石油化工行业自动化仪表特点与控制技术分析

王洪勋

(中国化学工程第十一建设有限公司 仪电公司，河南 开封 475000)

石油化工生产具有一定的复杂性与危险性。生产原料具有易燃易爆特征，生产活动中也会产生有毒有害气体，容易引发一系列安全事故。为减少人员的直接操作与接触，在生产过程中需要采用自动化设备来满足相关生产的要求，推进施工建设活动顺利开展。在石油化工行业中，自动化仪表主要是指代替劳动人员对生产的过程进行自动化运行与操作的一种装置设备。

1 石油化工自动化仪表特点分析

石油化工自动化仪表的主要特点为：自动化仪表采用了先进的微电脑芯片与技术，让仪表的体积减小，仪表的抗干扰性、可靠性等得到提高。具体而言，自动化仪表的特点主要表现在以下几方面：

1.1 可编程功能

在自动化仪表结构系统中，软硬件可通过一些接口芯片的点位控制完成功能控制。如自动化仪表中的软件编程是以储存控制程序代替往常的顺序控制。可以说自动化仪表就是通过在仪表中置入软件，取代常规的逻辑电路，不仅让自动化仪表的结果得到简化，还让仪表的性能得到提升。

1.2 记忆功能

在以往，组合逻辑电路以及时序电路这两种结构被广泛应用于仪表中。这种电路结构下的设备虽有一定的记忆功能，但它们只能在一些时刻里完成一些简单的记忆，且当下一状态来临时，之前的记忆状态就会消失。但自动化仪表设备于此不同，自动化仪表设备要更先进，在用电需求满足的情况下，自动化仪表可以完成各项动作的记忆，并能完成信息的重现与处理。

1.3 计算功能

因为自动化仪表中配置有微型计算机，因而自动化仪表具有自动计算功能，能满足多种复杂的计算需求。如自动化仪表可以确定极大与极小，进行常数乘除运算等，能为石油生产活动的开展带来很大帮助。

1.4 数据处理功能

在传统技术模式下，石油生产活动中容易遇到很多问题，工程值转换困难、线性化处理难度大、受干扰情况多，并且需要自检自校等。但自动化仪表的应用让上述情况得到改善。这是因为自动化仪表中安装了微处理器与软件，上述问题均可以通过软件进行解决。这样就在很大程度上减少了工作人员的工作量，同时也减轻了软件负担，让设备的处理功能更加完善，性能更加稳定。

2 自动化控制仪器的基本技术特征

在我国社会经济体系中，石油化工企业是重要组成，高效、优质发展石油化工行业对于推动我国社会经济发展具有重要意义。近年来，随着我国科学技术的发展，一些先进仪表设备也在石油化工行业中的应用更为广泛。各石油化工企业积极引进自动化控制技术，通过石油化工仪表的批量控制或是顺序控制，制定出自动化控制方案，构建起自动化控制体系，推动各项工作顺利开展。当前，应用于石油化工行业的自动化控制技术有：人机交互技术、软测量技术、串级控制技术[1]。这些先进技术与石油化工仪表基本功能的有效融合，在很大程度上强化了人机交互功能，让仪器设备更具人性化特征。

2.1 自动化仪表的人机交互界面

具备交互性特征的人机界面是化工仪表实现自动化控制的前提条件。通过人机交互界面，工作人员可完成设备参数调整、程序控制等各项工作。如通过操作员设定参数并将参数输入仪表系统，设备就能进行现场执行机构动作，从而完成相关生产任务。在当前的自动化仪表中，人性化的交互界面的推广与普及处于积极推进阶段，尤其是新型自动化系统被大量运用到石油化工生产当中。这些先进技术与系统的应用使交互界面更容易操作，操作员能更简单、快速地从交互界面中调出相关数据并进行分析与应用[2]。

2.2 自动化仪表的PID控制方式

在石油化工行业领域自动化仪表中通过大量使用串级控制，以及大量单回路系统的使用实现对自动化仪器控制的性能提升和改进。当前许多化工企业在仪器的控制器规定选择上通常采用PID方式。该方式是通过多种整定方法设置出独立软件包，并将软测量技术与动态变量技术有机联系起来，从而实现自动化控制。

当前，随着我国的信息技术不断发展，许多化工企业也都将串联技术应用到了自动化仪表中。这一技术的应用，让自动化仪表的性能质量更加稳定，也让石化企业生产效率得到提高。

2.3 自动化仪表的安全性

石油化工行业比较特殊，石油生产过程也比较复杂危险，因而在石油化工生产中应用自动化设备是十分必要的。将自动化设备应用于石油化工生产的主要目的在于利用设备的技术优势以及安全性、稳定性特征，有效减少工作人员的直接操作，让工作人员的人身安全得到保障。因此，在自动化仪表设计制造过程中，相关单位要对各项危险因素做综合考虑，通过排查及时发现各项风险隐患并予以控制与消除，从而有效避免化工安全事故的发生。

