化纖行業(yè)自動(dòng)化儀器儀表的發(fā)展與現(xiàn)狀

1 概述　　
　　紡織工業(yè)是加工天然纖維和制造、加工化學(xué)纖維的工業(yè)。紡、織、印、染是對(duì)天然纖維進(jìn)行加工的過(guò)程，其連續(xù)性較差，自動(dòng)化水平低，是勞動(dòng)力密集型的生產(chǎn)過(guò)程。化纖生產(chǎn)是制造纖維的生產(chǎn)過(guò)程，是一個(gè)多機(jī)臺(tái)、長(zhǎng)流程、連續(xù)性很強(qiáng)的生產(chǎn)過(guò)程，具有較高的自動(dòng)化水平。

　　2 化纖自動(dòng)化的發(fā)展與現(xiàn)狀　　
　　從60年代初到70年代中期，在我國(guó)化纖生產(chǎn)過(guò)程中，主要是電動(dòng)單元組合儀表和氣動(dòng)單元組合儀表混合使用，以工段為單位設(shè)置控制室，進(jìn)行集中控制。從70年代后期開始，逐步以電動(dòng)儀表為主，以車間或裝置為單位進(jìn)行集中控制，并在大型化纖項(xiàng)目中開始采用集散型控制系統(tǒng)（DCS）。到80年代后期才開始采用質(zhì)量流量計(jì)、智能變送器和數(shù)字式顯示調(diào)節(jié)儀表等，同時(shí)更多地采用了在線分析儀表。現(xiàn)在在新建的大、中型化纖項(xiàng)目中，基本上都采用了DCS。
　　在引進(jìn)項(xiàng)目帶動(dòng)下，在化纖生產(chǎn)過(guò)程中所有采用的現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制系統(tǒng)，從硬件來(lái)看基本上達(dá)到了世界先進(jìn)水平。但還存在著兩個(gè)主要問(wèn)題：
　　1） DCS的應(yīng)用水平較低，基本上是代替常規(guī)儀表的作用。
　　2） 在新建的大、中型化纖項(xiàng)目中，所采用的儀表有80%以上是進(jìn)口的，所采用的DCS和PLC幾乎全部是進(jìn)口的。
　　因此，如何提高DCS的應(yīng)用水平，以提高經(jīng)濟(jì)效益；在儀表選取型中，如何提高國(guó)產(chǎn)化率，降低投資，并促進(jìn)我國(guó)自動(dòng)化信箋遙發(fā)展，是急待解決的問(wèn)題。
　　3 提高DCS應(yīng)用水平的途徑　　
　　在化纖生產(chǎn)過(guò)程中，普遍地采用了DCS，但其作用主要是進(jìn)行簡(jiǎn)單的PID控制、串級(jí)控制、比值控制、參數(shù)或狀態(tài)顯示，專用光報(bào)警、遠(yuǎn)方操作和打印報(bào)表等，遠(yuǎn)沒有充分發(fā)揮DCS應(yīng)有的作用。今后可從下述幾方面提高DCS應(yīng)用水平。
　　1） 利用DCS較強(qiáng)的和開放的通信功能，使全廠DCS組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并與以管理為主的信息網(wǎng)絡(luò)一丐，形成一個(gè)管控一體化的綜合信息網(wǎng)絡(luò)，使之能在進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的同時(shí)，為優(yōu)化高度、經(jīng)營(yíng)管理和領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化創(chuàng)造條件。
　　2） 利用DCS強(qiáng)大的運(yùn)算功能進(jìn)行軟測(cè)量。在化纖生產(chǎn)過(guò)程中，有些關(guān)鍵的變時(shí)無(wú)法直接測(cè)量，如合成纖維生產(chǎn)中的酯化度、聚全度；粘膠纖維生產(chǎn)中的熟成度等到，都是中間產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的，是生產(chǎn)過(guò)程中必須加以密切監(jiān)視和嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)。現(xiàn)在都是用化驗(yàn)的辦法測(cè)定出來(lái)，很不及時(shí)，往往因此造成很多次品。對(duì)這些變量采用軟測(cè)量技術(shù)，及時(shí)有效地測(cè)量出來(lái)，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義，難點(diǎn)在于如何建立軟測(cè)量模型。首先要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，深入研究生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)或物理機(jī)理，確定這些不可測(cè)變量與可測(cè)變量 的數(shù)學(xué)關(guān)系，或用實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)回歸法，建立起軟測(cè)量模型，再由DCS根據(jù)有關(guān)可測(cè)變量實(shí)時(shí)地推算出所需要的不可測(cè)變量，并顯示出來(lái)，使操作、監(jiān)視既直觀又方便，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)這些變量的過(guò)程控制或優(yōu)化管理。
