精细化工行业的DCS批量控制实现分析

精细化工行业的DCS批量控制实现分析
摘要：基于对精细化工行业DCS批量控制实现的研究，首先，阐述精细化工行业批量控制需求与批量软件相关内容。

然后，分析DCS批量控制标准与模型。

最后，给出精细化工行业的DCS批量控制实现，包括模型设计、配方设计与程序实现、批次执行与记录等。

关键词：精细化工行业；DCS；批量控制
在整个化工行业领域中，精细化工行业最具活力与发展前景。

化工行业的精细化工率水平，已经成为衡量一个地区，甚至一个国家的化工科技水平标准。

精细化工具有高附加值特点与高投入产出特点，在近些年社会发展背景下，DSC得到广泛应用与普及，促使很多生产企业的自动化程度不断提升。

在智能制造发展背景下，常规DSC控制，已经无法满足生产需求。

因此，精细化工行业要加强DCS批量控制，促使各项工作的顺利进行。

所以，本文将针对精细化工行业的DCS批量控制实现相应内容进行阐述。

1、精细化工行业批量控制需求与批量软件分析
在精细化工中包含许多间歇性生产装置，在具体生产工作开展中，具有批次生产特点，这也是与连续生产装置相区别的一个主要特点。

每个批次生产都可以采用间歇式操作方式，在整个批次生产周期中，时间有可能是几个小时，也有可能是几十个小时。

在生产工作开展中，由于受到产品更新换代影响、需求变化影响，使得工艺需要随时做出调整，生产配方也要做出优化。

一套生产线要保证能够生产出不同产品，而且能够灵活切换不同配方。

对于不同批次生产工作，以及整个切换过程，都要进行详细记录。

这对于生产工作、操作、管理，以及信息记录以及信息追溯等提出更高要求，这是传统DSC无法实现的，此类需求都无法满足。

而且在DCS中无法存储大量的配方与自动控制程序，与批次数据之间无法实现有效关联。

对于传统DCS控制系统不足情况，控制系统厂家在DCS基础之上，研发出批量控制软件系统。

批量控制软件系统在早几年被国外自动化厂商垄断，比如，艾默生、西门子等。

近些年随着科学技术水平的不断提高，我国很多自动化企业业研发出批量控制系统，比如，VxBatch、HOLLiAS Bathc。

本文主要研究的是VxBatch软件为依托的批量控制。

2、DCS批量控制标准与模型分析
想要对生产装置进行批量控制，最为关键的一项内容就是，将整个工艺生产过程抽象成为一个标准模型。

通过模型构建，更好展开程序设计工作，在具体的模型构建中，需要确保能够符合ISA-88标准。

ISA-88标准属于国际标准，主要是对生产过程以及设备控制模型和术语进行定义的标准[1]。

最初是美国仪表学会针对批控制而制定的标准，随后被国际认定为国际标准。

而我国制定的批量控制字国家标准，也是在S88标准基础上展开的。

在现场工艺建模工作开展中，要参考S88标准过程模型、物理模型以及程序控制模型。

针对工艺过程要开展模型分析系与解析，明确过程模型与程序控制模型之间的对应关系。

在过程模型中，过程主要是指整个工艺生产过程。

过程段主要表示的是，在生产工中，阶段能够按照工艺进行分解，比如，备料阶段、溶解阶段、反应阶段、分离阶段以及回收阶段等。

过程操作标识的主要是，对整个工程段内进行操作，比如，反应过程段内容的清洗操作、置换操作、反应操作以及出料操作等。

过程动作标识的主要是对过程操作的进一步深化，表示的主要事实
具体操作性行为，比如，打开阀门操作行为、进料行为以及启动升温行为等。

程
序控制模型与过程模型之间相互对应，如果按照工艺进行结果划分，那么通常程
序标识的主要是一整套自动控制程序；单元程序主要标识的是一个大分类的控制
逻辑；操作主要表示的是一种具体控制类型；阶段主要表示具体控制动作。

