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摘要：随着我国经济不断的发展，工业产业也在快速的发展，对化工产品的需求日益增长，而传统的生产模式产量少、质量差，满足不了现代化工产业的需求，因此，需要比较精细的化工生产才能解决质量差的问题。目前，我国的精细化工生产技术还比较落后，自动化水平低，还需要不断的进行改进，本文针对精细化工生产过程中的控制系统进行研究，并提出有效的构建方案与设计为我国的精细化工产业发展献计献策。
关键词：精细化工；生产过程；控制系统；构建方案研究
目前，我国现有的化工产业仍然停留在比较原始的生产模式，很多企业仍然没有实现自动化、智能化生产模式，严重制约了我国化学产业的健康发展。精细化工具备较高的生产效率，同时可以最大限度的提高化学产品的质量，精细化工可以有效保证生产过程安全性，降低化学生产过程风险。精细化工不仅仅需要化工工艺的支持，还需要控制系统的支持，将自动化控制系统应用于精细化工生产中，可以有效降低化工生产的人力成本。精细化工具备传统化工生产模式难以比较的优势，精细化工生产模式将是我国化工产业未来数十年的发展趋势，而精细化工过程控制系统将是我国精细化工产业的必然选择，下面将详细阐述精细化工的概念以及我国精细化工产业的现状。
1.精细化工工业概况
在精细化工技术中，它的保密性、比较强，技术密集程度也比较高，具有很强的市场竞争性。主要表现在：首先，和人类的生活之间有着密切的关系，并且已经运用到人们生活的每一个方面之中，对于改善人们的生活起到了非常重要的作用；其次，精细化工的产品更新周期比较短，应当以市场的需求为重要导向，从而对其及时的改进；再次，在精细化工生产中，由于产品的调配比例和方式存在着差异，从而使得产品的性能也会有很大的区别；第四，占到下游产品的成本比例不高，但是对下游产品的性能与质量造成的影响却很大；第五，在产品中，其具有很高的附加值，一般情况下，产品的利润率都保证在15%以上，有的高达30%~50%左右；最后，在产品的生产过程中，其规模大小是不一样的，有很大的区别，大多数是采用的批量生产的方式。
2.生产工艺
2.1配液工艺段
为后续反应工艺段准备液体物料，其流程为：添加物料，由管线添加溶剂，均匀搅拌，待后续工艺段完成特定工艺步后，依靠氮气压力向反应釜输送物料。输送时，因反应釜当中发生的反应属放热反应，较为剧烈，所以应以反应温度为依据对输送速度进行控制。
2.2反应工艺段
反应工艺段为最复杂、繁琐的阶段，其流程为：添加物料，均匀搅拌，由加料系统添加液碱。此时反应釜温度将提升，对液碱流量进行有效调节来实现对反应温度的控制。然后通过配液釜将物料输送至反应釜。输送完毕后，经过升、降温完成反应，最后采用重力分离的方式对水相进行分离。
2.3后处理工艺
将反应釜当中输出的水相采用萃取的方式进行提取，其中同样要用重力法对水相进行分离。完成上述过程后，向后处理釜输送有机物，与此釜有机相充分结合，进行干燥等一系列处理。
3.生产控制要求与控制系统设计和研究
3.1生产控制要求
因原料造价较高，而且生产时对温度提出了很高的要求，若生产时系统故障，则会对产品质量造成严重影响。另外，生产时如果釜压较高，则应自动启动泄压阀开始泄压，一旦控制系统异常不能启动，导致釜压升高，影响生产安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基于此，控制系统必须稳定可靠，且具有良好的容错性，能在最大限度上防止故障与异常的发生。
3.2控制系统的设计
在精细化工生产过程控制系统的研究与设计过程中，主要是利用全自动化集成设计的思想。S7-400h1是整个系统的核心系统，而wincc则是系统操作的监控终端，控制主要的构成项目有功能模块、CPU、接口模块、通信模块、电源模块以及信号模块等方面组成，在整个系统的设计中，控制系统是整个过程的控制单元，在过程控制层中，控制系统的位置至关重要，也是集散控制系统的重要核心。
3.3控制系统的操作员站
控制系统的操作员站主要负责对精细化工生产现场的各项操作设备进行监控，它位于中控室中，检查出问题之后，要及时对相关工艺的参数进行修改。除此之外，在操作站中，要对数据进行存档，以备不时之需，还要设置实时的曲线，关注不同时刻的动态信息，以及报警消息等重要的功能。由于精细化工生产的工艺比较复杂，在整个项目过程中，就要使操作员站的环境以及设备更加先进，提高信息的可靠性。
3.4系统控制
系统采用冗余原理，故障发生后，能在无扰动的情况下完成切换。在没有故障的情况下，子单元正常运行，而有故障时，仍处正常状态的子单元依然可以完成控制。为顺利完成无扰动切换，应确保中央控制器能迅速且可靠的对数据进行交换。所有控制器应有一致的用户程序，接收相同的数据。这样能使控制器同步完成内容更新，即使有一个子系统发生故障，另外的也能完成所有控制任务。系统具有事件驱动同步功能，如果两个子单元处在不同的状态，则可实现同步操作。在通信功能的支持下对数据进行修改，依靠操作系统完成同步，无需自行编程。系统能对存储器、链接、中央处理器等进行自检，启动之后各子单元开始进行测试。对于自检功能，它分成几个组成部分，特定的周期执行特定的功能，减轻中央处理器负担。
3.5系统软件设计
本次设计采用的软件编程系统为Step7，该软件包是一种用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态软件系统，已有的Step7系统包括了两个版本，一种属于简化单机程序系统，包括STEP7Micro/DOS和STEP7Micro/Win，另一种属于标准软件包，包括STEP7等。本系统采用的编程系统为STEP7V5.5+SP2+HF1Chinese，该系统的大部分模块已经汉化。本系统的软件为S7Graph顺序控制程序。除了系统的主控制模块设计之外，还需要对系统的各个子单元进行设计，包括气动开关阀程序设计、模拟量采集程序设计、电机控制程序设计、智能空压介质控制设计以及水与有机相的分离程序设计，除了上述程序模块设计外，还需要重点对反应度的温度进行控制，控制的基础为PID闭环反馈控制系统。
4.精细化生产过程控制系统的发展趋势
在精细化工生产的过程中，生产过程的智能化是发展的必然趋势，这也是制造行业的发展趋势。在智能发展过程中，对精确度的控制要求很严格，表现出了多种用途和多种运用功能。在实现智能化中，要注意高精度的标准，实现自动化控制技术。所谓的机械化加工精度，就是机械设备的零件在生产加工过程中，它实际的参数与设计几何参数之间的差距。它们所产生的差距就是加工的误差，它是精度高低的一个直接的反应，精度越高，误差就会越小，因此，在生产过程中，要不断的减小误差，尽量使每一个生产的过程都精确化，实现提高产品的质量和生产的效率，未来的精细化生产的控制系统会越来越好，自动化系统不断的提高，误差会越来越小，减少高强度的劳动力。
结论
总而言之，虽然精确化生产过程仍然有其缺点的存在，但是相对于传统的化工生产技术来说，精确化的化工生产已经有很多的优势了，在生产过程中，通过对化工生产实现精确化管理和控制，可以大大的提高生产的效率和质量。因此，需要根据具体的实际需求，采用合理的设计方案，保证精确化工生产控制系统得到有效的发挥。
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论文作者:黄鸿霖
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/22
标签：精细化工论文; 控制系统论文; 系统论文; 生产过程论文; 化工论文; 过程中论文; 工艺论文; 《防护工程》2018年第22期论文;