PLC在化工生產自動化中的應用

劉學

摘 要：化工行業作為國家發展的重要一環，對提高生產效率，優化生產有著極其重要的影響意義。隨著電子技術、計算機技術以及自動化技術的快速發展，使得越來越多的自動化產品得以在化工行業中應用，從而極大的提高了化工行業的生產效率。PLC是一種在20世紀60、70年代發明的工業控制裝置，經過幾十年的發展與完善，其功能已經十分完善。文章將從介紹PLC出發，并結合其在化工設備中的應用進行介紹，敘述其如何在化工行業的自動化控制中發揮重要作用。

關鍵詞：PLC；化工行業；自動化控制

前言

科技的進步會帶來生產力的解放，尤其是自動化技術的應用更是為化工行業的發展注入了新的活力。傳統的電氣自動控制隨著時間的推移逐漸暴露出了諸多問題，無法滿足日益擴大的正常需求。通過引入PLC自動控制這一靈活的控制技術，能夠最大限度的發揮自動控技術對于化工行業的發展作用，使得化工行業的生產能夠更為合理、高效的進行。

1 PLC自動控制裝置簡介

PLC的全程是可編程邏輯控制器，其依托于微電子技術并結合計算機技術、通信技術等電子技術而發展起來的一種控制裝置。其最早發明于20世紀60、70年代，并被應用于工業生產中，隨著科技的發展，新的技術被應用于PLC中，使得PLC裝置功能越來越完善也越來越強大，其在電氣自動化領域的應用也越來越廣泛。時至今日，PLC裝置已經發展成了大、中、小能夠覆蓋各個項目的機型，其通過不同機型的擴展并依托于現場的總線控制能夠極為完善的做好控制工作。而隨著電子技術等的快速發展，其對于PLC的支撐效果也越來越強，使得PLC具有廣闊的發展前景。

2 化工行業中電氣設備的應用狀況

電動機是在工業生產中應用最多的一種電氣設備，其也是電氣自動化控制中的主要控制對象。電氣控制的主要原理是將電氣設備根據需求將其進行對應的連接，從而形成一個控制回路。

2.1 電動機控制的主要方式與特點

在電動機的電氣線路中主要分為主電路和控制電路兩部分組成，其中，主電路主要是接在380V的主回路中，所依靠的電氣裝置主要有：接觸器、熱繼電器、空氣保護開關等，依據兩組接觸器開關順序的不同來實現電機的正反轉。而對于電動機的控制則主要依靠的是繼電器對于接觸器的控制，通過這種元器件的動作實現對于電機的控制。

2.2 電動機控制中的互鎖結構

在化工行業的生產中，由于工藝的需要使得電動機能夠滿足工藝生產的需求，使得電動機的控制具有互鎖性，即在一臺電機工作是要求另一臺電機不能進行工作，此種控制具有多地點、多機連鎖控制的特點。例如：在復合化肥生產的過程中，使用多地點、多連鎖的電機控制方式較為廣泛，通過采用繼電器、接觸器等作為電機的邏輯控制系統。除了以上的電機控制方式外，電機還具有現場控制和集中控制兩種控制方式，其中現場控制是指在化工生產中，由工作人員在現場按照一定的生產工藝要求對電機進行控制，這種控制方式還可以應用于連鎖電動機的控制中，但是，連鎖電動機需要人工進行大量的控制，增加了對于其控制的難度，而且此種控制方式的工作效率較低，無法滿足現今大量進行化工生產的需要。而集中控制則采用的是將各種電機的控制統一集中到一個操控室內，并依據化工生產過程中由傳感器或是常開節點所反映的化工生產狀態信號，根據化工生產工藝的要求對電機等進行控制。集中控制究其根本還是一種電路控制，只不過是將現場控制中單獨、分散的控制集中起來，以較少的工作人員來對化工生產進行控制。

