石化行业仪器仪表自动化控制技术应用浅析

葛 飞，刘永志

（1.河南心连心化学工业集团股份有限公司，河南 新乡 453000；2.北京北分麦哈克分析仪器有限公司，北京 100095）

在石化工业中，许多原料具有易燃、易爆、辐射等特点，对化工生产和员工健康具有潜在的威胁。因此，很多石化企业都在推行全自动化，这不仅可以减少员工的直接接触，而且可以快速地提升生产的质量和效率。随着石化行业的不断发展，传统的自动化控制技术已经不能满足石化生产的要求，必须从单一的自动化控制向集成化、网络化、高级控制方向发展。

1 自动化控制技术的基本特点

1.1 自动化仪表控制有助于工艺措施的优化

近年来，国内的自动控制技术不断得到改善和提高，从根本上优化了当前的控制技术。在化工行业中，自动化控制一般可以采用PID自动跟踪控制，作为DCS系统内一个独立的系统控制模块，将软件技术和动态变量跟踪控制技术紧密结合起来。在实际应用过程中，许多化工企业已经认识到PID技术的巨大作用，纷纷采用PID串级控制的仪表测量和控制方法对生产系统进行控制。

1.2 仪器仪表系统控制的交互式接口的建立

仪器仪表的自动控制离不开人机接口。采用人机交互技术对实时数据进行实时显示，满足了化工系统一体化生产的需要。借助显示器，可以根据现场数据信号的显示为化工生产的生产决策提供依据。从目前的情况来看，人性化的互动界面正逐渐被广泛应用，它具有可视化和人性化的特点，可以帮助建立一个人机交互的架构。

1.3 从根本上保证安全的自动化控制

石油化工企业在实际运行过程中，自动化控制能够发挥非常重要的作用，但是石油化工企业由于各种生产经营存在潜在的风险，呈现出很高的风险。为了排除潜在的危险，在生产过程的每一个环节都要进行监控，并设置危险报警和联锁停车等。化工生产企业在日常管理工作中要做好各项应急防范措施，以保证生产系统的安全稳定运行。实现自动化控制的基本目的是确保生产的安全稳定运行，提高企业的盈利能力，确保化工企业在生产过程中具备安全性，避免出现意外情况。这对于行业的发展来说是至关重要的，同时也能够促进社会的发展和进步。

2 石油化工仪表的自动化控制系统

石化企业在发展过程中，通过不断对生产系统自动化过程控制技术的升级改造，从而带动相应的仪器设备系统的升级，有利于企业在生产过程中，控制其成本费用，提高生产系统安全稳定性。采用计算机芯片技术，通过自动控制仪表，可以有效地防止人为操作造成的各种安全隐患。以自动化仪表为基础的控制系统，其主要内容有3部分：

首先，是集散控制体系。由于石化企业生产过程中各单元分散布置比较多，所以其应用领域非常广泛。随着科学技术水平的提高，集散控制系统在国内石油化工行业的应用也得到了持续的创新和提高。比如在实际生产中，通过智能化的数字化控制可以极大地提高自动化程度。同时，它还可以利用自己的设备，利用自己的优势，将各个独立的系统通过通讯协议高效地连接起来，而不会受到系统厂家和型号的限制。通过这种连接可以使其各个系统的分散优点得到全面的发挥，从而大大地提升了它们的生产效率。在连接后的分布式系统中，企业能够动态地对其整个生产过程进行动态控制，并能在生产中及时发现问题，做出相应的调整，从而极大地提高生产系统稳定性。

第二，它是一种新型的分布式控制系统。在石油化工行业，它起着非常重要的作用，将各个工段、不同产品工艺进行组合控制，从而得到想要的产品，满足更高端市场的需求。这种分散系统对处理产品的品质至关重要，所以必须采用一种新的分散体系来处理。然而，就目前石油化工企业的产品分散化处置的情况来看，这一工作的成效并不尽如人意，所以必须对其工艺体系进行持续地完善，利用这种新型的分散控制系统能够更好地对其进行分离处理后的操作性能进行控制，从而达到最佳的控制效果。

