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對工業自動化改造及其運用探究
工業自動化作為現代先進工業科學的核心技術,是工業現代化的物質基石和重要標志。但是,褚健指出,現今我國整個裝備領域,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,處于產業鏈的低端。我們國家的勞動生產率低,只達到發達國家的20%~30%,甚至更低。因此,不斷的去研究和探討我國工業自動化改造、發展和戰略的方向,對我國工業化的發展有著長遠的現實意義、時代意義。作者結合我國工業現代化的實際,提出了工業自動化改造的方向,并對其技術的應用進行了探討。
1、工業自動化的改造方向
劉運昭研究指出,分布式、開放式和信息化, 將會是工業自動化的發展方。設備的自動化控制依靠模擬量控制,具備記錄、匯總、分析信息與數據的功能。同時,對設備生產狀態進行全面的監督,在生產設備的操作發生意外或者參數設定不當,發生突發事件的情況下,設備具有一定的應變與緊急控制的能力,防止事故發生與造成損失。根據現在工業自動化發展現在,以及要解決的問題,工業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、網絡化方向發展,結構和性能的PC化將是未來PLC發展的一個主要趨勢。現今,Ethernet技術的擴展,是控制領域一個重要的發展趨勢,Ethernet接口開始被現有的PLC生產企業向客戶提供,加大了PLC控制系統的開放性。(賀章波.我國工業自動化的發展方向.中國新技術新產品,2010,(19):159-159.)
1.2 由DCS到FCS的發展
現場總線的FCS防線是本著分散化、全數字化的標準,并盡可能的全開放和互操作的最新工業生產控制自動化系統。現場總線技術使得監測控制設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、設備功能的的提高。 FCS成為工業自動化改造發展的趨勢之一,它通過改變傳統控制系統的結構,采用全數字通信方式,形成了一個新型的網絡集成全分布系統,FCS具有開放式、全分布、智能化、可互操作性、適應現場環境強等特點,形成了一個從測控設備到監控計算機的實時、雙向、全數字化、多節點的通信網絡,順應了發展控制網絡的要求。
1.3 由工業控制自動化軟件到APC的發展
工業控制自動化軟件將會從人機界面向著先進控制的方向發展,即APC�，F階段,APC策略主要包括:自適應控制、魯棒控制和預測控制,尤其是智能控制,它的下屬分支還包含專家系統、灰色預測、模糊控制、神經網絡等。
2、工業自動化的應用
2.1 在鍋爐機組中的應用
鍋爐設備是一個多輸入、多輸出,且相互關聯的復雜系統,對應的控制系統是一個典型的多變量、純滯后、強耦合的復雜控制系統。為了構建一個可靠的、安全的、智能隨動的工業自動化控制系統,以技術成熟的工業控制機為控制核心,采用統一的標準信號,以變送器和執行器為基礎的現場儀表,按需補充監測控制點,是保障鍋爐安全而平穩的運行基礎。同時,工業自動化控制技術在控制策略和軟件實現上,可以較好的解決多變量解耦關系以及滯后響應問題。
在工業自動化控制系統設計上,采用集中控制,但分散驅動的集散控制思想,并采用標準的多層結構進行開發,從而,實現鍋爐系統采集、存儲、監測、圖形、報表、管理、控制、保護、報警等功能的一體化。同時,整個鍋爐系統充分考慮工業自動化控制的先進性、開放性、可靠性、穩定性、安全性等原則,利用面向對象進行分析、設計的技術,將系統模塊化、集成化。因此,鍋爐系統充分體現了工業自動化的應用。
2.2 在變電站中的應用工業自動化在變電站中的應用,給變電站系統帶來了集中結構與分散結構的結合、全分散式的分布結構、通信協議的使用等結構變化,實現了對變電站內部的監控,包括數據采集及其處理、系統監視與報警、遠程通信與控制、人機交換和歷史數據記錄等;對變電站控制的實時調節,通過監控畫面對可控的自動化設備實施分合等操作控制,對可調的自動化設備實施升降等操作控制,對需要保護的自動化控制設備要進行定值的查詢和設定;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 在油田中的應用對于自動化技術在整裝油田站場的應用設計,需要根據整裝油田的實際生產特點和規模,還有集輸工藝和投入、產出比率等指標全面綜合的進行考慮。
2.3.1整裝油田
集中處理站即聯合站,控制功能不宜過于強烈,控制系統的規模不宜過于太大,最好利用控制室的計算機系統進行集中的監測控制;對于大型的油田氣接轉站,若對于數據的計量有特殊的要求,可利用工業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,而且檢測控制參數又比較少的油氣田站場,最好使用小型的計算機控制系統,或者油田專用的監控裝置設備實施監測控制。
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,自動化控制技術的應用在配置上有著特殊的要求,要保證油氣田的接轉站和井口等處可以實現無人值守,在聯臺站內實施集中的監測控制。針對于全油田,最好使用性價比適中的SCADA系統(即監控和數據采集系統),進行集中的監測控制與管理。
2.3.3整裝氣田
為了對油氣田進行合理的開發,科學的管理,保障和提高整個集輸系統的可靠性,保障和保護人身和設備的安全、平穩供氣和周圍環境,自動化控制系統應采用 SCADA系統,實施數據采集、監視和遠程控制油氣田所歸屬的站場的工藝參數,自動化控制管理整裝油氣田統一的生產運行。
3、結語
本文討論了工業自動化改造發展的方向,并總結了現階段其在典型領域的應用,對發展工業自動化具有一定的參考,隨著科學技術的不斷發展,其在工程領域中也具有廣闊的的發展前景。
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