PLC控制的特點及其在化工過程控制的運用

吳浩

摘 要：經濟的快速發展促進了我國各行業的快速發展。化工生產是一個國家的重要的基礎性的工業，其涉及到醫藥、化肥、石化等各個行業。化工生產的過程具有生產工藝復雜、危險系數較高的特點。在化工生產的過程中對于工藝參數的控制是確保化工生產質量的一個重要的環節。化工生產的過程控制主要指的是對于化工生產過程中的各項工藝參數的檢測、顯示、記錄和控制等的各項功能的檢測和控制，并對化工生產的正確生產進行詳細的指導以確保化工生產的安全和產品的質量控制。做好化工生產中的過程控制關鍵是要做好對化工生產中的各項參數的檢測和實時的控制。由于化工生產過程中所涉及到的各項參數眾多且數據的處理量較大，因此需要引入PLC作為化工生產過程控制的核心。文章將在分析PLC過程控制特點的基礎上對PLC在化工生產過程控制的應用進行分析闡述。

關鍵詞：化工生產；PLC控制；過程控制；應用

前言

現今在國內化工生產中的過程控制中主要以PLC和DCS為主。同時隨著電子技術的進步PLC和DCS在吸收對方特點的基礎上新型的PLC和DCS有相互靠攏的趨勢。在使用PLC來對化工生產中的過程控制的過程中，其通過對化工生產中的各項工藝參數的檢測、顯示、記錄和調節、控制等來實現對于化工生產線的作業率的改善，在提高化工生產產品質量的同時降低因人為因素對化工生產所造成的影響。化工生產過程中所涉及到的控制量眾多且各工藝參數的數據實時變化從而為數據的處理帶來了較大的負擔，且需要根據化工生產過程中過程控制的特點以及化工生產過程中的工藝改進的要求來對化工生產進行控制。通過使用PLC可以對化工生產中的溫度、壓力以及流量等的模擬量進行閉環控制以實現對于化工生產的合理化的控制。

1 PLC控制系統的特點

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、自動控制技術和通信技術特點的基礎上所開發出來的一種優秀的工業控制裝置，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的應用過程中能夠對工業生產中的實時順序控制等進行良好的實現，且通過加裝不同的I/O模塊能夠對工業生產過程中的各種數字量或是模擬量的參數進行處理控制。此外，通過使用PLC內配置的計數器、定時器等能夠使得PLC的邏輯控制功能更為強大。

2 PLC在化工生產過程控制中的應用

化工是一個國民經濟的重要的組成部分之一，其涉及到國民生產中的各個環節，其是農業生產、輕紡以及國防等工業發展中不可或缺的重要的基礎性工業之一。隨著經濟的快速發展及科技的進步，現代的化工生產正在向著復雜化和大型化的方向發展，此外，在化工生產的過程中具有高溫、高壓、易燃、易爆等的特點，為更好的控制化工生產，確保化工生產產品質量的穩定性和可靠性需要對化工生產過程中的參數檢測和自動控制進行更為嚴格的要求。因此使用PLC來對化工生產進行過程化控制，通過使用PLC根據化工生產中的工藝來編制相應的控制算法來實現對于化工生產的閉環控制。通過使用PLC來實現對于化工生產中的過程控制可以確保化工生產在最佳的工況條件下運行，在提高化工生產生產效率的同時有效的降低原料和動力的消耗，在提高化工生產效率的同時有效的降低生產成本。在化工生產的過程中做好對于各項工藝參數的控制對于確保化工生產的生產質量有著十分重要的意義。比如說在硫酸的生產過程中，溫度控制是化工生產中各控制環節中十分重要的，在硫酸的生產過程中，爐前的燒焙強度以及由此所引起的爐前溫度對于后續的加工工序中的氣溫和氣體的濃度會產生影響，這一氣體的溫度和濃度在后續的轉化段的生產過程中與后續的各換熱器的管內外溫度有著極為重要的聯系。因此在化工生產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中的溫度與氣體濃度密切相關，而轉化階段中的氣體的濃度與溫度又對后續的硫酸生產中的轉化率有著極為重要的影響。因此在化工生產的過程中需要做好對于溫度的控制，而在硫酸的生產中影響溫度的影響因素眾多，且各生產工藝參數之間相互關聯、相互影響，單靠人工控制與操作無法準確、實時的對化工生產過程中的各項生產工藝參數進行良好的控制，因此，使用PLC來對化工生產進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中的各工段的各種檢測傳感器來對化工生產中的各工藝參數進行檢測，并將檢測到的數據輸入到PLC中，PLC根據內部編制的程序根據檢測到的數據來對化工生產過程進行控制。PLC中的內置程序是根據化工生產工藝的不同所編制的，在生產工藝改進時可以方便的通過更改程序來實現新工藝的應用。

2.1 PLC在化工生產過程控制中應用的硬件組成

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

2.2 PLC在化工生產中的設計應用

在PLC的應用中，首先需要對化工生產的工藝進行分析，對化工生產過程中的各傳感器和控制器的I/O信號點數進行統計，并根據所統計的信號點數來進行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的硬件組態上，通過將CPU、電源和I/O模塊安裝在PLC的機架上，并通過設置參數等方式完成對于PLC硬件的組態。在完成了對于PLC硬件的組態后需要根據化工生產中的工藝來完成相應的程序的編制，為了確保PLC程序的簡潔和后續擴展，在PLC程序的編制過程中采用的是模塊化編程的設計方案，在完成了對于各模塊之間的程序編制后將各模塊之間進行連接調試。為避免外界干擾造成雜波信號，通過對采樣信號進行數據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，從而使得各數字的跳動現象較為嚴重，嚴重時甚至會引起誤操作，因此在對于化工生產中的信號的讀取上需要采用讀取多個測量數據并取平均值的方式來減少參數波動所引起的信號誤差。在完成了對于PLC的硬件組態和程序編制后需要在現場進行相應的調試，在PLC的調試過程中按照以下的步驟進行：（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的動作。（3）完成了單步動作后需要進行半自動的測試。（4）完成PLC進入的全自動調試，確保各控制回路處于最佳工作狀態。在化工生產的過程中主要分為公共工程、配料、純化和聚合等幾個生產工段，在對各生產工段進行程序及監控界面的設計過程中，需要按照生產工藝流程的分布特點，在各測控點處對當前的實時讀數進行顯示，并將各數據輸入到PLC中，對于工段中的影響化工生產過程中的關鍵參數進行狀態報警設置，一旦超出設置的范圍即顯示報警。

3 結束語

化工生產是一項復雜的生產過程，在化工生產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，環節眾多且控制復雜，為做好對于化工生產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進行過程控制，確保化工生產產品的質量與生產效率。

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