自动化控制系统在化工安全生产中的应用及优化研究

潘海林，郑尚磊

（山东省华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州 253000）

化工行业是国民经济的基础性行业，保证化工行业安全生产，是确保社会经济建设取得实质性成果的不二之选。但是从实际情况来看，受到发展时间比较短等原因的影响，我国的化工生产时至今日仍然存在效率低等一系列问题，特别是化工安全生产方面存在的问题更是给发展带来了巨大隐患。在技术人员的不断努力下，自动化控制技术开始在化工安全生产中发挥作用，扮演了极为重要的角色。

1 自动化控制在化工安全生产中的应用

目前化工行业的内部竞争越来越激烈，为了抢占更多的市场份额，各大化工企业纷纷对原有的生产技术和设备进行更新换代，以期达到保障产品生产质量以及生产效率的目的，从而提升自身的竞争力，在愈发激烈的竞争中拔得头筹。自动化控制技术的应用，从一定程度上起到了在提升生产效率、控制生产成本的基础上，保证了化工生产的安全性。自动化控制在化工安全生产中的应用主要可以从以下几方面来体现。

1.1 安全仪表系统的应用

化工产品有一定的特殊性，相比于常规的工业产品，化工产品一般都具有易燃易爆，甚至是腐蚀性、毒性等特性。在化工生产的过程中，生产企业需要合理控制温度、湿度以及压力压强等数据，并保证每一项数据都精准真实，绝不能出现数据偏差，否则可能会导致化工产品变性、扩散等，进而造成严重的安全事故。所以很多大型化工企业近年来都根据生产实际情况，引进了安全仪表系统（SIS），这种特殊的仪表系统十分先进，具有实时监测的功能，能够对化工生产过程中运行的设备进行数据监控，并第一时间发现参数变化，将安全事故的发生几率降到最低。从实际应用情况来看，安全仪表系统的应用确实保证了化工生产的安全性以及可靠性，避免了许多不必要的安全隐患。这一系统能够实现以下几方面功能：

（1）安全仪表系统能够对生产设备运行参数进行有效的监控，并及时确认化工生产设备的运行情况，根据监测得到的参数确定系统和设备是否安全稳定。

（2）安全仪表系统能够在设备发生故障后第一时间分析异常数据，并根据数据库信息比对出发生故障的位置，确定运行故障的性质等，有助于工作人员快速检修处理，保证化工生产稳定进行。

（3）安全仪表系统具有自动解除功能，可以在查找故障以后保留数据，便于工作人员快速进行更换或整修。

（4）在化工设备的故障彻底解决之前，安全仪表系统具有自动化指令拒收功能，这样一来就能将化工设备的故障影响降到最低，避免安全风险继续扩散。

（5）安全仪表系统具有防误操作功能，在数据库和自动化控制技术的支持下，及时发现工作人员的一些错误操作，对不符合事先设定的运行逻辑的操作进行确认，这对于提升化工安全生产水平有一定的积极作用。

1.2 过程监测与故障诊断系统的应用

化工生产过程十分复杂，为了保证化工生产的安全性，提出了模型监测的思路，但是模型监测本身有一定的难度，很难在所有化工生产企业中进行推广，而通过基于专家知识的过程监测方法来进行生产过程的有效监测，则能够保证化工生产的安全性。这种监测方法比较特殊，其主要是对生产过程中的一些分析结果截取下来并进行数据库比对，同时运行诊断模块等，对数据库所有信息进行有序的整理，同时还能够通过数据分析的结果确定化工生产过程的安全性，在此基础上确定化工生产设备的故障时间，根据该时段内的运营数据分析故障的幅度以及发生机理，从根本上达到避免化工安全生产事故的效果。

