自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的運用研究

鞏福猛

摘? ?要：隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，化工工業(yè)成了我國重要的行業(yè)，在我國經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)了重要的位置，同時，化工生產(chǎn)也伴隨著較大的危險性，比如易燃、易爆以及化學腐蝕等問題。在科學技術(shù)快速發(fā)展的背景下，自動化技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，特別是在化工生產(chǎn)中，大大地提高了安全性，也保證了生產(chǎn)的質(zhì)量和效率?；诖?，對自動化控制的內(nèi)容和概念進行了簡單的分析，并探究了我國化工生產(chǎn)自動化控制的情況，研究了自動化控制運用的重要性，探究了新型自動化控制技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：自動化控制;化工安全生產(chǎn);技術(shù)應(yīng)用

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，自動化控制技術(shù)成為生產(chǎn)工業(yè)的核心。自動化技術(shù)的應(yīng)用，使工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)更具多樣性、快捷性、安全性、方便性，同時，還能減少工作量，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。而化工生產(chǎn)的過程非常復雜，使用到的化學物質(zhì)大多具有一定的危險性，在生產(chǎn)中需要嚴格控制，因此，這對操作人員的專業(yè)性和應(yīng)急能力要求比較高。保障化工生產(chǎn)安全是工作的首要任務(wù)，而利用自動化控制能夠通過智能的檢測、診斷等技術(shù)，及時準確地對潛在的危險進行判斷，還能應(yīng)對一些突發(fā)事件，提高生產(chǎn)的安全性。

1? ? 自動化控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1? 自動化信息系統(tǒng)的應(yīng)用

自動化信息系統(tǒng)的應(yīng)用主要是依靠計算機輔助系統(tǒng)，比如計算機輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)、輔助設(shè)計系統(tǒng)等一系列計算機輔助系統(tǒng)。這些輔助系統(tǒng)不僅提高了生產(chǎn)工藝的效率和生產(chǎn)的標準化水平，還能幫助設(shè)計師完成一些細小零件部位的設(shè)計和制造，創(chuàng)建詳細的信息庫，為后續(xù)生產(chǎn)工作建立全面、健全的數(shù)據(jù)信息庫，加強企業(yè)內(nèi)部各單位、部門甚至是各車間的信息交流，推進工作的信息化進程，簡化工程流程，提高工作效率[1]。

1.2? 自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

自動化生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用最大的優(yōu)點就是對于機械制造過程中許多重復的工藝可以自動完成，大大減少了人工的工作量，比如零件裝配、包裝分點等工作。同時，還能減少人工工作的失誤，提高加工生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。自動化生產(chǎn)系統(tǒng)可以優(yōu)化工作環(huán)境，提高產(chǎn)品的環(huán)保性和清潔性，減少殘次品的出現(xiàn)頻率，更大程度地滿足客戶需求，提高企業(yè)效益。

1.3? 自動化設(shè)備裝配系統(tǒng)的應(yīng)用

設(shè)備的裝配是機械制造過程中重要的步驟，機械自動化裝配系統(tǒng)是重要的技術(shù)，除了可以提高生產(chǎn)效率，還能在很大程度上保障產(chǎn)品的質(zhì)量。人工的裝配工作從勞動量和智力上來說，都遠遠不及自動化系統(tǒng)的水平，自動化裝配系統(tǒng)在代替人工操作的情況下，根據(jù)預先的規(guī)則來裝配零件，進行包裝、搬運、裝箱等工作，形成了生產(chǎn)的自動化操作。自動化設(shè)備裝配系統(tǒng)的應(yīng)用在機械制造中占據(jù)了重要的位置，在產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量上作出了巨大的貢獻。

1.4? 自動化檢測系統(tǒng)的應(yīng)用

在科學技術(shù)快速發(fā)展的背景下，機械制造行業(yè)中對于復雜、特殊的功能技術(shù)要求越來越多，包括加工設(shè)備和材料、零件的質(zhì)量和性能都有了明顯的提高，所以產(chǎn)品檢測工作的難度也在不斷加大。而人工檢測的缺點除了無法滿足精密度高的檢測要求外，在效率上也無法達到企業(yè)的要求。自動化檢測系統(tǒng)的應(yīng)用恰好彌補了這些缺點，甚至為機械制造的檢測工作創(chuàng)造了新的局面。目前，應(yīng)用較多的檢測技術(shù)包括：電流信號識別檢測技術(shù)、模擬人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測技術(shù)等。自動化檢測系統(tǒng)降低了機械制造業(yè)檢測的難度，提高了準確性，確保了產(chǎn)品及相關(guān)設(shè)備技術(shù)的精確性[2]。

