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有關(guān)工業(yè)自動化改造及其運用
工業(yè)自動化作為現(xiàn)代先進工業(yè)科學(xué)的核心技術(shù),是工業(yè)現(xiàn)代化的物質(zhì)基石和重要標(biāo)志。但是,褚健指出,現(xiàn)今我國整個裝備領(lǐng)域,無論是過程裝備,還是機械裝備,整體的效能都很低,高端裝備自主率低,處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端。我們國家的勞動生產(chǎn)率低,只達到發(fā)達國家的20%~30%,甚至更低。因此,不斷的去研究和探討我國工業(yè)自動化改造、發(fā)展和戰(zhàn)略的方向,對我國工業(yè)化的發(fā)展有著長遠的現(xiàn)實意義、時代意義。作者結(jié)合我國工業(yè)現(xiàn)代化的實際,提出了工業(yè)自動化改造的方向,并對其技術(shù)的應(yīng)用進行了探討。
1、工業(yè)自動化的改造方向
劉運昭研究指出,分布式、開放式和信息化, 將會是工業(yè)自動化的發(fā)展方。設(shè)備的自動化控制依靠模擬量控制,具備記錄、匯總、分析信息與數(shù)據(jù)的功能。同時,對設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)進行全面的監(jiān)督,在生產(chǎn)設(shè)備的操作發(fā)生意外或者參數(shù)設(shè)定不當(dāng),發(fā)生突發(fā)事件的情況下,設(shè)備具有一定的應(yīng)變與緊急控制的能力,防止事故發(fā)生與造成損失。根據(jù)現(xiàn)在工業(yè)自動化發(fā)展現(xiàn)在,以及要解決的問題,工業(yè)自動化具有以下的改造方向。
1.1 未來PLC
目前,PLC正向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,結(jié)構(gòu)和性能的PC化將是未來PLC發(fā)展的一個主要趨勢。現(xiàn)今,Ethernet技術(shù)的擴展,是控制領(lǐng)域一個重要的發(fā)展趨勢,Ethernet接口開始被現(xiàn)有的PLC生產(chǎn)企業(yè)向客戶提供,加大了PLC控制系統(tǒng)的開放性。(賀章波.我國工業(yè)自動化的發(fā)展方向.中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2010,(19):159-159.)
現(xiàn)場總線的FCS防線是本著分散化、全數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn),并盡可能的全開放和互操作的最新工業(yè)生產(chǎn)控制自動化系統(tǒng)。現(xiàn)場總線技術(shù)使得監(jiān)測控制設(shè)備具有了計算和通信的雙重能力,即所謂的“智能化”。同時,對信號的測量、傳輸以及控制精度的提高,都有著很大的影響,而且,也非常有利于系統(tǒng)、設(shè)備功能的的提高。 FCS成為工業(yè)自動化改造發(fā)展的趨勢之一,它通過改變傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),采用全數(shù)字通信方式,形成了一個新型的網(wǎng)絡(luò)集成全分布系統(tǒng),FCS具有開放式、全分布、智能化、可互操作性、適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境強等特點,形成了一個從測控設(shè)備到監(jiān)控計算機的實時、雙向、全數(shù)字化、多節(jié)點的通信網(wǎng)絡(luò),順應(yīng)了發(fā)展控制網(wǎng)絡(luò)的要求。
1.3 由工業(yè)控制自動化軟件到APC的發(fā)展
工業(yè)控制自動化軟件將會從人機界面向著先進控制的方向發(fā)展,即APC。現(xiàn)階段,APC策略主要包括:自適應(yīng)控制、魯棒控制和預(yù)測控制,尤其是智能控制,它的下屬分支還包含專家系統(tǒng)、灰色預(yù)測、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
2、工業(yè)自動化的應(yīng)用
2.1 在鍋爐機組中的應(yīng)用