3 PLC裝置自動控制的工作原理

PLC是一種簡化的電腦，為了實現自動控制功能需要PLC的硬件和PLC中的程序共同作用，其中PLC的硬件主要有：CPU、內部存儲器、Profibus/CAN總線等、輸入輸出端口以及通訊端口等，而軟件程序則可以根據化工生產流程使用編程語言進行編制，其中程序的編制可以使用：梯形圖語言、指令表語言、功能塊語言、順序功能圖語言等5種編程方式，其中較常使用的編程語言是梯形圖和指令表。其中，通過使用PLC來提高化工裝置的智能化指的是PLC硬件的應用。在將PLC裝置應用于化工裝置的自動化控制時，需要做好：主電路、控制電路、PLC主機、隔離變壓器和編程器的準備工作，在以PLC和核心的控制系統中，PLC是控制的核心和載體，首先選用為PLC進行工地的電源模塊與CPU模塊，而后根據化工工藝生產過程中對于輸入輸出信號的收集選用合適的模塊，完成了PLC硬件的架設后使用工業總線做好其與上位機之間的通信連接。完成了以上步驟后，根據化工生產工藝編制PLC控制程序，而后將其導入到PLC中，從而完成對于整個生產工藝的控制。在這當中，使用PLC大大縮減了控制單元的體積且控制較為安全可靠，且生產工藝改進時可以較為方便的對自動控制程序進行更改。

4 PLC在化工生產中的應用分析

4.1 PLC對于開關量的控制

傳感器的輸入輸出信號分為開關量和模擬量，其中開關量的控制是應用最多的領域，其控制原理與傳統的繼電器控制相類似，都是對開關量進行輸出和輸入，但是PLC是在其內部完成了對于輸入的開關信號的處理，處理迅速且安全可靠，根據輸入的信號按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系對控制器件進行互鎖保護動作的控制。

4.2 應用PLC完成運動控制

運動控制主要指的是對于工作對象的控制、速度及加速度所做的控制，具有十分重要的應用價值。

4.3 應用PLC完成過程控制

隨著PLC功能的逐漸完善，PLC已經能夠被廣泛的應用于連續過程控制領域，其中過程控制主要是指完成對于生產過程中的電流、電壓、溫度以及壓力等的模擬量進行閉環控制，例如：對于伺服閥等的控制需要輸出模擬電壓或電流來完成對其的控制。其中過程控制的主要目的就是根據輸入的模擬量來完成對于開關量或者是模擬輸出量的控制。此種控制是化工生產過程中應用極為廣泛的一種控制。

4.4 PLC中的通信與聯網

PLC本身自帶互聯網通信功能，其能夠在PLC與PLC之間、PLC與上位機之間建立通信連接，從而使得整個自動控制系統連成整體，從而使得化工生產控制更為合理、高效。

4.5 PLC在化工自動控制應用中的選型

為了完成對于PLC的選型，首先需要對化工生產工藝進行詳細的分析，并根據工藝控制條件對輸入輸出點數進行詳細的統計，并在統計完成的數據基礎上乘以1.1-1.3的系數從而完成對于點數的統計。文章以DNBP的生產流程為例介紹點數統計的具體應用。

DNBP是一種阻聚劑，其生產過程可以分為磺化反應、一硝化反應、二硝化反應、水洗、蒸餾等幾個階段，在輸入輸出信號點數的統計過程中，系統需要一個啟停信號、16個閥門的開啟信號、7個泵的啟停信號、5個攪拌器的啟停信號以及3個水冷裝置的啟停信號和3個蒸汽裝置的信號，以上這些都為開關量信號，同時在化工生產過程中還要對生產狀態進行監控，如：8個液位信號、2個氣壓信號、1個pH值的信號，總計15個模擬信號量，從而對以上信號進行統計為34個開關量輸出、2個輸入以及15個模擬輸入量。在PLC選型時需要根據點數進行型號的選擇，同時還需要注意PLC所能負擔的電流總量，選用合適的電源信號。

5 結束語

通過應用PLC對化工生產進行了自動化改造后，大大簡化了控制系統，使得整個控制系統簡潔、明晰，對于生產的控制更為安全、高效。

參考文獻

[1]周立平.PLC在小型化工生產過程控制中的應用[J].湖北化工，1997，3.

[2]夏學民，等.淺談PLC技術進展情況[J].農業網絡信息，2006，4.

[3]任晨明，等.PLC控制系統在化工自動化系統中的應用研究[J].中國化工貿易，2013，7.