PLC控制的特點及其在化工過程控制的運用

吳浩

摘 要：經(jīng)濟的快速發(fā)展促進(jìn)了我國各行業(yè)的快速發(fā)展。化工生產(chǎn)是一個國家的重要的基礎(chǔ)性的工業(yè)，其涉及到醫(yī)藥、化肥、石化等各個行業(yè)。化工生產(chǎn)的過程具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜、危險系數(shù)較高的特點。在化工生產(chǎn)的過程中對于工藝參數(shù)的控制是確保化工生產(chǎn)質(zhì)量的一個重要的環(huán)節(jié)。化工生產(chǎn)的過程控制主要指的是對于化工生產(chǎn)過程中的各項工藝參數(shù)的檢測、顯示、記錄和控制等的各項功能的檢測和控制，并對化工生產(chǎn)的正確生產(chǎn)進(jìn)行詳細(xì)的指導(dǎo)以確保化工生產(chǎn)的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量控制。做好化工生產(chǎn)中的過程控制關(guān)鍵是要做好對化工生產(chǎn)中的各項參數(shù)的檢測和實時的控制。由于化工生產(chǎn)過程中所涉及到的各項參數(shù)眾多且數(shù)據(jù)的處理量較大，因此需要引入PLC作為化工生產(chǎn)過程控制的核心。文章將在分析PLC過程控制特點的基礎(chǔ)上對PLC在化工生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn)；PLC控制；過程控制；應(yīng)用

前言

現(xiàn)今在國內(nèi)化工生產(chǎn)中的過程控制中主要以PLC和DCS為主。同時隨著電子技術(shù)的進(jìn)步PLC和DCS在吸收對方特點的基礎(chǔ)上新型的PLC和DCS有相互靠攏的趨勢。在使用PLC來對化工生產(chǎn)中的過程控制的過程中，其通過對化工生產(chǎn)中的各項工藝參數(shù)的檢測、顯示、記錄和調(diào)節(jié)、控制等來實現(xiàn)對于化工生產(chǎn)線的作業(yè)率的改善，在提高化工生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低因人為因素對化工生產(chǎn)所造成的影響。化工生產(chǎn)過程中所涉及到的控制量眾多且各工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)實時變化從而為數(shù)據(jù)的處理帶來了較大的負(fù)擔(dān)，且需要根據(jù)化工生產(chǎn)過程中過程控制的特點以及化工生產(chǎn)過程中的工藝改進(jìn)的要求來對化工生產(chǎn)進(jìn)行控制。通過使用PLC可以對化工生產(chǎn)中的溫度、壓力以及流量等的模擬量進(jìn)行閉環(huán)控制以實現(xiàn)對于化工生產(chǎn)的合理化的控制。

1 PLC控制系統(tǒng)的特點

PLC（可編程邏輯控制器）主要以微處理器為控制核心并在吸收計算機、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)特點的基礎(chǔ)上所開發(fā)出來的一種優(yōu)秀的工業(yè)控制裝置，其具有體積小、功能強大、可靠性較高以及運行速度快等的特點。在PLC的應(yīng)用過程中能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)中的實時順序控制等進(jìn)行良好的實現(xiàn)，且通過加裝不同的I/O模塊能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)過程中的各種數(shù)字量或是模擬量的參數(shù)進(jìn)行處理控制。此外，通過使用PLC內(nèi)配置的計數(shù)器、定時器等能夠使得PLC的邏輯控制功能更為強大。

2 PLC在化工生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用

化工是一個國民經(jīng)濟的重要的組成部分之一，其涉及到國民生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)，其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、輕紡以及國防等工業(yè)發(fā)展中不可或缺的重要的基礎(chǔ)性工業(yè)之一。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展及科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的化工生產(chǎn)正在向著復(fù)雜化和大型化的方向發(fā)展，此外，在化工生產(chǎn)的過程中具有高溫、高壓、易燃、易爆等的特點，為更好的控制化工生產(chǎn)，確保化工生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性需要對化工生產(chǎn)過程中的參數(shù)檢測和自動控制進(jìn)行更為嚴(yán)格的要求。因此使用PLC來對化工生產(chǎn)進(jìn)行過程化控制，通過使用PLC根據(jù)化工生產(chǎn)中的工藝來編制相應(yīng)的控制算法來實現(xiàn)對于化工生產(chǎn)的閉環(huán)控制。通過使用PLC來實現(xiàn)對于化工生產(chǎn)中的過程控制可以確保化工生產(chǎn)在最佳的工況條件下運行，在提高化工生產(chǎn)生產(chǎn)效率的同時有效的降低原料和動力的消耗，在提高化工生產(chǎn)效率的同時有效的降低生產(chǎn)成本。在化工生產(chǎn)的過程中做好對于各項工藝參數(shù)的控制對于確保化工生產(chǎn)的生產(chǎn)質(zhì)量有著十分重要的意義。比如說在硫酸的生產(chǎn)過程中，溫度控制是化工生產(chǎn)中各控制環(huán)節(jié)中十分重要的，在硫酸的生產(chǎn)過程中，爐前的燒焙強度以及由此所引起的爐前溫度對于后續(xù)的加工工序中的氣溫和氣體的濃度會產(chǎn)生影響，這一氣體的溫度和濃度在后續(xù)的轉(zhuǎn)化段的生產(chǎn)過程中與后續(xù)的各換熱器的管內(nèi)外溫度有著極為重要的聯(lián)系。因此在化工生產(chǎn)的過程中需要做好對于溫度的控制，同時由于爐前工段的燒焙溫度與硫酸生產(chǎn)中的溫度與氣體濃度密切相關(guān)，而轉(zhuǎn)化階段中的氣體的濃度與溫度又對后續(xù)的硫酸生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)化率有著極為重要的影響。因此在化工生產(chǎn)的過程中需要做好對于溫度的控制，而在硫酸的生產(chǎn)中影響溫度的影響因素眾多，且各生產(chǎn)工藝參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響，單靠人工控制與操作無法準(zhǔn)確、實時的對化工生產(chǎn)過程中的各項生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行良好的控制，因此，使用PLC來對化工生產(chǎn)進(jìn)行過程控制就顯得十分必要。通過使用PLC作為控制核心，通過分布在化工生產(chǎn)中的各工段的各種檢測傳感器來對化工生產(chǎn)中的各工藝參數(shù)進(jìn)行檢測，并將檢測到的數(shù)據(jù)輸入到PLC中，PLC根據(jù)內(nèi)部編制的程序根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)來對化工生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。PLC中的內(nèi)置程序是根據(jù)化工生產(chǎn)工藝的不同所編制的，在生產(chǎn)工藝改進(jìn)時可以方便的通過更改程序來實現(xiàn)新工藝的應(yīng)用。

