化工机械制造中设备自动化技术运用

＊张红卫 王松

（1.临沂市检验检测中心 山东 276007 2.临沂新时代工矿产品检测有限公司 山东 276016）

随着现代化信息技术的不断发展，自动化技术的应用范围不断扩大，已拓展到除数据存储、计算、传输以外的行业，如煤矿生产、石油开采以及其他工业生产领域等。化工机械制造业也受到先进科学技术的影响，正逐步向自动化方向发展[1-3]。将自动化技术引入化工机械行业，不仅可促进化工机械制造生产水平稳步提高，还能推动化工机械领域的发展速度，符合我国现阶段的基本国情，同时也是适应现代化社会生产的需要。化工机械作为工业生产中的最重要内容之一，也是自动化技术的重要应用领域[4]。

（1）智能化。智能化是在化工生产过程中把传统机器智能化技术手段和现代人工智能化技术手段加以融合，对整个工艺流程实施管理的新技术手段，从而达到人机融合的工业智能管理系统。化工机械智能化技术手段还要求通过对新型人工智能中的大数据技术加以编程、分析、推理和判定，最后可以在化工产品中实现程序仿真，对机器自动化技术在化工生产中的各个环节实现有效监控，从而避免了工作中故障的发生。此外，工业智能的发展还可以对化工生产过程中的突发性问题作出评估，提供解决方法，从而改善了化工产品的生产安全问题，泵启动故障也可以通过自动化系统进行分析，并给出评估报告，便于解决泵运行潜在风险。而自动化控制系统的模块化管理方式则具备了很大的柔性，可灵活处理化工产品中的问题，并有效增加产品中的能量效率，从而大大提高了企业经营效益[5]。

（2）集成化。自动化在化工制造中的运用应提高集成程度，利用互联网信息技术把机械工程自动与化工制造流程中各项信息技术加以集成，提高化工制造的一体化程度，提升化工制造的效能，节省企业的生产成本，推动化工机械一体化发展[6-7]。把生产自动化技术与化工机械进行集成，利用计算机技术集成生产体系，对化工机械运行中的各个环节进行整体管理，能够极大提升化工机械的总体效能，如图1所示。例如，化工行业最常用的泵，利用集成化控制系统，可以实现控制集中布置的泵，并达到切换目的。

图1 工业自动化系统集成网络图

（1）化工机械自动化管理水平滞后。化工机械自动化是通过先进的控制器使得化工机械设备能够自动化工作，例如，无人驾驶、无人机等。化工领域自动化生产发展时间相对较晚，其应用水平较低。在现阶段，随着我国科技快速发展，化工机械自动化已经获得了越来越广泛的运用，并且在泵中的应用逐渐普及，化工生产中大量采用自动化控制泵设备，对泵设备生产制造和控制系统开发具有重要意义[8]。

然而，与国外的机械自动化管理模式相比，当前国内机械自动化管理模式还存在一定的问题，比如，自动化设备管理理念落后。设备自动化管理是技术创新的基石，但由于泵设备相对其他化工机械相对简单，企业在使用泵设备时，往往忽略管理，而且还会对企业经营效率产生较大影响，不仅导致化工企业对泵自动化管理意识缺失，还会阻碍泵设备自动化技术创新发展。正是企业管理水平较低，泵自动化运行中所产生的问题没有及时进行分析与整理，导致自动化技术无法根据用户需求进行创新发展，长此以往，必然会导致企业生产效率降低[9]。这种情况使得泵自动化管理方法没有科学化，化工机械自动化也只能在局部得到运用，严重抑制了化工泵设备甚至化工机械行业的发展壮大。

