面向自动化石油化工生产流程控制的通信技术应用

黄国科

广西金源生物化工实业有限公司 广西 桂平 537200

1 自动化生产流程控制与传统生产流程控制优劣比较

1.1 低成本和高效率

从生产成本来看，开展自动化生产流程控制服务的石油化工企业，大多流程都在软件平台上面，这就节省了需要承担的成本，而传统生产流程控制则需要更多的成本投入。自动化生产流程控制进入石油化工行业的门槛很低，而且远比传统生产流程控制运行效率更高。另外，自动化生产流程控制在互联网技术方面具有天然的优势，在凭借自身优质的数据处理技术下，能够将更多的时间、人力花费在其他方面，这一点是传统生产流程控制模式是无法比拟的。

从管理流程来看，传统生产流程控制下，作业人员需要在不同的地点开展工作，一方面浪费了时间，另一方面还会出现延误，作业的过程把控风险无法预测，这就为石油化工生产流程顺利开展带来了很多的不确定性[1]。自动化生产流程控制中则不存在这些问题，自动化生产流程控制平台能够利用互联网服务器即时为作业人员提供线上管理的便利，例如解决生产故障等，作业人员在过程中可以利用UI设计平台虚构出的作业场景确定下一步如何去做，一方面节约了大量的时间，另一方面工作体验较好，解决问题的效率更高。总体看，自动化生产流程控制在成本和效率上比传统生产流程控制更加具有优势。

1.2 应用范围广

应用范围广是自动化生产流程控制的另一大优势。传统生产流程控制在物理空间布局上明显慢于自动化生产流程控制，传统生产流程控制需要大量的物理空间开展工作，而这些空间受到的限制远大于自动化生产流程控制。另外，传统生产流程控制模式是“一对一”，而自动化生产流程控制则可以做到“一对多”，通过快速的信息数据处理满足多样化的生产作业需求[2]。自动化生产流程控制能够满足多模块的工作需求，凭借技术优势将管理资源迅速整合，扩大应用范围，产生鲜明的通信管理效应。而传统生产流程控制由于不具备这些通信技术优势，在信息资源聚合和管理流程整合上面缺乏优势。

1.3 生产模式极具创新性

自动化生产流程控制某种程度上改变了传统的石化生产模式，带来了一定的创新性。举例来看，比如主控模块的现场电气连接，该连接的作用是通过主控模块来实现整个系统监测和工作，并且在实验室调整结束后，安装到甘氨酸生产化解控制系统实施化工现场模拟测试，对于现场精馏塔控制设备工艺过程实施分开关量控制的先模拟测试分析，这样做的好处是将风险降到最低。这是传统生产模式无法达到的。通过自动化生产流程控制模式，可以提前快速完成模拟测试，节省生产时间成本。

2 自动化生产流程控制下的通信技术应用

2.1 DCS技术对操作控制中的应用

DCS系统设置在石化生产控制室内，DCS技术提供的通信功能能够与整个操作控制环节进行连接。通过DCS技术设置，将油泵、风机等动设备的运行状态将引入控制室进行操作，并实现远程启停控制。DCS技术应用中，应该执行操作的标准和要求，执行非关键过程变量，通过就地显示和控制方式；在开车的环节随时监控，或者只需要掌握现场的过程变量信息，通过就地显示的方式，各项操作中，利用就近安装仪表盘或者控制箱的方法实现控制，DCS技术应用之下可以实现远程控制，将能源消耗、原料、中间产物以及最终产物进行统计量表，提高生产精度，加强工艺参数控制，符合国家相关的标准和要求。

DCS技术在自动控制系统内，利用系统采集数据、过程监测、控制以及安全联锁保护。石化系统内，介质是易燃易爆的，危险性较高，自动设备应使用满足防爆、耐腐蚀的要求。因此，DCS技术减少人力，保持长期周期性操作，达到安全、平稳的要求，确保产品质量合格。当前所应用的自控系统基本都是应用自动化控制的，通过控制室进行指示、记录、调节；不需要观察各项数据，只需要记录检测表。关键性数据根据控制室利用DCS技术报警提醒，使得报警更具精准性，特别是在容易发生泄漏可燃气体或者有毒气体的区域，利用DCS技术控制泄漏物体的监控系统，在发生泄漏事故后，及时给控制室发出警报。通过应用DCS技术自动化控制系统，达到智能化、自动化、可靠性的要求，实现控制精度的全面提高，应用到大型石化联合生产装置的集中控制效果良好。

DCS技术是一种综合性技术，灵敏度较高，配置更加灵活，标准化水平高，提升过程控制系统的运行水平，满足当前ISO/OSI通讯标准要求。DCS技术硬件配置时，应用近年来新研发和应用的技术与设备，构建完善的运行系统，具备开放性特点，根据生产需要随意进行扩展应用，系统运行更加可靠、稳定、系统内融合了冗余技术，包含设备冗余与工作性能冗余，现场安装使用的全部控制器、网络系统、电源设备、回路等都必须按照1∶1冗余设计[3]。在配置系统时，系统内全部的I/O通道都要按照15%备用量设计，I/O卡件插槽应保留20%的裕度。此外，性能还要具备可扩展性。系统与通信系统稳定连接，可以扩展为以太网，需要联网时只需要设置简单接口或者标准的接口即可完成联网。DCS技术运行具备稳定性，故障处理、系统维护处于合理范围内，不会影响系统运行。

