任玉超

（山東華魯恒升集團(tuán)德化設(shè)計(jì)研究有限公司，山東德州 253000）

當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)以及主題就是朝著信息化的方向發(fā)展，在這樣的社會(huì)背景之下，各行各業(yè)都需要將自身的技術(shù)與此類(lèi)技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合和應(yīng)用，從而提高自身技術(shù)水平。在石油化工行業(yè)之中同樣也需要利用到此類(lèi)技術(shù)，在當(dāng)前的行業(yè)背景之下需要充分地利用此類(lèi)信息化技術(shù)來(lái)對(duì)石油化工的儀表控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，從而提高行業(yè)整體的發(fā)展速度和質(zhì)量。目前可以充分利用DCS技術(shù)來(lái)開(kāi)展系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中相關(guān)人員所需要注意的內(nèi)容較為復(fù)雜，若是在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)能對(duì)此類(lèi)內(nèi)容進(jìn)行提前分析和觀(guān)察，那么最終得到的系統(tǒng)的精準(zhǔn)度無(wú)法得到保障，從而會(huì)降低系統(tǒng)的質(zhì)量。本文主要對(duì)當(dāng)前基于DCS的石油化工儀表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。

1 性能設(shè)計(jì)要求

對(duì)于石油化工行業(yè)所應(yīng)用的儀表控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)之前首先需要對(duì)其具體的性能需求進(jìn)行了解和掌握，若是在缺少了對(duì)應(yīng)要求的情況之下開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，那么自然無(wú)法保障系統(tǒng)的質(zhì)量以及實(shí)用性，因此相關(guān)人員在開(kāi)展設(shè)計(jì)之前首先需要對(duì)其具體的要求進(jìn)行掌握，之后對(duì)其展開(kāi)全方面地分析以及計(jì)算，從而確定設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)部分內(nèi)容的要點(diǎn)，以此來(lái)切實(shí)提高整體系統(tǒng)的質(zhì)量以及實(shí)用性。為了達(dá)到這樣的效果，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先需要對(duì)數(shù)據(jù)采集、模擬量控制以及順序控制等一系列功能進(jìn)行了解和掌握，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，相關(guān)人員首先需要對(duì)其進(jìn)行掌握和了解，并且還需要考慮在實(shí)際使用的過(guò)程中此類(lèi)功能可能會(huì)產(chǎn)生的變化以及調(diào)整策略，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要針對(duì)不同情況之下可能產(chǎn)生的變化提前進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)[1]。同時(shí)還需要對(duì)后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生的一系列問(wèn)題以及缺陷進(jìn)行提前的思考和分析，以此來(lái)制定一系列對(duì)應(yīng)的解決方法，在后續(xù)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中若是碰到此類(lèi)問(wèn)題也可以更加有效地進(jìn)行解決，以此來(lái)保障整體系統(tǒng)運(yùn)行的效率以及質(zhì)量。其次就是需要對(duì)系統(tǒng)中包含的分散處理單元、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)以及人機(jī)接口方面的要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。在該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)其工作的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了解，并且同時(shí)還需要保障當(dāng)前的基礎(chǔ)狀態(tài)，在了解以及掌握基礎(chǔ)狀態(tài)的情況之下來(lái)對(duì)其進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，以此來(lái)保證系統(tǒng)能夠在高效運(yùn)行的基礎(chǔ)之上做到良好的創(chuàng)新和優(yōu)化，確保系統(tǒng)能夠有效落實(shí)。除此之外，針對(duì)系統(tǒng)之中所包含的中英文操作界面以及模塊式結(jié)構(gòu)，也都需要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行分析，注重拓展和優(yōu)化，以此來(lái)確保系統(tǒng)自身具備了非常高的可靠性以及穩(wěn)定性，保障系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中若是部分環(huán)節(jié)產(chǎn)生故障也不會(huì)影響到整體的正常運(yùn)行，在這樣的情況之下才能夠真正確保石油化工儀表DCS系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及運(yùn)行質(zhì)量。

2 軟件與硬件設(shè)計(jì)

在石油化工儀表控制DCS系統(tǒng)之中包含了大量的軟件以及硬件部分的內(nèi)容，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)人員需要對(duì)其軟、硬件方面進(jìn)行分析和計(jì)劃，以此來(lái)確保其能夠正常運(yùn)行。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