（2）专业技术人才不足。随着社会经济技术水平的提升，生产技术革新不断深化，化工机械行业的技术工作者不但要有良好的专业素养，还需要具有开拓创新的意识。尽管常规化工泵设备操作简单，但是化工行业是我国最基础的行业，与大家的生活息息相关，其自动化领域的生产任务相当繁杂，特别是随着技术发展，设备自动化逐渐向智能化发展，对自动化系统要求不断提高，但化工行业又是传统行业，从业人员对信息技术和软件技术了解程度不足，在应用过程中，由于人员素质原因，导致机械运行不良问题时有发生。所以，需要化工机械自动化行业的人员必须有全面的专业知识，以及良好的道德素质。但是随着国民经济的快速增长，以及机械在智能化领域的快速拓展，我国化工机械自动化方面的复合型人才数量较少，特别是化工设备研发制造企业，比如泵设备，开发过程中需要考虑后期泵自动化运行状态，所以在制造过程中要研发人员能够针对应用要求进行开发设计，但是目前国内大多数企业人员对自动化技术熟知程度不足，很难在生产中发生技术问题的情况，开发出来的产品需要进行二次调试，导致泵维护和管理难度增加。

另一方面，对于泵设备使用企业来说，同样缺少相应的应用管理人才，并且企业难以短期内提升工作人员的综合素质和技术水平，使得泵自动化使用中出现问题后，必须要厂家技术人员指导。最后，由于我国机械工业的快速成长，导致人才发展的步伐赶不上产业的发展步伐，这势必会使得机械从业者的整体素质达不到产业的发展需求，使得行业专业人才短缺问题日益凸显，进而对泵等化工机械自动化应用推广造成不利影响。

（3）自动化控制设备及技术选用问题。现代化的单机智能化监控方式也离不开简单可靠性的自动控制装置，目前在我国化工生产中，为了保证生产安全，通常会选用国外大中型企业的有关自动化设备以及系统，特别是管理和维护系统的核心器件PLC可编程控制器和微机综合保护器基本上都是采用了外国产品，比如一些重要化工装置集中布置的泵站一般采用法国施耐德集团的Quantum及Premium产品PLC和Alston企业生产的微机综合保护器，其优势是安全可靠运行稳定性好、故障率少、日常维修工作量较小，而弊端也比较明显：一是使用方法及技术说明书和人机交互界面一般都是英文，缺乏非常牢固的英文基础知识，查阅和应用起来都比较麻烦，给企业的操作管理造成了许多困难；
二是机械设备如果出现了物理性能故障，其售后服务以及调换或新购机械设备时较为滞后，而如果发生在正常运行期间，将严重影响了泵站的顺利开机工作，如下图2所示。究其原因，主要是由于目前的国产机械设备安全稳定性能远不如外国产品，但随着国内外产品技术标准的进一步发展与完善，在满足产品安全可靠性的基础上，优先选择国内机械设备已经是目前自动化设备市场选择的一个趋势。

图2 施耐德PLCBMXDDO6402硬件

(1)我国机械工程自动化发展途径

①化工机械自动化管理标准化建设。标准化管理是向建设现代工业管理体系方向发展的关键环节，化工企业自动化管理不仅能保证生产安全，还能持续提升企业劳动生产率。实现标准化管理，需要进一步开展企业现场操作控制和生产设施保养检修方面的规范化建设。对此，必须在管理方式和内涵上，全方位、逐步性的确立并健全了管理规范、技术标准管理体系，并按照“全部成套，层级合理，分工明细”的基本原则，逐步形成了技术规范、控制标准、运行规范的三个标准框架，从而做到泵设备自动化从软件到硬件安装、人员、设备安全操作、生产运行等全方位的规范化，进而为标准化建设成果在企业、运行和管理中的有效运用提供保障[10]。如此，才能使泵站管理人员逐步形成标准化管理意识，重视对化工设备及自动化维护，改善化工泵设备当前管理工作，使泵站的运行与管理工作能够满足自动化发展要求，保证企业生产安全。

②提高机械工程自动化人员的自身素质。在当下经济技术快速发展的时期，最关键的资源就是人才，优秀的人才往往能够推动行业技术创新，从而引发行业革命性发展。对于化工机械自动化来说，当下化工机械人才队伍素质参差不齐，所以要提升化工机械自动化工作者的自身素养[11]，具体可以从以下几个方面着手：