2.1 PLC在化工生產(chǎn)過程控制中應(yīng)用的硬件組成

CPU是PLC控制的核心也是數(shù)據(jù)計算、處理的主要部件，通過使用CPU可以實現(xiàn)對于用戶和系統(tǒng)程序的所有控制、處理和通信以及其他的一些功能，并協(xié)調(diào)處理整個控制系統(tǒng)。存儲器是PLC中的重要的存儲設(shè)備，主要用來完成對于程序、用戶數(shù)據(jù)等的存儲處理。I/O模塊是PLC與外部傳感器與控制設(shè)備之間的重要的傳遞通道，根據(jù)所需要控制的信號的不同可以主要分為數(shù)字量、模擬量等的I/O信號，根據(jù)信號的不同可以選用不同的模塊。

2.2 PLC在化工生產(chǎn)中的設(shè)計應(yīng)用

在PLC的應(yīng)用中，首先需要對化工生產(chǎn)的工藝進(jìn)行分析，對化工生產(chǎn)過程中的各傳感器和控制器的I/O信號點數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，并根據(jù)所統(tǒng)計的信號點數(shù)來進(jìn)行PLC中的CPU型號的選擇，此外在選擇的過程中對于電源的選擇需要確保滿足電源容量的供給。在PLC的硬件組態(tài)上，通過將CPU、電源和I/O模塊安裝在PLC的機架上，并通過設(shè)置參數(shù)等方式完成對于PLC硬件的組態(tài)。在完成了對于PLC硬件的組態(tài)后需要根據(jù)化工生產(chǎn)中的工藝來完成相應(yīng)的程序的編制，為了確保PLC程序的簡潔和后續(xù)擴展，在PLC程序的編制過程中采用的是模塊化編程的設(shè)計方案，在完成了對于各模塊之間的程序編制后將各模塊之間進(jìn)行連接調(diào)試。為避免外界干擾造成雜波信號，通過對采樣信號進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑加工處理可以有效的降低信號干擾。比如說在化工生產(chǎn)的過程中，由于溫度、氣壓以及液位等都處于不斷的變化中，從而使得各數(shù)字的跳動現(xiàn)象較為嚴(yán)重，嚴(yán)重時甚至?xí)鹫`操作，因此在對于化工生產(chǎn)中的信號的讀取上需要采用讀取多個測量數(shù)據(jù)并取平均值的方式來減少參數(shù)波動所引起的信號誤差。在完成了對于PLC的硬件組態(tài)和程序編制后需要在現(xiàn)場進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試，在PLC的調(diào)試過程中按照以下的步驟進(jìn)行：（1）檢查接線確保I/O點接入無誤。（2）測試單個輸入輸出是否有相應(yīng)的動作。（3）完成了單步動作后需要進(jìn)行半自動的測試。（4）完成PLC進(jìn)入的全自動調(diào)試，確保各控制回路處于最佳工作狀態(tài)。在化工生產(chǎn)的過程中主要分為公共工程、配料、純化和聚合等幾個生產(chǎn)工段，在對各生產(chǎn)工段進(jìn)行程序及監(jiān)控界面的設(shè)計過程中，需要按照生產(chǎn)工藝流程的分布特點，在各測控點處對當(dāng)前的實時讀數(shù)進(jìn)行顯示，并將各數(shù)據(jù)輸入到PLC中，對于工段中的影響化工生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行狀態(tài)報警設(shè)置，一旦超出設(shè)置的范圍即顯示報警。

3 結(jié)束語

化工生產(chǎn)是一項復(fù)雜的生產(chǎn)過程，在化工生產(chǎn)的過程中會涉及到溫度、氣壓、液位、流量等的多種檢測及控制因素，環(huán)節(jié)眾多且控制復(fù)雜，為做好對于化工生產(chǎn)中的各要素的控制可以通過引入PLC作為控制核心來對整個化工生產(chǎn)進(jìn)行過程控制，確保化工生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

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