化工企业自动化仪表系统分析

摘要：不断完善和提升的化工自动化仪表性能促使仪表分类更加精细化，自动化仪表性能的差异性随之增加，对自动化仪表在生产中的应用和管理提出了更高的要求，为充分发挥多样化的自动化仪表在化工生产中的作用，本文主要对计算机信息技术在自动化仪表应用和管理中的应用进行了研究，分析了化工自动化仪表在管理上存在的问题及提升策略，并阐述了计算机化工自动化仪表系统功能和结构开发过程。

关键词：化工企业；自动化仪表系统；计算机信息技术

随着工业生产效率和技术水平的不断提升，化工行业中的自动化仪表性能得到不断完善和提升，目前部分化工企业通过使用现代计算机软件技术使生产过程的模拟分析及自动化控制基本得以实现，有效提升了化工生产的工艺水平及安全性，进而使化工安全事故得以有效避免。在化工生产中尤其是设计环节应用计算机软件技术（如制图软件、模拟器等）可使化工生产的流程设计及产品生产环节得到进一步优化。目前的仪表普遍存在智能化、自动化水平较低的问题，仪表控制系统主要负责完成自动化和信息控制过程，仪表计算机化、计算机仪表化是仪表系统的主要特点，通过在测量、控制过程中应用计算机信息技术可有效弥补传统仪表存在的问题和不足，能够加快新产品的开发速度、进一步简化电路、丰富仪表功能。以微型计算机为主体的微型计算机技术通过对传统仪表常规电子线路进行有效代替，使仪表的灵活性及智能性得到显著提升[1]。

1化工自动化仪表系统概述

不断完善的信息现代化技术为开发及运用自动化仪表系统提供了强大的技术支撑，化工企业生产的自动化离不开基于计算机的仪表控制系统的应用，需保证计算机同仪表控制系统间的有效结合以确保化工生产的安全高效。通过计算机网络信息技术的应用实现了生产仪表的自动化控制过程，使传统人工操作生产仪表系统存在的问题得以有效解决，使化工企业生产仪表系统的功能性、灵活性得到显著提升。计算机自动化仪表系统具备电路系统更加简单、可进行自动控制、节约成本、易于使用及维护的优势。但由于计算机自动化仪表系统的开发及应用技术研究仍处于起步阶段，很多功能和技术尚未得到充分运用，系统的智能化自动化水平有待进一步提升。为有效满足化工产品实际生产需求，目前市场上已有多种自动化仪表投入到生产中。1）温度仪表，作为一种最为常见的温度控制装置主要负责测定和控制化工生产中的温度，在化工生产过程中温度直接影响化工产品的质量，化工生产对温度有严格的要求，温度仪表在控制温度时主要采用接触测量方式，水银温度计无法满足化工生产要求，主要测量器件需采用双金属温度计（结合运用了热电阻与热相电偶）。2）压力仪表，压力是影响化工产业生产安全性的重要因素之一，压力仪表作为一种压力测定装置起到重要作用，主要包括液柱式、弹性式、活塞式3种类型（按照工作原理划分，精准度高达0.1级），化工生产通常要求压力仪表控制在不超过300MPa的压力值范围内，能够使化工生产中的压力检测需求（包括液体、固体与高温度物质）得以有效满足。3）物位测量仪，该类自动化仪表的主要功能在于完成化工生产过程中的有关物体的液体液面位置或溶液液位等的测量与确定，工作原理较为简单，主要包括电容式、激光式、静压式三种（根据不同的技术条件划分，均可有效测量物位的变化情况）。4）在线过程分析仪，化工生产过程会受到相关重要参数（包括温度、压力、液位等）的不同程度的影响，上述单一的测量仪无法全面监测这些参数数据，通过在线过程分析仪的使用即可实现这些参数数据的全面详细的记录和分析过程；此外，在线过程分析仪还可对于化工生产所排放的会对环境造成一定污染的物质进行适时的检测并获取相关数据，为促进化工企业可持续发展提供支撑。5）执行器，主要包括液动和气动两种类别，气动执行器因具备构造较完整、成本低、易于使用和维护等优势而得以更广泛的应用，以气源作为动力基础的气动执行器主要通过气动调节阀、活塞等实现具体操作过程[2]。

