浅析工业自动化仪表与自动化控制技术

浅析工业自动化仪表与自动化控制技术

莫量

广西金桂浆纸业有限公司 广西壮族自治区钦州市 535008

摘要：随着科技水平的持续提升，国内化工自动化程度也不断提高，有关仪表的类别愈发丰富，运用的范围也随之逐渐扩展。将自动化控制技术应用到化工生产中，企业化工仪器仪表功能的需求也能得到进一步满足，实现人机交互水平的进一步提升，从而减轻工作人员的压力，提升生产的效率，为企业的进一步发展奠定基础。基于此，本文主要分析了工业自动化仪表与自动化控制技术。

关键词：自动化控制技术；化工仪表；运用

引言

化工企业生产中常用的自动化仪表为了实现自动化运行，离不开计算机技术的重要支持。目前的化工生产企业为了提升化工生产的安全性和效率，大量应用了自动化化工仪表。自动化仪表在工业过程控制的应用，进一步提高了工艺系统的可靠性、稳定性，在过程控制系统支持下，实现对各类装置设备运行状态实时控制，并通过数据分析对装置异常状态进行实时诊断，从而提高工业生产效率。

1化工自动化仪表概述

在化工企业的生产运行中，常用的自动化仪表包括温度、压力、流量、物料仪表以及自动分析仪表等。温度仪表主要负责监控生产过程的温度变化，对温度的异常上升或下降变化、超出安全限度的数值进行把握和报警，尽可能将化学生产过程温度控制在安全范围内，保证生产安全。压力仪表主要监督压力变化，压力过大或过小都有可能导致化工生产设备安全问题，监督压力是现代化工企业自动化仪表的重要作用。流量仪表主要监督进出化工生产环节的气体、液体流量，避免因流量过大、过小而影响到生产环节的安全推进，保证化工生产过程的稳定进行。物料仪表则种类众多，包括静压式、超声波式、浮力式等，主要根据化工生产物料的形态、使用方式来进行应用^[1]。

2自动化仪表原理及作用

（1）原理

第一，界面控制类

通过一次表及测量变送单元，直接测量油和水两种物质的密度差，并将其信号进行转化，变成标准的信号，输入到执行机器中，通过对数据的处理控制仪器的阀开度，保证仪器的安全性。与此同时二次表接收信号，显式与之相对应的高度，通过一次表、二次表将数据传递显示，工人采取适当的措施进行生产。

第二，警报控制类

通过报警控制分压力、流量、液位、温度、气体浓度等多种类型。原理：通过一次表对分压力、流量、液位温度、气体浓度等参数进行检测，当数据达到或超过起初预设值时，将数据传递给二次表，二次表报警，工人快速察觉进行处理。

第三，监测类

一次表对仪器生产过程中的各种数据进行检测，将数据传递给二号表，二号表进行显示，出现问题，及时对工人进行提醒，从而保证生产的安全性，促进采油效率的提高^[2]。

（2）功能

第一，数据传输与处理

化工自动化仪表应用过程中，其数据处理功能主要是通过微处理器和软件来实现的。化工仪表的数据处理可以有效节省人力，并降低数据测量和处理所造成的硬件负荷。自动化仪表与过程控制系统之间采用IEC国际标准信号传输保证了现场数据实时性、完整性，其信号类型包括数字量信号、模拟量信号两大类。信号传输介质通常采用带屏蔽层的铜芯电缆，在电磁干扰比较强的现场应考虑采用分屏+总屏的计算机电缆，以确保数据传输的稳定性。在控制系统侧，用于与自动化仪表进行数据交换的模块为IO卡件，包括AI卡件、AO卡件、DI卡件、DO卡件及特殊通讯卡件等。为增加系统安全性和可靠性，模拟量卡件的每个通道都有各自的A/D或D/A转换器，所有输入和输出都配置光或电隔离，且具有防抖动滤波处理功能。过程控制系统中的SCADA可长期存储现场自动化仪表产生的全部数据，为生产数据分析、事故追溯提供所需的历史数据。

