新型化工厂自动化仪表的发展研究

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摘要：[摘 要 ]化工行业是中国国民经济发展的支柱产业。在新时期，以智能工厂、绿色工厂为主线，化工行业对可持续发展战略积极践行，并在生产过程中不断地引进先进的科学技术成果，生产装置实现自动化运行，实现化工生产的有效控制，本质安全，环境友好。本论文着

　　[摘 要 ]化工行业是中国国民经济发展的支柱产业。在新时期，以智能工厂、绿色工厂为主线，化工行业对可持续发展战略积极践行，并在生产过程中不断地引进先进的科学技术成果，生产装置实现自动化运行，实现化工生产的有效控制，本质安全，环境友好。本论文着重于研究新时期化工厂自动化仪表和控制系统方面的内容。

　　[关键词]自动化;仪表;智能工厂;绿色工厂

　　化工行业生产过程危险系数高，根据对化工装置的物料特性分析，往往含有易燃易爆有毒的介质。而化工企业需要安全、高效、连续和稳定地运行，对于生产参数控制存在很高的要求。仪表及控制系统应安全可靠、技术先进，应能充分满足工艺过程的操作要求，实现集中控制、平稳操作、安全生产、长期可靠，充分发挥工艺装置的生产能力，提高产品产量和质量[1]。随着中国化工行业进一步发展，国家和行业内对于新型化工企业越来越强调其生产管理高效智能、生产过程安全环保。新目标对于自动化仪表有了更高的要求。

　　1 化工厂对自动化仪表的要求

　　1.1 化工生产自动化仪表的作用

　　化工生产中的传统自动化仪表可以简单的分为检测仪表、显示仪表、控制仪表、执行器四大类。当化工企业进行生产的时候，各项工艺指标都在时刻发生变化，包括温度、压力、物位、流量以及成分等。自动化仪表需要实现在任一生产环节中，当检测仪表检测到工艺指标产生变化时，显示仪表能够及时反映，控制仪表能对指标的变化情况进行分析，根据分析结果通过执行器对其进行有效控制，保证产品的质量合格和生产过程的安全可靠。化工行业的快速发展进程中，仪表运行的形式以及所发挥的作用都会相应地出现变化[2]。

　　1.2 新型化工厂对自动化仪表的要求

　　根据近年大中型化工企业的建设项目来看，高效互联的智能工厂和节能环保的绿色工厂是当前化工企业的重点建设方向，而这两个目标的实现离不开自动化仪表技术的发展和更广泛的应用。

　　智能工厂要求现有自动化仪表更加智能化、数字化、网络化。传统的DCS、SIS、GDS、SCADA等过程控制系统需实现一体化，一体化的控制系统应高度智能化，不仅实现对过程数据的采集，对智能设备本身也应具有自我分析、判断规划能力，在信息数据集成的基础上，实现整个工厂生产控制设备管理系统的集成。

　　清洁、高效、低碳、循环的绿色工厂要求自动化仪表不再局限于传统工艺参数的检测，还包括监控生产中的能源损耗、废弃物排放。为了实现环境友好目标，国家和化工行业要求设置设多种在线分析检测仪表，网格化布置、全面覆盖生产设施，从企业厂区内延伸至厂界，即时监测大气、水体污染物的排放情况。

　　2 智能工厂中的自动化仪表

　　2.1 智能工厂的自动化仪表需求

　　《国家智能制造标准体系建设指南》(2018版)中对于石油化工行业的设计、交付、智能生产和集成优化都有明确规定，其区别于传统工厂具有智能化、数字化、自动化、集成化的特征，要求合理地设置足够的智能检测仪表或者必须的工艺参数、设备运行数据、安全报警情况[3]。

　　智能工厂的信息管理系统整体架构主要由3个层面组成：生产经营管理層(ERP)、生产运行管理层(MES)、过程控制层(PCS)，其中过程控制层主要由自动化控制系统和仪表构成(图1)。

　　参照《江苏省流程性智能工厂示范要点》的要求，自动化仪表要实现生产设备自管理，通过传感器采集相关工艺参数，实现在线数据处理和分析判断，在线监测仪表设备工作状态，及时进行故障自动报警和预诊断，部分设备可自动调试修复，还更进一步要求采用工业以太网、工业无线等技术，实现生产装备、传感器、控制系统与管理系统等的互联，实现数据的采集、流转和处理。

　　智能工厂要求传统的过程控制系统需要能与管理信息网络即安全隔离又互联互通，在一个综合信息平台下纵向集成。化工厂的检测仪表和执行器都要选用新型的智能仪表，生产运行管理层需要建设智能仪表设备管理系统对仪表设备进行综合管控。

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