探析计算机控制在化工生产中的应用

史国昭

摘 要 近年来，随着我国化工行业生产规模的逐渐扩大，传统的生产控制手段已渐渐难以适应管理的要求。而计算机技术的发展和成熟，使得其极大程度上促进了化工生产的变革和发展，尤其是计算机控制技术的发展，大大提高了化工生产过程中对各类信息的分析和判断能力，在我国化工生产控制过程逐渐发挥着无可取代的作用。因此，本文根据笔者的工作经验，主要就计算机在我国化工生产的数字控制、监督控制和最优控制三方面作出了简要阐述。

关键词 计算机 控制 化工生产

中图分类号：TP27 文献标识码：A

1对于数字的直接控制

化工生产过程中，通过计算机外部装置、A/D转换器可以有效实现将生产现场的测量装置所发送的电信号转换成计算机所能接受的数字量信号。相比于所给定的信号R，这种测量信号可以得到信号偏差%=E，然后，计算机通过运用数字控制器能够计算出与%=E相关的各种控制规律，进而实现控制信号的输出。由于计算机所传输过来的数字信号是处于间断状态的。因而必须通过数字量/模拟量（D/A）转换以及对于保持器的控制，转变数字量信号为模拟量信号，进而实现对生产环节的控制。

譬如，化工生产中涉及到纯化水系统或者注射水系统的控制时，往往需要控制PH值的变化，而生产过程中PH值的变化曲线并不是呈线性相关，普通的模拟仪表控制难度很大。然而，我们通过计算机进行控制时，当PH值出现变化时，计算机系统会自动改变控制器的系数，以实现对非线性PH中和 曲线的补偿。在对PH值进行控制的过程中，计算机内设置的系数模型一方面会接受所传来的PH信号，并且根据这一信号自动算出最合适的控制器系数，接着将该系数传输至控制器。另一方面，系统所给定的PH信号在与测量得出的PH信号经过一番比较之后，其中相对较差的信号会被传送至控制器中进行计算，最后也是由控制器输出对应的控制信号。一般，我们把这种能够自主转变系数的控制方式称作自适应控制。

再如，在目前的间歇生产过程中，随着产品产量、质量方面的需要，传统的手工操作方式已经渐渐难以满足要求，而要想在尽可能减少材料和能源消耗的基础上实现生产效率的提高，就必须摒弃以往所使用的模拟仪表，引进计算机技术实现对间歇生产过程的控制，实现对生产过程的升温升压、自动配比加热直到最后输出产料。

2实现对生产过程的监督控制

目前，随着经济发展的逐渐深入，化工行业内对生产的控制已经不仅仅局限于对生产设备的控制，而是逐渐转变到对生产现场信息的准确获取和分析，对生产整体状况的把握，并通过对生产过程的科学管理，确保企业的运行过程处于最优状态。

目前，很多企业都还只是依靠传统的人工手段获取生产过程的各种信息，这种控制方式不仅难以及时获得信息，还常常会造成很大的数据误差等情况。而随着行业发展的逐渐深入，以往的人工控制方式已经很难适应生产管理的需要，而计算机控制技术的确恰好解决了这一难题。其具体的生产控制原理如下：生产过程中，原始信息经过采样器采样和A/D变换器变换之后，传输至计算机控制系统。系统在对所接受的信息经过处理、加工之后，再将准确的信息传送给工作人员。一般，从指标打印机、CRT显示器等所给出的报表中都能很容易的找出这些信息。如果某些参数超过了规定要求，还能在第一时间内发出警报声。

一般，计算机的监督控制方式可以分为两种，即在线和离线，在线监督控制，就是信息传送至计算机系统之后，系统自身通过对信息分析处理之后，自动作出决策，进而去控制生产过程，保证生产过程处于最佳状态。而离线监督控制则是指计算机在对信息采集过后，通过一系列的处理运算，直接将处理过的信息反馈给工作人员，再由工作人员对这些信息进行判断分析，进而做出决策再运用到生产过程中去，以保证生产过程处于最佳状态。

3生产过程的最优控制

在上述的生产过程数字控制和监督控制两个方面里，都存在着怎样才能实现生产过程各环节的最优控制这一问题。下面，我们就针对这一问题进行介绍。生产过程的最优控制一般可以分为动态最优和静态最优两个方面，所谓的“动态最优”，当生产过程的工况状态发生改变，即从一个状态切换到另一个状态时，通过控制变化的时间、耗费的物资和能源等以实现控制最优。而静态最优则是指生产环节在保证能量和物料衡算之后，通过操作条件的设置，保证生产过程最优控制通常，要想实现最优控制，必须通过优化的数学模型予以支持，通过数学模型的建立能够帮助化工过程科学的进行辨识和判断。不过，化工生产过程极其繁杂，单单是想依靠数学方程进行描述是不现实的，有时，我们会通过调优操作技术辅助生产过程实现最优控制。

一般，我們会根据以下生产步骤实现最优控制，首先，确定最优的目标函数以及最合理的自变量之后，在此基础上找出影响目标的各种因素并建立数学模型或者经验模型，再通过计算机技术摸拟试验修改模型，最后到生产过程中实施，保证实现最优化控制。最优化控制的实施主要是为了在保证最大产量和最优质量的基础上尽可能地保证原材料的消耗最低，简而言之，就是要使单位产品成本最低，利润最高。当然，最优化控制的输出不仅可以用来改变直接数字控制器的设定值，而且可以用来修正直接数字控制器的各种参数，进而保证生产过程处于最优状态。

4结语

总而言之，传统的人工控制方式已经渐渐难以适应当代化工行业快速生产的要求，而计算机控制技术的出现使得化工行业的生产过程发生了巨大的变化，并且随着计算机智能技术的发展，未来，相信在化工工作者们的共同努力下，计算机在化工领域必然会有更广阔的发展空间。

参考文献

[1] 万学达.计算机在化工设计中的应用进展[J].化工设计，2007（02）

[2] 谢月洁.计算机在化工设计中的应用[J].内蒙古石油化工，2004（03）