朱建偉/青島后海熱電有限公司

化工儀表中智能自動(dòng)化的應(yīng)用分析

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智能化儀表在化工生產(chǎn)方面的作用是非常大的，它有效地推動(dòng)了我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化的控制系統(tǒng)提出了更高的要求，也就是對(duì)儀表的智能化提出了更高的要求。目前化工企業(yè)的生產(chǎn)裝置規(guī)模逐漸擴(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)和工藝過(guò)程也日趨復(fù)雜，智能化儀表的使用可以有效地促進(jìn)化工發(fā)展?；诖?，本文對(duì)化工儀表中智能自動(dòng)化的應(yīng)用進(jìn)行了詳實(shí)的闡釋，以供參考。

化工儀表；智能自動(dòng)化；應(yīng)用

前言

在化工生產(chǎn)當(dāng)中，具有很多液體、易燃易爆氣體等，一旦發(fā)生泄漏等事故，將會(huì)造成十分嚴(yán)重的后果。因此，為了確?；どa(chǎn)的安全性，應(yīng)當(dāng)使用化工儀表對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題并提前做好準(zhǔn)備。為了確?；x表能夠發(fā)揮出更好的，應(yīng)當(dāng)對(duì)智能自動(dòng)化進(jìn)行應(yīng)用，確保化工儀表更好的準(zhǔn)確性和密閉性，確保在生產(chǎn)當(dāng)中對(duì)各項(xiàng)化工參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。

1.智能化儀表的組成

1.1硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)主要由微處理器、存儲(chǔ)器、過(guò)程信號(hào)輸入/輸出通道、門電路以及串行數(shù)據(jù)通信口等組成。微處理器對(duì)儀器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行程序分析，再將這些信息傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器中進(jìn)行保存。過(guò)程信號(hào)輸入通道的作用是模擬信號(hào)與開關(guān)量的輸入與輸出。串行數(shù)據(jù)通信口是智能儀表與計(jì)算機(jī)溝通的重要橋梁，操作者通過(guò)數(shù)據(jù)通信口來(lái)傳輸計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)儀器儀表的控制。

1.2軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)由初始化程序、檢測(cè)程序、中斷程序與各種功能模塊組成。其中初始化程序是在上電之后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，并且檢測(cè)其是否處于正常工作的狀態(tài)。若檢測(cè)到整個(gè)系統(tǒng)無(wú)異常，便提示使用者繼續(xù)使用操作該儀器。檢測(cè)程序是采集使用者需要的數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行傳輸和管理的任務(wù)。

2.智能化儀表的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

2.1記憶性

與傳統(tǒng)儀表相比，智能化儀表的記憶性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的儀表只能對(duì)一個(gè)時(shí)刻的簡(jiǎn)單狀態(tài)進(jìn)行記錄，因其采用的是時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路，而智能化儀表內(nèi)部運(yùn)用的是隨機(jī)存儲(chǔ)器，因此智能化儀表不僅可以記憶前面的信息，也可以重現(xiàn)分析后期的信息。

2.2可編程特性

我們通過(guò)編輯需要實(shí)現(xiàn)的功能于程序之后，植入系統(tǒng)便可以替代大量的硬件結(jié)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)儀器儀表的功能。原先的大量邏輯電路，被計(jì)算機(jī)軟件的程序所替代，這叫硬件的軟件化。特別在一些接口芯片的復(fù)雜控制中，如果用程序編寫的話極為簡(jiǎn)單，但是若要用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的話，則需要大量的控制與定時(shí)電路，會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)變的復(fù)雜。

2.3精確性

智能化儀表在借助其微型體積設(shè)置同儀表進(jìn)行結(jié)合，在化工生產(chǎn)過(guò)程中，智能化儀表可以依據(jù)設(shè)定完成的程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的高效處理，節(jié)省了大量的人工計(jì)算時(shí)間，我國(guó)很多的儀表設(shè)計(jì)研究中心將自動(dòng)化儀表的微機(jī)信息處理方式進(jìn)行了精準(zhǔn)度提升，防止了儀表由于出現(xiàn)錯(cuò)誤計(jì)算后造成的生產(chǎn)被迫中斷，保證了化工企業(yè)的連續(xù)性生產(chǎn)。

3.智能自動(dòng)化在化工儀表中的應(yīng)用要點(diǎn)

智能自動(dòng)化儀表具有自動(dòng)信息監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)化功能，能將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)，且這類儀表通常能夠融入到自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，能大大提高生產(chǎn)效率，降低人工控制強(qiáng)度。化工生產(chǎn)具有一定特殊性和復(fù)雜性， 對(duì)各項(xiàng)變量控制有著較高要求，儀表必須直觀、 準(zhǔn)確、 易用，而傳統(tǒng)控制模式效率低，效果差。智能自動(dòng)化儀表應(yīng)用，由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行控制，軟件參數(shù)可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，所以儀表控制更具針對(duì)性，利用簡(jiǎn)單軟件編程便可完成復(fù)雜控制功能，且能夠進(jìn)行誤差修正，能把數(shù)據(jù)誤差降到最低。智能自動(dòng)化儀表具體應(yīng)用安裝中，必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)范，確保安全系數(shù)。