　　3） 利用DCS強(qiáng)大的運(yùn)算功能和控制功能進(jìn)行先進(jìn)控制和優(yōu)化控制。化纖生產(chǎn)一般都是流程長(zhǎng)、連續(xù)性強(qiáng)、控制要求嚴(yán)格的生產(chǎn)過(guò)程。產(chǎn)品質(zhì)量都與物料的組成、設(shè)備內(nèi)的溫度、壓力以及物料在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間有直接關(guān)系，停貿(mào)時(shí)間性又與液位及物料流量有關(guān)。在這種連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中，如何使有關(guān)的可控變量按一定規(guī)律隨有可控變量的變化及時(shí)地作出響應(yīng)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)。這就要根據(jù)不同的生產(chǎn)特點(diǎn)選擇有效的控制方案和先進(jìn)的控制方法，諸如模糊控制、自適應(yīng)控制、預(yù)估控制和最坐一化控制等，這些在石化行業(yè)已取得了較好的效果。有些在學(xué)術(shù)上很成熟的技術(shù)，在化橇生產(chǎn)中也沒能得到很好地應(yīng)用，這就要求自動(dòng)化工作者，在深入研究工藝機(jī)理，吃透工藝的前提下，針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際實(shí)施先進(jìn)控制和優(yōu)化控制，以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　4 提高質(zhì)量，增加品種，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)化　　
　　在大中型化纖廠中，大部分儀表是進(jìn)口的。其主要原因是：國(guó)產(chǎn)儀表在質(zhì)量上與進(jìn)口儀表相比還有一定差距；品種還不能完全滿足需求，尤其是一些專用儀表無(wú)人生產(chǎn)；市場(chǎng)管理不規(guī)范，存在著不平等竟?fàn)幍囊蛩氐取?BR>　　4.1 儀表的設(shè)計(jì)必須為用戶著想
　　要具有高的可靠性，較好的環(huán)境適應(yīng)性，要便于安裝、維護(hù)和檢修，例如磁翻柱液位計(jì)，在某廠罐區(qū)使用中，經(jīng)常出南有一些磁柱不翻轉(zhuǎn)，有的整條磁柱不動(dòng)作。強(qiáng)果將整條磁柱用有機(jī)玻璃密封起來(lái)，將會(huì)在很大程度 上提高其可靠性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。又如有的現(xiàn)場(chǎng)儀表無(wú)接線盒，而用航空插座或留一根短電纜，有的留兩根短電線，給現(xiàn)場(chǎng)接線造成困難，現(xiàn)場(chǎng)儀表的過(guò)程連接規(guī)格很不統(tǒng)一，給安裝造成不便。
　　4.2完善質(zhì)量管理體系，提高產(chǎn)品質(zhì)量
　　自動(dòng)化儀表是高新技術(shù)產(chǎn)品，必須具有先進(jìn)的制造工藝裝備，嚴(yán)格的檢測(cè)手段，必要的特種工技術(shù)、完善的生產(chǎn)管理體系，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)儀表行業(yè)生產(chǎn)秩序較亂，有的地方一個(gè)城市有十幾家，甚至幾十家廠生產(chǎn)同一品種儀表。有的小廠生產(chǎn)條件很差，既沒有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，更沒有嚴(yán)格的管理措施，不注重產(chǎn)品質(zhì)量。只注重銷售。對(duì)這些小廠要進(jìn)行整頓，條件太差的實(shí)生關(guān)、停；條件較好的實(shí)行聯(lián)合，他工協(xié)作。國(guó)家要集中國(guó)量重點(diǎn)支持一批基礎(chǔ)好的企業(yè)，改善生產(chǎn)條件，完善質(zhì)量管理體系，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
　　4.3引進(jìn)行我進(jìn)技術(shù)，開發(fā)研制專用儀表
