化工自动化仪表及控制系统智能化研究

朱晨鸣，霍明阳，王亮

[摘    要]现代化工业行业高速发展的时期，人们对于化工生产工作提出了较高的要求，工业领域也在逐步地应用自动化和智能化技术，成为整个行业未来发展的重要方向。热工、化工工艺设备不断创新，为了能够发挥化工工艺的整体功效，增加企业的经济收益，就需要配置专业的自动化装置。同时在化工自动化装置中结合智能系统，提高整个化工生产的效率，保证化工生产过程中的全面监控，也可以加强对相关仪器设备的高效利用，为我国化工生产行业的高速发展奠定良好的基础。在化工生产中智能化仪表具有非常重要的作用，它可以实现对化工生产过程中相关数据的分析以及控制，有效地提高化工生产工艺的稳定性，保证整个化工生产工作全面、顺利的开展。

[关键词]化工自动化仪表;控制系统;智能化

[中图分类号]TQ056 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–0–04

Research on Intellectualization of Chemical Automation Instrument and Control System

Zhu Chen-ming，Huo Ming-yang，Wang Liang

[Abstract]In the period of rapid development of modern industrial industry， people put forward higher requirements for chemical production. The industrial field is also gradually applying automation and intelligent technology， which has become an important direction for the future development of the whole industry. Thermal engineering and chemical process equipment are constantly innovating. In order to give full play to the overall effectiveness of chemical process and increase the economic benefits of enterprises， professional automation devices need to be configured. At the same time， the combination of intelligent system in chemical automation device can improve the efficiency of the whole chemical production， ensure the comprehensive monitoring in the chemical production process， strengthen the efficient utilization of relevant instruments and equipment， and lay a good foundation for the rapid development of China's chemical production industry. Intelligent instrument plays a very important role in chemical production. It can realize the analysis and control of relevant data in chemical production process， and effectively improve the efficiency of chemical production process. Stability to ensure the comprehensive and smooth development of the whole chemical production.

[Keywords]chemical automation instrument; control system; intellectualization

1 化工自動化仪表与控制系统智能化分析

1.1 化工自动化仪表与控制系统智能化概述

化工行业的生产中会涉及到很多的变量，例如温度、流量以及湿度等。为了加强整个生产过程的全面控制，就需要对这些变量进行及时的掌握，通过仪表反馈相关的数据，了解设备的运行状态。化工仪表具备对化工设备进行自动化检测的功能。使用自动化仪表可以实现整个化工生产的全面控制和监督，避免在化工原始生产过程中因人为因素造成的误差，也可以保证整个化工生产工作的全面开展。另外，自动化仪表已经成为整个化工生产过程中非常重要的一项设备及控制系统，能够有效地调节化工生产中的相关情况，提高设备和系统的运行效率，按照工作流程的要求对每个设备的实际运行情况进行真实的反映。而控制系统也会因控制内容的不同而存在相应的分类。随着科学技术的创新和优化，智能化控制系统的应用效果也更加明显。控制系统是现代化化工生产中非常关键的一个组成，它可以通过在无人操作的基础上对相关程序的设定，加强整个化工生产流程的自动化控制力度，控制系统智能化，还可以减少生产过程中的人员和物力投入，实现各项资源的优化配置，保证工业生产的效率和水平，也是未来我国化工生产非常重要的一个发展方向。

1.2 化工自动化仪表及控制系统智能化特点与功能

1.2.1 数据存储功能

化工自动化技术应用过程中，仪表的使用以及智能化系统可以实现对仪表的通电操控，在仪表出现任何断电的情况下可以及时的恢复。而传统的运行体系中仪表一旦出现了短路的情况，将会导致存储的数据和资源出现丢失的情况。这些问题会给整个生产流程带来不良的影响，也会导致断电之后的仪表存在最初的运行状态，消耗大量的人力和相关的资源，也会对整个化工生产带来不良的影响。只有应用了自动化仪表之后，才可以保证仪表具备记忆功能，加强对存储数据的合理应用。

1.2.2 计算功能

在传统的化工仪表应用过程中，技术人员需要根据基础的参数，对后续的计算方式进行模拟。通过这样的方法只能对一些简单的数据进行处理分析，如果需要对大量的繁杂数据进行处理时，则会消耗较长的时间以及较大的人力，同时计算的精准度也会相应的降低。而应用了自动化仪表以及智能化系统之后，可以采用数字电路控制方法，对整个仪表收集到的数据进行精准的计算分析，不仅保证计算的准确性，同时还可以提高计算的速度，为后续仪表设备的使用以及相关化工生产流程起到积极的推动作用。

