工业自动化仪表与自动化控制技术

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工业自动化仪表与自动化控制技术 张 慧 （上海电气船研环保技术有限公司，上海 200136） 摘 要：信息技术的普及应用使得我国各行各业都发生了巨大变化，更带来了生产技术的变革，尤其对于我国工业生产而言更是如此，通过引入信息技术，工业生产变得更加智能和先进。工业自动化仪表和自动化控制技术应运而生，极大地改善了传统人工控制所存在的不足和缺陷，有效地提高了工业企业生产效率和经济效益。随着我国工业进一步发展，工业自动化仪表技术将会得到更为广泛的应用和普及，而自动化控制技术也将实现与工业自动化仪表之间的信息整合，全面提高自动化控制能力。本文将对工业自动化仪表和自动化控制技术进行分析，讨论目前工业自动化仪表与自动化控制技术在实践中所存在的不足问题，并探讨未来可能实现的发展方向，希望能够为相关业界人士带来一些经验启示，共同促进我国工业生产现代化建设。 关键词：工业；自动化仪表；自动化控制；技术应用；现存问题；未来发展 进入到21世纪以后，世界各地的信息化科学技术都获得了迅速发展，已经成为衡量各个国家经济水平重要标准，信息化科学技术的应用使得我国各个产业都发生了翻天覆地的变化，对于工业生产而言，自动化仪表以及自动化控制技术所带来的变革性变化最为突出，将帮助工业生产逐渐进入到全智能化时代。 1.工业自动化仪表介绍 1.1 基本情况介绍 对于我国工业设备自动化控制系统建设而言，必须依靠自动化仪表才能够得以实现。自动化仪表是实现自动化控制的核心功能，需要依靠众多自动化、现代化、科技化的软件和硬件共同构成。通过建设自动化仪表能够对设备各项基本参数进行实时的监测，使工业设备整体运行情况都能够得到实时的监督管理，是我国工业生产过程中最为重要的现代化信息技术工具。在大多数情况下，工业生产中的自动化仪表需要具备以下几方面的功能：对设备工艺参数进行实时监测，记录数据内容，完成适当控制功能，而且也能够以远程方式对数据信息进行传递、收集和处理，能够帮助工作人员随时了解不同设备现行的运行状况，全面保障机械设备生产效益。行业内工业自动化仪表随着科学技术发展形成了不同功能类型，能够针对不同用工需要来完成数据展现，但是总体而言，工业自动化仪表功能上可以分为检测型、数据显示型、功能调节型。检测型主要是帮助工作人员可以对工业生产过程中各项设备运行参数变化进行展示，这些参数一般包括压力值、电流、温度值等；数据显示型主要是将检测仪表中的各类数据进行参数对比性的展示，能够方便操作人员及时查阅各类数据信息，并且提高故障发现效率；功能调节型主要是指通过预先设定的方式对各项功能进行程序上的控制，通过对仪表进行设置，能够以自动化方式对机械设备生产效率进行调节，帮助企业实现最大化生产效益[1-2]。 1.2 仪表种类分析 工业自动化仪表种类各式各样，名目也各有不同，根据不同功能所进行的种类划分也随着工业生产愈发精细化而变得更加多样化，如果按照参数功能进行分析可以将工业自动化仪表分为温度仪表、位置仪表、压力仪表等；如果按照基本功能来进行分析，可以将工业自动化仪表分为执行仪表、调整仪表、显示仪表等。需要说明的是，显示仪表可以通过图像展示或者是模拟方式对相关数据进行展现，是目前最为先进的仪表类型，利用显示仪表能够对工业生产过程中各机械设备所生成的数据信息进行实时跟踪记录，并且可以在一定程度上完成预测，以动态化方式对整个生产过程进行监督管理，而且显示仪表现在也已经实现预警功能，当生产过程中机械设备出现干扰问题时，显示仪表会通过闪烁报警灯或者是发出报警声响的方式来提示操作人员，这样使仪表功能得到进一步拓展，极大的方便了相关工作人员工作[3]。 