2化工自动化仪表在管理上存在的问题及提升策略

2.1存在的问题。1）自动化仪表自身质量控制存在不足之处，尤其是仪表应用于化工生产阶段中存在的质量问题，质量问题主要表现在：生产准备工作不充足造成对化工生产进程的直接影响，进而影响了自动化仪表的应用质量；针对自动化仪表的管理制度有待完善，在运作过程中易出现故障的自动化仪表阻碍了预期效果的有效达成，严重情况下甚至会导致化工生产安全事故，对化工企业的人员生命及财产安全产生严重影响[3]。2）自动化仪表管理水平较低，研究和分析化工生产中的自动化仪表发现目前国内的化工企业在管理自动化仪表方面普遍存在较多的问题（如生产人员培训不足、人才及设备投入不科学、管理不科学等），在员工缺少接受正规、系统化的自动化仪表应用及管理方面培训的情况下，会导致其工作能力难以提高，易出现仪表操作失误，限制了自动化仪表作用的充分有效的发挥。现代计算机信息网络技术的应用在提高自动化仪表运行能力的同时，势必对化工生产及管理提出更高的要求，这就要求化工企业员工不断提高工作能力以适应不断更新换代的自动化仪表应用及管理需求。3）对生产阶段的自动化仪表管理重视不足，作为化工生产阶段的重要环节，化工企业需科学高效的管理和控制生产资料及物资，做好对自动化仪表的监督和管理工作，主要包括自动化仪表口的性能测试及日常检修等化工生产过程的必要准备工作。此外，化工企业大多存在自动化仪表的管理制度不健全，需提高对构建完整的仪表管理方案及策略的重视程度，提升员工使用及管理自动化仪表的理论及实践执行能力，不断完善管理策略。2.2提升策略。1）做好自动化仪表设备的前期管理工作，充分发挥自动化仪表在化工生产中的的重要作用是推动化工行业可持续发展的有效手段，为最大程度的确保自动化仪表的安全稳定及可靠运行，需结合企业实际情况不断提升自动化仪表的管理水平，做好自动化仪表的前期准备工作，需遵循质量第一的原则采购优选性价比高的仪表设备，规划好仪表设备的管理流程，通过对自动化仪表进行定期检查以确保仪表安全稳定的运行。在将选好的仪表投入使用前需严格按照要求并根据具体操作规范调试和安装设备，定期检查维修相关设备以保证仪表设备正常运行。2）针对化工自动化仪表的可编程功能做好控制工作，部分自动化仪表的电路结构相对较为复杂，为使仪表的电路结构得到有效简化，通常需要使用计算机技术完成相应的编程操作。在运用现代计算机信息技术提高自动化仪表技术水平的过程中，需充分利用智能化系统实现自动化仪表控制系统功能的不断优化完善，进而满足现代化工生产需求。3）进一步优化控制计算功能，通过计算机技术的使用可将化工生产数据化、精确化，使仪表的计算能力得到显著增强，通过优化控制计算功能可在减少仪表反应时间的同时提升准确率，进而确保化工生产的质量及效率[4]。

