PLC系統在化工自動化中的應用

郭建斌（唐山三友集團遠達化纖公司，河北 唐山 063305）

PLC系統在化工自動化中的應用

郭建斌
（唐山三友集團遠達化纖公司，河北 唐山 063305）

摘 要：在化工自動化系統中，PLC控制系統起著很重要的作用。筆者結合自身的工作實踐經驗，對PLC控制系統的構架組成及工作原理進行說明，并在此基礎上，對PLC控制系統中相關軟件和硬件的設計做了重點闡述。

關鍵詞：化工工藝；生產線；自動控制系統；設計

目前，我國經濟在快速發展的同時也促進了工業自動化的不斷發展，從這一方面我們可以明確地發現自動化技術越來越成為工業生產的一個主要方式。這其中最為主要的一個技術就是PLC控制技術的應用，它在如今的化工企業中被使用得淋漓盡致，在一定程度上提高了這類企業的經濟效益和社會效益，促進了企業的長遠發展。本文結合企業生產實際，對這種控制可靠、開放性強、操作簡便、性能價格比高的PLC控制系統進行了綜合分析設計，經推廣應用以后企業取得了較好地效果，深受歡迎。

1 PLC控制系統構成及特點

PLC控制系統的構成主要是由生產系統和非生產系統兩部分組成，它的各部分組成如圖1所示。我們可以看出它具體是由中央控制室、適配器及執行機構主要部分。在生產應用中微型機、適配器、PLC和執行機構等構成了主要的生產系統；而工藝流程模擬顯示屏、質量檢查及現場通話設備管理信息系統等構成了它的非生產系統。中央控制室是用來處理生產系統和非生產系統這兩個系統中的大量信息的主要系統，承載著這里面大量信息的轉換和儲存。在工作原理上，它進一步通過計算機和PLC控制系統把每個生產車間及相關的分散部門匯聚成一個整體，最大化地利用了信息資源。

2 PLC控制系統設計

一般來說，PLC系統的設計組成由硬件和軟件及抗干擾設計組成。文章先分析它的硬件設計。

2.1 硬件設計。文章認為硬件的設計在這兩個設計中是較為重要的，在設計中又分為輸入和輸出電路這兩部分的內容，它關乎著PLC控制系統運行的穩定性、可靠性和安全性。先來看它的輸入電路部分的設計。它的電源我們一般采用AC85—240V的，在具體的使用中我們為了抗干擾性的發生一般會加裝電源凈化元件，另外隔離變壓器我們也可以采用雙隔離技術，用來減小高低頻脈沖干擾的發生。另外一方面在負載時我們一定要注意它的容量，要及時作好防短路現象的發生。為什么會這樣說呢，因為這個電源的過載或短路它都會在一定程度上影響PLC的整體運行。在實際的使用中我們一般采用電源的容量為輸入電路功率的兩倍這個標準，這樣做的目的只有一個，那就是防止短路。說到它的輸出電路部分的設計。我們一定要根據實際生產工藝要求，包括像指示燈的啟動等等都要適應于高頻動作。文章需要指出的是如果PLC 系統輸出頻率在每分鐘6 次以下，那么我們就要首先考慮的是繼電器輸出，這樣做也是防止抗干擾和帶負載能力的增強。還需要注意的是，如果是它的掃描頻率在10次/min 以下這個區間時候，我們就可選取繼電器輸出方式；或者為PLC輸出驅動中間繼電器或者固態繼電器。

2.2 軟件設計

在軟件設計環節中，我們要做好將工藝流程圖轉換為梯形圖的這個想法，就是將程序的編寫納入軟件設計中的具體體現。在具體設計中我們要把程序按結構形式分，也就是基本程序和模塊化程序兩種。基本程序的設計方式有順序結構、條件分支結構和循環結構這三種。設計中要把計算機程序的設計思想，獨立程序控制簡單的生產工藝過程體現出來。模塊化程序具有相對獨立性，相互連接簡單，程序易于調試修改等特點。設計中要分成多個具有明確子任務的程序模塊，分別編寫和調試，我們最后組合成一個完成總任務的完整程序。這樣的程序主要適應于那些較為復雜控制要求的生產過程。在這個設計中，模塊化編程思想我們可以采用1個16bit的字來控制PLC觸點的16個輸出觸點的做法。以圖2的字傳送方式控制輸出觸點示意圖為例，它的X0導通我們采用的是十進制數K6送入數據寄存器D0，接著X1導通，數據寄存器D0的數值K6轉化為二進制數“0000 0000 0000 0110”送入K4Y0，然后再次控制輸出Y0～Y17共計16個觸點的動作。而它的數據寄存器DO的值與16個觸點的對應關系如圖3所示，其中“1”控制輸出觸點導通，“0”控制輸出觸點關斷。在這個設計中，Y1、Y2觸點導通，其余輸出觸點關斷。

2.3 抗干擾設計。上面說到了它的一小部分抗干擾設計，現在具體分析是在PLC控制系統設計中必須要考慮的一個問題。在實際設計中我們采用屏蔽、布線、隔離等方式來防止。所謂的屏蔽就是用金屬外殼屏蔽把PLC系統內置于金屬柜之內。需要注意的是金屬柜外殼可靠接地防止空間輻射干擾。布線環節就是把強電動力線路、弱電信號線分開走線，要有間隔；模擬信號傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜；隔離采用1：1超隔離變壓器把中性點經電容接地。

圖1

圖2

圖3

3 PLC控制系統程序設計要點

在PLC控制系統程序的設計中，我們要把握好幾個要點，一般的程序設計中要大量使用內部繼電器或者中間標志位，這時候我們要統一編號才能進行分配。在分配時要統一列出I/O分配表和內部繼電器或者中間標志位分配表。其次是PLC各種觸點在設計中是可以多次重復使用的，但是需要注意的是如果是同一個繼電器線圈在同一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動作，在程序中盡量要避免線圈重復使用。對于非重要設備，可以通過硬件上多個觸點串聯后再接入PLC輸入端，或者通過PLC編程來減少I/O點數，節約資源。例如：我們使用一個按鈕來控制設備的啟動/停止，就可以采用二分頻來實現。

參考文獻

[1]基于PLC的鍋爐蒸汽壓力的控制 [J].中國化工貿易，2013（07）.

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A