鍋爐設(shè)備是一個多輸入、多輸出,且相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng),對應(yīng)的控制系統(tǒng)是一個典型的多變量、純滯后、強耦合的復(fù)雜控制系統(tǒng)。為了構(gòu)建一個可靠的、安全的、智能隨動的工業(yè)自動化控制系統(tǒng),以技術(shù)成熟的工業(yè)控制機為控制核心,采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號,以變送器和執(zhí)行器為基礎(chǔ)的現(xiàn)場儀表,按需補充監(jiān)測控制點,是保障鍋爐安全而平穩(wěn)的運行基礎(chǔ)。同時,工業(yè)自動化控制技術(shù)在控制策略和軟件實現(xiàn)上,可以較好的解決多變量解耦關(guān)系以及滯后響應(yīng)問題。
在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)設(shè)計上,采用集中控制,但分散驅(qū)動的集散控制思想,并采用標(biāo)準(zhǔn)的多層結(jié)構(gòu)進行開發(fā),從而,實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)采集、存儲、監(jiān)測、圖形、報表、管理、控制、保護、報警等功能的一體化。同時,整個鍋爐系統(tǒng)充分考慮工業(yè)自動化控制的先進性、開放性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等原則,利用面向?qū)ο筮M行分析、設(shè)計的技術(shù),將系統(tǒng)模塊化、集成化。因此,鍋爐系統(tǒng)充分體現(xiàn)了工業(yè)自動化的應(yīng)用。
2.2 在變電站中的應(yīng)用工業(yè)自動化在變電站中的應(yīng)用,給變電站系統(tǒng)帶來了集中結(jié)構(gòu)與分散結(jié)構(gòu)的結(jié)合、全分散式的分布結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議的使用等結(jié)構(gòu)變化,實現(xiàn)了對變電站內(nèi)部的監(jiān)控,包括數(shù)據(jù)采集及其處理、系統(tǒng)監(jiān)視與報警、遠程通信與控制、人機交換和歷史數(shù)據(jù)記錄等;對變電站控制的實時調(diào)節(jié),通過監(jiān)控畫面對可控的自動化設(shè)備實施分合等操作控制,對可調(diào)的自動化設(shè)備實施升降等操作控制,對需要保護的自動化控制設(shè)備要進行定值的查詢和設(shè)定;變電站與計算機的互訪閉鎖,建立與控制臺計算機的互訪通信,使得控制能夠相互閉鎖等功能。
2.3 在油田中的應(yīng)用對于自動化技術(shù)在整裝油田站場的應(yīng)用設(shè)計,需要根據(jù)整裝油田的實際生產(chǎn)特點和規(guī)模,還有集輸工藝和投入、產(chǎn)出比率等指標(biāo)全面綜合的進行考慮。
2.3.1整裝油田
集中處理站即聯(lián)合站,控制功能不宜過于強烈,控制系統(tǒng)的規(guī)模不宜過于太大,最好利用控制室的計算機系統(tǒng)進行集中的監(jiān)測控制;對于大型的油田氣接轉(zhuǎn)站,若對于數(shù)據(jù)的計量有特殊的要求,可利用工業(yè)控制機或可編程序控制器(NIPLC)來完成;而對于那些工藝流程比較簡單,而且檢測控制參數(shù)又比較少的油氣田站場,最好使用小型的計算機控制系統(tǒng),或者油田專用的監(jiān)控裝置設(shè)備實施監(jiān)測控制。
2.3.2沙漠或其他的自然條件比較惡劣的油氣田站
對于此類的油氣田站場來說,自動化控制技術(shù)的應(yīng)用在配置上有著特殊的要求,要保證油氣田的接轉(zhuǎn)站和井口等處可以實現(xiàn)無人值守,在聯(lián)臺站內(nèi)實施集中的監(jiān)測控制。針對于全油田,最好使用性價比適中的SCADA系統(tǒng)(即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)),進行集中的監(jiān)測控制與管理。
2.3.3整裝氣田
為了對油氣田進行合理的開發(fā),科學(xué)的管理,保障和提高整個集輸系統(tǒng)的可靠性,保障和保護人身和設(shè)備的安全、平穩(wěn)供氣和周圍環(huán)境,自動化控制系統(tǒng)應(yīng)采用 SCADA系統(tǒng),實施數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和遠程控制油氣田所歸屬的站場的工藝參數(shù),自動化控制管理整裝油氣田統(tǒng)一的生產(chǎn)運行。
3、結(jié)語
本文討論了工業(yè)自動化改造發(fā)展的方向,并總結(jié)了現(xiàn)階段其在典型領(lǐng)域的應(yīng)用,對發(fā)展工業(yè)自動化具有一定的參考,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,其在工程領(lǐng)域中也具有廣闊的的發(fā)展前景。
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