在大规模工业化生产模式越来越成熟的今天，化工生产基本都是利用大型机械设备开展的，随着生产时间的延长，机械设备往往会出现大量疲劳磨损、操作不当以及化学物质腐蚀等问题，这对于化工生产设备的正常运行毫无裨益，甚至可能导致生产人员受到伤害，这不符合化工安全生产的要求，因此工作人员往往需要进行化工设备的检测等，但是传统的人工检查模式在大规模化工生产中并不具有太大的应用价值，想要更好地发现潜在故障，就必须要借助自动化故障诊断系统。自动化故障诊断系统能够解决人工检查存在的一系列问题，以最快的速度发现和处理其中存在的问题，并根据工作人员输入的故障维修模式进行自行处理，在无法调整的情况下将会向工作人员报警，这样一来工作人员就能更快更好地处理故障问题。

1.3 紧急停车系统的应用

对化工生产设备进行过程监测是确保化工安全生产的重要手段，通过自动化控制技术实现化工生产的全过程全时段监控，确保化工生产设备能够始终保持正常运行。目前已经有一部分化工生产企业开始引进紧急停车系统（ESD）并将其应用到具体生产当中去，保证了化工生产工艺参数的检查频率，在设备超负荷运行并且各项参数都达到了设定好的停车标准之后，紧急停车系统将会取代过程监测系统，对各设备进行有效控制，并在紧急停车处理的基础上，保证化工生产设备的稳定性、避免设备故障带来的一系列安全风险。

我国的紧急停车系统发展历程比较复杂，最早的一批紧急停车系统主要利用继电器以及硬接线来作为控制单元，然而受到技术本身的限制，其经常会出现节点黏住等故障，不能保证紧急停车的稳定性和准确性，这不符合保障化工安全生产的有关要求。紧急停车系统还具有故障后无法检测故障原因的弊端，因此逐渐被淘汰、不再应用。

近年来，我国的科学技术取得了前所未有的发展，化工安全生产的配套技术自然也如同雨后春笋般涌现，在保证化工安全生产水平方面发挥了巨大的作用，而传统的以继电器为基础的紧急停车系统逐渐失去了光彩。目前，基于PLC 技术的紧急停车系统开始受到人们的关注。它具有灵活性强、体积小以及编程设计方便等应用优势，将基于PLC 技术中的紧急停车系统应用到化工设备当中去，能够有效地提升系统的自动诊断能力，以便更好地发现设备运行中存在的故障，避免设备故障给化工生产带来的一系列安全风险。

但是这并不意味着以PLC 为基础的紧急停车系统就完全成熟，这一技术还有一定的局限性，它往往只能够应用在一些生产规模比较小、安全要求性能不高的化工企业当中。从某种程度上来讲，基于PLC的紧急停车系统比传统的紧急停车系统更加高效快捷，这一系统的应用是确保化工安全生产的必然选择。

1.4 计算机综合控制系统的应用

计算机技术已经出现很长一段时间，在没有应用到化工安全生产方面以前，技术人员就已经进行了大量的应用尝试，通过计算机辅助技术对化工生产的部分流程进行辅助控制。从实际工作情况来看，确实取得了比较可观的应用成果，切实保证了化工生产的质量和效率。问题在于，原有的计算机辅助技术只能对不同生产流程中的具体生产项目进行控制和协调，具有降低成本、提升生产效率等一系列优点，但其未能覆盖整个化工生产过程，这便影响了计算机辅助技术在化工生产制造中的应用价值。经过技术人员的不断努力，计算机综合控制系统开始出现。计算机综合控制系统也被称为集成控制系统，是多重计算机辅助技术的总和，具有改进后的多重应用优势，能够使原本松散的计算机技术形成完整的系统，并在保证化工安全生产方面发挥重要作用。

根据计算机综合控制系统的实际应用情况来看，它确实从根本上保证了化工产品的生产质量和工作效率，给化工企业长远发展打下坚实的基础。从技术角度来看，计算机综合控制系统当中包括了电子信息技术、现代化管理技术、先进性材料实现技术等重要技术成果，通过电子计算机、新型自动化设备以及传感器等先进设备实现了复杂的功能。将其应用到化工安全生产当中，能够从根本上解决化工生产安全风险，确保化工生产设备的稳定运行。