1.2.3 编程功能

通过编程技术可以实现程序的很多功能，植入相关的系统代替一些硬件结构，实现生产过程中仪表各项功能的全面落实。按照逻辑电路可以看出，计算机软件系统替代人工技术之后，尤其是接口芯片复杂的控制都需要采取专业的技术。当选用程序编写时，操作就较为简单，可以应用硬件编写，只需要根据电路和控制电路系统的整体使用性能，就可以改变传统化工自动化仪表的应用状态。

1.2.4 误差处理功能

在化工自动化仪表的应用过程中，微处理器应用软件可以进行精准的计算和分析，有效地处理检测工作中存在的一些问题，减少硬件自身的压力和负担。计算机系统由于存储量比较大，同时适用于远程操控，因此要积极引进相关的软件系统，加强对资源和数据的获取力度，同时对这些数据的精准度进行严格的控制。微处理器可以有效地减少一些误差问题，将传感器以及温度补偿等功能应用到智能化的设备中，提高整个系统的智能化水平，加强化工自动化仪表的应用效率。

1.2.5 网络化功能

化工自动化仪表自身具有网络化的特点，通过网络连接将不同的传感器、计算机系统进行统一管理时，才能达到高效的管理作用。多操作和多网络状态下可以实现对数据的全面监控，有效地保证工程的技术人员在掌握数据之后，对工程的后续操作采取针对性的方法。智能化应用系统中仪表与单片机融合应用，可以有效地改善检测方式，加强对新型设备的应用效果，改变传统模式下化工仪表的弊端，还可以提高整个计算过程的精准度。

1.2.6 仪表的记忆功能

在化工生产过程中自动化仪表本身具有一定的记忆作用，它可以对生产中的相关数据进行及时的记录。而传统的化工生产由于采取的电路记忆方法不存在这一优势，其在出现短路或断电的情况下不能够对数据进行及时的记录，导致整个设备在后期使用的过程中需要进行再次启动，两者是不能共存的，否则会导致数据出现遗失等不良的问题。应用了自动化仪表之后可以在其设备的内部进行信息模块的安装，加强对相关数据的存储和记忆。这样可以保证自动化仪表在出现断电的故障时，加强数据记录的真实性与完整性。在整个生产流程出现故障时可以起到一定的保障作用，也可以提高生产流程的高效化。

2 化工自动化仪表及控制系统智能化分析

2.1 智能化参数控制

在化工自动化仪表以及智能化系统应用的过程中，仪表反馈的参数是整个化工生产过程中重要的数据资源，也是实现整个生产流程安全稳定的关键。因此，需要保证这些数据的准确性和及时性，加强对这些数据的分析，提高整个化工生产的效率。自动化仪表通过智能化的参数测控和分析减少了在参数测控过程中的人为因素干扰，保证了数据的精准度智能化目标的实现。传感器具有较强的抗干扰能力，不仅可以保证测量数据的相关准确性，同时还可以实现数据的快速传输和处理。这对我国化工自动化生产具有非常重要的意义，也是实现化工生产智能化发展的重要基础。

2.2 智能化系统的控制

控制系统在整个化工生产中属于重要的核心内容，它对于化工生产的安全和操作起到了非常重要的作用，化工自动化仪表在整个生产过程中可以对相关的设备运行参数进行测量和分析。结合相应的信息技术与网络技术，有效地实现对化工生产过程中各项数据的处理和分析能力，实现了对整个智能化系统的全面处理。工作人员需要结合智能化的控制系统对每个单元控制进行灵活的调整，实现主动式维护保养以及系统优化的效果，体现了控制系统智能化的特性。

2.3 现场总线的控制

在我国现代化集散控制系统应用之后，逐步出现了总线控制系统，它属于一种升级的系统，目前在很多的化工生产工作中都被广泛的应用。该系统可以将化工生产的自动化仪表转为网络节点，并且进行相互的连接。化工企业只要将信息延伸到现场，设备管理人员就可以根据相关的在线参数以及诊断故障掌握具体的仪表应用情况。针对于智能化系统和自动化仪表的应用，可以挂车在原有的总线系统上，不需要进行其他组件的安装。在实际的化工生产过程中，还可以通过PLC系统和总线系统实现现代化仪表的全面应用。加强对自动化仪表使用功能的全面开发。现场总线智能化仪表可以通过嵌入式软件的方式对其进行内部的调节和控制，实现自动化仪表的自我校准、自我诊断，提高了仪表的应用效率，也加强了整个智能化控制的水平。

