[摘 要]自動(dòng)化儀表控制技術(shù)是科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的產(chǎn)物。該技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)被廣泛應(yīng)用，石油化工企業(yè)對(duì)于推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了顯著的作用，石油化工企業(yè)作為工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要分支，將天然氣和石油作為原料生產(chǎn)各類(lèi)石化產(chǎn)品。近幾年伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，石油化工企業(yè)原有的生產(chǎn)模式也需要不斷調(diào)整和創(chuàng)新，積極將自動(dòng)化儀表控制技術(shù)應(yīng)用到石油化工企業(yè)中，可提高企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化和集約化程度，對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)石油化工企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。本文主要分析了自動(dòng)化儀表控制技術(shù)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用情況，如下表述。
現(xiàn)代控制理論在不斷成熟和完善的背景下，為自動(dòng)化儀表控制技術(shù)的研發(fā)提供了良好的條件。石油化工企業(yè)作為我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要分支，積極將自動(dòng)化儀表控制技術(shù)融入其中可以推動(dòng)企業(yè)的發(fā)展，在提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。目前自動(dòng)化儀表控制技術(shù)逐漸得到了更多企業(yè)的認(rèn)可，尤其是在石油化工企業(yè)中該技術(shù)有非常廣闊的發(fā)展空間。
1 自動(dòng)化儀表的有關(guān)介紹
1.1 自動(dòng)化儀表的構(gòu)成
自動(dòng)化儀表的功能較多，其中顯示儀表具有模擬與數(shù)字、記錄和指示等功能，顯示儀表又包括指示儀表、
數(shù)顯儀表、指示儀表和模擬儀表等。其中多點(diǎn)記錄和單點(diǎn)記錄是記錄儀表的主要類(lèi)型。記錄儀表在有紙無(wú)紙的情況下又可以分為
無(wú)紙記錄儀和
有紙記錄儀，如果是有紙記錄則又可以分為打印記錄和筆錄。單元組合式調(diào)節(jié)儀表和基地式調(diào)節(jié)儀表是調(diào)節(jié)儀表的主要類(lèi)型。自動(dòng)化儀表引入了微處理機(jī)后，可以將調(diào)節(jié)器分為固定程度調(diào)節(jié)器和編程調(diào)節(jié)器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式的不同可以分為活塞式、薄膜式以及長(zhǎng)形成執(zhí)行機(jī)構(gòu)等[1]。
2 檢測(cè)、執(zhí)行儀表分析
2.1 壓力儀表
壓力儀表直接影響企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，因此壓力儀表被企業(yè)尤為關(guān)注。SC-430A
壓力變送器用于測(cè)量氣體、液體和蒸汽的壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成 4~20 mADC 的電流信號(hào)輸出。SC-430A 也可以通過(guò) BRAIN 手操器或 CENTUM CS/μXL 或 HART375 手操器相互通訊，通過(guò)它們進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控等。機(jī)械式壓力儀表中彈性敏感元件機(jī)械強(qiáng)度較高，且生產(chǎn)較為便捷。以上優(yōu)勢(shì)使得機(jī)械式壓力儀表在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被廣泛應(yīng)用。壓力儀表的指針可以顯示出測(cè)量范圍內(nèi)的壓力值，通常情況下壓力儀表刻度盤(pán)指示范圍一般在 270 度。
2.2 溫度儀表
溫度儀表采用模塊化結(jié)構(gòu)方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、性?xún)r(jià)比高，適用于塑料、食品、包裝機(jī)械等行業(yè)，也適用于需要進(jìn)行多段曲線(xiàn)程序升/降溫控制的系統(tǒng)。溫度記錄儀、溫度計(jì)以及溫度送變器是常見(jiàn)的溫度儀表類(lèi)型。溫度儀表包括一次儀表和二次儀表，其中
熱電偶、
熱電阻、
雙金屬溫度計(jì)、
就地溫度顯示儀等是一次儀表的主要結(jié)構(gòu)，溫度記錄儀、
溫度巡檢儀、溫度顯示儀、
溫度調(diào)節(jié)儀、
溫度變送器等是二次儀表的主要結(jié)構(gòu)。
2.3 流量?jī)x表
流量?jī)x表種類(lèi)較多，如
電磁流量計(jì)、
渦街流量計(jì)、浮子流量計(jì)、科氏力質(zhì)量流量計(jì)、熱式(氣體)質(zhì)量流量計(jì)、
超聲波流量計(jì)、
渦輪流量計(jì)等，石油化工生產(chǎn)中流量?jī)x表的應(yīng)用情況是較為常見(jiàn)的。石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用耐腐蝕型流量計(jì)可以檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中氣體介質(zhì)流量和腐蝕性液體，結(jié)合相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果，采取有效措施可以確保石油化工生產(chǎn)的安全性[2]。
2.4 物位儀表
物位測(cè)量?jī)x表是測(cè)量液態(tài)和粉粒狀材料的液面和裝載高度的工業(yè)自動(dòng)化儀表。測(cè)量塊狀、顆粒狀和粉料等固體物料堆積高度，或表面位置的儀表稱(chēng)為料位計(jì)；測(cè)量罐、塔和槽等容器內(nèi)液體高度，或液面位置的儀表稱(chēng)為
液位計(jì)，又稱(chēng)液面計(jì)；測(cè)量容器中兩種互不溶解液體或固體與液體相界面位置的儀表稱(chēng)為相界面計(jì)。石油化工生產(chǎn)中物位儀表也較為常見(jiàn)，該自動(dòng)化儀表的應(yīng)用可以確保石油化工行業(yè)液位測(cè)量更加精準(zhǔn)[3]。
3 自動(dòng)化儀表控制技術(shù)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用分析
3.1 智能控制技術(shù)的應(yīng)用
智能控制理論下可以對(duì)人類(lèi)的思維方式進(jìn)行模擬，起到控制生產(chǎn)過(guò)程的目的。模糊控制、專(zhuān)家控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是目前較為成熟的智能控制理論。
