自动化控制在化工安全生产中的应用及优化

刘杰   周善路    王亮

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摘要：化工作为现代工业体系中举足轻重的部分，其安全管理尤为重要，因此现代自动化控制会技术在化工安全生产中的应用非常重要。文章阐述了化工安全生产管理的难点，分析了加强自动化控制技术应用及优化的必要性。对仪表监控、故障诊断、紧急停车等自动化控制技术的应用方式、优点及不足之处进行了探讨，重点探讨了紧急停车技术系统在化工安全生产中的应用方式和优化思路，希望能为相关生产企业及从业者提供参考。

关键词：自动化控制；化工安全生产；应用及优化

引言

新形势下，建设高质量经济发展模式成为各个生产领域的共识，其中非常关键的一点在于加强现代技术应用。目前,自动控制系统已经被广泛地应用到化工企业安全生产当中。随着计算机软件、信息化、通信网络等技术的不断发展，自动化控制在各个生产领域中的应用水平越来越高。化工生产活动中，涉及到大量的危险品及化学工艺，其安全管理面临着较大的挑战。因此，在化工企业的生产管理技术升级中，安全生产管理是自动化控制技术的主要应用领域。积极确定当前化工安全生产中加强自动化控制技术应用，解决当前存在的难点，明确优化方向，为相关技术应用在该领域发展中提供理论指导。

1自动化控制技术的概述及重要性分析

PLC自动化控制技术概述。PLC可以实时监测和控制化工生产过程中的各种参数，例如温度、压力、液位、流量等。通过与传感器和执行器的连接，PLC能够获取准确的实时数据，并根据预设的逻辑规则和算法自动调节设备操作，确保化工过程在安全、稳定和在规定的范围内运行。化工生产过程中存在着各种危险和风险，如高温、高压、有毒物质等。PLC可以实施安全逻辑控制，通过监测和验证不同设备之间的安全间隔，防止操作员在危险区域内工作。PLC还可以实现设备互锁、安全启停和紧急停止等功能，确保设备在安全条件下运行，保护人员和环境的安全。化工生产中的反应过程通常需要精确地控制和调节。PLC可以根据预设的控制算法，实时监测反应过程中的温度、压力、浓度等参数，并自动调节反应条件，以保持反应的稳定性和效率。

2化 工 自 动 化 仪 表 及 控 制 系 统 智 能 化 功 能

2.1数 据 存 储 功 能

自 动 化 技 术 在 化 工 生 产 中 的 应 用 主 要 体 现 在 自 动化 仪 表 以 及 智 能 化 控 制 系 统 两 个 方 面 ， 而 仪 表 作 为 化 工生 产 中 非 常 重 要 的 一 项 设 备 ， 智 能 化 系 统 的 应 用 能 够 对仪 表 进 行 通 电 操 控 ， 即 便 是 出 现 断 电 问 题 ， 也 能 够 保 障及 时 恢 复 。 而 在 化 工 生 产 中 ， 一 旦 出 现 了 仪 表 短 路 或 者断 电 的 问 题 ， 就 会 直 接 导 致 仪 表 的 存 储 数 据 以 及 相 关 参数 丢 失 ， 而 最 终 对 生 产 流 程 造 成 严 重 的 负 面 影 响 。 最 为重 要 的 是 ， 仪 表 在 断 电 或 短 路 重 连 后 ， 就 会 直 接 回 到 初始 状 态 ， 不 仅 会 造 成 人 力 以 及 资 源 上 的 浪 费 ， 还 会 严 重影 响 正 产 生 产 。 只 有 控 制 系 统 在 生 产 中 应 用 后 ， 才 保 障了 仪 表 故 障 后 不 会 出 现 数 据 丢 失 问 题 。

2.2计 算 功 能

在 以 往 的 化 工 生 产 中 ，技 术 人 员 需 要 基 于 基 础 参数 来 模 拟 后 续 计 算 ， 而 这 样 的 计 算 方 式 也 只 能 处 理 部分 简 单 数 据 ， 当 出 现 需 要 计 算 的 数 据 量 大 且 繁 杂 的 情况 时 ， 不 仅 会 耗 费 大 量 的 人 力 与 时 间 ，其 精 准 度 也 无法 得 到 保 障 。 但 自 动 化 仪 表 与 智 能 化 系 统 在 生 产 中 应用 后 ， 就 充 分 发 挥 了 数 字 电 路 控 制 在 仪 表 数 据 提 取 与计 算 中 的 优 势 ， 不 仅 能 够 在 短 时 间 内 对 仪 表 参 数 进 行分 析 ， 还 能 够 提 升 计 算 结 果 的 准 确 度 ，这 为 仪 表 在 化工 生 产 中 的 重 要 作 用 发 挥 起 到 了 很 大 的 促 进 作 用 。

2.3编 程 功 能

编 程 技 术 在 系 统 中 的 应 用 能 够 充 分 发 挥 程 序 的 诸多 功 能 ， 通 过 运 用 系 统 代 替 硬 件 的 方 式 ，将 仪 表 在 化工 生 产 中 的 各 项 功 能 充 分 利 用 起 来 。我 们 能 够 根 据 对逻 辑 电 路 的 分 析 得 知 ， 计 算 机 软 件 技 术 在 系 统 中 的 应用 ， 相 比 较 人 工 技 术 来 说 固 然 具 备 诸 多 优 势 ，但 是 在接 口 芯 片 等 高 难 度 的 控 制 中 就 需 要 非 常 专 业 的 技 术 来完 成 。 而 编 程 功 能 在 其 中 的 应 用 就 有 效 解 决 了 这 一 问题 ， 相 关 工 作 者 只 需 要 基 于 电 路 控 制 系 统 的 性 能 运 用硬 件 完 成 程 序 的 编 写 ， 就 能 够 在 传 统 仪 表 的 基 础 上 优化 其 使 用 状 态 。

