化工自动化仪表的自动控制过程研究

化工自动化仪表的自动控制过程研究

马临江  张昌武

乌鲁木齐石化公司机电仪运维中心保运项目部 新疆乌鲁木齐830019

摘要：在过去，仪器的使用需要专门的人定期进行应用测试，这不仅需要专业人员熟悉仪器仪表，还需要了解不同参数的含义并手工记录。自动控制的应用是代替人工，可以通过自动控制直接记录和反馈设备的参数，可以节省人力资源的成本，还可以实现实时监控的作用，所以应该引起重视。为进一步发挥仪表设备与自控系统功能，需明确企业生产电气自动化主要设备构成，加强自动化设备生产管理，保证企业稳定运行，贯彻落实电气自动化目标。

关键词：化工自动化仪表;自动控制

引言

自动化仪表是现代工业生产中的重要设备，它可以为人们提供有关生产过程的关键信息，使人们能够准确、快速地掌握生产状态，从而实现有效的控制和优化。自动化仪表的准确性和稳定性对保证生产安全、提高生产效率、降低能耗、保护环境起着至关重要的作用。

1.自动化仪表工作原理

自动化仪表是由许多自动化部件组成的一种仪表工具，具有完善的使用功能，自动化程度高，包括测量、显示、记录等功能。在电气系统运行期间，自动化仪表通过传感模块，持续采集被测目标的电流、电压、温度等参数的现场监测信号，把信号上传至系统后台进行处理，将信号转换为可识别的数字量，再把转换结果同步显示在仪表显示器上，帮助工作人员直观、全面地掌握电气系统总体运行工况或单台电气设备的运行状态。在必要情况下，可以在自动化仪表内增设闭环控制与报警功能，闭环控制是定期对比各项参数的输入值、输出值，二者偏差超过允许范围后自动执行参数纠偏调控指令，并向现场工作人员和电气系统发送报警信号[1]。

2.自动化仪器仪表分类

自动化仪表主要是将自动化控制技术深度融入的仪表，虽然目前它还具有广泛的发展空间，但在一些领域已经得到了较为深入的应用。目前，自动仪表按照不同的用途进行分类，可分为不同行业的仪表，包括运输用汽车仪表、航空航海仪表、教学、医疗、工业、农业等方面的仪表。而按照功能进行分类，则可以将仪表分为检测、记录、报警、计算等不同方面的仪表。由此可见，自动化控制技术在仪表中的应用虽然还不够全面，与一些市场需求存在不符合的情况，但是其在各个领域、各个方面都已经有所渗透。

3.仪表自动化与自动化控制技术

3.1人机界面操作技术

人机接口操作技术，对仪表自动化控制的依赖度高，能够有效控制电子仪器，促进工业企业的发展。传统用户界面操作问题比较多，很难控制电器的测量仪器，所以要更新和完善操作程序。在使用仪表自动化设备时，应当选择适宜的操作技术，保证电气仪表、操作人员的互补，全面提升操作效率，保证设备生产效率与质量。操作人员使用实用的操作程序，简化复杂的操作流程，注重用户界面操作技术的更新，做好程序优化工作，提升工作效率与质量。

3.2数据测量与整合

为了保证仪表自动化的运行质量，需要全面收集数据信息，测量数据进度，整合不同类型的数据，掌握控制系统的运行状态，使系统性能满足要求。整合企业的生产工艺和电气仪表功能，通过定制化服务提高控制精度。自动控制系统，主要是通过网络平台来传递信息。相比传统通信技术，自动化控制系统，加快了信息传输速度，提升自动化控制效率与质量。技术人员通过监视器设备，能够随时掌握系统运行状态，将控制信息存储到数据库内，方便技术人员调阅信息，提供个性化定制，全面满足任务控制要求[2]。

