在细胞传输系统的配合下完成数据分析和处理任务[3]。由于神经网络包含大量的人工神经元，它们具有突出的非线性映射和自适应能力，能够给电气自动化实现稳定控制，提供可靠的数据支持。总体来说，我们可以运用人工智能技术，合理化改进电气仪表运行模式，然后依托该技术的计算功能，进一步优化配置相关可控资源，从而减少出现资源浪费的不利现象。

3.3 DCS 系统

（1）分布式控制系统。目前，我国各地区化工行业的计算控制系统在运行过程中经常会突出许多故障问题。分布式控制系统也被广泛称为DCS，属于硬件设备的范畴。从总体上看，该系统主要依靠工控计算机，结合工业以太网，根据实际化工厂的特点和个性化用户需求，实现对各种装置和设备的统一协调控制。（2）DCS通信接口。这种通信接口可以实现与其他系统的高效通信和连接，但在实际操作阶段仍存在一些问题和漏洞。简单地说，接口和系统之间无法实现高效稳定的信息和数据传输与交换。如果发生紧急或突发的化学品安全事故，会引发一系列负面情况。因此，要在化工厂的各个关键位置详细记录DCS的基本信息。（3）报警系统。DCS系统在使用过程中，也会突出一些薄弱问题，主要体现在报警系统薄弱等方面。一般公众都追求智能化、人性化的信息报警系统，当前报警系统往往会在出现特殊情况后输送报警信号，但是仅会展现出故障问题的产生原因，无法全面展现报警条目。因此需要对报警系统展开深入探究与分析，以此来发挥出其自身的价值效用。

3.4 PLC 控制技术

通过在各装置的控制节点安装微机设备，并在接口芯片上进行位置控制，实现了采油的自动控制。同时，随着智能算法的进步，出现了可以简化自动化控制过程的多元测量和模型识别等技术，有助于提高自动化控制的有效性和可靠性[4]。通过将微型计算机与常规仪表相结合，石油开采设备可以实现定点控制，从而提高控制效率，有助于石油化工生产效益的提高。比如，通过气电转换装置和微机的结合，可以完成对气动仪表的定点控制，从而提高系统的稳定性。

3.5 冗余技术

冗余技术的核心原理是增加多余设备的风险分担，提高系统的可靠性和安全性。在具体实现中，它可以分为元件、部件、系统。在故障分析中，从结构、信息和时间三个维度使用冗余技术进行诊断和分析。对于设备和仪表故障的问题，可以使用结构冗余技术。自动控制系统可以通过故障检测、定位和恢复方法实现容错，利用多个模块的备用备用。当自动控制系统无法检测到化学设备数据时，它会自动启动备份模块来替换操作。在经济条件下，目前的冗余技术大多涉及备份模块和主模块同时工作。在同步运行期间，如果检测到错误，它将退出服务进行维护，或者可以手动切换。如果建立了具有多个结构的冗余技术，自动控制系统将在模块错误之后自动屏蔽模块错误，而不需要特殊检测，还可以确保生产活动的持续执行。在自动控制系统运行时，利用信息冗余技术可以保证其代码的正确运行，比如利用检错码和纠错码来确认冗余信息在分析处理中的规律，当系统故障时，冗余信息由于不符合添加规则，也就能够自动向系统报错。纠错码能够将故障引起的故障信息纠正为正确码字，确保生产活动正常进行。

3.6 多功能安全技术

在电气仪表技术领域，要根据实际情况改进多功能安全技术，以满足社会需求。在制造电气仪表时，可以将互联网技术与信息通信技术相结合，有效地增强和提高安全技术。在互联网信息和通信技术的支持下，电气仪表进一步确保了相关设备的安全性和可靠性，从而减少了事故中安全隐患的发生。一旦出现安全问题，电气仪表可以根据实时情况及时通过报警系统进行提示，并充分利用相应技术实现远程控制。它可以及时处理安全问题的具体位置，并为专业人员提供足够的维修时间。安全技术的改善，能够使生产安全系数得到有效提升，有利于降低安全事故的发生率，从而推动多功能安全技术的广泛应用，进一步保证工业生产的安全稳定运行，促进化工行业的可持续发展。

结束语

综上所述，石油化工行业作为国民经济的支柱产业和基础产业保障，直接影响着国计民生和国民经济的其他领域。在化工生产过程中，自动化仪表的控制技术越来越深入，在生产中发挥着越来越重要的作用。随着控制技术在自动化仪表中的应用范围和规模的不断扩大，控制技术也将进入一个更高的阶段。自动化仪表随着石化行业的发展而进步，自动化已成为仪表领域的重要发展方向。经过与数字化、智能化技术的深度融合，仪表不再是简单的技术参数显示设备，而是一种集成化的综合控制设备，增加了许多实用的功能，比如可编程功能、记忆功能等，使得仪表在石油化工生产领域应用效果更加突出。

参考文献：

[1] 张立刚.电气自动化仪表与自动化控制技术探析[J].现代工业经济和信息化，2020，10（01）：52-53.

[2] 陈林峰.电气自动化仪表与自动化控制技术分析[J].通信电源技术，2020，37（02）：173-174.

[3] 刘泽涯.电气自动化仪表与自动化控制技术的有效性探究[J].信息记录材料，2019，20（08）：58-59.

[4] 宁静.电气自动化仪表与自动化控制技术要点分析[J].大众投资指南，2019（09）：275.