3.1.1 模擬控制石油化工
模擬控制石油化工時(shí)可以按照人工操作思維程度執(zhí)行工作。其中具體控制流程如下，結(jié)合化工采樣得到對(duì)應(yīng)的輸出值，對(duì)所選擇系統(tǒng)輸出石油化工數(shù)據(jù)變量展開(kāi)計(jì)算。隨后將輸出變量精確值轉(zhuǎn)換成模糊量。在模糊控制規(guī)則以及模糊變量下，結(jié)合相應(yīng)的模糊推理合成規(guī)則對(duì)模糊控制量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后得出更為準(zhǔn)確的石油化工控制量。
3.1.2 專(zhuān)家系統(tǒng)或?qū)＜铱刂剖突?/div>
專(zhuān)家系統(tǒng)或者專(zhuān)家控制石油化工離不開(kāi)專(zhuān)家人員豐富的知識(shí)積累和工作經(jīng)驗(yàn)。構(gòu)成專(zhuān)家遙控器的部件較多，如控制器、推理器以及知識(shí)庫(kù)等。專(zhuān)家控制器非常為核心的環(huán)節(jié)就是專(zhuān)家知識(shí)，及其自身含有的專(zhuān)家知識(shí)直接影響專(zhuān)家控制器的好壞。其中知識(shí)庫(kù)中包含的專(zhuān)家知識(shí)是較多的，如使用規(guī)則知識(shí)、工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、自學(xué)習(xí)知識(shí)、控制理論知識(shí)以及處理特殊問(wèn)題的知識(shí)等[4-5]。
3.2.1 模型預(yù)測(cè)控制
模型預(yù)測(cè)控制作為一種較為特殊的控制方式，是建立在閉環(huán)優(yōu)化控制策略基礎(chǔ)之上的。模型預(yù)測(cè)控制主要具備以下三個(gè)功能，一是可以對(duì)未來(lái)的動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，在預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)下可以將擬合石油化工生產(chǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型顯示出來(lái)；二是呈現(xiàn)出來(lái)的控制作用可以在不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)下反復(fù)實(shí)施。借助該模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)可以對(duì)石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程采樣周期展開(kāi)預(yù)測(cè)，明確出非常佳的控制序列，將非常佳的控制序列納入到石油化工生產(chǎn)程序中可以?xún)?yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)；三是該控制系統(tǒng)可以起到反饋校正的目的。所謂反饋校正就是對(duì)模型預(yù)測(cè)精確程度進(jìn)行檢測(cè)，以免較大誤差的出現(xiàn)。模型預(yù)測(cè)控制是建立在系統(tǒng)脈沖和階躍響應(yīng)非參數(shù)模型基礎(chǔ)之上的。經(jīng)過(guò)大量的生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，模型預(yù)測(cè)控制不僅可以對(duì)每個(gè)采樣時(shí)刻出現(xiàn)的模型偏差以及失真等問(wèn)題有效解決，也可以解決干擾引起的不確定動(dòng)態(tài)。此外，改變對(duì)應(yīng)不等式約束可有效解決傳感器和調(diào)節(jié)器失調(diào)等問(wèn)題。目前在模型預(yù)測(cè)控制中應(yīng)用較為普遍的是CARIMA和ARMA等輸入輸出參數(shù)化模型預(yù)測(cè)控制。伴隨先進(jìn)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在 LQG 算法和 LQ 算法下又衍生
出了滾動(dòng)時(shí)域控制。現(xiàn)階段石油化工企業(yè)應(yīng)用模型預(yù)測(cè)控制的情況是較為多見(jiàn)的，該控制方式在石油化工行業(yè)中有廣闊的發(fā)展前景，憑借其高控制效果、強(qiáng)魯棒性的特點(diǎn)可有效解決石油化工生產(chǎn)中不確定和非線(xiàn)性等問(wèn)題[6-7]。
4 石油化工企業(yè)中自動(dòng)化儀表控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析
4.1 應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展
未來(lái)的自動(dòng)化儀表控制技術(shù)在應(yīng)用系統(tǒng)上會(huì)更加成熟與完善。DCS 與 FCS 長(zhǎng)期共存，兩者可以起到協(xié)同促進(jìn)的作用，共同推動(dòng)石油化工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。石油化工企業(yè)中 FCS 作為具有代表性的自動(dòng)化儀表技術(shù)，其先進(jìn)性kao_qian于 DCS，但是 DCS 應(yīng)用系統(tǒng)更為成熟。DCS 與 FCS 相互配合可以有效借助 DCS 成熟經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)促使 FCS 優(yōu)勢(shì)得到更為全面的體現(xiàn)。
4.2 儀表軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展
儀表軟測(cè)量技術(shù)也是今后自動(dòng)化儀表控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一。石油化工行業(yè)中將儀表軟測(cè)量技術(shù)納入其中，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)資料，在自動(dòng)化故障診斷技術(shù)的幫助下可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障信息，確保石油化工設(shè)備的正常運(yùn)行[10]。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，自動(dòng)化儀表控制技術(shù)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用是較為常見(jiàn)的。該技術(shù)的應(yīng)用可以明顯提高石油化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，能為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。相信未來(lái)的自動(dòng)化儀表控制技術(shù)會(huì)發(fā)展得更加成熟與完善，帶給企業(yè)更多的便利。
