石油化工自動化的發(fā)展前景瞻望

隨著社會不斷發(fā)展，為了滿足人們物質(zhì)和精神生活的需求，全球經(jīng)濟要持續(xù)發(fā)展，石油化學工業(yè)也要為各經(jīng)濟部門和人們生活提供各種優(yōu)質(zhì)的基本化工材料、燃料、化肥、農(nóng)藥、塑料、化纖、橡膠和其它各種新型的化工材料(如應用于航空航天、電子電工、醫(yī)藥生化……等)。人類共同生活在一個地球上，而地球上的資源和能量是有限的，人類賴以生存的環(huán)境又急需保護。因而，石油化工生產(chǎn)既要實現(xiàn)節(jié)能降耗，又必須符合安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護工作的要求。

隨著我國經(jīng)濟向市場化轉(zhuǎn)軌，以及市場全球化和社會信息化的進步，要求大型石油化工企業(yè)增強其技術、經(jīng)濟和管理能力，能迅速對市場需求做出響應，提高競爭能力和經(jīng)營效率。信息化在社會的各行各業(yè)迅速發(fā)展，在石油化工行業(yè)，自動化是信息化的重要組成部分，以自動化提升石油化工產(chǎn)業(yè)信息化的進程。

近來，高新技術不斷出現(xiàn)且發(fā)展迅速，企業(yè)向技術密集型、信息匯總型轉(zhuǎn)型，石油化工企業(yè)要充分重視并掌握應用關聯(lián)的高新技術和信息資源，來增強企業(yè)運營和發(fā)展能力。我國石油化工自動化經(jīng)過五十年的發(fā)展，通過技術引進、消化、吸收和不斷創(chuàng)新、自動化水平取得長足進步，已從手工操作發(fā)展到自動控制，從低級的單回路控制發(fā)展到高級復雜的系統(tǒng)控制及管控一體化，在自動化裝備、技術、功能、規(guī)模等方面都有了很大提高。大中型石油化工企業(yè)主要生產(chǎn)過程已在不同水平上實現(xiàn)自動化控制，并取得顯著經(jīng)濟效益;小型骨干化工企業(yè)主要產(chǎn)品的主流程也已具有比較成熟的控制系統(tǒng)和低成本自動化成套技術，實現(xiàn)了生產(chǎn)信息在車間的集成。

多年的實踐證明，自動化已成為企業(yè)提高效益的有效手段。特別是隨著信息技術的應用和發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)自動化的概念已不單是生產(chǎn)過程的自動化，還包括企業(yè)信息管理和實驗室災難性的綜合自動化，具體來說包括生產(chǎn)過程控制與管理、計劃、倉庫、設備、安全、財務、人事、市場和經(jīng)營等的信息管理，是企業(yè)的綜合信息管理系統(tǒng)。

2 石油化工自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 過程檢測儀表的發(fā)展更趨多樣化、精密化、智能化

過程檢測儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對工藝參數(shù)進行檢測、顯示、記錄或者控制的基礎。隨著石化工業(yè)的發(fā)展，對儀表控制系統(tǒng)提出了更高的要求，電動儀表逐步向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，計算機系統(tǒng)向網(wǎng)絡化、開放化發(fā)展，新一代的檢測儀表主要特點是智能化和數(shù)字化。這些檢測儀表均是以嵌入型微型計算機為核心，可以實現(xiàn)自動校零、線性化、補償環(huán)境因素變化等功能，甚至包括模型運算和人工智能的應用。一次檢測技術采用超聲波、微波、激光等新技術，使自動控制的精度等到進一步提高。研制新型的傳感器，廣泛應用新技術，如核磁共振、激光和相關技術等，使傳感器集成化。在儀表調(diào)節(jié)回路，除一般的比例、積分、微分調(diào)節(jié)規(guī)律外，人們正在研究前饋、大滯后、非線性、相關和計算值調(diào)節(jié)等技術，以適應多回路自動化系統(tǒng)的需要。
專用集成電路(ASIC)的廣泛應用將促進傳感器和執(zhí)行器沿著多功能化和智能化的方向發(fā)展，便于形成現(xiàn)場控制回路/子系統(tǒng)，還將極大地方便儀表的安裝調(diào)試工作的維護工作。

2.2 過程控制裝置將向開放的分布式監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展

分散型控制系統(tǒng)(DCS)、可編程序控制器(PLC)、基于個人微機的自動化系統(tǒng)(PCA)，正借助于微處理器硬軟件和通信網(wǎng)絡技術，循著標準化，開放化、標準化和盡量采用市場通用的優(yōu)良硬、軟件的方向，逐漸地、相互融合地向開放的分布式監(jiān)控系統(tǒng)(O-DSC)發(fā)展。

