分析自動化儀表控制技術(shù)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用情況

自動化儀表控制技術(shù)是科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的產(chǎn)物。該技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)被廣泛應(yīng)用，石油化工企業(yè)對于推動我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了顯著的作用，石油化工企業(yè)作為工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要分支，將天然氣和石油作為原料生產(chǎn)各類石化產(chǎn)品。上海自動化儀表有限公司近幾年伴隨我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，石油化工企業(yè)原有的生產(chǎn)模式也需要不斷調(diào)整和創(chuàng)新，積極將自動化儀表控制技術(shù)應(yīng)用到石油化工企業(yè)中，可提高企業(yè)生產(chǎn)線自動化和集約化程度，對于進(jìn)一步推動石油化工企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。本文主要分析了自動化儀表控制技術(shù)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用情況，如下表述。

現(xiàn)代控制理論在不斷成熟和完善的背景下，為自動化儀表控制技術(shù)的研發(fā)提供了良好的條件。石油化工企業(yè)作為我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要分支，積極將自動化儀表控制技術(shù)融入其中可以推動企業(yè)的發(fā)展，在提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。目前自動化儀表控制技術(shù)逐漸得到了更多企業(yè)的認(rèn)可，尤其是在石油化工企業(yè)中該技術(shù)有非常廣闊的發(fā)展空間。

1 自動化儀表的有關(guān)介紹

1.1 自動化儀表的構(gòu)成

自動化儀表的功能較多，其中顯示儀表具有模擬與數(shù)字、記錄和指示等功能，顯示儀表又包括指示儀表、數(shù)顯儀表、指示儀表和模擬儀表等。其中多點(diǎn)記錄和單點(diǎn)記錄是記錄儀表的主要類型。記錄儀表在有紙無紙的情況下又可以分為無紙記錄儀和有紙記錄儀，如果是有紙記錄則又可以分為打印記錄和筆錄。單元組合式調(diào)節(jié)儀表和基地式調(diào)節(jié)儀表是調(diào)節(jié)儀表的主要類型。自動化儀表引入了微處理機(jī)后，可以將調(diào)節(jié)器分為固定程度調(diào)節(jié)器和編程調(diào)節(jié)器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式的不同可以分為活塞式、薄膜式以及長形成執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。

2 檢測、執(zhí)行儀表分析

2.1 壓力儀表

壓力儀表直接影響企業(yè)生產(chǎn)過程中的安全性，因此壓力儀表被企業(yè)尤為關(guān)注。SC-430A 壓力變送器用于測量氣體、液體和蒸汽的壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成 4~20 mADC 的電流信號輸出。SC-430A 也可以通過 BRAIN 手操器或 CENTUM CS/μXL 或HART375 手操器相互通訊，通過它們進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控等。機(jī)械式壓力儀表中彈性敏感元件機(jī)械強(qiáng)度較高，且生產(chǎn)較為便捷。以上優(yōu)勢使得機(jī)械式壓力儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛應(yīng)用。壓力儀表的指針可以顯示出測量范圍內(nèi)的壓力值，通常情況下壓力儀表刻度盤指示范圍一般在 270 度。

2.2 溫度儀表

溫度儀表采用模塊化結(jié)構(gòu)方案，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、性價(jià)比高，適用于塑料、食品、包裝機(jī)械等行業(yè)，也適用于需要進(jìn)行多段曲線程序升/降溫控制的系統(tǒng)。溫度記錄儀、溫度計(jì)以及溫度送變器是常見的溫度儀表類型。溫度儀表包括一次儀表和二次儀表，其中熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)、就地溫度顯示儀等是一次儀表的主要結(jié)構(gòu)，溫度記錄儀、溫度巡檢儀、溫度顯示儀、溫度調(diào)節(jié)儀、溫度變送器等是二次儀表的主要結(jié)構(gòu)。

2.3 流量儀表

流量儀表種類較多，如電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、浮子流量計(jì)、科氏力質(zhì)量流量計(jì)、熱式(氣體)質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等，石油化工生產(chǎn)中流量儀表的應(yīng)用情況是較為常見的。石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用耐腐蝕型流量計(jì)可以檢測生產(chǎn)過程中氣體介質(zhì)流量和腐蝕性液體，結(jié)合相應(yīng)的檢測結(jié)果，采取有效措施可以確保石油化工生產(chǎn)的安全性[2]。

2.4 物位儀表

物位測量儀表是測量液態(tài)和粉粒狀材料的液面和裝載高度的工業(yè)自動化儀表。測量塊狀、顆粒狀和粉料等固體物料堆積高度，或表面位置的儀表稱為料位計(jì)；測量罐、塔和槽等容器內(nèi)液體高度，或液面位置的儀表稱為液位計(jì)，又稱液面計(jì)；測量容器中兩種互不溶解液體或固體與液體相界面位置的儀表稱為相界面計(jì)。石油化工生產(chǎn)中物位儀表也較為常見，該自動化儀表的應(yīng)用可以確保石油化工行業(yè)液位測量更加精準(zhǔn)。

