浅谈仪器仪表与化工生产的自动控制

许又滟洁

摘要：随着科学技术的发展，仪器仪表在化工生产的自动控制中的应用越来越广泛了。化工生产的自动控制是通过仪器仪表在化工生产过程中对其热工参数的定值进行控制而实现的。仪器仪表在化工生产中应用，不仅通过工作效率，还为人们是身体健康提高了保障。因此在化工生产中应用仪器仪表是具有非常重大的意义。

关键词：仪器仪表 化工生产 自动控制

化工生产的自动控制是指利用反馈的原理对动态系统产生影响，从而实现在无人工的状态下，利用仪器仪表的数值使化工生产按照预先规定的规律进行运作。仪器仪表在化工生产中应用，不仅使化工生产效率得到提高，还使人类从此远离了危险的化工生产工作。现阶段，化工生产的自动控制发展比较迅速。可是在发展的过程中，无论是从全自动液态金属在核反应堆中的应用，还是测控技术与仪器专业现状分析等研究都证明了：仪器仪表在我国的化工工业中与经济发展中都发挥着无可代替的作用。因为仪器仪表种类比较多，所以通常在化工生产中的表现形式多种多样。而随着计算机的技术的发展仪器仪表在化工生产中应用也进入了一个全新的时代。

一、电力负荷仪器仪表的应用

电力负荷控制是通过对电力负荷仪器仪表的进行控制，然后对电网峰谷差进行控制，从而使电力的供求矛盾得以缓解。因为在我国大多数是采用无线电力负荷仪器仪表控制系统，所以这种方式的实施，对我国的电网的运行起到一定的保障。我国的无线电力负荷仪器仪表控制系统一般是由三个部分组成，分别是供电控制中心、用电测的终端装置以及无线信道。虽然说电力负荷仪器仪表的应用能够对我国的供电矛盾有一定的缓解作用，但这种仪表的应用也存在着不少缺点。例如这种方式的实施只是考虑供电方的利益，忽视了用电方的利益，所以很容易造成两者之间矛盾的激化。因此美国科学学院就为此提出了一个理论，就是“需方管理”理论。在电力负荷管理中，不仅要强调供电方的利益，还有强调用电方的利益，努力调动用电方的积极性，对电力负荷进行共同管理。

二、仪器仪表的自动化控制与应用

二十一世纪以来，我国经济发展迅猛，各个行业的自动化程度逐渐显著，因而对于自动化仪表以及控制系统的需求与日俱增，我国的科研工作者在理论上的不断创新以及技术工作者在实践中的不断应用，使得我国在仪器仪表的自动化控制和应用方面取得了较为显著地成就。

2.1 我国仪器仪表自动化控制发展现状

仪器仪表经过近几十年的不断发展，社会普及率大发提高，但发展不均衡。虽然相对于国外起步较晚，但是在某些领域还是能够排在世界前列。总体来说，中国的仪器仪表发展呈现出百花齐放的趋势。

近十年来，现场总线技术虽然取得了长足的进展，但在实际应用中仍未发展成熟，而基于现场总线技术之上的分布式控制以及网络式控制理论与实践，并没有得到普遍的推广和应用，而且在某些领域，和传统的仪器仪表相比，现场总线的性能表现疲软，并没有发挥出自己独特的优势。因此，亟需对仪器仪表设备实施自动化的控制，对其进行优化和升级，应用全新的理念，改进仪器仪表的结构和性能，设计虚拟仪器结构，形成网络化的控制是其今后发展的必然趋势。

2.2 仪器仪表自动化控制与应用的发展趋势

三、化工生产中设备的仪器仪表化与局部自动化

化工生产中设备的仪器仪表化是指化工生产过程中以控制某种检测仪表为主而组成控制系统和控制部分单元组合式仪表。这种仪器仪表所组成的系统结构比较简单，大多数是单输入—单输出的单回路定值系统。这种系统通常是对化工生产过程中的温度、流量或压力这些数值的定值进行控制，从而对化工生产过程中的冷凝、冷却与合成等制造工艺进行控制。在化工生产过程中通过对控制不同的温度对化工产品的质量进行控制，还有对生产的速度进行控制。不单单如此，当在化工生产过程中出现意外或者是故障时，所装置的控制仪器仪表就会发挥重大的作用，能够保障整个化工生产的正常开工。

而单元组合式仪表的实施是通过模拟技术与经典控制理论对化工生产过程进行集中控制。化工生产中设备的仪器仪表化与局部自动化在性能上只能简单地对参数进行调节或者是进行简单的串级，它所起到的作用也是非常少的，主要的作用是对系数进行稳定和对定值进行控制。

四、计算机集中式数字控制系统的应用

在21世纪，智能化、信息化与网络化已经成为这个世纪的发展主流。仪器仪表也随着科技的发展而进步，在仪器仪表领域中出现了现场总线技术。现场总线技术在仪器仪表领域中的应用是将微处理器安装在测量控制仪表上，使仪表具有数字计算和数字通信的功能。然后把多个测量控制仪表运用多条绞线串联在一起，形成一个网络系统。之后把其作为现场仪表和监控计算机之间信息与数据的传送纽带，最后在化工生产中形成分布式控制系统。这种控制系统的形成，不仅使生产者对化工生产工程的掌握更加清楚明了，还使化工生产的自动控制向智能化与网络化方向进行发展。

直接数字控制系统是利用计算机的模数等转换器对设备进行输出与输入。通常是在化工生产过程中获得信息，然后按照原先的控制算法对所要输出的数量进行计算，最后就通过输出通道直接作用于执行机构上，从而在化工生产中形成一个循环的运作系统。而且直接数字控制系统在化工生产中不单单可以对一个回路进行控制，还可以对多个回路进行控制。直接数字控制系统在化工生产过程中的应用还有很多优点，例如可以对多个回路进行调节，还可以非常容易对复杂的规律进行控制。

计算机集中监督控制系统是由操作系统与直接数字控制系统结合起来运作的监督控制系统。两者相互合作，共同维护着计算机集中监督控制系统的运作。在计算机集中监督控制系统通常是通过计算機对化工生产的过程的参数进行检查，然后通过控制计算法进行计算，并且把所计算出来的最优值传送给直接数字控制系统，最后由直接数字控制系统对化工生产进行控制。计算机集中式数字控制系统在化工生产中的应用不仅提高了PID的控制效果和性能，还能够克服环境因素对自动控制的干扰，还有对维护系统的稳定起到一定的作用。

随着现代工业的快速发展，在化工生产中对其自动控制的要求也越来越高。但是集中式计算机控制系统在控制的过程中存在可靠性低与抗干扰性能不高的缺点，因此逐步不适应现代化工业的发展。但DCS系统却不单单拥有计算机控制系统的精确性，还拥有仪器仪表的可靠性，因此在化工生产中广泛应用。

五、结束语

本文通过对仪器仪表在化工生产的自动控制中的应用情况进行分析与讲解。现阶段我国的仪器仪表在化工生产中实现从设备的仪器仪表化与局部自动化到化工生产中计算机集中式数字控制系统应用的飞跃发展，我们也相信在未来的化工生产的自动化中仪器仪表的应用会更加广泛。因此我们要继续加强对仪器仪表的研究，为化工生产的自动控制提供更多可能性。

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