　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速民展，各生業(yè)對(duì)自動(dòng)化儀表的要求越來(lái)越高，所要求的專用儀表也越來(lái)越多。目前我國(guó)儀表的品種、規(guī)格還不能滿足用戶需求，尤其是各生業(yè)專用的特殊儀表，由于技術(shù)要求高、用量少，一般都不愿意開發(fā)研制。例如在紡織行業(yè)，用于粘膠纖維生產(chǎn)中的漿粥濃度儀、纖維濕度儀（測(cè)纖維含水率），凝固浴濃度儀、漂白液濃度儀、油劑濃度儀和空氣中微量二硫化碳分析信等；用于合成纖維生產(chǎn)中的聚合物粘度儀、射線式液位計(jì)、隔膜式壓力變送器、高速旋轉(zhuǎn)的熱輥輥溫度檢測(cè)儀、風(fēng)送系統(tǒng)中的固體物料切換閥等；還有用于紡織過(guò)程中的毛絲檢測(cè)儀、紡物疵點(diǎn)檢測(cè)儀、染料濃度儀等。這些儀表在國(guó)內(nèi)均很難找到合適的產(chǎn)品。其它行業(yè)也有類似的情況。期望儀表研制單位，能在吸收世界先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，密切結(jié)合實(shí)際進(jìn)行開發(fā)研制，以滿足各行業(yè)的需要。
　　4.4規(guī)范市場(chǎng)竟?fàn)帣C(jī)制，凈化國(guó)內(nèi)儀表市場(chǎng)
　　有些國(guó)產(chǎn)儀表盡管在技術(shù)上、產(chǎn)品質(zhì)量上都已和進(jìn)口儀表相當(dāng)，價(jià)格比進(jìn)口儀表便宜，而且服務(wù)質(zhì)量遠(yuǎn)在進(jìn)口儀表之上，但由于個(gè)別外商或代理商采取一些不正當(dāng)?shù)耐其N手段，使一些用戶不異損害國(guó)家利益，而仍然花大量外匯購(gòu)買進(jìn)口儀表。因此要進(jìn)一步完善招標(biāo)機(jī)制，凈化不平等竟?fàn)幁h(huán)境，鼓勵(lì)采用國(guó)產(chǎn)儀表，用先進(jìn)的國(guó)較儀表，裝備我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)線。
　　5 對(duì)化纖自動(dòng)化發(fā)展的幾點(diǎn)建議　　
　　隨著化纖自動(dòng)化的飛速發(fā)展，對(duì)自控提出了更高的要求，現(xiàn)場(chǎng)儀表逐步向數(shù)字化、智能化方向了展，DCS逐步向現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展，單一的實(shí)施控制逐步向管控一體的綜合自動(dòng)化發(fā)展。根據(jù)我國(guó)化橇自動(dòng)化的發(fā)展情況，當(dāng)前要注意下述幾點(diǎn)：
　　1） 首先要用好現(xiàn)有DCS，在消化吸收楊進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，推廣應(yīng)用較成熟的先進(jìn)控制技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際組織開發(fā)、研制優(yōu)化控制軟。
　　2） 近來(lái)國(guó)內(nèi)研制的DCS，其功能，或靠性和開放性已與國(guó)外的DCS大體相當(dāng)，其價(jià)格僅相當(dāng)于進(jìn)口DCS的三分之二，在國(guó)辦已逐步得到推廣應(yīng)用。如北京和利時(shí)公司的HS2000和浙江威盛自動(dòng)化公司的FB2000等均已售出近百套。我們應(yīng)先在中型化纖項(xiàng)目中采用，以節(jié)約外匯降低投資。
　　3） 在紡織和后加工的生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)其離散點(diǎn)多、順序性強(qiáng)的工藝特點(diǎn)，應(yīng)主要采用PLC。
　　4） 在空調(diào)、罐區(qū)和公用工程（包括空壓、空分、冷凍、熱力、廢處理等）和一些中小型項(xiàng)目的自控設(shè)計(jì)中、應(yīng)廣泛采用工業(yè)PC機(jī)。這是實(shí)現(xiàn)低成本自動(dòng)化的有效措施。都市
　　5） 要密切注視現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展動(dòng)向。現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，據(jù)估計(jì)到2000年將會(huì)形成完整的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。我們必須及時(shí)了解國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)總路線的發(fā)展動(dòng)向和使用情況，以適應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展的需要。