仪器仪表与化工生产的自动控制研究

仪器仪表与化工生产的自动控制研究

代宝

重庆钢铁集团电子有限责任公司 重庆市 400000

摘要：现如今科学技术水平显著提升，化工生产自动控制领域内，仪器仪表的应用较为常见，通过仪器仪表控制热工参数定值，确保化工生产自动控制的实现。本文就仪器仪表与化工生产的自动控制系统构成进行阐述，明确仪器仪表的选择，进一步对仪器仪表与化工生产的自动控制要点开展探究，旨在促进化工生产质量与效率的提升。

关键词：仪器仪表；化工生产；自动化控制

就化工生产来看，自动控制是基于反馈原理来实现的，能够影响动态系统，依照预定规律应用仪器仪表数值来进行操作，满足无人状态下的运作需求。在化工生产中，仪器仪表的应用能够提升生产效率，降低人工操作的危险系数，随着科学技术的不断发展，化工生产的自动控制领域内仪器仪表应用也进入新阶段。

一、仪器仪表与化工生产的自动控制系统构成

仪器仪表与化工生产的自动控制系统构成如图1所示。

图1 仪器仪表与化工生产的自动控制系统

自动检测系统的运行，能够自行检测仪器运行参数，明确参数变化，在第一时间发现仪器故障与异常。通过自动保护系统可在事故发生时提前获取故障参数，做出预警，以便于操作人员处理故障。若故障处理不及时，可通过联锁系统采取紧急措施，将故障通路切断，对故障扩大加以防范。在自动操作系统运行中，以预先设计参数为依据，操作仪器仪表，顺利推进化工生产过程。在化工生产过程中，随着生产环境的变化，仪器仪表参数可能会出现变化，通过自动控制系统运行，能够在参数异常的第一时间自动进行纠正，缩小偏差，为仪器仪表的正常运行提供支持，仪器仪表参数精确度也得到保证。

二、仪器仪表的选择

（一）温度与压力仪表

化工生产中必须要保证热交换的稳定性，为实现这一目标，需要对生产温度进行控制。在精馏塔运行过程中，需对进料及塔顶温度进行控制，确保符合工艺要求，这是控制生产质量的关键。通过温度仪表的应用，可以测量相关参数，便于及时进行调整。化工生产中液体与气体均存在一定压力，若不符合要求则会对生产质量造成影响，甚至会引发生产事故。因此在生产中需合理选择温度与压力仪表，促进化工生产仪器安全稳定运行。

（二）流量与液位仪表

化工生产中对于流量仪表和液位仪表的应用较为常见，用流量仪表能够控制液体与气体流量，基于设计要求来控制单位时间内所流过的介质总量，保证化工生产仪器具备安全可靠的运行条件。液位仪表的应用，能够测定液体处于介质或容器中的位置，判断其与设计的相符性，为工作人员提供信息，便于了解容器中物质情况，包括体积、质量等，以便控制半成品与原料量等，促进生产质量的提升。通过自动控制系统可就液位异常做出预警，进而依据设计要求及时补充液体。

三、仪器仪表与化工生产的自动化控制要点

（一）变量选择

在化工生产中，生产工艺与变量之间存在密切联系，需要把握变量对于工艺的实际影响，以自动控制系统为支持，合理控制工艺，进而保证生产质量。比如以TD表示温度，若温度恒定，可知压力与组分之间关系确定。化工产品大多有着较高的组分浓度，易于挥发，这就需要对压力进行调整，对TD值进行控制，确保其处于恒定状态。在系统中需要优化设计现场控制站，保证控制的自动化和有效性。为促进目标的实现，可以在标准机柜内安装“I/O监视功能”、“主控制器模板”等，保证设计的优化，并及时调节压力。将系统自适应控制功能开启，保持温度恒定，合理控制变量，以便在第一时间发现参数异常，进而为化工生产创造一个安全环境。

（二）元件特性分析

化工生产自动控制系统设计中，需要就元件特性开展具体分析。这就要求相关工作人员准确测量元件的时间常数。在化工生产中，测量元件占据重要地位，但其经常会出现热阻、测量滞后等问题。以时间常数为指标，若测量元件有着较小的时间常数，与对象时间常数相比并未达到其1/10，则无需加以控制；若不符合这一条件，则需及时调整，以保证自动控制的有效性。化工生产过程中，仪器元件较常出现信号传送滞后的问题，针对此种情况，需要优化设计自动控制系统，对气压信号管路进行控制，令传送滞后参数不超出300m，直径不低于5mm。若生产条件良好，可采取电信号传递方式，规范控制信号通路，信号传送的时效性得到保证。

（三）控制规律确定

就化工生产的整个过程来看，自动控制系统主要通过P、PI和PID三种控制规律来实现，具体来看，P属于比例控制规律，以比例控制器为支持，可以保证自动控制系统的运行。在这一方式下，要对控制器状态进行把握，明确输出与偏差的比例关系。若生产中负荷存在变化，极易出现干扰问题，对系统运行产生影响。而通过控制器作用的发挥，能够发挥其抗干扰作用，实现有效控制，满足系统运行需求。通过比例控制可以把控好基本规律，可有效控制仪器仪表，顺利推进化工生产。比例-积分控制器简称PI，就是于自动控制中添加积分作用，保证控制的自动化，面对偏差时，控制器输出参数逐步调整，确保偏差得到控制，最终消除偏差，保证化工生产控制系统运行的有效性。

（四）控制参数调整

化工生产质量控制方面，需要结合具体情况进行分析，若控制方案一致，控制对象不存在异常情况，则控制质量主要受控制器参数的影响。在实际操作中，可从比例度、积分时间、微分时间等入手，对控制器参数进行调节，保证化工生产自动控制水平。为确保控制参数调整的有效性，可开展理论计算，若不具备此项条件，可通过工程整定的方法，及时调整控制参数，以通讯系统为支持，传递信息，控制仪器仪表，确保其处于良好运行状态。在化工生产的自动控制中，可建立FB-2000N DCS站，于各站之间应用管理机，为通讯信息传输提供便利，保证通信良好。在自动系统控制网络中，以IEEE8002.4为通讯协议重点，改善通讯效率，令其在10MB/s以上，从而保证信息高效传输。

四、结束语

化工生产的自动控制中，需要重视仪器仪表作用的发挥，促进化工生产效率的提升。在仪器仪表运行过程中，需要对其运行状况进行实时监测，获取信息并及时反馈，全面把控化工生产过程。未来化工生产自动控制水平的提升，需要结合生产实际来选择仪器仪表类型，优化设计自动控制系统，以促进企业盈利能力的不断增强。

参考文献：

[1] 姜宁. 试论仪器仪表与化工生产的自动控制[J]. 化工管理, 2019, 000(017):159-160.

[2] 姚龙, 高小利. 化工自动化控制及化工仪表的研究[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊), 2019.

[3] 赵耀. 仪器仪表中的自动化控制及其应用研究[J]. 科学与信息化, 2019, 000(033):P.116-116.

[4] 李新屋. 仪器仪表与化工生产的自动控制[J]. 工程技术(文摘版), 2016, 7(6):00261-00261.