2.4 以太网控制系统

工業化生产过程中，以太网属于一种新型的控制网络，它可以对整个化工生产的系统进行各个层面的掌控，并且延伸到现场的设备管理层面。工业控制网络以及信息网络技术的统一化开发，需要遵循相关的网络浏览器以及新型智能化的仪表应用。网络通信功能需要借助智能化和高精准度的仪器设备，提高整个化工生产的效率和水平，并且实现以太网控制系统的全面应用。

2.5 集散控制系统的应用

我国20世纪就已经出现了现代化的集散控制系统，随着互联网技术的应用，计算系统涉及到的范围也更加广泛，同时包含了多个智能化仪表，这样可以形成智能化仪表的整体控制系统总体结构。在现场及智能化的仪表应用过程中可以利用协议方式的连接，对整个生产过程中的相关数据进行精准的获取，还可以利用交换信息以及控制量，提高整个智能化控制系统中自动化仪表的调节、控制、检测等相关的功能。

2.6 智能化仪表的维护

在化工自动化仪表设备的日常维护和检修过程中，可以通过相关的保养措施提高整个设备的使用效率，延长设备的使用寿命。针对于同一设备的仪表在运行环境不同以及维护流程不同的基础上，运行的寿命和使用的性能也会存在一定的差异。运行环境主要是为仪表设备安装的位置以及与外部环境接触的实际情况，这对于仪表的防护会产生很大的影响。仪表内部接触的介质环境对于自身的设备寿命以及测量的精准度和使用的效率，也会带来较大的影响。如果运行环境不同则设备的使用状态也会存在很大的差异。为了延长仪表设备的使用寿命，就需要根据科学的原理，结合相应的维护措施，加强对仪表生命周期的全面预算和分析。在仪表出现任何故障时，可以进行预见性和计划性的处理方案，开展有效的检修和更换处理，保证整个化工生产工作能够全面顺利的开展。另外，化工生产中仪表设备也会涉及到控制系统、执行系统等多个功能。对于仪表而言，需要对设备的使用流量、温度、湿度以及相关的液位等进行测控，做好对自动化仪表装置的维护和更换。在仪表对生产产生较大影响时，可以通过一主一备的方式保证整个生产工作的顺利开展。在化工生产控制系统中要多应用集散控制系统，加强整个系统的运行效率，减少各种安全故障的发生。同时还可以发挥设备和系统的自我诊断功能，提高整个安装设备的使用效率。智能化仪表长期处于运行的状态下，维修工作人员就需要对仪表进行定期的检验，如果发现了电路插座松动、脱落以及接触不良等情况，需要及时地进行紧固处理，避免仪表内部出现零件接触不良的情况。检修人员还需要按照相关的工作流程，对仪表进行故障分析，减少对整个生产流程带来的不良影响，提高整个运行环境的水平。

3 化工自动化仪表以及智能系统未来的发展方向

3.1 朝着高精准度方向发展

现阶段我国社会的高速发展对于化工产品也提出了较高的要求，国家针对于化工行业提出了相关的节能减排政策，并且做出了具体的规划。这就需要化工企业和相关的管理人员对自身的未来规划有一个全面的了解，加强对自动化仪表以及智能化系统的全面应用，有效地控制生产过程中系统的精准度提高。生产设备的使用效率可以保证化工仪表的精准度，加强对化工生产中各项数据的收集整理，然后通过专业的分析和研究，加强生产流程的安全性和高效性。

3.2 朝着智能化方向发展

现阶段，我国化工自动化仪表是整个智能系统中的关键组成部分，它有利于提高化工仪表体系的操作性和开放性。将CPU计算系统融入到化工自动化仪表中，可以实现化工仪表的自动补偿、自动量程切换以及自动校准核算等相关的工作。化工仪表的智能化发展可以保证整个化工生产工作流程的水平得到全面的提升，因此在未来的发展中，智能化也是一个重要的发展核心与目标。

3.3 朝着网络化方向发展

近些年我国计算机技术的高速发展，以网络结构系统为基础的自动化智能仪表是新时代控制系统中非常重要的一个发展趋势，它主要是利用数字通信技术使生产设备实现自动控制和管理。经过与企业的信息网络进行连接，发挥智能化操控的功能。化工自动化仪表在高速发展的信息时代，基于网络结构系统的智能化系统也在逐步的完善，尤其是嵌入式网络为基础系统生产结构实现了真正意义上的自动化以及网络化应用。

4 结语

自动化仪表是我国化工工业生产中非常重要的一种辅助装置，仪表自动化创新能够保证化工生产效率与安全生产水平的提高。在实践工作中，还要结合仪表自动化优势，注重技术的应用与创新，推动仪表自动化智能化、网络化发展。

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