分析自動化儀表控制技術在石油化工企業(yè)中的應用情況

自動化儀表控制技術是科學技術快速發(fā)展的產(chǎn)物。該技術已經(jīng)在各個行業(yè)被廣泛應用，石油化工企業(yè)對于推動我國國民經(jīng)濟的發(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)結構的重要分支，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)模式也需要不斷調整和創(chuàng)新，積極將自動化儀表控制技術應用到石油化工企業(yè)中，可提高企業(yè)生產(chǎn)線自動化和集約化程度，對于進一步推動石油化工企業(yè)的長遠發(fā)展具有重要意義。本文主要分析了自動化儀表控制技術在石油化工企業(yè)中的應用情況，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)結構的重要分支，積極將自動化儀表控制技術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，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益。目前自動化儀表控制技術逐漸得到了更多企業(yè)的認可，尤其是在石油化工企業(yè)中該技術有非常廣闊的發(fā)展空間。

1 自動化儀表的有關介紹

1.1 自動化儀表的構成

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。其中多點記錄和單點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。單元組合式調節(jié)儀表和基地式調節(jié)儀表是調節(jié)儀表的主要類型。自動化儀表引入了微處理機后，可以將調節(jié)器分為固定程度調節(jié)器和編程調節(jié)器。執(zhí)行機構按照結構形式的不同可以分為活塞式、薄膜式以及長形成執(zhí)行機構等。

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，通過它們進行設定和監(jiān)控等。機械式壓力儀表中彈性敏感元件機械強度較高，且生產(chǎn)較為便捷。以上優(yōu)勢使得機械式壓力儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛應用。壓力儀表的指針可以顯示出測量范圍內的壓力值，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構方案，結構簡單、操作方便、性價比高，適用于塑料、食品、包裝機械等行業(yè)，也適用于需要進行多段曲線程序升/降溫控制的系統(tǒng)。溫度記錄儀、溫度計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、就地溫度顯示儀等是一次儀表的主要結構，溫度記錄儀、溫度巡檢儀、溫度顯示儀、溫度調節(jié)儀、溫度變送器等是二次儀表的主要結構。

2.3 流量儀表

流量儀表種類較多，如電磁流量計、渦街流量計、浮子流量計、科氏力質量流量計、熱式(氣體)質量流量計、超聲波流量計、渦輪流量計等，石油化工生產(chǎn)中流量儀表的應用情況是較為常見的。石油化工生產(chǎn)中應用耐腐蝕型流量計可以檢測生產(chǎn)過程中氣體介質流量和腐蝕性液體，結合相應的檢測結果，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；測量罐、塔和槽等容器內液體高度，或液面位置的儀表稱為液位計，又稱液面計；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。石油化工生產(chǎn)中物位儀表也較為常見，該自動化儀表的應用可以確保石油化工行業(yè)液位測量更加精準。

3 自動化儀表控制技術在石油化工企業(yè)中的應用分析

3.1 智能控制技術的應用

智能控制理論下可以對人類的思維方式進行模擬，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，結合化工采樣得到對應的輸出值，對所選擇系統(tǒng)輸出石油化工數(shù)據(jù)變量展開計算。隨后將輸出變量精確值轉換成模糊量。在模糊控制規(guī)則以及模糊變量下，結合相應的模糊推理合成規(guī)則對模糊控制量進行計算，計算后得出更為準確的石油化工控制量。

3.1.2 專家系統(tǒng)或專家控制石油化工

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。構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)驗知識、自學習知識、控制理論知識以及處理特殊問題的知識等。

3.2.1 模型預測控制

模型預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)化控制策略基礎之上的。模型預測控制主要具備以下三個功能，一是可以對未來的動態(tài)模型進行預測，在預測模型的基礎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)化的基礎下反復實施。借助該模型預測控制系統(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測精確程度進行檢測，以免較大誤差的出現(xiàn)。模型預測控制是建立在系統(tǒng)脈沖和階躍響應非參數(shù)模型基礎之上的。經(jīng)過大量的生產(chǎn)實踐證實，模型預測控制不僅可以對每個采樣時刻出現(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，改變對應不等式約束可有效解決傳感器和調節(jié)器失調等題。目前在模型預測控制中應用較為普遍的是CARIMA和ARMA等輸入輸出參數(shù)化模型預測控制。伴隨先進控制技術的不斷發(fā)展，在 LQG 算法和 LQ 算法下又衍生出了滾動時域控制?，F(xiàn)階段石油化工企業(yè)應用模型預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、強魯棒性的特點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的發(fā)展趨勢分析

4.1 應用系統(tǒng)的發(fā)展

未來的自動化儀表控制技術在應用系統(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)同促進的作用，共同推動石油化工企業(yè)的進一步發(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，其先進性kao_qian于 DCS，但是 DCS 應用系統(tǒng)更為成熟。DCS 與 FCS 相互配合可以有效借助 DCS 成熟經(jīng)驗和基礎促使 FCS 優(yōu)勢得到更為全面的體現(xiàn)。

4.2 儀表軟測量技術的發(fā)展

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

5 結語

綜上所述，自動化儀表控制技術在石油化工企業(yè)中的應用是較為常見的。該技術的應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會發(fā)展得更加成熟與完善，帶給企業(yè)更多的便利。