3.1監(jiān)測(cè)控制

在化工儀表智能自動(dòng)化的應(yīng)用當(dāng)中， 對(duì)于傳統(tǒng)的化工儀器來(lái)說(shuō)， 能夠?qū)崿F(xiàn)有效的完善， 對(duì)其中存在的問(wèn)題和缺陷進(jìn)行更好的解決。通過(guò)這種方式，能夠利用化工儀表更好的控制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。例如，在化工生產(chǎn)當(dāng)中，水分測(cè)定儀是一種常用的化工儀表，在化工產(chǎn)品當(dāng)中，該儀器能夠采用化學(xué)變化、物理變化等方法，對(duì)其中的含水量進(jìn)行測(cè)定，從而對(duì)化工產(chǎn)品的合格性進(jìn)行判斷，使化工儀表智能自動(dòng)化能夠在化工生產(chǎn)中更好的發(fā)揮出監(jiān)控作用。

3.2修正誤差

智能自動(dòng)化儀表之中配備了微處理器，所以，能夠以此來(lái)應(yīng)對(duì)干擾，利用這種方式來(lái)盡可能地降低誤差。比如，溫度計(jì)電路里面，要是所用敏感元件是熱電偶，在這種情況下，那么則將會(huì)產(chǎn)生非線性感應(yīng)，而將有關(guān)軟件應(yīng)用到智能溫度計(jì)之中，就會(huì)容易的把這個(gè)問(wèn)題解決，能夠?qū)犭娕荚斐傻姆蔷€性感應(yīng)進(jìn)行修正。

3.3人機(jī)界面結(jié)合

智能化儀表技術(shù)需要將智能化儀表為基礎(chǔ)，但是還需要專業(yè)化人自動(dòng)化人才的參與才能充分發(fā)揮其自身價(jià)值，對(duì)此，化工企業(yè)在應(yīng)用智能化儀表的同時(shí)，還要不斷提升自動(dòng)化儀表應(yīng)用人才專業(yè)能力，達(dá)到高度人機(jī)結(jié)合應(yīng)用效果，為企業(yè)創(chuàng)造出更多的商業(yè)價(jià)值，利用科學(xué)技術(shù)不斷壯大和發(fā)展企業(yè)的生產(chǎn)水平。

3.4實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自組織和自學(xué)習(xí)聯(lián)想記憶功能或是自適應(yīng)等可以把計(jì)算機(jī)和化工儀表連接在一起。想要區(qū)別不同時(shí)空條件和儀器儀表類別特征，可以通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表和示波器對(duì) W eb 進(jìn)行連接，再借助模式識(shí)別軟件和因特網(wǎng)就可以了，這樣做最終還可以對(duì)臨界值做出不同的響應(yīng)。以前應(yīng)用的是傳統(tǒng)的單獨(dú)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，現(xiàn)在可以用分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)備。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)跨越因特網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和測(cè)量。想要高效地完成多種形式的任務(wù)要求，就需要借助網(wǎng)絡(luò)化的智能測(cè)量環(huán)境，把不同的任務(wù)和不同類型的計(jì)算機(jī)、儀器儀表進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)合。

4.智能化儀表的過(guò)程控制優(yōu)化

在我們的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于各種限制條件的改變，最優(yōu)設(shè)定值可能在每一個(gè)時(shí)刻都是不同的。實(shí)時(shí)優(yōu)化的概念是十分復(fù)雜的，但是我們可以簡(jiǎn)單的將其分為兩類：動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制和穩(wěn)態(tài)設(shè)定值優(yōu)化。

4.1動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制

動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制：是指調(diào)節(jié)變量趨近于設(shè)定的目標(biāo)值，其目標(biāo)值是隨時(shí)間的變化而變化的，并不是一個(gè)定值。這就需要系統(tǒng)優(yōu)化反饋控制和模型預(yù)測(cè)控制方法。意味著要改變?yōu)樽罴训目刂扑惴ㄅc控制參數(shù)，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到使用者預(yù)期的要求。

4.2穩(wěn)態(tài)設(shè)定值優(yōu)化控制

穩(wěn)態(tài)設(shè)定值優(yōu)化：是指操作者設(shè)定一個(gè)代數(shù)方程而非微分方程，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)要求，考慮當(dāng)前的約束條件，計(jì)算最優(yōu)的控制參數(shù)與算法求最優(yōu)解穩(wěn)態(tài)設(shè)定值。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著儀器儀表在化工行業(yè)中地位的不斷提高，不少問(wèn)題也隨之衍生。在我們?nèi)粘５墓ぷ魃钪胁粩嗟陌l(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且去解決它才能促進(jìn)智能化儀表的自動(dòng)化更好的發(fā)展，才能促進(jìn)我國(guó)的儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平邁向更高的階段。

[1] 王睿.儀表自動(dòng)化在化工工業(yè)方面的應(yīng)用[J].通訊世界，2015，(21).

[2] 周歡.提高化工儀表自動(dòng)化管理水平的實(shí)踐思路[J].南方農(nóng)機(jī)，2015，(06).

[3] 侯艷芬.化工生產(chǎn)中的自動(dòng)化儀表控制探討[J].科技與創(chuàng)新，2015，(21).

[4] 汪春竹.石油化工自動(dòng)化控制儀表常見(jiàn)故障的原因分析[J].信息技術(shù)與信息化， 2015，(02).