一、引言
化工生产过程自动化,就是在化工设备上,配置一些自动化装置,代替操作人员的部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行。这种用自动化装置来管理化工生产过程的方式,就称为化工生产过程的自动化,简称化工自动化。
化学工业是创造价值经济的重要组成部分,它直接影响国计民生还国民经济的其他部门密切相关。化工生产过程,往往是在密闭的容器和设备中,在对于工作人员不利的情况下连续进行的。此外,不少介质还具直接伤害人体的化学性质。因此,为了响应“以人为本”的号召,使化工生产正常地、高效地进行,就必须把各项工艺参数维持在某一最佳范围之内,并尽量使生产过程自动化,而这些数据的控制和维持,最直观的就是化工生产自动化仪表的部分。
二、化工仪表概述及分类
自动化仪表分类方法很多,根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类,可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表(很少见);按仪表组合形式,可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置;按仪表安装形式,可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表;随着微处理机的蓬勃发展,根据仪表有否引入微处理机(器)又可分为自动化仪表与非自动化仪表。根据仪表信号的形式可分为模拟仪表和数字仪表等等。仪表覆盖面比较广,任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序,它们中间互有渗透,彼此沟通。例如变送器具有多种功能,温度变送器可以划归温度检测仪表,差压变送器可以划归流量检测仪表,压力变送器可以划归压检测仪表,若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表,很难确切划归哪一类,中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。
三、化工仪器仪表的发展趋势
化工仪表及自动化,最早出现在四十年代,那时的仪表体积大,精度低。六十年后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展并实现了用计算机作数据处理的各种自动化方案。七十年代以来,仪表和自动化技术又有了迅猛的发展,新技术、新产品层出不穷,多功能组装式仪表也投入运行,特别是微型计算机的发展在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表集中分散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展,新型的数字仪表,自动化化仪表,程序控制器,调节器等也不断投入使用。现在我国大、中、小型企业以及广大乡、镇企业依据不同的生产实际和需求,气动仪表、电动仪表、模拟仪表、数字仪表以及各种自动化化仪表,计算机等都在进行使用,形成了气电结合、模数共存、取长补短,协同发展的局面。它们构成的各种自动化控制系统极大地推动着我们的现代化建设事业。已经构成了有机的整体,没有现代化的自动化装置,也就没有现代化的化工生产。
四、化工自动化控制仪表优势功能
化工自动化控制仪表主要特点是采用先进的微电脑芯片及技术,减小了体积,并提高了可靠性及抗干扰性能。实现真正的以逸待劳以及待人的目的。
(一)仪表有了可编程功能
计算机的软件进入仪表,可以代替大量的硬件逻辑电路,这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯片的位控特性进行一个复杂功能的控制,其软件编程很简单(即可以用存储控制程序代替以往的顺序控制)
。而如果带之以硬件,就需要一大套控制和定时电路。所以软件移植入仪器仪表可以大大简化硬件的结构,代替常规的逻辑电路。
(二)仪表有了记忆功能
以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路,只能在某一时刻记忆一些简单状态,当下一状态到来时,前一状态的信息就消失了。但微机引入仪表后,由于它的随机存储器可以记忆前一状态信息,只要通电,就可以一直保存记忆,并且可以同时记忆许多状态信息,然后进行重现或处理。
(三)仪表有了计算功能
由于自动化化仪表内含微型计算机,因此可以进行许多复杂的计算,并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测量的给定极限检测等多方面的运算和比较。
(四)仪表有了数据处理的功能
在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量值与工程值的转换以及抗干扰问题。由于有了微处理器和软件,这些都可以很方便的用软件来处理,一方面大大减轻了硬件的负担,又增了丰富的处理功能。自动化仪表也完全可以进行检索、优化等工作。
五、化工自动化控制仪表的功能开发
(一)仪表的测量精度高了
由于自动化仪表的中心控制系统是微型计算机,可以进行快速多次重复测量,然后求平均值。这样就可以排除一些偶然的误差与干扰。
(二)仪表具有修正误差的能力
实时地修正测量值误差是较为复杂的功能。装有微处理器的仪表可以减少误差,依靠限制干扰来提高精度。
(三)仪表能够实现复杂的控制功能
实现自动化以后,一些常规仪表不易实现的功能,在自动化仪表中就很容易实现。比如一台气相或液相色普仪,这种仪器利用对于复杂化学混合物进行色层分离的方法来确定样品中存在的每一种化学成分的含量。
六、结论
随着化工自动化技术应用的日益深入及应用范围与规模的不断扩大,使仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能,我国的化工仪器仪表产业的发展水平必将快速迈向更高阶段,而化工自动化仪表的应用也将发挥其不可估量的作用。