第三，本系统还包含了总线控制。在石油化工企业的发展中，采用这种技术可以使其生产智能化，从而达到最佳的生产效益。在石油化工企业的生产中，通过智能接口可以将不同系统的所有生产过程都记录下来，通过各种数据的输入和分享，从而掌握生产的全过程，达到控制生产系统安全稳定运行的目的。以上是自动化控制系统的主要内容分析，该项系统在运行过程中要想保证其具备一定的稳定性和可靠性，就要了解其构成以及主要的内容，这样才能够及时地发现问题并且解决问题，使其提升整体的工作效率，这对于企业来说是至关重要的。

3 石化行业仪器仪表自动控制技术的研究

3.1 通用自动控制技术

自动控制技术在石油化工行业中有着不可替代的地位。在石油化工行业对仪器设备的自动控制，主要采用了连续控制和批量控制两种方式，这两种方式都是传统的自动控制技术。它在实施控制时，主要是通过DCS系统来完成它的控制。随着现代科技的飞速发展，企业要想充分发挥其仪表控制功能就必须对DCS系统进行版本升级改造，开发新的产品，以达到有效的控制目的。与传统的DCS系统相比，升级后的DCS系统具有智能化、开放性等优点，有利于企业的管理。采用此控制系统，可以有效地优化对石油化工企业的自动控制工作。通过这种技术，企业的生产安全性和可靠性得到了明显的改善。从而使本设备在系统控制中的管理内容变得简单，但不适合本控制系统的其它设备，只有在石化行业具有一定的特殊性，才能使其达到较好的控制效果。在当前的发展形势下，根据用户对化工产品和能源的需求，要求企业在生产过程中，对仪器仪表系统的自动控制技术进行深入研究，并在实际应用中不断地改进其使用效果，使其达到最大的经济效益和社会效益。

3.2 自动控制技术的优化发展

在石油化工企业的生产运行和发展过程中，采用的自动化控制技术也在不断地发展和演变，以更好地适应各种生产需求。其中，将智能算法运用到了DCS系统的控制中，并对这一技术进行了优化。比如，它在实际应用中，可以很好地控制多个变量的控制器。它的控制器在使用的时候有一种基本的附件，即DCS可以在实际使用中发挥出它的独立功能，或者说它的软件包的功能，从而保证生产系统的优化生产运行。基于多变量的控制系统，它在控制装置的仪器仪表时，还涉及到了APC控制技术和无线传输测量技术。在实际应用中，它的控制功能主要是由PID测控技术和串级来完成。

3.3 安全监测技术的发展

石化企业的仪器仪表设备在实施自动控制技术时，都会对安全监控技术产生很大的依赖，DCS系统实时监控仪器仪表的工作状态，可以有效地保证生产系统安全。目前，国家的发展离不开石化产品和能源，所以必须要不断地增加安全监测技术的发展。这是为了满足用户的需求，也使很多石油化工企业不断地扩张企业的生产规模，从而在生产过程中的自动化控制方案出现了一些问题。因此，必须对其仪器仪表设备进行自动监测控制，运用安全监控技术，防止其在使用过程中发生意外的高温、损坏等现象，在监控的范围内能够长时间地稳定自动运行，从而提高企业的安全生产水平。

3.4 人机界面技术

在企业的DCS系统自动控制技术中，使用最多的是人机接口技术。通过这种技术可以使企业在生产过程中，更好地发挥其对仪器仪表设备的控制作用。这种技术在实际运用中，通过特定的人机接口协议，从而使操作人员能够更好地掌握自己设备的工作状态，从而提高其操作的灵活性，达到对其设备的自动控制。在过去的仪表控制中，一般都是采用一对一的方式，这种方式会造成大量的人力、物力投入，从而大大增加了生产的运营费用。而人机交互技术，则可以有效地避免传统的控制技术的缺陷，从而降低生产的运行成本，从而达到最优的人力资源配置。同时，利用此技术，通过人机界面监测设备，对其具体的生产操作状况进行实时检测。根据生产系统运行状况，可以按照显示界面进行实时调整。这种技术的有效运用，主要是通过屏幕和控制器来完成，而在进行操作的过程中，大部分可以通过PID控制进行自动操作，少数需要通过键盘、触摸屏、鼠标等方式来完成。在操作站人机显示界面上进行相应的操作，进而达到对仪器仪表设备的有效监测控制。同时，也方便了接口监控者对此信息进行有效的监测。实时的人机界面技术在实际使用中，其控制效果非常好，并且操作者在操作其设备时，要严格按照工艺技术要求进行调节，以免仪器仪表设备发生误动作。如果在实际运行过程中有什么问题，这个界面就会发出报警信号。这个报警信号必须要经过操作员的实际操作，才能消除。在此过程中，更是将人机接口技术在仪器仪表的自动控制中的具体运用。