第二，控制逻辑编程

自动化仪表与过程控制系统应用过程中，还体现在控制逻辑编程方面。借助计算机编程技术，化工仪表在自动化应用方面取得了重大的进步，自动化管理功能得以实现。自动化仪表通过编程软件改变了其控制方式，由顺序控制变为储存控制，借助编程功能，化工仪表的硬件结构获得了一定程度的简化。对于比较重要的工艺系统，可编程控制器通常按一用一备冗余配置，任一控制器的故障都完全不影响工艺系统安全及现场仪表运行。通过控制逻辑编程，进一步优化现场设备及自动化仪表的运行方式，使得控制更精确，工艺参数更合理。

第三，高级控制功能

基础过程控制通常是以单个仪表或设备为控制对象，即实现仪表设备的单操功能。随着工业应用大型化、复杂化，以工艺子系统或成组设备为被控对象的联动操作逐渐成为主流需求，即过程控制系统高级控制功能。高级控制功能包括前馈控制、反馈控制、模糊控制及以特定工艺为控制对象的自定义高级功能算法等，其中以PID为代表的闭环反馈控制应用最为广泛。PID三个参数分别代表比例、积分、微分。

3化工仪表中自动化控制技术具体应用

3.1常规自动控制技术

自动化控制技术通过融合现有的控制跟信息技术的所有的优势，通过对工业生产当中的每一个环节的检查，依据情况进行适当的调整跟控制，这样可以有效地提升整个企业的生产效率，促进企业不断的发展。目前在我国使用的自动化控制技术大多是半智能化的，为了能够保证产品的质量，有许多部门仍然需要大量的工作人员进行参与。因此，在未来，自动化控制技术的发展是比较向着全智能化发展的，要保证每一个环节都能够实现完全的生产自动化，信息化，这样可以有效地提升企业的生产效率跟生产的安全性

^[3]。

3.2人机交互技术

人机互动在化工企业应用过程中，实际是指通过借助交互界面，系统自动完成输入指令的部署和设计，从而保证工作人员能够及时根据实际情况调整相关参数，实现生产效率的提高。事实上，从某种程度上看，界面应用效率的提高对化工生产是很有意义的。因为在人机交互技术体系内，这种借助智能化设计单元和人性化设备，完成相关技术方案，打造完整且有效的交互模型，能够突破了传统应用处理模式，在保证控制效果的前提上，满足化工企业剧增的控制需要，最大限度减少生产成本，降低损耗，减少工作人员的工作量。

3.3即时性监控技术

化工企业生产具有高风险性，同时，其周围具有诸多危险因素，因而对安全要求较高，需要相关单位保证基础设备的安全和稳定，从而提升化工企业整体运行的安全，为此，石油化工仪表中即时性监控技术应运而生，借助该技术，相关人员可以对化工生产具体流程进行监督管理，从而在满足生产资料的前提下，保障整个化工生产的安全。最为重要的是，该种技术还能够对这个环节进行监测，并及时评估生产线中存在的安全风险，从而为工作人员提供相关参考，帮助他们及时建立规避风险的方案，从而提升整个化工生产的安全性和规范性，尽可能减少安全事故发生几率^[4]。

结束语

综上所述，不论自动化的仪表还是进行自动化控制的技术，在当前发展中都渗透到了多个领域当中。单单的从具体的实际情况来看，在相关的发展层面还存在着一些缺陷。所以，相关的研究人员要继续进行研究和分析，对不足之处进行不断的改进，全面的提升设备和技术的应用效果，提高企业的综合水平，从而来进行推动这个行业的进步和发展，极大地改善人民群众的生活水平。

参考文献

[1]韩少华,马伟俊.电气仪表自动化控制技术发展及其优化设计[J].新型工业化,2020,10(8):66-67.

[2]陆肖钦,沈紫梦.自动化仪表控制系统应用及发展趋势[J].电子技术与软件工程,2018(16):114.

[3]罗倩,刘云龙.浅析对电气自动化仪表管理与维护的探讨[J].电子元器件与信息技术,2018,2(5):20-23.

[4]赵冰.现代化工仪表及化工自动化的过程控制分析[J].化工自动化及仪表,2018,45(5):345-347