第一，加强化工机械自动化工作人员的基础培训，政府和企业可以组织专业的培训体系，定期对化工产业园区工作人员进行自动化方面知识讲解，特别是自动化信息技术和化工机械生产技术两方面的内容培训，以此打造复合型的化工机械自动化人才，奠定行业发展的人才基础。

第二，企业要加强与高校的合作，定期安排人员到高校或研究院进行系统化理论学习，有利于提升工作人员的自身素养，特别是机械自动化领域管理人员，要学习先进管理经验，了解当前自动化技术以及设备管理的最新知识。打造“校企联动”，通过企业对泵等化工设备自动化应用需求，为高校和研究院的自动化产品开发提供市场参考，而高校和研究院的先进技术知识为企业工作人员提供系统化教育，以此培养出化工机械自动化复合型人才。

第三，树立正确的思想意识，对化工机械员工来说，自动化管理与生产意识至关重要，化工今后发展必然趋向智能化、规模化、集中化，同类工程设备必然要求实现自动化控制，促使基层员工树立正确的思想意识，可以提高员工职业素养，强化工作人员对自动化的重视，这对于自动化应用发展具有积极作用。

③加强自动化设备及应用技术创新。到目前为止，我国化工机械行业的智能化程度处于初级水平，相比于国外，其发展水平还有待提高，除了化工生产工艺流程方面，其他的机械均没有达到完全智能化，离真正应用还有一些距离，要提高我国化工机械设备自动化程度，必须要加强设备和技术创新。对此，针对国外现有的发展得比较完善的工业智能化技术，我们还需要积极掌握和应用，而在这过程中我们还必须对上述技术进行二次创兴，提高与完善相应技术和设备，以符合我国的特色需要，特别是我国南北环境差别大，对设备使用要求因地域而存在差别，在吸收国外先进技术和设备基础上，加强创新研发工作。另外，针对不同的行业、不同的技术领域、以及不同的经济开发水平，要分别制定了相应的系统开发策略，做好国外先进产品的汉化工作，便于工作员工操作与使用。企业要做好跟踪调查工作，整理记录化工企业员工在使用自动化设备中积累问题，为其创新开发提供基础数据和需求。

(2)我国机械工程自动化发展前景分析

化工机械行业作为传统制造行业，为化工企业发展提供必要的工程设备，随着化工企业规模化发展，大型的企业往往需要大量的化工设备来完成生产，单纯靠人员操作管理，效率及其低下，并且操作失误还会导致安全事故，所以随着化工机械自动化发展，都可以全面的通过计算机系统为其做好了现场的管理，并且现场的管理者也能够更加全面的对计算机系统进行利用，来搜集和整理化工机械的运行数据，比如泵设备运行状态日志，了解泵启停故障，实时监测运行情况，一旦发现问题，能够通过计算机自动化系统进行及时处理，比如直接切换备用泵等，保证化工生产连续性和安全性[12]。即利用计算机系统对其现场化工机械设备的每一次操作的数据进行了相应的实时控制，并且通过系统的使用也可以更加有效的协助管理者们做好了事故方面的防范，有效降低已经发生的事故。化工机械自动化发展不仅仅解决生产过程问题，还能帮助解决生产管理问题，并逐步走向智能化道路，减少化工企业工作人员数量，特别是高危生产岗位，利用自动化能够避免人员暴露在危险环境之中，提高生产安全性。

随着我国智能制造发展，在智能装备制造行业，化工机械占据重要地位。化工机械智能化也是我国实施传统行业转型升级重要举措。鉴于当前我国化工机械自动化发展还处于初级阶段，人才建设和技术积累不足，同时自动化管理水平还有待提高，所以导致化工机械自动化应用发展不足，泵设备是化工最常见的机械设备，其自动化应用对推动整个化工机械自动化应用具有指示作用。所以，要实现我国化工机械自动化迈向新台阶，必须要从自动化管理、自动化人才培养以及自动化设备和技术创新等方面着手，提高化工企业生产、质量、效率、利润效益的同时，推动我国化工机械行业现代化发展。

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