4 石化行业的仪器仪表控制策略

4.1 石油化工自动化仪器仪表的科学设计

随着计算机技术的发展，对仪器仪表的快速检测与处理，不仅可以减少仪器仪表的体积，而且可以改进仪器仪表的操作功能和控制技术，使仪器的自动控制精度得到提高。具体的实现方式：一是在对石化行业中有关的自动化仪器仪表进行安装时，采用计算机程序设计，使仪器与各种软件系统相结合，提高仪表电路和芯片的软件控制能力；二是以计算机编程为基础，利用存储器控制软件对有关的自动仪器进行控制，实现对仪器的集成电路的控制；三是要充分利用随机存贮器的功能，完成仪器测量资料的存储和基本运算，为以后的数据处理及有关工作流程打下坚实的基础。设计人员在设计过程中要针对自动化仪器进行科学合理地设计和分析，相关部门要注重人才的引进以及技术的探讨，这样才能够促进这个行业的发展和进步。

4.2 加强石化行业工业自动化仪器的采集和分析

要加强对石化行业自动化仪器的有效采集和处理：首先要加强对自动化仪器仪表的信息化管理，如仪表设备管理系统（AMS系统）；二是在实现信息管理的前提下，将有关数据采集的软件嵌入到执行控制的电脑中，采用快速重复的测量方法，可以提高仪器的实时精度；三是在保证采集数据的准确性的前提下，通过计算机上的工业软件对数据进行分析和处理，并对其进行计算。因此，自动化仪器仪表在运行过程中要注重采集和分析工作的有效进行，这样才能够保证系统的有效性和可靠性，从而对行业的发展和进步来说也是至关重要的。

4.3 建立石化行业自动化仪器的纠错系统

为了构建石油化工自动化仪器仪表的纠错系统，首先要通过计算机系统进行收集和处理化工生产优势数据、控制对象和工艺参数，并建立数据模型；其次，要根据对石化行业生产优势数据、被控对象和工艺参数进行全面的分析，采用仪器或电脑排除干扰、小信号切除等方法，以达到主动改善石化仪器精度的目的。由此可以看出石化自动化仪器仪表在运行过程中纠错系统能够发挥重要的作用，该项系统的运行能够使整个石化行业的生产运行更加可靠和安全，对于行业来说是至关重要的。

5 石化行业工业自动化仪器的可靠性与发展动向

石化工业在具体发展过程中自动化仪器仪表设备发挥了非常重要的作用，其在运行过程中具备很好的可靠性，并且也是未来主要的发展趋势。

首先，它的测量数据更为准确。采用先进的生产技术，实现了对仪器仪表的测量精度与运行可靠性，它的准确运算在很大程度上得益于安装在自动化仪器仪表中的微机芯片。而在软件界面上，芯片可以提高运算的精细程度，仪器在长时间的稳定运转下可以自动进行错误的控制，并进行重复的操作，从而提高了计算的准确性。

其次，自动化仪器具有更多的存储能力。与传统的仪器相比，自动化仪器在存储数据时具有更多的信息，在它的内部安装了一个实时存储装置可以激发它强大的逻辑功能，因而在存储数据时不但精度高，而且具有很好的抗干扰性。该微机芯片安装在仪器内，不仅能够准确地存储数据，而且具有强大的数据处理和再现能力。这种方法可以有效地解决传统仪器只记录某一数据点的不足，改变仪器仪表一次记录的历史。

6 结束语

在经济快速发展的今天，石化企业要在开发能源的同时将自动控制技术运用于石油化工行业，以期在市场上取得更大的市场份额和更大的市场。在开发能源资源时，必须持续运用自动化控制技术，在实施的时候要根据企业发展的实际状况，使企业的应用效果得到最大程度的发挥，从而使企业获得更大的发展空间，从而使企业能够稳定、健康地发展。