化工自动化仪表的自动控制过程研究

杨虎

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上海智英化工技术有限公司杭州分公司

摘要：现如今，我国经济发展十分迅速，自动化控制在化工工业中扮演着至关重要的角色。它不仅提高了生产效率，还增强了产品质量，并在保证操作员安全的同时降低了事故风险。本论文旨在深入研究化工自动化仪表的自动控制过程，以探讨控制系统的基本原理、控制策略的选择及研究方法的应用，从而为化工生产过程的优化提供支持。

关键词：化工自动化仪表；自动控制；过程

引言

自动化仪表在工业控制过程中扮演着重要的角色。电气仪表主要用于测量、监控和控制电气系统中的电流、电压、电阻、功率等参数，以确保电气系统的正常运行。自动化仪表主要用于测量、监控和控制生产过程中的温度、压力、流量、液位等参数，以确保生产过程的自动化和精确控制。

1化工自动化仪表的基本概念和工作原理

化工自动化仪表是指在化工生产中，用来测量、控制和调节物理量和化学量的一种自动化设备，包括传感器、信号转换器、信号处理器以及控制器等部件。传感器是化工自动化仪表的核心部件，其作用是将被测量的物理量转化为电信号，并将其传输到信号处理器进行处理和分析。化工自动化仪表的工作原理是基于控制理论和信号处理技术，通过测量被控制对象的参数，将测量结果转化为电信号，经过信号处理器和控制器的处理后，对被控制对象进行控制和调节，以达到预期的控制效果。常见的化工自动化仪表包括现场温度变送器、压力变送器、液位计、流量计及在线分析仪等

2化工自动化仪表的自动控制过程研究

2.1分散控制系统（DCS）

分散控制系统（DCS）也称为分布式控制系统，分散的过程控制装置，集中操作管理系统和数据通信系统，包括自动控制、实时监控、历史记录等区域。在分散控制系统中实时监控，属于过程管理系统，可以实时记录生产过程，捕获和传输数据信息，不会改变数据形态。按照收集数据进行分析，并利用计算机显示屏反映出实际生产状态。实时监控系统可以控制实际生产状态，确保生产过程的安全性。自动化控制系统，可以有效调整生产过程的PID参数，添加分散控制技术，提升生产过程的精准度。在实时检测生产过程时，警报功能可以及时报警突发状况，按照技术人员预设的警报值，可以在分散控制系统运转期间，及时预警故障问题，确保技术人员及时发现问题。在分散控制系统中，应当做好软件配置工作，包括应用程序软件、系统软件、网络安全软件。系统软件的配置要求，主要在于工具软件、操作系统，工程师拥有数据库管理系统、通用操作系统。应用程序软件的配置要求，在于使用接口软件包，具备历史趋势、实时趋势、日志记录、报警历史记录等功能。安全软件的配置对数据传输的安全性要求，包括将VPN系统安装在网络出口位置，避免篡改数据信息，减少网络非法访问，减少系统安全漏洞的攻击。

2.2合理应用自动化仪表诊断技术

为了防止企业生产过程中的有序性遭到破坏，保证人民在生产和生活中的迫切需求得以满足，技术人员应采取合理有效的措施提升设备的维护水平。近十几年来，随着科学技术水平的提高，石油化工领域中逐渐出现类型各不相同的智能仪表自动化设备。在此过程中，自动化诊断技术也得以广泛应用于化工生产项目中，快速、有效地解决了仪表自动化设备存在的问题。目前，人工智能技术的出现，大大加快了自动化检测领域的发展，技术人员通过这种结合起来的人工智能自动化检测技术及时排查设备故障问题，并做好自动化的分析和归类工作，并基于实际情况制定合理有效的应急方案，及时消除设备中的故障问题。在石油化工生产中，为了确保石油生产的安全性和稳定性，技术人员应将自动化诊断技术和故障报警设施充分融合起来，确保设备故障的维护效率得以大幅度提升。