基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)(FCS)也是一種新的開放式的分布式控制系統(tǒng)。它把專用封閉協(xié)議變成標準開放協(xié)議，使系統(tǒng)具有完全數(shù)字計算和數(shù)字通信能力;在結構上，采用了全分布式方案，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場，提高了系統(tǒng)靈活性和可靠性;它突破了集散控制系統(tǒng)(DCS)中采用專用網(wǎng)絡的缺陷。因此對于現(xiàn)場總線的工業(yè)控制系統(tǒng)研究具有重大的意義。

2.3 石油化工企業(yè)中先進控制系統(tǒng)的發(fā)展

先進控制系統(tǒng)是將化工工藝、化學工程、計算機、儀表、過程控制理論與先進控制技術進行有機結合而形成的一種新型控制系統(tǒng)，采用先進控制可提高系統(tǒng)的控制適應能力，克服由于系統(tǒng)本身的時變性、非線性、不穩(wěn)定性、外部擾動的隨機性及不可檢測等帶來的問題。先進的控制方法特別是預估控制技術、組份推斷控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡技術、自適應控制、故障診斷等在生產(chǎn)過程中已得到實際應用并取得良好的效果。

3 我國石油化工自動化發(fā)展中存在的主要問題

①我國企業(yè)DCS無集成控制功能，多數(shù)用于部分工段或問題單套裝置控制，多裝置和工藝全過程集中控制較少。國產(chǎn)DCS的可靠性、配套軟件、硬件等還不能滿足需求，與國外相比存在較大的差別，因此大型裝置的DCS仍以引進為主。②我國開發(fā)了一些先進的控制軟件，但多數(shù)未能達到標準化、商品化，費用太高，難以推廣。③國產(chǎn)儀表仍以人工記錄為主，引進的產(chǎn)品也多為20世紀70年代末、80年代初的水平。④國內(nèi)配套的登記表品種不全，缺口較多，如高位液位計、高精度流量計、在線質(zhì)量分析儀、特種調(diào)節(jié)閥以及大型DCS等仍靠大量進口。⑤我國計算機應用大部分仍是裝置級，有些石化企業(yè)雖然也有信息系統(tǒng)和計算機綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，但由于多方面原因，投資大，收效不明顯。

4 石油化工自動化的發(fā)展建議

大型石油和化工企業(yè)必須綜合應用自動控制技術、計算機技術、信息技術、網(wǎng)絡技術等，推進、擴大和加快企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)建設，提高信息集成化程度，提高管控一體化的程度，從而達到降低原材料和能源消耗、降低成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量、提高企業(yè)整體效益、増強競爭能力的目的，并樹立為石油化工企業(yè)全層次、全方位、全生命周期服務的態(tài)度。

全層次服務就是縱向地自下而上地做好石油化工企業(yè)生產(chǎn)管理各層的自動化工作，涉及過程檢測、執(zhí)行，基礎回路調(diào)節(jié)，單元先進控制，裝置操作優(yōu)化，工廠有序管理和企業(yè)有效經(jīng)營。全方位服務，就是橫向地使處在市場經(jīng)濟中的石油化工企業(yè)，借助于自動化和信息技術，將各部門的業(yè)務有效地關聯(lián)起來，針對市場需要變化，快速、靈活、有效地做出響應。涉及訂貨銷售、計劃編制、作業(yè)調(diào)度、原材料貯運、生產(chǎn)管理、庫存管理和成品發(fā)送等。全生命周期服務就就是依循企業(yè)裝置設備的建設、運行、維修、改擴建、再運行直至停止運行的整個生命周期始終提供自動化和信息技術方面的支持和服務。

在實際工作中，我們應提高自動控制應用率，提高其控制水平和應用效益。積極應用和開發(fā)先進控制系統(tǒng)，提高現(xiàn)有裝置經(jīng)濟效益;同時，要大力強化已有先進控制軟件的商品化開發(fā)，促進其推廣應用，并向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。大力加強設備和生產(chǎn)運行的安全性監(jiān)測、故障診斷和預報控制等技術的開發(fā)應用，確保企業(yè)生產(chǎn)安全運行。加強環(huán)境保護監(jiān)測，尤其是在環(huán)境污染嚴重、易燃、易爆、易中毒崗位和場合，應設在線監(jiān)測和預報系統(tǒng)。

5 結束語

為迅速提升石化行業(yè)信息化和自動化控制技術水平，不僅需要現(xiàn)在從事過程控制研究的技術人員不斷擴大自己的知識領域，更重要的是把從事計算機科學、人工智能、過程控制與化學工程的技術人員有機結合起來，進行交叉學科性質(zhì)的新課題的開發(fā)與研究，這些新課題的研究成功將會大大促進石油化工自動化的發(fā)展，滿足信息化時代石化工業(yè)生產(chǎn)的需要