2.2 OPC 技术在全过程监控中的应用

目前OPC 技术在石化生产过程监控中应用较多，但是应用场景较少，有很大提升空间。本文认为应该加强全过程监控的应用效果。

举例来看，化工企业生产中，使用OPC技术辅助气相法生产白炭黑作业的情况下，为了确保作业的效率，应分析化工产品的生产效率是否能够满足预期的标准，并通过OPC技术提升软件开发质量，比如白炭黑的生产软件，其生产环节是利用四氯化硅从高位槽注入汽化器，然后进行四氯化硅分解，在进行空气与氢气的混合水解处理，将生成的白炭黑粒子与其他反应气体同时注入聚集器内，最终可以形成加大的被炭黑粒子。

在上述生产环节，实施全面性监控管理，通过OPC技术可以灵活的选择控制器，再利用DCS系统集中控制，并在系统内通过OPC技术达到集中控制的效果，发挥出OPC技术的远程控制效果，达到监控管理的效果，该工作全部通过计算机系统实现控制。OPC技术遵循国际化网络协议设置，系统具备更高的开放性、实时性，可以随时分享系统数据信息，提高控制水平。利用OPC技术实现生产流程的控制，具备更高的可靠性与开放性，并且可以随时观察组态信息，并利用白炭黑生产需要科学地进行DCS控制系统方案设计与升级，充分发挥出DCS技术的优势，在石油化工领域内应用更加顺利，实现生产自动化控制。

从实际应用效果来看，通过应用OPC技术可以帮助石油工作人员快速定位、巡查，各项工作有序进行。石油化工自动化生产流程有效控制，工作人员快速定位与检查，这些都需要OPC技术的支持，所以广泛应用。比如，化工装置与灌区内，工作人员巡检时，在各个线路上分别布置OPC信标，巡检人员通过随身携带的终端设备进入到信号发射区域，此时OPC信标就会快速发出信息，利用控制系统获取该信号[4]。比如，技术人员应用无线通信技术指导化工生产，及时把相应的控制软件和化工企业的运维软件联系起来，构建完善的系统化设施，达到协调性要求，以检查验收无线通信技术的运行质量是否满足要求。假设监测中发现无线通信技术与企业控制网络存在不稳定运行的状态，技术人员以企业系统为基础优化无线通信系统，提高控制系统运行质量。假设在巡检环节没有发现任何的问题，技术人员在后续还要通过无线通信技术监测和应用，及时发现问题、解决问题，提高系统运行效果。由此可见，OPC技术在化工企业生产监控管理中的作用重大。

2.3 以太技术在信息数据传输控制中的应用

在石化生产工业中应用以太技术不但能够提升工业自动化效率和水平，还能够为石化企业节省相当一部分生产成本。在当前的无线通信技术中，以太技术应用十分普遍，但是应用功能还有很大的空间可以挖掘，例如通过uC/OS域这类完整的嵌入式操作方式，可以提升生产任务调度效率，通过以太技术支持，uC/OS域对信息数据的搜集分析及处理更加快速便捷，因此加强对uC/OS域的应用十分关键，也符合石化生产自动化控制的要求。

uC/OS域的应用不但能否对化工无线分布式控制系统的软硬件进行重新设计和优化升级。还可以在化工无线分布式系统之中，让无线主控模块真正承担起系统核心模块的功能，例如应用型号为 DP83848 的物理层芯片，加强多路径访问的功能，不但能够实现载波侦听多路径访问，还可以提高后端人员的访问速度，最大化的提示石化生产的自动化控制水平。但是需要注意的是，在应用该技术时，一定要定期对系统的主控卡状态进行检测，主控卡状态不仅会影响自动化水平，也会对系统硬件的正常运行产生影响[5]。以太网软件初始化工作过程为例，以太网内部的各种软件模式都可以在一定条件下进行初始化处理，所以在以太网运用过程中技术人员应当通过各种外部条件以及相应技术来进行以太网软件的复位，再通过各种模式与介质访问控制地址寄存器。

2.4 蓝牙技术在安全系统中的应用

蓝牙技术在自动化石油化工生产流程控制中具有积极的作用。尤其在安全系统中，蓝牙技术的应用十分普遍，由于其操作便捷，因此效果十分明显。结合石化产业实际，蓝牙技术在安全系统应用中应该进一步细化。

在安全联锁方面，蓝牙技术可以介入紧急停车和安全联锁系统的设计当中，一旦生产装置发生安全故障，那么蓝牙技术就可以起到安全保护作用的功能，尤其对氧化塔温度超高联锁系统的支持效果十分明显。在信号报警方面，蓝牙技术与OPC技术融合起来，主要的作用就是监控工艺参数超出规定要求的异常情况，发出报警信息。石化生产流程中，系统内会存在过程报警、系统报警等信息，都可以通过自动化操作平台进行声光报警，并利用打印机将信息输出，工作人员及时查看即可了解报警信息。有关联锁的重要信号可同时在辅助操作台上实现声光报警，蓝牙技术因其成本低，使用方便，在声光报警中发挥积极作用。另外，石化生产会产生可燃气体，可燃气体产生具有不确定性，通过蓝牙技术对可燃气体检测进行报警，可以通过连接可燃气体检测报警控制器，及时向主控系统反馈。石化生产过程中，要通过必要的安全技术措施来保证操作人员和生产装置的安全，蓝牙技术的介入可以提高安全效能。例如，石化生产企业的控制室通常会位于安全区域，这样做是为了防火、防水、防尘、防雷等，通过蓝牙技术应用，将安全区域内的安全联锁系统以及其他车间的系统进行统一指令传递，同时保证控制室的主要装置的仪表电源由蓝牙电源（不间断供电电源）提供安全供电。

3 结束语

自动化生产流程控制凭借无线通信技术应用，可以实现信息数据的快速分享流动，与移动终端的结合让信息传递更加便捷，由于这种便捷性，迅速覆盖了作业的全部场景，对于提升石化生产自动化流程控制意义重大。