1.5 柔性自动化生产系统的应用

柔性自动化生产技术最早起源于英国，是自动化控制技术中最具代表性的一种技术。它指的是以生产信息为基础、在信息储运系统和数字加工设备的配合下实现加工对象控制目标的技术。柔性自动化生产技术与化工安全生产的匹配度非常高，特别是其中的成组技术更是如此。成组技术指的是依据加工对象的加工需求，通过将加工对象成组排列的方式确保生产正常进行的技术，借助这一技术化工生产人员将能够选择合适的储运系统和加工设备，确保化工生产的效率和安全性。成组技术的特征非常清晰，主要通过金字塔模式进行信息控制，在计算机设备的支持下完成化工生产信息的全面检测，并结合事先确定下来的生产计划进行动态控制，从根本上提升化工安全生产控制水平。

2 自动化控制在化工安全生产中的优化

目前我国的化工生产模式已经比较成熟，特别是在自动化控制技术不断投入应用的情况下，化工生产效率持续提升、化工生产成本得到控制，更重要的是化工生产的安全性也得到了保障，这更加贴合新时期工业生产安全发展的相关目标。但是这并不意味着化工安全生产中的自动化控制已经完全成熟，其中仍然存在一定的安全风险亟待解决，而采取行之有效的措施优化自动化控制在化工安全生产中的应用效果，是未来工作的重中之重。

（1）加强安全管理。自动化控制是一个比较大的概念，在技术人员的不懈努力下，我国的自动化控制系统越来越成熟，无论是应用范围还是应用效果都较过去有了天翻地覆的变化，应用优势极其明显，近年来更是在化工安全生产中发挥了重要作用。化工企业需要对化工生产的步骤和环节进行有效控制，严格遵守有关的法律法规和行业标准，从而及时有效地发现不同生产环节当中存在的问题，第一时间解决问题、避免发生安全事故，甚至是更严重的人身伤害问题。也就是说必须加强化工生产设备的维护工作。从实际经验来看，自动化控制在化工安全生产中的应用效果非常明显，通过自动化报警系统所发出的预警信号更快识别故障问题，能够在不破坏化工生产秩序的基础上保证安全生产，化工企业必须要重视对自动化控制系统的引进和维护。

（2）代替人为操作。通常情况下，化工生产当中涉及大量人工操作步骤，而人工操作往往伴随着一定的操作误差，但是化工生产本身非常复杂且精细，任何一个小误差都可能导致严重的安全事故，并造成不可挽回的巨大损失。因此，目前越来越多的化工企业开始采取措施控制人为因素影响下的误差问题，并根据化工生产的流程制定了解决方案。而应用自动化控制技术无疑是其中最具有代表性的一种举措，通过应用自动化控制技术解决人工操作存在的误差问题，是目前最行之有效的方法，也是保证生产人员的生命安全、确保化工生产顺利安全进行的必然选择。化工生产企业可结合自身发展目标和实际生产需求，引进和安装自动化控制设备，并建立健全自动化报警系统，以便于第一时间发现存在的安全隐患，避免人工操作误差带来更大的负面影响。

（3）检测设备性能。化工生产过程非常复杂，其中涉及到的许多安全风险很难进行控制，只有从根本上着手才能避免风险的发生，比如加强生产设备的安全监测及性能优化就是未来工作的重中之重。化工生产设备的安全性很大程度上决定了整个生产过程的安全性，做好化工生产设备的检测工作是发现安全生产隐患、避免安全生产事故的有效措施。目前部分化工企业已经认识到了设备性能检测的重要性，也开始借助自动化控制技术进行此项工作，确实取得了比较可观的成果。在今后的发展中，化工企业应结合自身的生产计划，尽快引进相关检测系统，从根本上降低发生安全事故的几率，确保化工生产安全稳定地进行。

3 结束语

在经济基础愈发稳固的今天，各种现代化技术纷纷涌现。自动化控制技术是现代化技术的重要组成部分，它在工业生产过程中扮演了极其重要的角色，承担着提升生产效率、降低生产成本的责任，也确实在许多工业生产中起到了这样的作用。将自动化控制系统应用到化工安全生产中当中，通过对紧急停车系统、过程监测与故障诊断系统、安全仪表系统、计算机综合控制系统等的应用，切实提升化工生产安全性，是未来化工企业发展的重中之重。