计算机在化工企业自动化仪表系统中的开发浅析

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２期　新疆化工　２１　计算机在化工企业自动化仪表　系统中的开发浅析　黑东煜依沙克・司马义　（新疆化工集团双合碱业分公司。哈密８３９００１）　摘要：化工企业信息化是一个企业最大程度的利用现代信息技术，有效地开发或利用信息资　源的过程。仪表控制系统是从事自动化和控制的一个系统，它被看作现代化工业本体　的脑神经系统。本文提出了计算机控制系统的主要功能以及它的基本组成。　关键词：化工企业；计算机控制系统；ＨＤ调节　１　引言　微型计算机技术的迅速发展，引起了仪　器仪表结构的根本性变革，即以微型计算机　为主体，代替传统仪表的常规电子线路，成为　新一代的具有某种智能的灵巧仪表。这类仪　表的设计重点，已经从模拟和逻辑电路的设　计转向专用的微机摸板或微机功能部件、接　口电路和输入输出通道的设计，以及应用软　件的开发。传统模拟式仪表的各种功能是由　单元电路实现的，而在以计算机为主的仪表　传统仪表不能解决的问题或不易解决的问　题，而且能简化电路、增加功能、提高精度和　可靠性、降低售价以及加快新产品的开发速　度。由于这类仪表已能实现人脑的一部分功　能，例如，四则运算，逻辑判断，命令识别等，　有的还能够进行自效正、自判断，并具有自适　应、自学习能力，因此习惯上称它们为智能仪　表。但智能仪表的水平高低不一，目前所见　的大部分这类仪表，智能化的程度还较低，当　然，随着科学技术的进一步发展，微机化仪表　中，则由软件完成众多的数据处理和控制任　务。　所具有的智能水平将会越来越高。　２计算机控制系统的主要功能　将微机引入仪表中，能解决的问题是多　方面的，大体上可实现如下一些功能：　（１）自动校正零点、满度和切换量程：微　机化仪表的自校正功能大大降低了因仪表零　漂和特性变化造成的误差，而量程的自动切　仪表控制系统是从事自动化和信息控制　的一个系统。近年，企业工业规模走向大型　化、复杂化、精细化、批量化，仪表控制系统被　看成现代工业化主体的脑神经系统和脉络网　络。所以，也就要求它具有很高级的机能。　从当前仪表系统来讲，其特点是仪表计算机　化，计算机仪表化。随着科学技术的不断进　步，现代工业控制对仪表及系统提出了更高　的要求，主要是精度和操作性及可靠性方面，　信号的统一、适配性和扩展性，危险场所的安　全防爆的进一步提高等。　在测量、控制中引进计算机，不仅能解决　换又给使用带来了方便，并可提高读数的分　辨率。　（２）多点快速检测：能对多个参数（模拟　量或开关量信号）进行快速、实时检测，以便　及时了解生产过程的瞬变工况。　（３）自动修正各类测量误差：许多传感　维普资讯 http://www.cqvip.com 新疆化工　器的特性是非线性的，受环境温度、压力等参　数变化的影响，从而给仪表带来误差。在微　机化仪表中，只要掌握这些误差的规律，就可　依靠软件进行修正。常见的有测温元件的非　线性校正、热电偶冷端温度补偿、气体流量的　温度压力补偿等等。　（４）数字滤波：通过对主要干扰信号特　２００７年第２期　３计算机控制系统的基本组成　在计算机控制系统中，由于计算机的输　入和输出都是数字信号，因此在这样的控制　中，需要有将模拟信号转换成数字信号的　（摸／数）Ａ／Ｄ转换器，以及将数字控制信号　转换成模拟控制信号的（数／摸）Ｄ／Ａ转换　性的分析，采用适当的数字滤波算法，可抑制　各种干扰（例如低频干扰、脉冲干扰等）的影　响。　（５）数据处理：能实现各种复杂运算，对　测量数据进行整理和加工处理，例如统计分　析、查找排序、标度变换、函数逼近和频谱分　析等等。　（６）各种控制规律：能实现ＰＩＤ及各种　复杂控制规律，例如可进行串级、前馈、解耦、　非线性、纯滞后、自适应、模糊等控制，以满足　不同控制系统的需要。　（７）多种输出形式：输出形式有数字（或　指针）显示、打印记录、声光报警，也可以输　出多点模拟量或数字量（开关量）信号。　（８）数据通信：能与其它仪表和计算机　进行数据通信，以便构成不同规模的计算机　测量控制系统。　（９）自诊断：在运行过程中，可对仪表本　身各组成部分进行一系列测试。一旦发现故　障即能告警，并显示出故障部位，使能及时处　理。　（１Ｏ）掉电保护：仪表内装有后备电池和　电源自动切换电路。