化工自动化仪表及控制系统智能化探究

中图分类号：TQ056文献标识码：A

引言

科技的不断进步与化工行业的快速发展，极大地促进了现代化工仪表及自动化技术的应用。在化工生产过程中，过程控制作为核心环节，对于提高生产效率、保障产品质量、优化成本控制及减少安全风险具有不可忽视的重要作用。因此，深入研究现代化工仪表及化工自动化的过程控制方法，对于推动化工产业的技术升级和可持续发展具有重要的理论和实践价值。

1 现代化工仪表的功能

1.1 监测功能

运用多种传感器与检测设备，对化工生产中的温度、压力、流量、液位及成分等关键参数进行实时监控，并将数据传输至控制系统进行处理。

1.2 控制功能

根据监测到的参数和预设的控制策略，对化工生产过程中的设备进行实时调控，以保证生产过程的稳定和安全。

1.3 优化功能

通过对生产过程数据的分析和处理，不断优化控制策略，提高生产效率和产品质量。数据管理功能：对生产过程中产生的数据进行收集、存储、处理和分析，为生产管理提供决策支持。

1.4 安全保障功能

通过实时监测和预警系统，及时发现和处理可能出现的危险情况，确保生产过程的安全。

1.5 环保监测功能

对化工生产过程中的废气、废水、废渣等环保指标进行监测，确保排放符合国家和地方标准。

2 化工自动化仪表及控制系统智能化应用要点

2.1 实时监测与分析

化工生产过程有高度连续性,在生产过程中若参数发生异常情况,可能会导致化工生产过程中出现安全隐患,诱发安全问题,或是影响到最终的产品质量。生产过程中一旦发生问题,就需要快速响应来保证损失不扩大,尽可能减少生产问题对化工生产的不良影响。从这一角度出发,化工自动化仪表控制系统的智能化发展应具备实时监测与分析功能,对不同化工生产过程中产生的数据进行实时的采集监测,如温度、压力、液位等。并且要求控制系统能够实现对相关数据的智能处理与分析,一方面,采集到的数据要能够通过自动化仪表可视化地展示给操作人员,另一方面,化工自动化仪表的控制系统还要能够对历史数据的发展趋势进行分析,作为现代化生产决策的数据依据。

2.2 化工仪器仪表总线控制系统应用

在现阶段的化工电力自动控制技术中，总线控制系统的应用效果已经逐渐重视起来，总线控制系统拥有方便快捷的连接方法以及简单的系统结构模式，是提高总线数据传输效率和控制管理水平的重要保障。总线控制系统作为先进控制技术的典范，其广泛的应用前景对化工自动化控制技术的应用与进步具有重要意义。总线控制系统需要通过总线结构实现仪器仪表网络的统筹监控，帮助控制系统更迅速、更全面地传输与集中管控控制系统的数据库。首先，总线控制系统通过集中管理仪器仪表的监控网络，从传统的多根独立接线方式脱离出来，集中各类仪器仪表到统一的控制网络上，优化了设备的布置接线，简化接线复杂度精简人工材料成本支出，提高控制系统的搭建及维护效益。其次，现场总线控制系统将所有仪器仪表接入统一的控制系统，技术人员也能实现仪器仪表的集中控制管理，提高了工程师管理设备的效率。通过总线控制系统形成科学的控制方法，使生产现场的智能化控制得到更加全面的保障，同时还能兼顾控制系统控制效果的高效性与可靠性。最后，鉴于总线控制系统建立在统一的系统网络中，各仪器仪表之间的信号传递以及信息数据的传输更为高效便捷，实现信息数据的实时更新，互通有无，强化了系统数据参数的实时性与有效性。

2.3 故障预测诊断

在生产过程中可能会面临多重故障情况,对故障诊断进行提前预测和诊断有利于化工企业控制风险,减少突发故障问题带来的生产安全问题和生产损失,有效减少因故障问题而导致的生产中断情况。进行故障预测还有利于降低生产的后续维修成本,节省生产成本支出。这要求化工自动化仪表控制系统应当具备智能化的故障预测与诊断功能,通过对参数的收集与分析,预测生产设备与生产过程中可能存在的设备故障问题、环境风险问题,并做出相应的预警提示,分析故障发生的可能原因。当故障发生时,应当能够迅速定位至故障问题处,并找出故障原因,通过对故障做出诊断,辅助工作人员解决故障问题,指导故障设备的运维管理。

2.4 软件与硬件架构设计

软件与硬件是支撑化工自动化仪表控制系统智能化功能实现的关键内容。软件在系统中主要提供操作与管理功能,软件架构设计应以实时操作系统与数据库管理系统为核心,前者可以保证控制器的快速响应,实现控制命令的快速实现,后者是提高系统数据存储与分析功能的关键,有利于提高系统的生产优化功能水平。除这两类系统外,软件架构中还应融入监控软件、报警软件以及趋势分析软件等功能性软件,提高系统的整体智能水平,丰富系统功能。

硬件架构设计主要涵盖四类内容：其一为传感器,其二是执行器,其三为控制器,其四是通信设备。传感器与执行器作为系统底层必备的硬件,是获取数据和执行决策的关键硬件。控制器常采用 PLC 和 DCS 两种,前者更适用于简单控制场合,在更为复杂的化工生产中,可以使用 DCS 作为系统控制硬件,其具有更高的集中管理能力和分散控制能力。通信设备是负责沟通系统内部数据的关键设备,包括交换机、路由器等。

2.5 化工仪器仪表智能化技术应用

人工智能、机器学习、大数据分析等高新技术的引进都是提高化工电气自动化控制技术智能性能的重要渠道。首先，自我学习能力是智能设备的基本属性，智能设备能够通过自我学习优化参数调节的合理性，在不同工作环境下体现出良好稳定的控制效果。其次，智能仪表能够不借助人为干预方式进行自我判断调整，通过设定值与实时数据的对比再借助系统运行状态分析设定值的合理性，并持续调整与优化设定值，从而优化生产制造效率，减少人为理解不全面而造成的设定值不够理想影响生产成本控制效果。最后，智能仪表结合网络技术可以实现远程遥控控制，便于生产管理人员对智能设备的实时监控与调节，不断提高自动化控制与生产的智能化与高效化，推动生产策略与目标的实现。因此，在化工仪器仪表自动化控制技术的发展过程中，智能化仪器仪表的应用将成为重要的突破方向，运用好智能化仪器仪表将是应对复杂化工生产环境突破生产效率壁障的关键方式之一，具备自主学习、自主决策、自主优化和远程遥控能力的智能仪器仪表对于发展化工生产智能化与高效化至关重要。

结束语

综上所述,化工自动化仪表及控制系统的智能化应从其系统架构设计出发,对系统的整体架构、软硬件架构内容等进行明确,并在系统中融入智能化的算法设计,提高系统的智能程度。进而实现对生产过程的实时监测分析、提高仪表的测量精度与控制精度,加强对生产能源的管理,实现智能降耗,并对生产过程中的故障进行智能预测与诊断。

参考文献

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