關(guān)于硬件方面的設(shè)計(jì)，在實(shí)際開(kāi)展硬件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其所包含的內(nèi)容較為廣泛且煩瑣，但是其中最為主要的內(nèi)容就是對(duì)應(yīng)的儀表分布式控制器，并且在當(dāng)前的社會(huì)科技水平之下，此類(lèi)儀表分布式控制器所具備的型號(hào)以及種類(lèi)也非常多樣化，因此在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中相關(guān)人員需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的型號(hào)以及種類(lèi)，從而確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而在實(shí)際的選擇過(guò)程中，相關(guān)人員需要考慮到可能會(huì)對(duì)其所產(chǎn)生的一系列因素影響，為了能夠避免此類(lèi)因素的影響，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在當(dāng)前的設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)流程都進(jìn)行充分的考慮以及關(guān)注，以此來(lái)確保此類(lèi)硬件設(shè)備的硬件性能[2]。并且同時(shí)還需要考慮到各個(gè)分布式控制器自身的性能以及功能，以此來(lái)確保在無(wú)線(xiàn)通信的環(huán)節(jié)之中能夠有效地將其應(yīng)用于實(shí)際的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，確保分布式控制器自身的精確性和精準(zhǔn)性，使其能夠在當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行之中穩(wěn)定地發(fā)揮自身的作用和效果。同時(shí)在開(kāi)展對(duì)應(yīng)的分布式控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程之中，相關(guān)人員需要采用低功耗的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將對(duì)應(yīng)的306不銹鋼接頭融入對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)之中，通過(guò)此類(lèi)材料的應(yīng)用能夠有效地防止出現(xiàn)爆炸等一系列事故，從而達(dá)到了良好的防爆效果。除此之外，利用儀表分布式控制器同樣也能夠有效地發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)以及性能，通過(guò)此類(lèi)控制器的方法能夠?qū)σ幌盗休^為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和優(yōu)化，在運(yùn)行的過(guò)程中吸收更多的數(shù)據(jù)，從而提高信號(hào)的高效性。但是需要注意的就是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)存在一系列影響因素，相關(guān)人員需要對(duì)此類(lèi)影響因素進(jìn)行額外的重視和控制，以此來(lái)切實(shí)提高控制器的控制效果。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

關(guān)于軟件設(shè)計(jì)方面，在當(dāng)前的軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之中，其主要的一個(gè)內(nèi)容就是對(duì)應(yīng)的采集端收集終端數(shù)據(jù)，并且針對(duì)此類(lèi)數(shù)據(jù)利用對(duì)應(yīng)的DCS系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制和處理，通過(guò)這樣的方法不僅能夠保證儀表所收集到的數(shù)據(jù)具備良好的準(zhǔn)確性，同時(shí)也能夠有效地提高整體控制效果以及穩(wěn)定性，那么在傳統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中所存在的一系列問(wèn)題以及難點(diǎn)就能夠得到有效的處理和治理，從而提高整體系統(tǒng)運(yùn)行的效率。除此之外，DCS系統(tǒng)在當(dāng)前的儀表控制系統(tǒng)中也是一種較為新型的軟件，因此在當(dāng)前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中將此類(lèi)DCS系統(tǒng)融入實(shí)際的設(shè)計(jì)之中也是一件非常有必要的措施和手段。將DCS系統(tǒng)融入實(shí)際的設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員就能夠?qū)⑹突さ膬x表數(shù)據(jù)進(jìn)行分散控制，并且充分地利用DCS核心技術(shù)來(lái)對(duì)此類(lèi)儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行直接的操控和處理，也就能夠充分地利用此類(lèi)特性以及特點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的可視化，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性。但是由于在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中通常會(huì)產(chǎn)生一系列的數(shù)據(jù)，并且此類(lèi)數(shù)據(jù)內(nèi)容通常較為復(fù)雜以及煩瑣，因此想要通過(guò)傳統(tǒng)記錄的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)顯然是一件較為困難的事情，因此相關(guān)人員也需要為其建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中能夠?qū)⒋祟?lèi)信息存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)之中，數(shù)據(jù)庫(kù)也能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行整理以及歸納，從而達(dá)到一個(gè)良好的存儲(chǔ)效果。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采取這樣的方法能夠有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率，從而確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 具體分析