3 石油化工仪表中的自动化控制技术

在科学技术迅猛发展的现代化背景下，石油化工自动化仪表的智能化、网络化、数字化特征也更为明显。与一般的变送器相比，自动化仪表的安全性、稳定性以及分辨力要更高，且设备的内部结构与外观体积要更小。在将自动化仪表应用到化工生产活动中后，化工企业可得到更为精准的生产数据，如石油产品的纯度等。可以说自动化仪表的自动化控制技术让化工生产效率与化工产品质量得到提升。

3.1 监测管控技术的应用

监测管控技术在石油化工仪表中的应用，主要针对石油化工企业的高风险性特点展开。石油化工企业生产加工操作复杂，这期间存在很多危险性因素，石油化工仪表设备作为控制生产操作的基础设备，必须保证石油化工生产安全。石油化工仪表利用自动化监测管控技术，随时掌握石油化工生产操作情况，并且确保生产质量达标，提高安全性。通过监测管控技术，打造自动化仪表监测系统，随时掌握生产操作中的安全影响因素变化，制定有效的风险控制措施，以此来帮助石油化工产业合理规避风险，确保石油化工生产加工操作顺利完成。监测管控技术在石油化工仪表中的应用积极结合自动化修复技术，通过自动化修复技术，提高监测管控技术的科学性与石油化工仪表的实用性。保证石油化工安全操作的同时，及时排除安全隐患，提高生产水平。

3.2 FCS系统的应用

石化自动化仪表设备中通过使用微型化智能化开放性的全数字化技术是现场总线控制系统的特点。当前我国有多个化工企业中应用的FCS系统，通过该系统来控制各生产装置，并通过局域网对生产现场的总线进行控制，从而让整个生产活动的自动化程度大大提升。局域网中包含有大量信息，这些信息通过个人计算机实现网络联网后，就能实现信息交互、共享，能为生产现场各项工作提供重要参考信息。除此之外，FCS系统具备的双向数字通信功能让自动化仪表的调试、运行更加简单也更稳定，让自动化仪表的运行质量得到保证。具体如下：通过化工生产现场的总智能仪表，且在同一技术规范的标准下，让不同厂家生产的产品通过互相连接实现交互使用的目的。且FCS系统中的总线智能仪表的启动与应用都相对简单，不需要过于复杂的程序，可即插即用，这为石油化工生产活动的开展提供了便利。并且与传统控制系统相比，FCS系统能让设备系统的规模得到更大程度的扩展，让设备的基本功能在正常运转的同时还可以完成运算控制任务，实现分散控制目标。

3.3 新型DCS系统的应用

石油化工企业通过炼油装置生产半成品油与成品油，并将上述产品储存运输出场，进行销售与使用。在石油化工生产体系中，出厂储运属于生产环节中的最后一道工序，如何做好该道工序的质量与安全控制是石化企业必须要考虑的问题。为进一步提升石油储运的效率与质量，近年来有不少化工企业在石油生产活动中引进了新型DCS系统，为相关工作的开展提供了保障。新型DCS系统与传统DCS系统有很大不同，该系统通过对先进软件的应用让整个系统更适用于与石油化工生产，让DCS 系统的功能更加完善，稳定性与安全性也更高。如在乙烯装置中引进DCS控制系统后，操作人员可通过屏幕监视乙烯装置的生产过程与运行状态，在不直接操作装置的情况下动态掌握设备运行信息，从而保证了设备运行的稳定性。再如，石化企业将DCS系统应用于催化裂化等生产过程中后，整个变化以及生产过程都能在多级控单元下得到统一控制与管理，达到自动化控制目的。

3.4 FCS系统与DCS系统的比较

在经过实践与研究后总结出：与传统的控制系统相比，数字化智能控制兼容系统的开放程度更高，兼容性更强，相应功能也更加完善稳定。在新型技术的支持下，生产现场中不同厂商生产的设备都能实现互联互动，能够组建出由自动化控制技术为基础的大规模网络管理系统。

4 结语

综上所述，石油化工企业是推动我国经济发展的重要力量。新时期背景下，不断推进石化行业的技术改革，在石油化工生产中引进先进的设备与技术，对于保障人员安全、提升企业经济效益具有重要意义。为此，相关单位应进一步加强对石油化工仪表与自动化控制技术的研究与应用，进而提升石油化工生产水平与效率，推动国内石油化工行业朝着智能化方向发展。