自动化的发展趋势【初探化工自动化控制技术及其发展趋势】

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  摘要:随着信息化技术的不断发展,化工自动化技术随着技术的进步以及装备技术的发展而发展,目前化工设备自动化、信息化也是其发展的必然趋势,发展自动化技术是我国发展经济建设的基础,国家在这方面投入了大量的人力和物力,并取得了显著的成效。
  关键词:化工 自动化 控制技术
  
   一、化工自动化控制概述
   化工自动化控制是指在化工企业的整个生产管理过程中,以化工过程为控制对象,运用自动化控制技术,采用独特的控制算法和控制方案,实现控制理论和工程技术时间的有机协调,从原料的加工到成品的产出整个化工过程纳入自动化控制系统,实现对化工过程中对温度、压力、流量、液位等模拟量的自动化控制。要实现这种自动化控制,首先要采用先进的自动化控制设备和自动化控制系统,如 DCS(DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)分散控制系统、PLC(Programmable Logic Controller)可编程序控制器等。能够有效进行对温度、压力、流量、液位等四大过程参数的控制。其次,要制定出适合该台自动化控制系统运行的科学的、合理的实施方案,为自动化控制打造控制平台。第三,需要高素质的操作人员,对该自动化控制系统进行管理和科学操作。只有将上述三条有机地协调起来,才能顺利完成化工过程的自动化控制。可见,对化工过程的自动化控制,不仅包含着高质量的技术服务,而且包含着成套的自动化控制系统,实现化工最优的过程控制,是确保企业降低能耗和生产成本,提高产品质量,促进化工企业安全生产的重要保障。
   二、我国化工制动化现状
   近年来,国内集散系统(DCS)的研究和开发已从样机研制阶段开始走向实际现场的应用。国内已研制大量产品,但大多属于中、小规模系统,它们较适合化工行业的中小企业使用。今后我国大中型化工企业将会以引进为主,在新建、扩建、改造过程中普遍采用DCS。目前我国化工企业自动化技术发展不平衡,特别是行业之间发展不平衡。化肥、石油化工、橡胶行业自动化水平较高,氯碱、农药等行业的自动化水平较低。但大中型企业自动化水平近年来发展很快。如化肥行业中,近年来不少大中型企业采用DCS。其它化工行业的大中型企业也认识到DCS是适合化工企业的控制装置。
   三、DCS控制技术
   1、控制站控制站
   DCS 系统中,控制站是一个完整的计算机,实际运行中可以暂时在不与操作站及网络相连的情况下,完成过程控制策略,保证生产装置运行。控制站作为一个完整的计算机,它的主要 I/O设备为现场的输入、输出处理设备,即过程输入/输出(PI/O),包括信号变换与信号调理,A/D、D/A 转换。在信号变换过程中采用隔离技术以防止来自现场的干扰信号,以及与现场连接的端子及输入、输出信号的物理位置的方便确认,这是至关重要的。控制站是整个DCS 的基础,它的可靠性和安全性最为主要,死机和控制失灵的现象是绝对不允许的,而且冗余、掉电保护、抗电磁干扰、构成防爆系统等方面都有效而可靠,才能满足用户要求。
   2、操作站和工程师站
   DCS 系统形成初期操作站各工程师站合一,即操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和高级语言功能等。其中工程师功能中包括系统组态、系统维护、系统通用功能。DCS 操作站是典型的计算机,有着丰富的外围设备和人机界面。操作站要实现其多项功能,必须完成数据组织和存储两方面任务,如与工位号相关的一些数据,在操作站中要对由某控制站某端子与现场仪表相连的,由物理位置决定的工位规定工位号(即特征号或标签Tag)各工位说明(可以用汉字),使之与工艺对象一致,以保证工艺操作人员的操作,工位号可以在整个系统中通用。其它还有系统配置、操作标记、趋势记录、历史数据管总貌画面组态、工艺单元或区域组态等,这些均组织成文件,最终形成数据库,存储在硬盘的相应区域,使数据具有独立性和共享性、保证数据的实时性、完整性和安全性。
   3、数据通信及网络
   上两节所述控制站、操作站、工程师站,均为通信网络的节点,DCS 网络上的节点还可能有上位机(高级控制计算站)、与工厂管理网相连的网关等。DCS 网络是 DCS 的生命线,在 DCS 整个系统的实时性、可靠性和可扩充性方面起着重要的作用。在当前 DCS 中通信功能的发展是与全厂管理网络技术相融合,逐渐实现通信网络由多重结构向扁平化过渡,所以更具有开放性。DSC 系统的规模与通信能力有关系,而通信的复杂性主要表现在品的互联问题,这样才能够既保证了系统的扩展性,又保护了用户的初期投资。
   四、化工自动化控制技术的发展趋势
   随着计算机信息技术的发展,互联网应用的普及加快了信息工业化发展的进程,有以前的单机作业逐渐发展成为了目前的多机联网作业。微电子技术的发展使现代工业逐渐向智能化发展中迈进,尤其是微电子技术在仪表控制、仪表测试方面的应用。在化工行业,通过微电子技术、网络技术、系统软件技术将各种工业仪器表、工业工程线路、工程作业监控、智能化控制、企业信息资源有机的整合到统一个数字平台之中,通过该平台对企业内部数据进行有机的整合,提供方便的实时查询、监控功能。在将来自动化设备的开发与研究过程中,我们应该突出信息化与自动化控制技术的优势,利用微电子技术实时监控采集作业现场信息,以网络为传播媒介,将这些信息发送到远处控制端口,在企业内部建立自己的企业或者是项目工程信息数据库,利用数据分析技术已经数据挖掘技术,对采集到的数据进行在线分析,并将分析后的结果反馈到信息控制终端,信息控制终端根据不同的情况对设备实施远程的自动化控制。
  
  参考文献:
  [1]王维德.化工自动化的发展趋势―先进控制技术的应用[J]. 化工装备技术, 2003(04)
  [2]琚 燕. 化工仪表及自动化的发展概况[J]. 江西化工,2004(04)
  [3]梁瑜.DCS 系统应用小结[J].河南化工,2005,22
  [4]王朋.提高 DCS 的应用水平[J].石油化工自动化,2005,2

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