3.3PLC设计

PLC主要由核心CPU、存储器和接口电路等元器件组成，其主要特点是设计紧凑、功能多样、维护方便。PLC可用于多种应用场景，该技术采用的通用接口电路增强了其适应性，保证了系统的稳定运行。PLC技术以统一的通信协议为支持，这种模式也有效避免了在数据传输过程中面临的协议转换问题，让监控数据的快速传输和透明化监控成为可能。随着技术的发展，为了满足行业发展需要，适应电气自动化控制的发展需要，PLC配备了多个数据传输接口，12Mbps的最大传输速率保障了数据的稳定传输。PLC支持编程逻辑组态，用户可以灵活设置接口地址，且该技术提供时钟脉冲信号，能用于驱动电气仪表，这种模式也进一步提升了自动化控制系统的监测与控制效果。

3.4改善系统架构

把架构拆解为设备层、通信层和用户层，保持相邻层级紧密衔接状态。设备层以电气自动化仪表、现场电气设备为主，负责全面采集现场监测信号，驱使电气设备按照指令内容展开动作。通信层以网关设备为主，把现场监测信号进行初步处理后上传至系统后台，并把监控主机下达的控制指令转发给指定编号的电气设备及仪表设备。用户层由监控主机和软件程序组成，通过操作界面向工作人员可视化展现电气系统运行状况，基于程序准则维持电气系统运行，以及执行工作人员手动下达的各项命令。

3.5加强虚拟技术与仪器仪表的结合

目前自动控制技术在仪表开发中的应用还包括相应的虚拟技术，因此加强虚拟技术的集成也可以促进自动控制技术的全面应用。对此，设计人员可以直观地设计虚拟机，充分利用源代码来提高仪器的自动化水平，还可以针对不同的设备进行针对性的解读，而且使用虚拟机不仅可以解决不同领域仪器使用的差异，还可以节省生产成本，甚至投入批量生产。比如说，生产厂家将虚拟器植入到仪器仪表设备以后，相应的客户只需要向厂家说明使用需求，然后厂家将代码的信息给予客户，这样便会实现虚拟器的有效驱动，也能够满足使用过程中的各项要求，会与生产设备等应用联系得更加密切。同时仪表的生产厂家也可以通过市场调查等多样化的方式来了解更多客户的实际需求，在生产的过程中只需要对虚拟器技术进行优化和发展，便能够促进自动化仪表的优化

[3]。

4.自动化仪表的发展趋势

4.1网络化

随着工业4.0、物联网(IoT)和数字化转型的不断推进，热工仪器和自动化仪器的发展趋势日益明显，其中之一就是网络化。网络化不仅是指仪器与设备之间的连接，还涉及到设备与系统、设备与用户、设备与云数据之间的互联。在传统的工业生产环境中，各种仪器设备往往是孤立存在的，无法实现数据的共享和交互。然而，随着网络技术的发展，热工仪表与自动化仪表能够通过先进的网络协议，如工业以太网、无线通讯技术等，实现设备间的信息交流和数据共享。这样一来，工厂管理者可以获得全面、实时的生产数据，便于监控、分析和优化生产流程，进一步提高生产效率和质量。

4.2智能化

随着人工智能和大数据技术的快速发展，热工仪表智能化、自动化仪表成为不可忽视的趋势。智能是物联网的进一步扩展和深化，强调通过先进的算法和数据分析，赋予设备更高层次的决策能力和自主性。在智能化的推动下，热工仪表与自动化仪表已经开始拥有自我学习和自我优化的能力。例如，通过深度学习算法，设备可以对大量的运行数据进行分析，识别出数据中的模式和规律，从而预测设备的运行趋势，及时调整操作参数，提高设备的性能和效率。

结束语

综上所述，仪表自动化控制技术对化工企业的高质量运营有很大的促进作用。人员必须提高电气自动化仪表和电气自动化控制技术的重要性，明确电气自动化仪表的应用发展趋势，充分发挥仪表自动化控制技术的优势，充分保证化工生产的安全可靠，为化工工业的安全高质量发展发挥作用。

参考文献：

［1］周小波，张明礼.浅析工业自动化仪表与自动化控制技术［J］.山东工业技术，2017，13（9）：220-229.

［2］孙旭光，丁流苏.工业自动化仪表与自动化控制技术的问题及应用［J］.城市建设理论研究：电子版，2018，10（22）：320-328.

［3］张艳鹏，张嘉男.浅析工业自动化仪表与控制系统的发展分析［J］.电源技术应用，2018，10（23）：356-358.