2.自动化控制技术介绍 2.1 生产过程中的自动化 自动化控制技术能够实现生产过程的自动化，不仅能够有效地提高工业生产的效率，也能够对生产安全进行有效保障，所以对于现代工业企业而言，自动化控制技术有着难以取代的优势。比如，在我国石油产业内，过去运用传统生产方式来进行石油开采往往会导致开采人员面临较为严重的生命安全威胁，有时操作不当还会导致石油资源流失，现在通过自动化控制技术的使用，在进行石油开采时，现代化技术可以对控制中心进行数据的传递，使控制中心实现对于整个开采行为的实时监控，极大地避免开采过程中可能出现的各类安全风险，保障开采人员人身安全的同时也能够对漏油等情况进行实时的监测，极大地避免了在开采过程中所导致的石油资源浪费问题[4]。 2.2 机械制造的自动智能化 随着科学技术快速发展进步，机械制造自动智能化已由原来的生产线智能化逐渐实现全过程的智能化，过去进行机械制造所使用的自动化技术手段只能在简单的生产线上来进行操作，现在由于发明了先进的数控机床系统以及智能机器人手臂等设备，自动化控制技术已经能够应用在各类生产线上，不仅能够完成简单生产任务，也能够完成复杂机械生产任务，行业内也加强了机械制造智能化的融合力度，将自动智能化的技术手段广泛应用在各类产业之中，加强了不同产业之间的密切配合，通过构建起完整的自动化操作体系使整个生产线都能够形成密切配合，加强了机械制造的先进性和合理性。比如，利用自动智能化系统建设，在自动化控制技术支持下，农业生产和工业生产可以在一定程度上形成配合。工业生产可以按照农业生产实际需要来进行农机设备生产调整，使其可以更好地满足农业生产特点，为农业生产提供有力服务；而农业生产相关的机械使用数据也可以实时传递给工业企业，工业企业会将这些数据进行智能化分析，使工业企业更好的了解市场发展需要，对现有产品进行升级，进而提高产品竞争力[5]。 2.3 管理自动化 在自动化控制技术支持下所能够带来的管理自动化对于工业企业而言主要是针对资源自动化控制，这其中既包括人力资源的控制，也包括物理资源的控制。通过对生产和后勤管理进行自动化调整，使工业企业整个内部都能够为促进企业发展进步而发挥出最大作用。管理自动化需要依靠计算机系统、通信系统、互联网技术以及现代控制学科学技术等，通过实现办公自动化管理能够帮助工业企业在进行决策制定时获得更有利的信息支持，也能够赢得广大企业员工配合。资源调度上也将更加准确与合理，进而帮助企业通过有效管理实现更长远的发展[6]。 3.工业自动化仪表与自动化控制技术实践中现存的问题 由于工业自动化仪表与自动化控制技术对于工业行业而言仍然处于发展中阶段，其研发和使用都需要进一步实践积累才能够发挥出最大价值，而这也意味着工业自动化仪表与自动化控制技术在目前实践过程中仍然存在着一定问题和不足，具体而言包括以下几方面：首先，自动化系统信息目前仍然存在一定的安全威胁。由于互联网开放性，可能会导致工业企业信息系统面临外部攻击的威胁；其次，系统中各项程序和软件之间的先进性和可靠性需要进一步加 （下转第234页） 技术改造

