在自動控制系統中,用電子電腦作為控制裝置組成部分的控制方式。在電腦控制系統中,廣泛採用螢幕顯示(CRT)和人-機通信方式,操作人員在操作臺上進行整個車間或工段的生產管理,使生產操作改變瞭原來的面貌,並能實現操作優化。

  沿革 近年來,電腦控制在化工自動化領域迅速發展,已成為電腦應用的一個重要方面。1959年,美國德士古公司亞瑟港煉油廠首先採用程序控制電腦RW300,開創瞭瞭閉環監督控制(SCC)。1962年,英國卜內門化學工業公司開始用計算機代替常規的模擬控制器(見常規控制),實現瞭直接數字控制(DDC),中國在這時也開始瞭計算機控制的試點。從70年代起,隨著大規模集成電路元件特別是微處理計的飛速發展,使硬件成本大幅度降低,而可靠性卻大為提高;同時,隨著控制系統理論的進展,在系統結構和控制算法上有許多創新,軟件日益豐富。實踐表明,在化工領域采用計算機控制,不僅帶來瞭技術進步,而且獲得瞭顯著的經濟效益。

  計算機的作用 在化工過程控制中,計算機主要有以下作用:①代替常規控制中的儀表,並基本上具有這些儀表的功能,達到高度集中及控制的小型化,稱直接數字控制。②利用計算機快速和強大的計算功能、實現常規控制以外的更全面、更復雜的控制方案。例如:解耦控制,即對幾個相互關聯的控制系統進行處理,使之成為互不制約的獨立單回路系統;優化控制或最優控制,按指定目標的最大(或最小)值進行最合理的控制,這裡的目標可能是能量消耗最小,或產量最大,或成本最低等(見彩圖);自適應控制,不少控制對象的特性是時變的,需要隨時進行修正,然後按修正後的特性和指定的控制規律,隨時計算並進行控制(系統中的在線辨識和按偏差的某種形式為準則而進行的控制)。除上述幾種外,計算機還可以完成很多其他方案的控制。計算機控制在理論上,除瞭用常規控制中所用的經典控制理論外,還必須采用現代控制理論,才能完善控制中的計算。在現場實施中,可以隻用計算機作復雜的控制計算,將計算結果轉換成為常規調整器的設定值信號,然後指令常規系統進行具體控制的工作;也可以不用常規系統而直接由計算機計算並命令調節閥工作。從調節的角度看,前者是連續的,後者因計算機需在分時的基礎上進行,故是斷續的。實際應用中,前者較多。③進行不直接與閉環控制有關的各種控制、管理並提供數據。可以將各種生產數據整理、繪制成圖表、歸檔;對各種能源求出最佳使用分配方案;對各種產品制訂合理生產計劃等。其他在調度決策中需要的信息及資料,也可以由計算機整理和計算出來。這些工作是實現生產過程高度自動化及全局科學管理必需的組成部分。

用計算機和終端顯示器裝備的化工廠中心控制室

  實際應用 ①近年出現的以微計算機為基礎構成的系列化控制裝置,稱為總體分散控制系統,已在乙烯、合成氨、石油煉廠等大、中型化工裝置中對全部生產過程進行控制。這種計算機系統采用積木式結構,有很大的靈活性與很好的可靠性。②通用的微計算機配以必要的外圍設備與檢測元件及變送器,並與執行器相聯系,也可構成計算機控制系統,用於化工自動化,在化學反應器等的操作控制中已有成功經驗。③近年出現的帶微計算機的控制儀表,功能豐富,使用方便,幾乎不需要編制程序,已使控制器和計算機的界限日趨泯滅,在中、小型裝置上正獲得廣泛應用。