2? ? 自動化控制在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用情況

2.1? 各類儀表的實時監(jiān)控

自動化控制在化工生產(chǎn)線直接控制中的運用主要是儀表的監(jiān)控?；どa(chǎn)具有一定的危險性，而安全儀表能夠?qū)ιa(chǎn)中的各項數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，實時地顯示生產(chǎn)的狀態(tài)，工作人員可以直接通過儀表的數(shù)據(jù)信息來判斷是否存在危險，從而決定采取怎樣的措施。自動化控制技術(shù)的應(yīng)用就是通過微處理器與大型集成電路合理地組合而提高設(shè)備的自動化控制效果，兩者之間通過有效的配合，對生產(chǎn)過程中的情況進行準確的監(jiān)控，從而提高整個生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性。同時，根據(jù)化工生產(chǎn)不同流程以及危險性，可以對自動化控制設(shè)備進行不同的調(diào)整，實現(xiàn)對不同控制對象的選擇性控制，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)安全性的有效控制，是推動我國化工生產(chǎn)發(fā)展的重要措施[3]。

2.2? 生產(chǎn)監(jiān)控與故障診斷

在化工生產(chǎn)中，由于過程復雜、環(huán)節(jié)眾多，任何一個工作步驟出現(xiàn)問題都有可能造成安全事故。所以，利用自動化控制模塊對所有生產(chǎn)的環(huán)節(jié)進行全程監(jiān)控，通過對數(shù)據(jù)的收集和處理，與正常數(shù)據(jù)區(qū)間進行比對和分析，能夠準確地檢測出問題數(shù)據(jù)，并精確地找到問題所在。一般這種檢測是以模型為檢測方式，但是相對來說難度較大，應(yīng)用起來也比較復雜，所以在化工生產(chǎn)中，一般會使用專家知識法進行檢測。主要是有針對性地對生產(chǎn)的故障情況進行監(jiān)控，比如故障發(fā)生時間、程度、原因以及可能產(chǎn)生的后果等，通過對數(shù)據(jù)進行對比并制作出相應(yīng)圖形來反映故障發(fā)展的趨勢，幫助工作人員快速地找到應(yīng)對之策。專家知識法的應(yīng)用可以實現(xiàn)對生產(chǎn)工作的各項環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)收集和整理，將分析的結(jié)果都保存到數(shù)據(jù)庫中，提高數(shù)據(jù)診斷的準確性，擴大診斷模塊的監(jiān)測范圍。一旦這些數(shù)據(jù)在模塊中被激活，在后續(xù)對數(shù)據(jù)的系統(tǒng)整理中，就可以實現(xiàn)全過程的監(jiān)測，保障工程的安全進行[4]。

2.3? 緊急停車系統(tǒng)的應(yīng)用

緊急停車系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中應(yīng)用得比較廣泛，主要是對各種關(guān)鍵的數(shù)據(jù)和工作情況進行監(jiān)視和控制。如果發(fā)現(xiàn)監(jiān)測的內(nèi)容與正常的數(shù)據(jù)范圍嚴重偏離，緊急停車系統(tǒng)就達到了停車的標準，所以監(jiān)控系統(tǒng)就直接被緊急停車系統(tǒng)取代，對問題故障的過程實行順序停車，保證生產(chǎn)過程的安全性。這種自動停車的操作系統(tǒng)能夠保證設(shè)備和人員的安全，減少事故發(fā)生的頻率。緊急停車系統(tǒng)有3種狀態(tài)，正常停車、局部緊急停車以及全面緊急停車。根據(jù)不同的狀態(tài)會有不同的自動化操作。比如設(shè)備屬于正常維修的范圍，就會實行正常停車，如果設(shè)備因為意外事故，比如零件的損壞或者不可預期的故障，就會進行局部緊急停車，如果遇到毫不知情的停電、停水情況，就要實行全面的緊急停車，從而保證設(shè)備生產(chǎn)的安全性。當然，緊急停車系統(tǒng)主要是為了使化工生產(chǎn)技術(shù)的安全性更加穩(wěn)定，關(guān)乎著國家財產(chǎn)和人身安全，所以對該系統(tǒng)的準確性和靈敏度要求比較高。在進行設(shè)置時，停車系統(tǒng)要有檢測模塊、邏輯單元以及執(zhí)行模塊，為了保證工作的有效性，任何一部分都設(shè)置有備用的設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障，備用單元就會發(fā)揮作用，不會影響工作的準確性。