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从而提高化学反应速率并提高吸附剂的吸收能力。 3.2特纳斯卡开拓者能源中心项目 特纳斯卡战士能源中心项目实施计划是建设一个能够收集二氧化碳的原煤发电站，以实现商业服务运营规模。该发电厂位于英国德克萨斯州的诺兰县。发电厂使用次生松木颗粒，并选择点燃后收集碳的技术。总输出功率约为765MW，净输出功率约为600MW。该项目的实施计划是收集电厂烟气和灰尘中摩尔分数为85％至90％的CO2。日捕捞量约17，500t，年捕捞量达到5.75×106t。收集到的二氧化碳根据管道输送到油气田，以提高采收率。这个新项目完成后，它将成为英国第一个新建成的热电厂，能够实现商业服务运营和运营规模。到那时，它还将是世界上每年最大的二氧化碳捕获量。发电新项目。 新项目使用了Fluor公司的Econamine FG PlusSM技术。 与典型的消化吸收法处理技术相比，该技术具有以下特点： （1）在烟灰进入脱硫塔之前，通过与冷却塔直接接触进行冷却。制冷材料是循环系统的冷却水。它的优点包括：1.在烟灰进入消化，吸收和重建系统软件之前，可以对烟灰中的水蒸气进行冷疑，从而降低了吸附剂中水的质量浓度值，从而减少了吸附剂的重沸整个过程中的循环系统所需的热量； 2降低烟尘中水蒸气的浓度，这样可以减少流入离心风机的总质量；3冷却后的烟尘相对密度较高，因此可以减少根据离心风机液体的水流量；4当系统软件通道处在烟雾和灰尘中时当硫的浓度很高时，它可以按照与冷却塔上端直接接触的方式进一步消化和吸收SO2以促进NaOH，以防止SO2进入脱硫塔后吸附剂的降解。 （2）与Cansolv的渗碳过程相似，在脱硫塔中也设置了中间制冷部分。 （3）在循环系统的整个过程中，吸附剂都将转化为耐热性好的酸盐。这些通过分解反应或氧化而分解的酸盐和吸附剂无法通过吸附剂过滤的方法除去。因此，该处理技术设置了吸附剂获取设备。设备连接到再生塔的底部，碳酸氢铵用作吸附剂再生剂，底部压力蒸汽用于显示热量，从而减少了吸附剂的消耗。 （4）使用由Fluor公司独立开发设计的渗碳吸附剂。 在其他火力发电厂的其他大中型碳收集项目中，也选择了福陆的技术，包括荷兰鹿特丹的示范性新碳收集和存储项目，以及在NRG的新碳收集和存储项目。英国的电力工业项目。 结束语 吸收法技术较为成熟，脱碳效率可达到90%以上，且安装于火电厂尾部，对发电厂原有系统影响较小，是现阶段火电厂进行脱碳改造切实可行的技术选择。致力于开发高性能脱碳吸收剂；提高吸收效率，除了从提高吸收剂性能入手外，还从反应条件入手，如边界大坝整体碳捕集与分离示范项目在吸收塔内设置了中间冷却环节；通过回收吸收剂的方法降低吸收剂损耗，减少运行成本，如特纳斯卡开拓者能源中心项目设置了吸收剂回收装置；提高吸收剂再生转化效率，如中石化集团提出以超重力机替代再生塔的方案；尽可能回收余热，提高系统热效率，如边界大坝整体碳捕集与分离示范项目采用了机械式蒸汽再压缩机。 综上所述，改进化学反应过程、合理整合脱碳系统与发电厂热力系统将是吸收法未来发展的方向。随着工艺技术的不断进步，吸收法也将会在火电厂碳捕集领域发挥出更积极的作用。 参考文献 [1]许世森，李春虎，郜时旺.煤气净化技术[M].北京：化学工业出版社，2006. [2]黄斌，刘练波，许世森，等.燃煤电站CO2拥荣与处理技术的现状与发展[J].2008，9 （5）：3-6. [3]郑瑛，池保华，王.保文，等.燃煤CO减排技术[J].中国电力，2006，39 （10）： 91-94. [4]蔡宁生，房凡，李振山.钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO的研究进展[J].中国电机.工程学报，2010，30（26）： 35-43. （上接第232页） 强才能够使自动化仪表和自动化控制技术发挥出更大的价值；最后，自动化仪表和自动化控制技术在故障诊断分析时需要进一步加强及时性和可靠性，相关功能需要进一步完善[7]。 