3 自動化儀表控制技術(shù)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用分析

3.1 智能控制技術(shù)的應(yīng)用

智能控制理論下可以對人類的思維方式進(jìn)行模擬，起到控制生產(chǎn)過程的目的。模糊控制、專家控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是目前較為成熟的智能控制理論。

3.1.1 模擬控制石油化工

模擬控制石油化工時(shí)可以按照人工操作思維程度執(zhí)行工作。其中具體控制流程如下，結(jié)合化工采樣得到對應(yīng)的輸出值，對所選擇系統(tǒng)輸出石油化工數(shù)據(jù)變量展開計(jì)算。隨后將輸出變量精確值轉(zhuǎn)換成模糊量。在模糊控制規(guī)則以及模糊變量下，結(jié)合相應(yīng)的模糊推理合成規(guī)則對模糊控制量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后得出更為準(zhǔn)確的石油化工控制量。

3.1.2 專家系統(tǒng)或?qū)＜铱刂剖突?/span>

專家系統(tǒng)或者專家控制石油化工離不開專家人員豐富的知識積累和工作經(jīng)驗(yàn)。構(gòu)成專家遙控器的部件較多，如控制器、推理器以及知識庫等。專家控制器非常為核心的環(huán)節(jié)就是專家知識，及其自身含有的專家知識直接影響專家控制器的好壞。其中知識庫中包含的專家知識是較多的，如使用規(guī)則知識、工程經(jīng)驗(yàn)知識、自學(xué)習(xí)知識、控制理論知識以及處理特殊問題的知識等。

3.2.1 模型預(yù)測控制

模型預(yù)測控制作為一種較為特殊的控制方式，是建立在閉環(huán)優(yōu)化控制策略基礎(chǔ)之上的。模型預(yù)測控制主要具備以下三個(gè)功能，一是可以對未來的動態(tài)模型進(jìn)行預(yù)測，在預(yù)測模型的基礎(chǔ)下可以將擬合石油化工生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)模型顯示出來；二是呈現(xiàn)出來的控制作用可以在不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)下反復(fù)實(shí)施。借助該模型預(yù)測控制系統(tǒng)可以對石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程采樣周期展開預(yù)測，明確出非常佳的控制序列，將非常佳的控制序列納入到石油化工生產(chǎn)程序中可以優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)；三是該控制系統(tǒng)可以起到反饋校正的目的。所謂反饋校正就是對模型預(yù)測精確程度進(jìn)行檢測，以免較大誤差的出現(xiàn)。模型預(yù)測控制是建立在系統(tǒng)脈沖和階躍響應(yīng)非參數(shù)模型基礎(chǔ)之上的。經(jīng)過大量的生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，模型預(yù)測控制不僅可以對每個(gè)采樣時(shí)刻出現(xiàn)的模型偏差以

及失真等問題有效解決，也可以解決干擾引起的不確定動態(tài)。此外，改變對應(yīng)不等式約束可有效解決傳感器和調(diào)節(jié)器失調(diào)等題。目前在模型預(yù)測控制中應(yīng)用較為普遍的是CARIMA和ARMA等輸入輸出參數(shù)化模型預(yù)測控制。伴隨先進(jìn)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在 LQG 算法和 LQ 算法下又衍生出了滾動時(shí)域控制?，F(xiàn)階段石油化工企業(yè)應(yīng)用模型預(yù)測控制的情況是較為多見的，該控制方式在石油化工行業(yè)中有廣闊的發(fā)展前景，憑借其高控制效果、強(qiáng)魯棒性的特點(diǎn)可有效解決石油化工生產(chǎn)中不確定和非線性等問題[6-7]。

4 石油化工企業(yè)中自動化儀表控制技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

4.1 應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展

未來的自動化儀表控制技術(shù)在應(yīng)用系統(tǒng)上會更加成熟與完善。DCS 與 FCS 長期共存，兩者可以起到協(xié)同促進(jìn)的作用，共同推動石油化工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。石油化工企業(yè)中 FCS 作為具有代表性的自動化儀表技術(shù)，其先進(jìn)性kao_qian于 DCS，但是 DCS 應(yīng)用系統(tǒng)更為成熟。DCS 與 FCS 相互配合可以有效借助 DCS 成熟經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)促使 FCS 優(yōu)勢得到更為全面的體現(xiàn)。

4.2 儀表軟測量技術(shù)的發(fā)展

儀表軟測量技術(shù)也是今后自動化儀表控制技術(shù)發(fā)展趨勢之一。石油化工行業(yè)中將儀表軟測量技術(shù)納入其中，可以實(shí)時(shí)檢測生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)資料，在自動化故障診斷技術(shù)的幫助下可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障信息，確保石油化工設(shè)備的正常運(yùn)行[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，自動化儀表控制技術(shù)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用是較為常見的。該技術(shù)的應(yīng)用可以明顯提高石油化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，能為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。上海自動化儀表有限公司相信未來的自動化儀表控制技術(shù)會發(fā)展得更加成熟與完善，帶給企業(yè)更多的便利。