1．1  工業生產過程操作功能

　　對于大工業生產過程，特別是現代化工業，其生產操作過程越來越復雜化和  多樣化，存在下述的一些安全操作和安全控制的問題：

　　①生產過程的開車和停車；②工藝流程及設備之間的切換；③正常運行中的  安全控制；④間歇生產過程的操作；⑤生產負荷的改變；⑥異常狀態下的緊急安  全處理。

　　在連續生產過程和間歇生產過程中，開車和停車都有自己的一套順序和操作  步驟，特別是大型的石油化工生產過程，其開停車要花很長時間，若不按照一定  的步驟和順序進行，就會出現生產事故，延長開車時間，甚至造成嚴重的經濟損  失。對于間歇生產過程，其往復循環操作更頻繁，而在某些連續生產過程，也包  含著間歇操作的設備和單元，如那些需要再生的系統。有時，要改變生產品種和  生產負荷，這些都要求按一定的順序規則進行操作。一般說來，順序操作包括一  系列的階段或操作步驟。這些階段，有些是由過程事件來決定，而有些根據特定  的時間間隔來控制。

　　除了上述順序操作要求之外，工業生產過程還要求：

　　①監視和管理整個生產過程；

　　②對生產過程進行規劃、調度和決策；

　　③生產過程的異常現象記錄，事故案例的積累以及安全操作與控制措施的總結。

　　在過程控制系統中監視和管理整個生產過程是很重要的功能。監視生產過程的變化，采集生產過程的實時數據和歷史數據，對尋找出過程的擾動因素和優化工藝條件以及分析過程操作都是極為有用的。

　　1.2  影響工業生產過程安全穩定的因素

　　作為一個工廠、一個生產流程或一個生產裝置，均需按產品品質和數量的要求、原材料供應以及公共設施情況，由工藝設備組建一定的工藝流程，然后組織生產。在生產過程中，產品的品質、產量等都必須在安全條件下實現，而在生產過程中各種擾動(干擾)和工藝設備特性的改變以及操作的穩定性均影響安全生產，這些影響因素包括如下內容。

　　(1)原材料的組成變化  在工業生產過程中都依一定的原料性質生產一定規格的產品，然而，由于原料性質的改變會嚴重影響生產的安全運行。

　　(2)產品性能與規格的變化  隨著市場對產品性能與規格要求的改變，工業生產企業必須馬上能適應市場的需求而改變，安全生產條件必須適應這種變化的情況。

　　(3)生產過程中設備的安全可靠性  工業生產過程的生產設備都是按照一定的生產規模而設計的。但是隨著市場對產品數量需求的改變，原設計不能滿足實際生產的需要，或者工廠生產設備的損壞或被占用，都會影響生產負荷的變化。

　　(4)裝置與裝置或工廠與工廠之間的關聯性  在流程工業中，物料流與能量在各裝置之間或工廠之間有著密切的關系，由于前后的聯結調度等原因，往往要求生產過程的運行相應的改變，以滿足整個生產過程物料與能量的平衡與安全運行的需要。

　　(5)生產設備特性的漂移  在工業生產工藝設備中，有些重要的設備其特性隨著生產過程的進行將會發生變化，如熱交換器由于結垢而影響傳熱效果，化學反應器中的催化劑的活性隨化學反應的進行而衰減，有些管式裂解爐隨著生產的進行而結焦等。這些特性的漂移和擴展的問題都將嚴重的影響裝置的安全運行。

　　(6)控制系統失靈  儀表自動化系統是監督、管理、控制工業生產的關鍵設備與手段，自動控制系統本身的故障或特性變化也是生產過程的主要擾動來源。例如測量儀表測量過程的噪聲、零點的漂移、控制過程特性的改變而控制器的參數沒有及時調整以及操作者的操作失誤等，這些都是影響裝置的安全運行的擾動來源。

　　由于現代工業生產過程規模大，設備關聯嚴密，強化生產，對于擾動十分敏感。例如煉油工業中催化裂化生產過程，采用固體催化劑流態化技術，該生產過程不僅要求物料和能量的平衡，而且要求壓力保持平衡，使固體催化劑保持在良好的流態化狀態。再如芳烴精餾生產過程，各精餾塔之間不僅物料緊密相連，而且采用熱集成技術，前后裝置的熱量耦合在一起。因此，現代工業生產過程，能量平衡接近于臨界狀態，一個局部的擾動，就會在整個生產過程傳播開來。給安全生產帶來威脅。

　　1.3 影響工業生產過程控制的因素
　　工業生產過程除了上述特點外，若從反饋控制的觀點來分析，其被控過程(對象)又具有下述的一些特性，影響著工業生產過程的操作、控制和優化。
　　
　　工業生產過程的物料與能量流都是在密閉和管道與容器中傳遞、反應或分離，而有些物料又具有易燃、易爆、腐蝕和毒性。工業生產過程的變量很難在線測量，有些可能測不準，噪聲大且不可靠，而有些變量至今還無法在線測量，特別是那些物料性質和產品質量的參數，只能通過取樣送實驗室化驗分析才能獲得。隨著在線質量(成分)分析儀的逐步使用，使得原來不可測的變量變成可測量，然而，在線分析儀滿足不了千變萬化的工業生產過程的需求。為了解決這一問題，人們尋求用間接的方法來測量不可測的變量，通常稱為軟測量技術或叫推斷測量的方法，即利用可測量的變量和相關模型，計算出不可測量的變量。對于負反饋控制來說完全依賴于工業生產過程信號測量的準確性。