4.工业自动化仪表与自动化控制技术未来发展方向 4.1 将实现更加智能化 随着我国经济建设不断完善和加强，我国对于科学技术的重视度也会得到进一步提高，尤其对于工业生产而言，作为我国经济发展支柱性产业，相关科学技术必将成为科学领域内重点研发方向，在国家大力支持以及科学界重视下，我国工业自动化仪表与自动化控制技术必将实现更高的智能化水平，相关技术会得到进一步完善。 4.2 将进一步完善网络化 5g的到来意味着我国各项产业在未来发展上会实现更大范围的网络化，通过使用互联网技术手段能够使各类生产技术实现进一步融合，能够有效提高信息资源收集力度和应用力度，进而帮助产业生产更有效率、更加准确，对于工业自动化仪表和自动化控制技术而言将更是如此。利用网络技术手段。自动化控制系统与自动化仪表会实现深度融合，极大地提高了信息资源的衔接性和匹配度，使生产过程更有效率、更加精准，进而能够提高对于工业生产各设备之间的调控力度，帮助工业企业实现效益提升。而工业企业为了追求经济价值的最大化和生产效率的最优化，也会积极促进工业自动化仪表与自动化控制技术与网络技术的融合，会要求工业自动化仪表与工业自动化技术向着网络化方向持续发展，所以网络化必然会成为工业自动化仪表与工业自动化技术的发展趋势[8]。 4.3 将有更高的精准可靠度 随着人们生活水平的不断提升，对于中国消费者而言，将不仅仅满足于温饱需求，而会逐渐对生活各项内容有更高的标准要求，人们会更加关注追求高品质生活，这样就会带来工业生产所制造的产品需要实现更高的标准。工业企业必须积极应对这些挑战和需求才能够实现持续发展进步，使工业企业能够在市场竞争环境下保持不败地位。比如，对于工业自动化仪表而言，原有精准度必须得到进一步提高，使其能够发挥出更好的价值来促进工业企业所生产的产品得到更高标准的精度来满足市场需要。以我国传感器产品为例，过去只能实现千分之零点九的精准度，现在随着技术的发展，已经能够实现千分之零点一的精度，进而能够更好地满足市场需要。 结束语：综上所述，工业作为我国经济发展基础性产业必将随着我国经济发展进步实现更进一步的先进性和科学性。工业自动化仪表和自动化控制技术会得到越来越广泛的重视，应用也会越来越普及，我们需要提高对于自动化仪表和自动化控制技术的重视，加强研发力度，使其能够为我国工业发展作出更大的贡献。 参考文献： [1]王赫强，李仕娟.工业自动化仪表与自动化控制技术解析[J].电子乐园，2019（8）：0241-0241. [2]古文栋.工业自动化仪表与自动化控制技术的应用研究[J].产城（上半月），2019（2）：0012-0012. [3]古文栋.工业自动化仪表与自动化控制技术的应用研究[J].产城（上半月），2019，000（002）：1-1. [4]王赫强，李仕娟.工业自动化仪表与自动化控制技术解析[J].轻松学电脑，2019，000（008）：1-1. [5]董峰.试谈工业自动化仪表与自动化控制技术[J].决策探索（中），2019，No.624（08）：78-79. [6]朱波.工业自动化仪表与自动化控制技术研究[J].山东工业技术，2019，000（013）：32-32. [7]韩晋军.工业自动化仪表与自动化控制技术分析[J].山东工业技术，2018，000（014）：15-15. [8]高博，孙绍曾，王鹏飞.工业自动化仪表与自动化控制技术探讨[J].中外企业家，2019. 作者简介： 张慧（1991.01-），女，本科，中级工程师，研究方向：水处理装备电气控制。