石油化工自動(dòng)化的發(fā)展前景瞻望

隨著社會(huì)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(jì)要持續(xù)發(fā)展，石油化學(xué)工業(yè)也要為各經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(gè)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(hù)。因而，石油化工生產(chǎn)既要實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，又必須符合安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)工作的要求。

隨著我國經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)化轉(zhuǎn)軌，以及市場(chǎng)全球化和社會(huì)信息化的進(jìn)步，要求大型石油化工企業(yè)增強(qiáng)其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理能力，能迅速對(duì)市場(chǎng)需求做出響應(yīng)，提高競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)營效率。信息化在社會(huì)的各行各業(yè)迅速發(fā)展，在石油化工行業(yè)，自動(dòng)化是信息化的重要組成部分，以自動(dòng)化提升石油化工產(chǎn)業(yè)信息化的進(jìn)程。

近來，高新技術(shù)不斷出現(xiàn)且發(fā)展迅速，企業(yè)向技術(shù)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(yīng)用關(guān)聯(lián)的高新技術(shù)和信息資源，來增強(qiáng)企業(yè)運(yùn)營和發(fā)展能力。我國石油化工自動(dòng)化經(jīng)過五十年的發(fā)展，通過技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和不斷創(chuàng)新、自動(dòng)化水平取得長足進(jìn)步，已從手工操作發(fā)展到自動(dòng)控制，從低級(jí)的單回路控制發(fā)展到高級(jí)復(fù)雜的系統(tǒng)控制及管控一體化，在自動(dòng)化裝備、技術(shù)、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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并取得顯著經(jīng)濟(jì)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(dòng)化成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息在車間的集成。

多年的實(shí)踐證明，自動(dòng)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(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)自動(dòng)化的概念已不單是生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，還包括企業(yè)信息管理和實(shí)驗(yàn)室災(zāi)難性的綜合自動(dòng)化，具體來說包括生產(chǎn)過程控制與管理、計(jì)劃、倉庫、設(shè)備、安全、財(cái)務(wù)、人事、市場(chǎng)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(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 過程檢測(cè)儀表的發(fā)展更趨多樣化、精密化、智能化

過程檢測(cè)儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、記錄或者控制的基礎(chǔ)。隨著石化工業(yè)的發(fā)展，對(duì)儀表控制系統(tǒng)提出了更高的要求，電動(dòng)儀表逐步向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、開放化發(fā)展，新一代的檢測(cè)儀表主要特點(diǎn)是智能化和數(shù)字化。這些檢測(cè)儀表均是以嵌入型微型計(jì)算機(jī)為核心，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校零、線性化、補(bǔ)償環(huán)境因素變化等功能，甚至包括模型運(yùn)算和人工智能的應(yīng)用。一次檢測(cè)技術(shù)采用超聲波、微波、激光等新技術(shù)，使自動(dòng)控制的精度等到進(jìn)一步提高。研制新型的傳感器，廣泛應(yīng)用新技術(shù)，如核磁共振、激光和相關(guān)技術(shù)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(guān)和計(jì)算值調(diào)節(jié)等技術(shù)，以適應(yīng)多回路自動(dòng)化系統(tǒng)的需要。
專用集成電路(ASIC)的廣泛應(yīng)用將促進(jìn)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(chǎng)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(hù)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(gè)人微機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)(PCA)，正借助于微處理器硬軟件和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，循著標(biāo)準(zhǔn)化，開放化、標(biāo)準(zhǔn)化和盡量采用市場(chǎng)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(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)開放協(xié)議，使系統(tǒng)具有完全數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力;在結(jié)構(gòu)上，采用了全分布式方案，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，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(luò)的缺陷。因此對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)控制系統(tǒng)的發(fā)展

先進(jìn)控制系統(tǒng)是將化工工藝、化學(xué)工程、計(jì)算機(jī)、儀表、過程控制理論與先進(jìn)控制技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合而形成的一種新型控制系統(tǒng)，采用先進(jìn)控制可提高系統(tǒng)的控制適應(yīng)能力，克服由于系統(tǒng)本身的時(shí)變性、非線性、不穩(wěn)定性、外部擾動(dòng)的隨機(jī)性及不可檢測(cè)等帶來的問題。先進(jìn)的控制方法特別是預(yù)估控制技術(shù)、組份推斷控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自適應(yīng)控制、故障診斷等在生產(chǎn)過程中已得到實(shí)際應(yīng)用并取得良好的效果。

3 我國石油化工自動(dòng)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(jìn)為主。②我國開發(fā)了一些先進(jìn)的控制軟件，但多數(shù)未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、商品化，費(fèi)用太高，難以推廣。③國產(chǎn)儀表仍以人工記錄為主，引進(jìn)的產(chǎn)品也多為20世紀(jì)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(jì)、高精度流量計(jì)、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(jìn)口。⑤我國計(jì)算機(jī)應(yīng)用大部分仍是裝置級(jí)，有些石化企業(yè)雖然也有信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)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(dòng)化的發(fā)展建議

大型石油和化工企業(yè)必須綜合應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，推進(jìn)、擴(kuò)大和加快企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，提高信息集成化程度，提高管控一體化的程度，從而達(dá)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(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)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(wù)的態(tài)度。

全層次服務(wù)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(dòng)化工作，涉及過程檢測(cè)、執(zhí)行，基礎(chǔ)回路調(diào)節(jié)，單元先進(jìn)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(wù)，就是橫向地使處在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的石油化工企業(yè)，借助于自動(dòng)化和信息技術(shù)，將各部門的業(yè)務(wù)有效地關(guān)聯(lián)起來，針對(duì)市場(chǎng)需要變化，快速、靈活、有效地做出響應(yīng)。涉及訂貨銷售、計(jì)劃編制、作業(yè)調(diào)度、原材料貯運(yùn)、生產(chǎn)管理、庫存管理和成品發(fā)送等。全生命周期服務(wù)就就是依循企業(yè)裝置設(shè)備的建設(shè)、運(yùn)行、維修、改擴(kuò)建、再運(yùn)行直至停止運(yùn)行的整個(gè)生命周期始終提供自動(dòng)化和信息技術(shù)方面的支持和服務(wù)。

在實(shí)際工作中，我們應(yīng)提高自動(dòng)控制應(yīng)用率，提高其控制水平和應(yīng)用效益。積極應(yīng)用和開發(fā)先進(jìn)控制系統(tǒng)，提高現(xiàn)有裝置經(jīng)濟(jì)效益;同時(shí)，要大力強(qiáng)化已有先進(jìn)控制軟件的商品化開發(fā)，促進(jìn)其推廣應(yīng)用，并向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。大力加強(qiáng)設(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)行的安全性監(jiān)測(cè)、故障診斷和預(yù)報(bào)控制等技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，確保企業(yè)生產(chǎn)安全運(yùn)行。加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)，尤其是在環(huán)境污染嚴(yán)重、易燃、易爆、易中毒崗位和場(chǎng)合，應(yīng)設(shè)在線監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

為迅速提升石化行業(yè)信息化和自動(dòng)化控制技術(shù)水平，不僅需要現(xiàn)在從事過程控制研究的技術(shù)人員不斷擴(kuò)大自己的知識(shí)領(lǐng)域，更重要的是把從事計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、過程控制與化學(xué)工程的技術(shù)人員有機(jī)結(jié)合起來，進(jìn)行交叉學(xué)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(huì)大大促進(jìn)石油化工自動(dòng)化的發(fā)展，滿足信息化時(shí)代石化工業(yè)生產(chǎn)的需要