3? ? 自動化控制運用的重要性

在化工生產(chǎn)的過程中，安全管理是重要工作，必須對化工生產(chǎn)的過程進行控制，其中，使用自動化的控制方法是最有效也是最符合現(xiàn)代化技術(shù)的方式。自動化控制系統(tǒng)將控制理論和控制技術(shù)進行科學的結(jié)合，從化工原料的使用再到產(chǎn)品的產(chǎn)出，全部過程實行智能控制，同時，還要對生產(chǎn)設(shè)備工作中的溫度、電壓、液壓等有關(guān)參數(shù)實行監(jiān)測，才能保證生產(chǎn)的安全性?；ぎa(chǎn)品是下人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫奈锲?，產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)乎著人們的身體健康，許多化工產(chǎn)品在生產(chǎn)時需要用到比較危險的原料，所以產(chǎn)品也可能存在一定的危險性。因此，在生產(chǎn)過程中，必須嚴格地控制產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的安全性，對每一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，降低危險因素存在的可能性。任何一個小的失誤都可能引發(fā)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生安全事故，而自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對每個工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的準確監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)任何異常都會實行對應(yīng)的反應(yīng)，以此來降低安全事故發(fā)生的概率。可以說，自動化控制系統(tǒng)的運用是當下提高化工生產(chǎn)安全的主要措施，也是有效的措施，應(yīng)該深入研究，不斷地提高技術(shù)的運用，推動化工生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展，提高化工產(chǎn)品的質(zhì)量和安全[5]。

4? ? 新型自動化控制技術(shù)發(fā)展

4.1? 設(shè)備自動連鎖報警與檢測

在化工生產(chǎn)中，必須保障機械設(shè)備在高速工作時的安全性，所以對其溫度、濕度、壓力等各項參數(shù)的指標要求都比較高。而自動化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對這些參數(shù)進行數(shù)據(jù)的控制，一旦發(fā)生故障，參數(shù)值發(fā)生變化，設(shè)備就會進行連鎖報警，為工作人員提供維修參考，提高維修的及時性，減少故障的發(fā)生。自動化控制技術(shù)最主要的任務(wù)是對設(shè)備的工作狀態(tài)進行檢測，一旦發(fā)生設(shè)備故障，系統(tǒng)就能準確地判斷，從而提高化工設(shè)備的檢測治理和效率，保證生產(chǎn)的安全進行[6]。

4.2? 安全管理系統(tǒng)中的ESD應(yīng)用實踐

緊急停車（Emergency Shutdown Device，ESD）系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)工藝系統(tǒng)參數(shù)進行專門的監(jiān)控，從而實現(xiàn)安全自動化的生產(chǎn)。工作原理就是針對工藝參數(shù)，與其工作狀態(tài)中的參數(shù)進行對比，一旦發(fā)現(xiàn)超過了正常的范圍，將對設(shè)備進行緊急的強制性停工，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)管理的檢測和控制。所以，這種緊急停止的功效能夠保證設(shè)備的安全以及工作人員的人身安全。隨著科技水平的不斷提升，ESD系統(tǒng)的應(yīng)用也更加地深入和完善，比如繼電器逐漸被可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）代替，提高了監(jiān)測反應(yīng)的速度，對故障問題的監(jiān)測更加地深入。另外，相對于繼電器，PLC設(shè)備更加輕便和小巧，在維修和運行上，也降低了成本和難度。PLC還能實現(xiàn)編程控制，提高了工作的精確性和嚴謹性，還可以根據(jù)化工生產(chǎn)的各個不同狀態(tài)來修改程序。所以在這些優(yōu)勢上，ESD系統(tǒng)的緊急控制效果也有了較大的提升，能夠大大地降低化工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生頻率。

4.3? 自動化安全裝置的使用

隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，化工生產(chǎn)也在不斷地利用自動化控制技術(shù)來完善生產(chǎn)過程，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)、設(shè)備等各項內(nèi)容實行自動的監(jiān)測。同時，在自動化技術(shù)的深入研究中，對相關(guān)設(shè)備的設(shè)計和生產(chǎn)也在不斷地探究，推動了自動化安全裝置的研發(fā)和使用。該裝置既能夠?qū)崿F(xiàn)對危險系數(shù)的探測，也能夠自動地對事故現(xiàn)場進行處理。比如一旦有火災發(fā)生，安全裝置中的溫度、煙霧等參數(shù)就會自動檢測出事故的狀態(tài)，通過自動化的反應(yīng)控制，實現(xiàn)智能救火反應(yīng)，對現(xiàn)場狀況進行緊急的救助，減輕事故帶來的傷害。

5? ? 結(jié)語

自動化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，有效地提高了安全性和穩(wěn)定性，同時也影響了化工生產(chǎn)行業(yè)的整體發(fā)展水平，推動了我國化工行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。所以，我國必須對自動化技術(shù)進行引進和創(chuàng)新，努力跟上科學技術(shù)的步伐，不斷地優(yōu)化自動化技術(shù)水平，深入研究、大力發(fā)展自動化技術(shù)，不斷提升化工生產(chǎn)的安全性和智能性，推動我國化工行業(yè)實現(xiàn)質(zhì)的跨越，從而促進我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展。

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