3.1 檢測(cè)執(zhí)行儀表方面

在當(dāng)前的石油化工行業(yè)中，現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備以及管道內(nèi)部的介質(zhì)溫度一般來(lái)說(shuō)都會(huì)控制在-200～1800℃，在這樣的背景就需要對(duì)以往的水銀玻璃溫度計(jì)進(jìn)行替換，可以利用雙金屬溫度計(jì)進(jìn)行工作，在這樣的一個(gè)過(guò)程中所產(chǎn)生的一系列熱電阻以及熱電偶信號(hào)都會(huì)直接進(jìn)入DCS系統(tǒng)之中。在眾多的儀表之中，壓力儀表是整體中最為重要以及人們最為關(guān)心的一個(gè)儀表，因?yàn)槠渥陨淼陌踩詴?huì)與人們的人身安全有非常緊密的聯(lián)系。在壓力儀表運(yùn)行的過(guò)程中其所使用的原理基本上與其他壓力傳感器以及特殊壓力儀表等都相同，因此其在運(yùn)行過(guò)程中能夠抵御高溫，并且同時(shí)也能夠在一系列不同的介質(zhì)之中對(duì)其自身的壓力進(jìn)行測(cè)量。從物位儀表來(lái)進(jìn)行分析，在物位儀表之中其主要都是以液位測(cè)量為主要的目的，并且同時(shí)除了當(dāng)前較為常見(jiàn)的浮力式儀表之外，物料儀表基本上都不具備能夠通用的產(chǎn)品。但是從測(cè)量的方法來(lái)進(jìn)行分析可以將其分為浮力式、靜電式以及超聲波式等，不同的方法在不同的需求上進(jìn)行使用。除此之外，儀表之中還包含了一系列流量?jī)x表、分析儀表以及在線(xiàn)過(guò)程分析儀等，溫度、壓力以及流量等都是考驗(yàn)儀表性能以及質(zhì)量的重要參數(shù)，因此在整體的生產(chǎn)過(guò)程中，相關(guān)人員必須要對(duì)其自身的物料成分進(jìn)行分析，同時(shí)也需要對(duì)最終的產(chǎn)品開(kāi)展對(duì)應(yīng)的分析工作。

3.2 控制策略

根據(jù)當(dāng)前DCS的發(fā)展以及優(yōu)化可以發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)的石化工業(yè)在自動(dòng)化連續(xù)控制、批量控制以及順序控制的環(huán)節(jié)中所采取的控制策略基本上沒(méi)有明顯的變化，大部分還是采用了以往的控制策略來(lái)開(kāi)展實(shí)際的控制工作。在這樣的背景之下也衍生出了一系列智能化算法，例如智能PID控制器以及多變量控制等都開(kāi)始得到了有效推廣和應(yīng)用。

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程中基本上都是采用一個(gè)裝置一個(gè)控制室的方法來(lái)進(jìn)行分配，但是現(xiàn)在基本上都是多個(gè)裝置一個(gè)控制室或者是全廠(chǎng)的裝置都直接分配到同一個(gè)控制室之中進(jìn)行控制，工作人員對(duì)其的控制基本上都可以在LCD屏幕或者CRT顯示中進(jìn)行控制。

石化裝置對(duì)應(yīng)的工藝過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，若是在操作的過(guò)程中存在失誤，那么容易造成火災(zāi)以及爆炸等一系列問(wèn)題，因此相關(guān)人員針對(duì)安全性方面的問(wèn)題始終也在不斷優(yōu)化和完善，若是在當(dāng)前的生產(chǎn)過(guò)程中還是交由對(duì)應(yīng)的DCS技術(shù)進(jìn)行操作，那么已經(jīng)無(wú)法達(dá)到對(duì)應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，例如ESD系統(tǒng)就會(huì)在DCS系統(tǒng)之外單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)行。智能化和自動(dòng)化控制儀表若是能夠得到有效落實(shí)，不僅能夠達(dá)到安全生產(chǎn)的要求，同時(shí)也能夠推出一系列更加新型的系統(tǒng)，例如SIS系統(tǒng)，該系統(tǒng)也是將人性化以及安全性放在了第一位來(lái)開(kāi)展對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工作。