掉电时，能自动将电池　接向ＲＡＭ，使数据不致丢失。也可采用电可　改写只读存贮器Ｅ２　ＲＯＭ，来代替ＲＡＭ，存贮　重要数据，以实现掉电保护的功能。　在一些不带微机的常规仪表中，通过增　加器件和变换电路，也能或多或少地具有上　述的某种功能，但往往要付出较大的代价。　会使仪表的成本大大提高。而在微机化仪表　中，性能的提高，功能的扩大是比较容易实现　的，低廉的微机芯片使这类仪表具有较高的　性能价格比。　器。　作为生产过程控制的计算机系统主要有　硬件部分和软件部分组成。硬件部分主要包　括计算机，外部设备，外围设备，自动化仪表　和操作控制台等，它是实现计算控制的物质　基础。为了使计算机具有最基本的程序存储　及程序自动执行功能，除必要的硬件设备外，　还应配有一定的软件。　４计算机控制系统的现场应用　目前，计算机控制系统在化工生产中应　用日益普遍。一个计算机控制系统工作的好　坏，取决于很多因素。下面仅就计算机控制　系统现场应用时要进行的几项工作作一简单　介绍。　４．１计算机的选用　在设计计算机控制系统时，首先要根据　生产规模、控制要求来选用计算机或提出技　术要求，如计算机速度、字长、存储量及外围　设备要求等。能用专用机的不用普通机，能　用简单计算机的不用复杂的大容量计算机，　这样不仅可以节约投资，充分发挥机器的作　用，而且可以提高可靠性。　４．２现场调机考核　一般计算机在出厂前（或到货后）已经　过各种性能及指标考核，但现场安装后尚须　考核主机在现场环境的条件下是否符合出厂　指标。　４．３与外围通道联机调试　在外围通道（如采样器、模数转换器、数　模转换器等）都已单独分调合格的情况下，　与主机连接后，仍需要调试。接口时间及速　度等方面是否匹配。　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２期　４．４数据收集与处理　新疆４ｅ．．ｒ－　５　结论　随着计算机技术的迅速发展和日臻完　当通道与生产过程的工艺参数接通后，　主机就可以收集必要的工艺参数，进行显示　或打印，并为建立数学模型创造条件。　４．５开环运行　善，以及化工企业的生产特点：安全、高效、优　质、连续、稳定。计算机控制系统被广泛应用　到企业的生产控制中，已经成为一个企业迈　将收集的数据，进行必要的处理与运算，　其得出的结果如马上投人闭环控制，可能与　向现代化企业行列的重要标志之一。　实际情况出人太大，容易造成工艺不稳定或　生产事故，所以先进行开环控制。在开环控　参考文献　制中，逐渐修改模型或运算，使之接近实际情　［１］吴勤勤，都志杰．微机化仪表原理及设计［Ｍ］．　况。　华东化工学院出版社．　４．６闭环运行　［２］吴九辅．仪表控制系统［Ｍ］．陕西科学技术出版　经过开环运行考核后，如已比较接近实际　社．　情况，就可以切换成闭环运行。在闭环运行　［３］历玉鸣．化工仪表及自动化［Ｍ］．化学工业出版社．　中，仍能不断观察与分析，必要时，对程序与算　法作些修改，以更好地发挥计算机的功能。　收稿日期：２００７—０４—１０。　新疆联合化工投建亚太地区大型聚甲醛项目　年产４万ｔ聚甲醛项目５月２８日在新疆库车县开工建设，有关负责人称，该　项目投产后不仅可以填补西北五省区的空白，还有望成为亚太地区最大的聚甲醛　单线生产线。　该项目由新疆香梨股份有限公司新疆联合化工投资建设，项目总投资１２．７　亿元人民币，设计生产能力为年产４万ｔ聚甲醛，１Ｏ万ｔ甲醇，１２万ｔ甲醛。该项　目建成后，每年可实现销售收入５亿多元，利税２亿多元。　据介绍，该项目从国外引进先进的技术和设备，利用库车丰富的天然气资源　生产甲醇，以甲醇为原料生产甲醛，以甲醛为原料生产聚甲醛。聚甲醛是一种综　合性能优良的热塑性树脂，有着“塑料中的金属”之美誉。目前，国际市场上只有　美国、日本等少数国家能够生产，国内的云化集团单线生产能力也只有年产２万　ｔ，国内市场每年缺口达１Ｏ万ｔ。　聚甲醛从上世纪五十年代实现工业化至今已有４０多年的历史，经过２Ｏ世纪　９Ｏ年代早期相对平稳的一段时期以后，在近几年进入了快速发展的新阶段。近年　亚洲甲醛的需求量快速增长，２００２年需求量约占世界总需求３５％，约２６万ｔ，有关　人士预计未来亚洲将是世界聚甲醛需求量增长最快的地区。　该项目主要原料和燃料为天然气，年消耗量２亿ｍ　，一期工程占地６亩，预计　明年１Ｏ月投产。