1系统整体架构设计
结合化工自动化仪表智能控制的实际需要，在本次设计中，系统整体架构采用冗余以太网架构，其整体设计如图1所示。
图 1 系统整体架构设计示意图
在本次设计的系统架构中，冗余通信模块用于提升信息传输的稳定性，避免因个别通信线路故障而造成信息传输不畅。而控制功能模块包括化工自动化仪表设备、数据采集模块和驱动软件等各子模块，同时，该模块集成了控制软件，主要负责数据采集和相关软硬件的控制。本次设计共布置16个数据采集节点，采集的数据存储于数据库，供服务器端和控制室查看与决策。
2系统主要功能模块设计
2.1 过程控制模块
过程控制功能模块仍采用冗余以太网架构进行设计，其基本结构如图2所示。
图2过程控制模块基本架构图
控制器框架在过程控制模块的架构中为核心部分，其安装于主控室中。同时考虑到冗余设计的要求，部署2个控制器框架，以应对可能出现的不利情况。 控制器框架下包括1个HMI网络模块，主要用于连接人机操作界面；同时部署9个远程I/O机架，以实现对相关功能模块的远程控制。完成该架构部署后，研究人员开始选型相关模块。其中，控制器和冗余模块均采用1756系列控制器；远程I/O节点采用 1794Flex I/O模块。通过以上架构设计，即可整合系统功能，实现对相关仪表设备的监控。同时，在过程控制模块中，为实现对各仪表的智能化控制，本次设计采用模糊控制理论进行设计。设计过程基于模糊控制算法进行，其主要步骤如下：（1）确定输入输出量。本文结合化工自动化仪表的不同运行参数，分别确定其输入量、 输出量和安全阈值；（2）模糊化处理输入输出量，将变量的论域设置为9档，构建模糊语言集，并赋值隶属度函数；（3）采用if-then 条件语句，确定模糊控制规则；（4）根据模糊控制规则，应用MATLAB中的模糊控制工具箱进行建模，完成此模块的设计。为进一步提高对化工自动化仪表的保护作用，在本环节的设计中，设计人员应用对称分量法进行判断，并基于MATLAB 软件平台，按照以下顺序编写对应的代码段，以实现预期功能：（1）将三相电压和电流分解为正序、负序和零序3种分量；（2）对分量进行傅里叶变换，求得三相电流的幅值和相角，求出电流的正序、负序和零序分量；（3）进一步得到正序电流、负序电流和零序电流的幅值；（4）将计算结果与常见电流故障特征对比，以实现判断。
2.2 数据采集模块
在实际运行过程中，系统需要实时采集化工自动化仪表的各项运行参数，以实时监测其运行状况，并确定控制指令应如何予以调整。结合其需要，设计人员设计数据采集模块，其中，选用ZMPT101系列电压互感器和高精度运放电路采集电压，基于控制保护器采集仪表信号，并采用对称分量法分析仪表信号。
2.3 数据库模块
由于化工自动化仪表及智能化控制系统在运行过程中将产生大量数据，且这些数据在后期的运行维护工作中发挥重要作用，因此，研究人员应进一步设计数据库。该设计步骤结合数据在安全性和稳定性等多方面需求，采用Oracle数据库进行设计。
完成数据表设置后，为进一步提升数据安全性，设计人员应引入云端加密程序，为数据提供相应的密钥。其主要流程为：（1）根据数据的字节数，应用DES 密钥生成器随机生成一个密钥，并使之转换为密文；（2）加密后的密文作为数据包在云端保存；（3）完成以上环节后，客户端继续运行，重新生成随机密钥内容，如此循环往复完成全部数据的加密工作。
2.4控制软件设计
为建立计算机系统与化工自动化仪表之间的通信，以驱动化工自动化仪表改变运行状态，并同时提高本次面向化工自动化仪表的智能化控制系统的应用便利度，研究人员重点设计了控制软件，其主要设计流程包括以下3个方面。（1）控制指令的建立。此环节应用虚拟仪器软件结构（Virtual Instrument Software，VISA）所提供的函数，直接建立计算机与化工自动化仪表之间的控制指令。在该环节中，首先，利用VISA中的“viOpenDefaultRM”函数，初始化VISA 系统，并查看 VISA 中与仪表仪器进行通讯的数据类型对象是否处于可用状态，确定上述数据类型对象均处于可用状态后，开启 VISA 函数库。其次，应用 VISA 中的“viOpen”函数，建立计算机和化工自动化仪表之间的对话联系，将计算机发出的行为指令转换为数据形式，并传输至仪器仪表中，实现对化工自动化仪表运行的控制，此环节的数据主要包括仪器仪表线路样式、仪器仪表通信地址等信息，实现对目标仪表的准确定位和访问。再次，应用VISA中的“viPrintf”函数，发送仪器控制指令，并通过“viScanf”函数接收仪器仪表传回的数据，并将传回的数据存入数据库。 最后，应用函数“viClose”进行收尾环节，结束计算机与化工自动化仪表之间的对话。通过以上几个步骤的组合，形成计算机与仪器仪表之间的双向信息交流，建立较为完整的控制指令。（2）基于 LABVIEW 进行编程设计。 结合上述步骤，设计人员启动 LABVIEW 的交互式环境，并依次创建查询、解析和读写等命令，通过这些命令与自动化仪表进行数据交换。同时，解析返回的数据，生成动态链接库，得到的仪器运行数据根据控制指令。（3）将编译完成的软件安装至计算机中，该环节的主要步骤为：①使用 Inno Setup 工具进行系统安装程序的制作，并使用 vs2015 将项目以 Debug 模式重新生成；②应用exe 文件加密器，加密本次设计的程序；③加密完成后点击创建完成的快捷方式，由软件自动识别计算机的编码，在引导下逐步完成注册环节。
3结语
为进一步提高化工生产的效率和质量，应用智能化控制系统是不容忽视的内容。目前，研究人员分别基于PLC、模糊控制算法等多个角度研究了化工自动化仪表智能化控制系统，但大多停留在理论层面，实际应用效果有限。为此，应进一步结合实际工程案例，展开更详细的研究，这具有重要的理论与现实意义。 一方面，其有助于进一步完善化工自动化仪表智能控制的相关理论，拓展相关控制技术的应用范围；另一方面，也有助于为今后化工仪表智能控制提供直接的实践经验参考。
参考文献
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