4 自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化

4.1 DCS系統(tǒng)應(yīng)用與優(yōu)化

DCS系統(tǒng)是目前我國(guó)一種較為常見(jiàn)的集散控制系統(tǒng)，得到了廣泛應(yīng)用以及認(rèn)可，在這樣的背景之下，越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始使用此類(lèi)系統(tǒng)來(lái)提高自身的生產(chǎn)質(zhì)量以及技術(shù)水平。石油化工產(chǎn)業(yè)也廣泛地使用了此類(lèi)系統(tǒng)來(lái)提高自身的生產(chǎn)效率。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，部分企業(yè)以及單位所采取的使用方法存在一定的缺陷和問(wèn)題，這也就導(dǎo)致了系統(tǒng)的性能無(wú)法得到最大程度的發(fā)揮，究其原因主要是因?yàn)槠湮茨軌驅(qū)⑸a(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分散，從而采取了集中的方式來(lái)進(jìn)行控制，而針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題想要有效處理和解決就需要將當(dāng)前石油化工生產(chǎn)的環(huán)節(jié)進(jìn)行分散化控制，以此來(lái)有效提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。在這樣的一個(gè)過(guò)程中，工作人員應(yīng)當(dāng)注重分析以及掌握各項(xiàng)工作開(kāi)展可能會(huì)面臨的一系列問(wèn)題，提前將其提出和分析，從而采取對(duì)應(yīng)的手段來(lái)預(yù)防，通過(guò)這樣的方式就能夠從一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)控及管理，節(jié)省出更多的勞動(dòng)力，促使生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升。除此之外，在化工進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中也需要使用到各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，若是無(wú)法對(duì)此類(lèi)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行處理和解決那么也無(wú)法切實(shí)提高生產(chǎn)效率，因此工作人員也應(yīng)當(dāng)及時(shí)地對(duì)此類(lèi)設(shè)計(jì)中面臨的問(wèn)題進(jìn)行收集和研究，以此來(lái)得到設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀況，通過(guò)不斷的研究以及探討來(lái)采取一系列針對(duì)性的手段和措施進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以此來(lái)確保設(shè)備運(yùn)行的效率。對(duì)于系統(tǒng)自身來(lái)說(shuō)，若是能夠采取對(duì)應(yīng)的手段和措施來(lái)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，那么其自身也能夠?qū)ρb備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和控制，整體生產(chǎn)過(guò)程所花費(fèi)的成本能夠得到有效控制，從而在確保生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)之上還能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以此來(lái)切實(shí)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前社會(huì)中的各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)水平都在不斷提升和進(jìn)步之中，而在這樣的背景之下石油化工生產(chǎn)過(guò)程中想要確保各個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確性，掌握各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行的現(xiàn)狀以及對(duì)溫度、流量以及壓力等各項(xiàng)參數(shù)都進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握和控制，就需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化功能。自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)是一種非常良好的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)槠淠軌蚬?jié)省出更多的人力資源以及精力，同時(shí)系統(tǒng)自身的運(yùn)行擁有絕對(duì)的準(zhǔn)確性，相比較于以往人工的方式來(lái)說(shuō)可以減少一系列誤操以及失誤的情況。而想要在當(dāng)前的背景之下實(shí)現(xiàn)此類(lèi)系統(tǒng)的自動(dòng)化，就需要對(duì)當(dāng)前開(kāi)展各項(xiàng)工作過(guò)程中所面臨的一系列問(wèn)題進(jìn)行分析和探討，并且采取一定的算法技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理和解決，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表科學(xué)合理的控制。通過(guò)此類(lèi)措施不僅能夠有效地對(duì)一系列儀表維護(hù)成本進(jìn)行控制和節(jié)約，同時(shí)也能夠促進(jìn)我國(guó)石油化工行業(yè)能夠朝著智能化以及自動(dòng)化的方向良好發(fā)展和進(jìn)步。

4.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)以及潮流就是朝著信息化以及互聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展，因此大部分行業(yè)都將自身以往的技術(shù)與此類(lèi)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相互結(jié)合和應(yīng)用，從而在提高工作效率的同時(shí)也推動(dòng)了自身技術(shù)的發(fā)展。目前互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)已經(jīng)深入各個(gè)行業(yè)之中，對(duì)于我國(guó)非常重要的石油化工行業(yè)來(lái)說(shuō)同樣也是如此，其對(duì)石油化工儀表的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，以此來(lái)確保在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中此類(lèi)儀表設(shè)備能夠更加有效的檢測(cè)到系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，從而在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上來(lái)進(jìn)行更為全面優(yōu)化以及提升，促進(jìn)整體行業(yè)以及技術(shù)水平能夠朝著智能化的方向發(fā)展。隨著DCS系統(tǒng)方式的創(chuàng)新，化工生產(chǎn)控制系統(tǒng)也將會(huì)變得越來(lái)越網(wǎng)絡(luò)化以及智能化，相比較于以往所使用的控制系統(tǒng)，此類(lèi)得到發(fā)展的控制系統(tǒng)不僅可以為后期系統(tǒng)安裝以及維護(hù)提供相應(yīng)的工作支持，同時(shí)也能夠確保相關(guān)石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到提升和維護(hù)。但是此類(lèi)技術(shù)在當(dāng)前的環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用顯然還是存在一定的缺陷和問(wèn)題，為了防止受到其他一系列多元化因素的影響和限制，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行創(chuàng)新，以此來(lái)確保技術(shù)應(yīng)用效果有效發(fā)揮，從而最大化地發(fā)揮技術(shù)應(yīng)用的效果和作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前的石油化工行業(yè)之中，儀表控制系統(tǒng)是其中非常重要的一個(gè)組成部分。為了能夠確保此類(lèi)系統(tǒng)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中擁有更為良好的應(yīng)用前景，相關(guān)人員需要應(yīng)用更為良好的DCS技術(shù)，以此來(lái)不斷完善系統(tǒng)，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)與行業(yè)的共同發(fā)展。