2.3反馈控制与前馈控制

在化工自动化生产过程中，反馈控制和前馈控制是两种常用的控制策略，在优化生产过程、提高产品质量和确保系统稳定性方面发挥着重要作用。反馈控制是一种基于系统当前状态的控制策略，通过监测系统的输出并将实际输出与期望输出进行比较，然后根据误差来调整控制输入以使系统维持在期望状态。这意味着系统可以自动纠正偏差并保持在期望状态，反馈控制具有很强的适应性，能够应对系统参数变化和外部干扰，也能够在不确定性条件下进行控制，提高了系统的稳定性和鲁棒性，反馈控制广泛应用于化工生产过程中，如温度控制、液位控制和压力控制，在确保产品质量和生产效率方面发挥着重要作用。前馈控制是一种基于先验知识的控制策略，可提前预测系统干扰或扰动，并在其影响系统之前采取措施来抵消影响，前馈控制使用模型或先验知识来预测系统未来行为，并提前调整控制输入以抵消干扰或扰动，不依赖于实际输出的反馈信息，可以快速响应干扰且减少系统的响应时间，在已知干扰或扰动的情况下尤为有效，常应用于需要迅速应对干扰的应用，例如，化工生产过程中的喂料控制，有助于减小系统的不稳定性和振荡。

2.4安装与调试阶段

在项目建设的工程自动化施工过程中，安装与调试阶段是其中对整体工程施工水平与质量影响最大的阶段，因此在实践中必须掌握安装与调试过程中的要点，主要包含以下几点。在安装前准备阶段，需要工作人员严格按照相关规定到施工现场进行校验，确保施工现场设备运行具有较强安全性以及稳定性，同时要确保安装施工湿度、温度等因素，满足安装施工标准，并及时进行安全隐患排查工作，确定施工现场无明显安全隐患后方可进行施工。在施工前准备阶段，需要对计量装置和施工设备进行全方位、多角度质量检查，并认真核对上述施工设备是否在有效期内，若存在质量问题以及过期问题及时与厂家进行沟通进行更换，以免在后续施工过程中影响施工进度以及施工质量。安装与调试方案应进行技术交底，并妥善保管交底记录，同时在电气工程自动化施工期间，所用施工工具以及电气设备应严格遵循相关规定，并且具有较为齐全的厂家资料。调试人员需要严格按照相关规定，检测各种电气设备绝缘紧固件，包括绑扎钢带、穿心罗双绝缘电阻等，确保在调试过程中无击穿以及闪络等问题。

2.5电气仪表设备分析中的应用

电气仪表自动化，通过传感器实现通信，实时采集企业生产现场的数据，之后将数据信号传输到可编程逻辑系统、动态稳定控制系统内。系统按照预设标准，对设备运行状态进行分析，按照分析结果，科学调控设备驱动，保证电气设备运行状态的最佳化。调控操作之后，系统会产生新的数据信息，之后反馈给可编程逻辑、系统动态稳定控制系统。在信息传输期间，应当建立闭环模式，具备持续反馈功能、调控功能。闭环系统可以保障企业自动化生产的安全性，当电机设备出现故障问题时，电机控制中心（MCC）会将故障信号传输给过程控制系统，系统按照动态稳定控制系统、可编程逻辑系统，能够及时触发电器开关，从而代替主电机运转。在电气自动化仪表控制技术支持下，能够对电机温度动能参数进行分析，高效排查故障成因，将分析结果呈现在远程终端设备上。工作人员接收到警报之后，应当尽快处理电机故障。电气仪表自动化控制技术可以启用备用电机，保证生产与运转的顺利性，快速找寻故障原因，向技术人员传递警报信号。

结语

研究了化工自动化仪表的自动控制过程，探讨了与此过程相关的关键概念和方法，并对控制系统的目标、反馈机制、控制器和执行器等核心组成部分进行深入论述，采用模型预测控制器，并讨论了其设计和参数调整方法。进一步探讨了反馈控制和前馈控制这两种常用的控制策略，分析了化工生产过程的特点，包括非线性、时变性和不确定性。最后，通过实验结果分析，模型预测控制器策略可确保化工生产过程中的各项性能，并为优化化工自动化仪表的自动控制过程提供了有力的支持。

参考文献

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