在完成工艺模型的构建后，要需要开展配方创建工作，这样才能对整个生产
过程进行批量控制。

配方不仅是传统意义上的物料投入，还包括控制参数、执行
逻辑等。

在批量生产工作开展中，涉及到的控制逻辑、执行参数以及原料配比公式，都要保证能够符合相应要求与标准。

同时，严格按照S88标准，将配方分为
不同方式，比如，工厂配方方式、现场配方方式、主配方方式以及控制配方方式
等[2]。

其中主配方方式以及控制配方方式，会涉及到批量控制软件。

在主配方实
际上就是车间通用型配方，在其中包含程序、阐述、配方名等。

控制配方主要是
现场控制执行的具体操作，不仅在其中包含主配方信息，而且还包括批次号信息、产量信息等，在生产过程中，控制配方可以实现逻辑控制。

在整个批量程序逻辑执行中，最小的功能单位为Phase，这一功能单位可以
更好完成特定的功能工艺操作，比如，投料操作、升温操作等。

在实际操作中，
要确保其程序能够符合S88标准下的状态转换活动模型。

结合不同状态情况，对
特定逻辑进行编写。

中控VxBatch批量控制软件中的状态转换模型，在具体设计中，要严格按照S88标准推荐的模型展开。

3、精细化工行业的DCS批量控制实现
丙烯酸乳液生产，是典型精细化工间歇式生产方式，在其中涉及到的工艺有
加料工艺、升温工艺、降温工艺以及移料工艺等。

具备间歇性工艺的典型操作，
以丙烯酸乳液生产为例，对于VxBatch的应用本文主要从以下几点进行阐述：（1）模型设计
在丙烯酸乳液生产中，会使用到很多不同设备设施，其中乳化罐、反应釜、
还原缸以及氧化缸是最为主要的设备设施。

在这一过程中，工作人员要及时对配
方进行分析，梳理不同设备工艺，结合相应标准构建程序控制模型。

在具体的模
型设计中，要将一个工艺过程，定义为程序，并将主过程设备单元视为单元[3]。

然后对不同过程进行划分，在具体的划分中，要结合工艺类型展开。

（2）配方设计与程序实现
VxBatch软件以及DCS的共同协作，可以实现批量控制功能程序。

VxBatch软
件的主要工作是，建立配方并执行配方，将配方运行过程中的数据信息进行详细
记录。

与此同时，能够实现UNIT逻辑控制以及OP逻辑控制，PHASE层的逻辑控制，需要DCS来实现[4]。

利用预设逻辑，可以与VxBatch之间实现交互，当执行
配方过程中，配方软件可以实现对所有PHASE的调用。

在DCS中PHASE控制程
序要具备两种功能，分别是按配方自动执行功能、手动单独执行功能，主要是为
了更好与上位机之间进行同步工作，保证与VxBatch一样的状态。

在DCS中，可
以完成不同PHASE程序编写工作，比如，加料程序编写、保温程序编写以及滴加
程度编写等。

（3）批次执行与记录
在完成主配方编辑工作后，主配方在DCS中可以实现调用执行。

VxBatch软
件提供的界面其丰富性可以得到保障，此类界面可以将其融入到普通的DCS画面
当中，当然也可以形成相对独立的画面。

在这一过程中，要对相应主配方进行合
理选择，并将批次号信息、加料量信息等填写，从而生成控制配方并完成派单。

对于每个批次的实际执行情况，可以通过管理界面的方式查看。

结束语：
综上所述，在精细化工行业发展中，对于DCS批量控制要给予更多重视与关注。

通过DCS批量控制，可以促使工作能够朝着标准化与规范化方向发展，为精细化工行业的进步打下良好基础。

参考文献：
[1]梅永安. 精细化工过程控制技术的发展动向[J]. 化工管理, 2019,
No.542(35):138-138.
[2]顾帅帅. 探究精细化工过程控制安全技术的发展动向[J]. 军民两用技术与产品, 2018, 000(006):232.
[3]周银. 精细化工中自动化技术的应用[J]. 化工设计通讯, 2018(5):94-94.
[4]刘正昶. 精细化工行业中自动化控制的实践研究[J]. 轻松学电脑, 2019,
000(022):P.1-1.。