摘要：20世纪中叶以来，电子信息工程发展迅速，在此基础上产生了各种各样的自动化生产设备，并形成了一整套化工自动化生产控制系统。自动化生产极大地提高了化工行业的生产效率，同时也解放了大量的劳动力。绝大多数繁重、危险的机械操作都交由自控设备完成，企业员工则转向高技术含量、富有创造性的工作岗位。进入21世纪，人工智能技术不断取得突破，化工生产的自动化程度还将继续提高。未来几十年内，我们将永久告别传统的劳动资本生产模式，转向新型的自动化创新研发生产模式。
关键词：自动化仪表；自动化；控制技术；应用探析
1导言
我国的化工产业近些年来虽有了腾飞式的进步，但是由于我国的相关产业发展起步较晚，所以相对于西方的先进国家来说，在技术上仍有一定的滞后性和缺陷性。在未来我国的化工仪表自动化控制技术仍旧需要借鉴西方的先进技术，并且还需要相关的学者以及技术人员不断的研发创新，在实践之中不断发现不足，解决问题，不断推动我国的化工产业向前迈进。
2化工自动化控制系统的基本概念
在化工生产过程中，每个环节的具体生产工艺都受到外界环境和原材料性质的直接影响，需要不断进行改变。例如，精馏塔内的压力若发生变化，则温度也必须进行相应调节，否则产品质量就会受到很大的影响；一些化学反应对温度的要求很高，一旦温度接近临界值，就必须采用技术手段使其回到反应温度，否则后续生产环节将无法正常进行，严重情况下甚至会引发安全事故。使用自动化仪表监控环境条件，并根据环境变化自动调节生产过程，就可以有效减轻人工操作负担。自动化控制系统根据设定值的不同，可以分为定值控制、随动控制和程序控制三种不同类型。其中，定值控制是指反应参数（如温度、流量、水位、电压等）要求保持恒定，仪表一旦检测到参数异常，立刻通过负反馈控制系统进行调节，使参数回归设定值。随动控制则是由中央控制系统实时输出参数变量，仪表检测到指示值与测量值发生偏差，立刻通过负反馈控制系统进行调节，让实际参数与指示值保持同步。程序控制系统中的参数也是一个变量，但其变化存在一定的规律，可由系统中的控制程序进行自动调节。
3化工自动化控制的关键技术
传统的化工自动化控制系统往往采用简单的机械控制或单纯线性的程序控制。然而在实际生产过程中，却经常会出现一些突发情况和非线性关系，导致程序无法进行准确判断，必须借助人工操作才能实现正常生产。有时工作人员未能及时发现程序故障，还会造成严重的经济损失、甚至发生安全事故。随着现代电子信息技术的不断发展，化工生产的自动化水平也逐步提高，越来越多的企业开始在自动化控制系统中添加计算机设备，以应对复杂情况。不过迄今为止，大多数化工企业的自动化控制系统的核心部分仍然是传统的PID控制，必须加快创新，建立更加先进、可靠的优化控制程序，以便进一步减轻化工企业的人力负担，提升企业的工作能力和社会、经济效益。
3.1预测控制
传统的PID控制虽然包括定值控制、随动控制和程序控制等不同类型，但其核心机制却是统一的，即通过仪表监测到参数指示值与测量值之间的差异，再利用负反馈控制系统进行调节，使测量值与指示值保持一致。PID控制在时间精度要求较低的情况下可以较好地发挥作用，但随着现代化工产品不断朝向精密化、高效化发展，PID控制的时间滞后性问题已经不能适应一些产品的生产需求。预测控制是20世纪70年代之后逐渐兴起的一类计算机控制方法，它在PID控制的基础上，增加了预测模型算法。预测控制系统在完成一次负反馈校正后，可以通过算法自动预估下一次指示值，然后通过负反馈系统将测量值调整至预估值的水平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最后，再根据实际指示值，对预估值进行调整。由于实际指示值往往和预估值比较接近，因此调整速度比PID控制要快得多。经过不断的纠错积累之后，预测模型算法的精确度还会不断改善，使系统整体效率得到进一步提高。
3.2自适应控制
传统的程序控制系统大多设置了简单的算法程序，工作人员对算法进行设定后，系统就会按固定的参数算法进行操作。然而随着时间的不断推移，算法最终总是会失效；有时在操作过程中，反应器内部环境还会出现突发改变，使得原有的算法不能正常发挥作用。因此，传统的程序控制系统在运行过程中必须要求工作人员不断对算法进行调节，一旦调节不及时，就会造成大量的原材料损失乃至设备损坏。自适应控制系统则可以较好地解决这一问题。自适应控制系统在传统的程序控制系统基础上，增加了环境评估和决策控制程序，系统通过仪表对反应器中的环境进行综合评估，再经由决策程序产生控制决策，自动调节系统的参数算法。自适应控制系统也是从20世纪70年代开始逐步发展，目前已经发展出自动化程度极高的自校正控制系统。
3.3人工智能控制
进入21世纪后，人工智能的概念引发了越多越多的关注。特别是近年来，机器学习理论不断发展，在数据分析、理论计算、图文处理等许多方面都取得了惊人的成果。目前，许多化工企业已经开始在自动化控制系统中增加人工智能程序，以提升系统的应变能力和自动化水平。专家系统是一种较为简单的人工智能控制系统，它包含相关领域专家写入的大量理论知识与生产实践经验，以及一整套逻辑推理机制。当系统遇到特殊情况时，就无需求助人工操作，可以由专家系统代替操作人员，直接根据相关理论和经验对系统参数进行调整。专家系统不仅包含最初写入的知识信息，还可以由专家不断补充新的知识内容，同时修改过时的、错误的内容。系统自身也可以具备一定的知识获取能力，以便应对某些罕见特殊情况。随着人工智能的深入发展，一些学者已经开始着手研究人工神经网络的相关理论，并取得了一些初级成果。其中，BP网络在自动化控制系统中已经得到比较广泛的应用。与传统的自动程序控制系统相比，BP网络的非线性计算能力更强，还可以通过机器学习，不断提高系统的稳定性、精确性和自适应能力。
4结语
使用自动化仪表监控环境条件，并根据环境变化自动调节生产过程，可以有效减轻人工操作负担。传统的化工自动化控制系统往往采用简单的机械控制或单纯线性的程序控制。随着现代电子信息技术的不断发展，化工生产的自动化水平也在逐步提高，越来越多的企业开始在自动化控制系统中添加计算机设备，以应对复杂情况。预测控制是20世纪70年代之后逐渐兴起的一类计算机控制方法，它在PID控制的基础上，增加了预测模型算法，效率明显高于传统的PID控制系统。自适应控制系统则在传统的程序控制系统基础上，增加了环境评估和决策控制程序，可自动调节系统的参数算法。进入21世纪后，人工智能的概念引发了越多越多的关注，许多化工企业已经开始在自动化控制系统中增加人工智能程序，以提升系统的应变能力和自动化水平。在系统工作过程中，还可以采用多次测量法和智能误差修正功能，以提升仪表的精度。
参考文献
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论文作者:刘玉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/20
标签：控制系统论文; 算法论文; 化工论文; 系统论文; 参数论文; 人工智能论文; 负反馈论文; 《基层建设》2019年第31期论文;