工业电子中的浅谈化工智能化生产技术及的应用工业电子中的浅谈化工智能化生产技术及的应用
智能化生产技术是制造业不断吸收机械、电气、电子、信息(计算机、网络、通信、控制论、人工智能等)、
能源及现代系统管理等领域的成果,并将其综合运用于产品研发、设计、制造、检测、销售、使用、服务乃至
回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷、柔性生产,提高对市场动态多变的适应能力和竞争能
力的制造技术的总称。 本文作者综述化工智能化生产技术及其在化学工业中的应用与进展。 1 仪表与
自动化系统的数字化 自动化系统指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控
制的过程,其目标是"稳,准,快".自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医
疗、服务和家庭
智能化生产技术是制造业不断吸收机械、电气、电子、信息(计算机、网络、通信、控制论、人工智能等)、能源及现代
系统管理等领域的成果,并将其综合运用于产品研发、设计、制造、检测、销售、使用、服务乃至回收的全过程,以实现优
质、高效、低耗、清洁、敏捷、柔性生产,提高对市场动态多变的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
本文作者综述化工智能化生产技术及其在化学工业中的应用与进展。
1 仪表与自动化系统的数字化仪表与自动化系统的数字化
自动化系统指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程,其目标是"稳,准,快".自
动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人
从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且能扩展人的器官功能,极大地提高劳动生产
率,增强人类认识世界和改造世界的能力。因此,自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显着标志。
仪表与自动化系统经历了气动仪表(PCS,即第一代过程控制系统)、基于电动仪表(0~10mA、4~20mA模拟电流信号)
的电动单元组合式模拟仪表控制系统(ACS,即第二代过程控制系统)、基于计算机的直接数字控制和监督计算机控制或计算
机控制系统(即DDC、SCC、CCS,第三代过程控制系统)和基于微处理器的分布式控制系统(DCS,即第四代过程控制系
统)后,又发展到了第五代过程控制系统。微处理器用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制
部件和算术逻辑部件的功能。微处理器与传统的中央处理器相比,具有体积小,重量轻和容易模块化等优点。微处理器的基本
组成部分有:寄存器堆、运算器、时序控制电路,以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、执行指令,以及与外界存储
器和逻辑部件交换信息等操作,是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
第四代DCS产品的主要标志是集成,其覆盖现场仪表层、控制装置单元层、工厂层和企业层4个层次。而前三代只覆盖前
三层,第四代则已成为过程控制和信息管理的综合信息平台。其功能包括过程控制、PLC、RTU(远程采集发送器)、FCS、
多回路调节器、智能采集和控制单元等功能集成以及组态软件、I/O组件、PLC单元等产品集成,还包容过程控制、逻辑控
制、批处理控制,并实现混合控制。
1980年后出现的基于现场总线技术(Fieldbus)的现场总线控制系统(FCS)即第五代过程控制系统。目前正在发展过程
中,其标准尚未统一,总体上是DCS、PLC、FCS三者的结合。现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据
总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制
系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点,因而受到了许多标准团体和计算机厂商
的高度重视。现场总线(Fieldbus)是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的,用于 现场总线技术
过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生
产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布
控制系统。
今后的发展趋势是发展智能仪表和现场总线技术,自动化仪表与装置正在跨入真正的数字化、网络化和智能化时代。其技
术发展的主流则是测量信息数字化、检测仪表智能化和现场控制与过程管理一体化。21世纪头10年的热点是传感、执行与通
信。微型传感器和组分模型在分子级对物理化学过程进行跟踪和控制,微传感器技术发展速度快,一些理论、方法及实现技术
尚未成熟的特点,本书紧密结合微传感器的最新发展动态,对热、辐射、机械、磁、化学量微传感器的基本理论及实现技术进
行分类阐述,同时介绍了微传感器系统及其数据获取与处理方面的知识,旨在为读者提供一本微传感器方面的入门读物。本书
帮助读者在掌握微传感器基础知识的基础上,建立微传感器设计、研究、制作及实验分析等方面的基本概念。当遇到具体的微
传感器问题时,能查到专业文献,能读懂文献内容,能自行设计实验,能对实验结果进行分析总结。而且是从原料的进厂到产
品的出厂确保实现潜在的最大价值。微型智能传感器在线实时实现化验分析。由于内嵌智能传感器,材料和设备也是智能的,
可在线连续测量温度、压力、应力、应变、振动、位移等参数,及时预测预报潜在的损坏部位,并有自诊断、自修复功能,在
出现事故前维修完毕。
化工测量分析也将成为现场基础技术,成倍或几十倍地提高测量分析的分辨率和灵敏度,分析周期将缩短到十至几十分之
一,普遍采用如核磁共振(NMR)、微波(Microware)、近红外光谱(NIR)分析技术,实现分子级的实时、在线、多指
标、多功能、多用途的化验分析。传统的质量化验分析室将由实时、在线、连续的产品质量、成分分析系统取代,最大限度地
改善过程控制和环境监测质量。
动态的信息网络将在石油化工厂运行。成千上万的传感器通过网络直接、实时传送全厂的数据和图像信息,并为严格、实
时的优化模型提供数据;还与组分模型结合,在分子级描述过程的变化,预测产品组成,实现全厂的实时连续优化。先进控制
将普及到全装置、全厂范围。依靠过程信息进行统计诊断、过程统计控制,将是高度自动化的关键。建立监测数据库,只有首
次出现的事故,才需要专家处理。
PLC、SCADA、DCS 控制系统、现场总线、工业以太网的发展趋势呈现以下特点: