论化工企业的自动化控制

　　【摘要】在化工企业中，自动化控制主要指连续生产过程的自动化，即利用工控技术，通过检测仪表、PLC、工控PC等控制工具,对企业的整个生产和制造过程进行自动化检测、监督和控制,使其更具精确化和效率化，在完成各项最优的技术经济指标,切实提高经济效益的同时,也更好地节约了能源，保护了生态环境。
　　【关键词】化工；自动化；控制
　　
　　自动化控制是相对于人工控制而言的，指在无人直接参与的前提下，利用外部控制设备或装置使被控对象或过程按照预定规律自动运行。在化工企业中，自动化控制主要指连续生产过程的自动化，即利用工控技术，通过检测仪表、PLC、工控PC等控制工具,对企业的整个生产和制造过程进行自动化检测、监督和控制,使其更具精确化和效率化，在完成各项最优的技术经济指标,切实提高经济效益的同时,也更好地节约了能源，保护了生态环境。
　　1.发展历程
　　过程控制体系是自动化控制的核心，共经历了五次变革：第一代是PCS，即气动控制系统，简单的就地操作模式，只具备初步控制理论；第二代是ACS,是基于0－10mA或4－20mA的电流模拟信号，代表了电气自动控制时代的到来；第三代是CCS，源于70年代开始的对数字计算机的应用，被称作自动控制领域的一次革命；第四代是DCS，即分布式数字控制系统，得益于半导体制造技术的飞速发展和微处理器的普遍使用，最主要的特征是可由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个控制系统进行分散控制；第五代是FCS，即现场总线控制系统，是由DCS发展而来，能够连接智能测量与控制设备的全數字式、双向传输、具有多节点分支结构通信链路的数字系统。
　　伴随着过程控制体系的五次变革，化工企业的自动化控制程度也越来越高。上世纪70年代后期，从国外引进的，以DDZ-III型系列表为主，可实现全流程集中控制的自动化程度较高的30万吨/年合成氨装置和一批大中型乙烯装置和化工装置，宣告我国化工自动化控制进入发展期。80年代初，吉化公司化肥厂在氨合成生产过程中采用DCS监控合成塔温度等，开创了国内化工企业使用分散控制系统（DCS）控制生产过程的先例。80年代末90年代初，微电子技术发展和现代控制理论应用扩大，促进化工企业自动化控制进一步发展，沧州化肥厂、云南天然气化工厂等进行采管控一体的自动化试点。90年代初到现在，DCS、IPC、PLC的广泛应用，使化工企业自动化控制由单体向总体发展，由独立子系统向网络多元化系统发展。
　　2.发展趋势
　　虽然我国化工企业自动化控制发展的步伐不断加快，但由于多数企业都是在引进国外成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用，所以目前的自动化控制水平还有待提高。
　　2.1 控制装置
　　应全面扩大服务领域，着重研发基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表，满足强酸、强碱、高温、高压、易爆等特殊场合的要求，实现化工企业自动化控制数字化、智能化、网络化发展的需要。
　　2.1.1 电工仪器仪表。电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。
　　2.1.2 科学测试仪器。科学测试仪器的发展以技术含量较高的中档产品为主，如过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器。
　　2.1.3 信息技术电测仪器。信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术，总线式自动测试技术，综合自动化测试系统，新型元器件测量技术及测试仪器，在线测试技术，信息产业产品测试技术，多媒体测量技术以及相应测试仪器，用电监控管理技术等。
　　2.2 控制系统
　　控制系统的发展趋势是智能化、网络化、分散化和一体化。
　　2.2.1 FCS。正如发展历程中所述，FCS，即现场总线控制系统，是从DCS系统发展而来，因为DCS系统只是一种模拟数字混合系统，必须通过一对一式的布线来实现从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传输，不能完成仪表之间的数据信息通信交换，其可以实现的装置级和车间级的分散控制，充其量也只是集散控制。而作为应用在生产现场的全数字化、实时、开放、多节点的网络集成全分布式数字通信系统，FCS弥补了DCS的缺陷与不足，顺应控制网络的发展要求，形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络，实现了真正的智能化、网络化和分散化：智能化，指FCS将专用的CPU置入传统的测控仪表，使其各自都具有了数字计算和通信能力；网络化，指FCS用双绞线或同轴电缆等连接多个现场级测控仪表，发挥其网络节点作用，在总线上形成网络，遵循通信协议，实现现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间的数据传输与信息交换；分散性，指FCS可将从处于同等层上的另外节点上获取实时监测数据等控制信息在生产现场直接进行许多独立复杂计算，提高系统的自治性。
　　2.2.2 管控一体化。这是与前面所说的分散性相对而言的，指通过建立高度集成和开放的综合自动化信息平台，把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起，综合处理管理计划、调度优化、故障诊断、现场控制等信息。这适应了化工企业内部之间以及与外部交换信息不断扩大的需求，促进化工企业在市场经济与信息时代的飞速发展中，不断提高企业对生产的管理要求。
　　2.3 控制软件
　　主要包括人机界面软件(HMI)，基于PC的控制软件以及生产管理软件等。可采用诸如解耦控制、推断控制、自适应控制、智能控制等方法，应对因化工过程常具有的多变量、非线性、时变性、不确定性、反应机理复杂等特点而引发的控制难题，实现控制软件继续向标准化、网络化、智能化和开放性等方向发展，加速其工程化、商品化、产业化进程，特别需要提出的是专家系统等人工智能技术对复杂的化工对象来说往往可以取得事半功倍的效果，其应用前景十分广阔。