石油化工自动化的发展前景瞻望

石油化工自动化的发展前景瞻望

随着社会不断发展，为了满足人们物质和精神生活的需求，全球经济要持续发展，石油化学工业也要为各经济部门和人们生活提供各种优质的基本化工材料、燃料、化肥、农药、塑料、化纤、橡胶和其它各种新型的化工材料(如应用于航空航天、电子电工、医药生化……等)。人类共同生活在一个地球上，而地球上的资源和能量是有限的，人类赖以生存的环境又急需保护。因而，石油化工生产既要实现节能降耗，又必须符合安全、卫生和环境保护工作的要求。

随着我国经济向市场化转轨，以及市场全球化和社会信息化的进步，要求大型石油化工企业增强其技术、经济和管理能力，能迅速对市场需求做出响应，提高竞争能力和经营效率。信息化在社会的各行各业迅速发展，在石油化工行业，自动化是信息化的重要组成部分，以自动化提升石油化工产业信息化的进程。

近来，高新技术不断出现且发展迅速，企业向技术密集型、信息汇总型转型，石油化工企业要充分重视并掌握应用关联的高新技术和信息资源，来增强企业运营和发展能力。我国石油化工自动化经过五十年的发展，通过技术引进、消化、吸收和不断创新、自动化水平取得长足进步，已从手工操作发展到自动控制，从低级的单回路控制发展到高级复杂的系统控制及管控一体化，在自动化装备、技术、功能、规模等方面都有了很大提高。大中型石油化工企业主要生产过程已在不同水平上实现自动化控制，并取得显著经济效益;小型骨干化工企业主要产品的主流程也已具有比较成熟的控制系统和低成本自动化成套技术，实现了生产信息在车间的集成。

多年的实践证明，自动化已成为企业提高效益的有效手段。特别是随着信息技术的应用和发展，现代企业自动化的概念已不单是生产过程的自动化，还包括企业信息管理和实验室灾难性的综合自动化，具体来说包括生产过程控制与管理、计划、仓库、设备、安全、财务、人事、市场和经营等的信息管理，是企业的综合信息管理系统。

2 石油化工自动化的发展现状

2.1 过程检测仪表的发展更趋多样化、精密化、智能化

过程检测仪表是在工业生产过程中，对工艺参数进行检测、显示、记录或者控制的基础。随着石化工业的发展，对仪表控制系统提出了更高的要求，电动仪表逐步向数字化、智能化方向发展，计算机系统向网络化、开放化发展，新一代的检测仪表主要特点是智能化和数字化。这些检测仪表均是以嵌入型微型计算机为核心，可以实现自动校零、线性化、补偿环境因素变化等功能，甚至包括模型运算和人工智能的应用。一次检测技术采用超声波、微波、激光等新技术，使自动控制的精度等到进一步提高。研制新型的传感器，广泛应用新技术，如核磁共振、激光和相关技术等，使传感器集成化。在仪表调节回路，除一般的比例、积分、微分调节规律外，人们正在研究前馈、大滞后、非线性、相关和计算值调节等技术，以适应多回路自动化系统的需要。
专用集成电路(ASIC)的广泛应用将促进传感器和执行器沿着多功能化和智能化的方向发展，便于形成现场控制回路/子系统，还将极大地方便仪表的安装调试工作的维护工作。

2.2 过程控制装置将向开放的分布式监控系统发展

分散型控制系统(DCS)、可编程序控制器(PLC)、基于个人微机的自动化系统(PCA)，正借助于微处理器硬软件和通信网络技术，循着标准化，开放化、标准化和尽量采用市场通用的优良硬、软件的方向，逐渐地、相互融合地向开放的分布式监控系统(O-DSC)发展。

基于现场总线的控制系统(FCS)也是一种新的开放式的分布式控制系统。它把专用封闭协议变成标准开放协议，使系统具有完全数字计算和数字通信能力;在结构上，采用了全分布式方案，把控制功能彻底下放到现场，提高了系统灵活性和可靠性;它突破了集散控制系统(DCS)中采用专用网络的缺陷。因此对于现场总线的工业控制系统研究具有重大的意义。

2.3 石油化工企业中先进控制系统的发展

先进控制系统是将化工工艺、化学工程、计算机、仪表、过程控制理论与先进控制技术进行有机结合而形成的一种新型控制系统，采用先进控制可提高系统的控制适应能力，克服由于系统本身的时变性、非线性、不稳定性、外部扰动的随机性及不可检测等带来的问题。先进的控制方法特别是预估控制技术、组份推断控制、模糊控制、神经网络技术、自适应控制、故障诊断等在生产过程中已得到实际应用并取得良好的效果。

3 我国石油化工自动化发展中存在的主要问题

①我国企业DCS无集成控制功能，多数用于部分工段或问题单套装置控制，多装置和工艺全过程集中控制较少。国产DCS的可靠性、配套软件、硬件等还不能满足需求，与国外相比存在较大的差别，因此大型装置的DCS仍以引进为主。②我国开发了一些先进的控制软件，但多数未能达到标准化、商品化，费用太高，难以推广。③国产仪表仍以人工记录为主，引进的产品也多为20世纪70年代末、80年代初的水平。④国内配套的登记表品种不全，缺口较多，如高位液位计、高精度流量计、在线质量分析仪、特种调节阀以及大型DCS等仍靠大量进口。⑤我国计算机应用大部分仍是装置级，有些石化企业虽然也有信息系统和计算机综合生产系统，但由于多方面原因，投资大，收效不明显。

4 石油化工自动化的发展建议

大型石油和化工企业必须综合应用自动控制技术、计算机技术、信息技术、网络技术等，推进、扩大和加快企业综合自动化系统建设，提高信息集成化程度，提高管控一体化的程度，从而达到降低原材料和能源消耗、降低成本、提高产品产量和质量、提高企业整体效益、増强竞争能力的目的，并树立为石油化工企业全层次、全方位、全生命周期服务的态度。

全层次服务就是纵向地自下而上地做好石油化工企业生产管理各层的自动化工作，涉及过程检测、执行，基础回路调节，单元先进控制，装置操作优化，工厂有序管理和企业有效经营。全方位服务，就是横向地使处在市场经济中的石油化工企业，借助于自动化和信息技术，将各部门的业务有效地关联起来，针对市场需要变化，快速、灵活、有效地做出响应。涉及订货销售、计划编制、作业调度、原材料贮运、生产管理、库存管理和成品发送等。全生命周期服务就就是依循企业装置设备的建设、运行、维修、改扩建、再运行直至停止运行的整个生命周期始终提供自动化和信息技术方面的支持和服务。

在实际工作中，我们应提高自动控制应用率，提高其控制水平和应用效益。积极应用和开发先进控制系统，提高现有装置经济效益;同时，要大力强化已有先进控制软件的商品化开发，促进其推广应用，并向产业化方向发展。大力加强设备和生产运行的安全性监测、故障诊断和预报控制等技术的开发应用，确保企业生产安全运行。加强环境保护监测，尤其是在环境污染严重、易燃、易爆、易中毒岗位和场合，应设在线监测和预报系统。

5 结束语

为迅速提升石化行业信息化和自动化控制技术水平，不仅需要现在从事过程控制研究的技术人员不断扩大自己的知识领域，更重要的是把从事计算机科学、人工智能、过程控制与化学工程的技术人员有机结合起来，进行交叉学科性质的新课题的开发与研究，这些新课题的研究成功将会大大促进石油化工自动化的发展，满足信息化时代石化工业生产的需要