3自动化控制技术在化工生产中优化分析

3.1变量与PLC的地址分配

根据任务分析，PLC需2个输入点：加热开关I0.1、报警确认键I0.2；需要3个输出点：加热输出Q0.1、报警灯Q0.2、报警喇叭Q0.3。选择广泛使用和支持的通信协议，如MODBUS、Profibus、Foundation Fieldbus等。这些标准化协议能够确保不同品牌和型号的PLC设备之间的互操作性，简化通信设置和集成。引入现场总线技术，如Profibus DP、FoundationFieldbus、Ethernet/IP等，可以实现多个PLC设备之间的实时数据传输和通信。现场总线技术提供了高速、可靠的通信通道，能够满足化工生产过程对实时性和可靠性的要求。在PLC设备之间的通信链路中引入冗余和容错机制，如备份通信线路、冗余控制器等。这样可以提高通信的可靠性，当一个通信路径出现问题时，系统能够自动切换到备用路径，确保数据传输的连续性和稳定性。确保PLC设备之间的通信网络具有适当的安全保护措施。使用防火墙、虚拟专用网络（VPN）等技术来保护通信网络的安全性，限制未经授权的访问和数据泄露的风险。通过系统集成和配置工作，确保PLC设备之间的通信设置正确，并建立监控机制来实时监测通信状态。定期进行故障排查和维护工作，及时解决通信故障，保障系统的稳定性和安全性。

3.2优化方向

关于化工安全生产实时监测及故障诊断技术的优化升级，主要也是从网络化、智能化方向入手。目前，关于化工安全生产的故障诊断中，比较主流的方式有基于解析模型的过程监测以及专家系统。其中，前者是在解析模型的基础上，对化工生产过程进行监测，识别异常信息，并推断可能出现的故障问题。但是，目前技术条件下，基于解析模型的过程监测，需要建立在高质量、精确建模的基础上，所以其前期投入是比较大的。而专家系统主要是通过通信网络和数据库系统，在化工安全生产过程中不断积累专家知识、经验，对各种故障的诊断方式进行持续优化，进而提高安全风险识别及故障诊断水平。

3.3实时监测及故障诊断

在实时监测和故障诊断中，PLC技术在数据采集和处理方面起着关键作用，如图2所示。自动控制系统通过传感器采集化工生产中的各项主要数据，这些数据被传输到PLC控制器中进行处理和分析。PLC系统的数据处理功能允许对采集到的数据进行预处理、滤波、校正等操作，以消除噪声和干扰，提取出有用的信息。通过应用数据处理算法和模型，PLC系统可以进行数据分析和判断，判别当前状态是否正常，并进一步诊断潜在故障。实时监测和故障诊断算法可以基于设定的规则和故障模式，监测数据的变化和偏离，以检测异常和故障事件。一旦异常或故障被检测到，PLC系统可以触发相应的报警和通知，使操作人员能够及时采取措施来解决问题。

3.4 现场 总 线 控 制

在 我 国 现 代 化 发 展 步 伐 不 断 加 快 的 背 景 下 ，以 往所 应 用 的 集 散 控 制 系 统 也 开 始 逐 渐 被 总 线 控 制 系 统 所替 代 ， 而 这 作 为 一 种 更 为 先 进 的 升 级 系 统 ，在 化 工 生产 企 业 的 生 产 线 上 已 经 得 到 了 广 泛 的 使 用 。该 系 统 的特 点 是 在 化 工 生 产 的 监 控 中 ，把 仪 表 转 变 为 系 统 中 一个 网 络 节 点 ， 并 实 现 各 个 节 点 之 间 的 相 互 串 联 。 化 工企 业 只 需 要 将 相 关 数 据 信 息 给 到 生 产 现 场 的 工 作 人员 ， 生 产 设 备 的 管 理 人 员 就 能 够 根 据 这 一 数 据 准 确 把控 仪 表 的 详 细 使 用 情 况 ，并 进 行 相 应 的 诊 断 。而 智 能化 系 统 以 及 自 动 化 仪 表 在 生 产 中 的 应 用 ，也 省 去 了 组件 安 装 的 环 节 ，能 够 将 其 直 接 安 装 在 现 有 的 系 统 中 。

结语

综上所述，如今社会经济快速发展的背景下，化工厂的生产规模逐步扩大，相应的安全生产管理工作面临着诸多挑战。自动化控制技术作为现代化工生产中十分重要的技术，在安全管理方面也拥有很好的应用价值。通过对现代化工厂安全生产实际情况的分析，可以从仪表自动化、故障自动化诊断以及紧急停车系统等角度出发，融合现代通信技术、传感器技术，以及神经网络、专家系统、物联网等智能技术，进一步优化自动化化工安全生产管理机制，实现高度精确、智能化的安全管理，在保障化工生产安全的基础上，推动产业高质量发展。

参考文献

[1]沈华.自动化控制在化工安全生产中的应用及优化[J].化工管理,2023(6):91-94.