3计算机化工自动化仪表系统功能和结构开发

3.1化工自动化仪表系统的基本功能。在化工自动化仪表系统中通过使用计算机可高效准确的实现多项功能，主要包括：1）可自动切换量程，量程可以实际测量情况为依据动态变化，并可对满度及零点进行自动校正，时由零点漂移导致的误差得以有效避免，在简化操作过程的同时使读数更加精确。2）可同时快速的对多个检测点进行检测，完成所需数据的及时采集及整个化工生产情况的实时掌握。3）完成数字滤波，在对干扰源的特征进行分析的基础上完成适合的滤波算法的选择，从而使自动化仪表受到干扰信号影响的问题得以有效避免。4）能够自动分析修正误差，传感器大多受到其特征曲线的影响而导致参数随着外部环境因素的变化而发生改变，使进而导致误差的产生，在仪表中应用计算机技术可对误差进行分析，并在此基础上找出一定的规律，为采取相关算法进行合理修正提高支撑[5]。5）自诊断，对自动化仪表的各功能部分进行测试，在发现问题及故障的情况下及时发出报警信息，同时可对故障点进行定位和初步处理。6）实现数字处理及数据交互功能，对收集到的信息采取多层次的计算方法实现数据信息的进一步优化（包括频谱分析、标度变换、查询、分析统计等）；通过同计算机及其它设备间的交互实现数据在仪表系统中的实时高效传送过程，显著提高了系统的通信质量及效率。7）规律控制，自动化仪表系统具备PID控制及包括非线性、模糊、反馈及自适应等在内的其他规律控制功能，使仪表的控制需求得到有效满足。8）输出方式多，可以通过指针、报警等手段来实现输出，同时采用数字或模拟的手段来实现输出。9）掉电保护，仪表大多含有电池等基础设备，可转换系统运行模式，仪表在系统断电情况下可使用备用电池进行正常运转，并使用随机存储器保护数据。常规的仪表系统在获得上述功能时通常需付出较高的成本，自动化仪表通过更换一些低成本的微机芯片即可实现具体功能，在提升自动化仪表系统性能的同时降低了仪表使用及运维成本[6]。3.2计算机控制系统的基本组成。自动化仪表系统的控制功能主要通过使用计算机信息技术实现，控制系统中的输入及输出信号的格式通常不一致，系统需通过数模转换实现对信号的直接识别，化工生产自动进程通过计算机系统进行控制，计算机控制系统的硬件部分主要由自动化仪表、计算机、操控台及设备等构成，负责实现计算控制、数据信息处理、自动执行功能。计算机化工自动化仪表系统通过计算机软件完成对化工仪表的自动控制过程。需结合实际工作需要深入研究开发系统的结构及功能，成本低廉的计算机控制系统在节省仪表自动化控制成本的同时，提升了仪表系统的性能及自动化水平，充分利用计算机控制系统的相关功能，不断优化完善系统的功能，通过运用计算机化工自动化仪表系统使数据传输、通信等问题得以有效解决，实现了仪表自动校正、检测及修正误差等功能。基于各项专业设备及计算机信息技术开发系统的结构，该系统主要由计算机、化学工业仪器装备、操纵动作的管理中心等构成，系统的计算机管理模块主要负责传输、处置相关数据信息，在计算机传输、处置数值内容时先通过A/D转换装置完成所有数值到系统接受的数值格式的转换，并传输到指示施行的地方，完成机械操作过程[7]。3.3在化工企业生产现场运用的注意事项。1）计算机的选择，需以企业的管理目的、生产能力及需求（包括运行速度、储存空间、设备连接情况、位数长短等）为依据进行选择，合理分派使用专业性机器及简易机器，从而在最大程度节省资金投入的同时充分发挥机器功能，进一步提升自动化仪表系统的实用性和经济性。2）现场对调控机器进行考定审查，即在计算机当场装好后需结合其实际工作运行环境按照要求对各项规格标准进行考定核查；在确保外部配件符合标准（需独立试验）的基础上，联接主机，对连接端口的性能及速率进行试验和调整。3）整合和分析相关数值，主要机体联通外部配件和加工工艺指标，为创建数学结构模型提供支撑；通过整合和计算汇集起来的数值获取反馈结果，先控制不反馈以，不断对样品或计算方式进行修正使其同事实更加吻合，避免工艺不稳固或安全问题的发生。通过不反馈运转考定核查后，转换成控制反馈结果[8]。

4结语

在生产发展过程中引进现代信息技术已经成为化工企业跟上时代步伐的重要手段，通过充分利用计算机信息技术实现化工企业生产的自动化、信息化水平的不断提高，进而提高化工企业的生产水平及经济效益。文章在对应用和管理化工自动化仪表中存在的问题进行分析的基础上，提出了提升仪表应用及管理水平的思路，阐述了计算机化工自动化仪表系统功能和结构的开发方案，提升化工企业的智能化、信息化水平，以期提高化工企业生产发展的效能、稳定性及安全性，进而提高企业的经济量和利润。

作者:高海英 单位:西安航空职业技术学院