PLC系統(tǒng)在化工工藝控制中的應(yīng)用

張明

摘要：當(dāng)前，我國隨著化工行業(yè)不斷的快速發(fā)展，其生產(chǎn)工藝已經(jīng)越來越走向自動化、復(fù)雜化，因此，為了確保化工生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定，必須在生產(chǎn)過程中排除人為因素影響，嚴(yán)格控制各項參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動控制要求，PLC控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用勢在必行，本文對PLC系統(tǒng)的構(gòu)成、功能和原理分別進(jìn)行了介紹，并對其軟件應(yīng)用、設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)闡述，借以推廣PLC控制系統(tǒng)在化工工藝控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 PLC控制系統(tǒng)；自動化；化工

前言：

從我國目前的情況來看，化工領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)取得了十分顯著的成就，無論是從生產(chǎn)規(guī)模上還是生產(chǎn)技術(shù)方面都獲得了巨大的進(jìn)步。隨著信息技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)逐漸成為了工業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流，工業(yè)化工產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)時代的發(fā)展，也逐漸向自動化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型[1]。PLC控制系統(tǒng)（可編程控制器）1969年油美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司研制成功，它是一種以CPU為核心，計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為一體的可編程控制器，近年來在世界各個領(lǐng)域獲得大規(guī)模推廣，因此，將PLC控制系統(tǒng)引入到化工工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，可有效的實(shí)現(xiàn)工業(yè)化工產(chǎn)業(yè)的自動化控制與管理[2]。

1、PLC控制系統(tǒng)概述

PLC控制系統(tǒng)的功能主要由兩部分所組成，一個是實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，另一個是實(shí)現(xiàn)在化工自動化過程中對工藝流程的控制。數(shù)據(jù)的采集功能主要是為了在自動化的控制系統(tǒng)中按照要求實(shí)現(xiàn)其對模數(shù)的精度的轉(zhuǎn)換。這個功能還可以對曲線、圖表以及文字等各種不同形式進(jìn)行采集并加以處理，實(shí)現(xiàn)不同的工藝流程的生產(chǎn)，在人機(jī)界面顯示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)畫面，幫助相關(guān)人員對信息的及時監(jiān)控。工藝流程的控制方面，主要是由PLC系統(tǒng)中的可選組級和單項控制進(jìn)行結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對獨(dú)立運(yùn)行的各個組級的管控。生產(chǎn)運(yùn)行的過程中發(fā)生設(shè)備故障或其他不滿足條件，相應(yīng)的生產(chǎn)程序立即中斷，提高了生產(chǎn)的安全性，同時相應(yīng)的故障發(fā)生的原因也會適時地顯示在控制屏幕上，故障代碼可發(fā)送至維護(hù)人員手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成商遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時解決故障，減小生產(chǎn)損失[3]。

PLC控制系統(tǒng)硬件主要是由輸入/出模塊、存儲器、電源模塊、通訊模塊以及中央處理器CPU等構(gòu)成。其順序控制目的主要體現(xiàn)在其對于開關(guān)的有效的控制。PLC控制系統(tǒng)能夠大量地運(yùn)用在諸如化工工藝的單機(jī)以及多機(jī)群這些模塊，并且對生產(chǎn)中產(chǎn)生的流量、溫度、液位以及壓力方面進(jìn)行有效的控制[4]。PLC控制系統(tǒng)在化工自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中主要是通過開關(guān)量進(jìn)行控制，也能對溫度、液位、壓力、流量等模擬量進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的自動化。PLC能夠進(jìn)行有效邏輯控制，同時也能對整個生產(chǎn)的過程中的流量、溫度、物位、壓力等進(jìn)行有效的控制。從而，使得生產(chǎn)效率和控制精度都得到了大幅提高，有效地降低原材料的消耗，降低能源消耗，減少勞動者人力操作，也就相應(yīng)地延長了設(shè)備的使用期限。

2、PLC控制系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。為了安全，PLC控制系統(tǒng)需考慮自動、手動這兩個方面的控制。自動方法按照系統(tǒng)的硬件設(shè)計與規(guī)定的順序時間進(jìn)行控制，必須根據(jù)不同性能的具體要求和根據(jù)工藝的流程來進(jìn)行操作管理和進(jìn)行相應(yīng)的控制[5]。手動控制的時候最重要的就是手自動的轉(zhuǎn)換問題，并且還要在相應(yīng)的按鈕之下進(jìn)行手動控制生產(chǎn)的操作是以控制相應(yīng)的電磁閥、電機(jī)、氣動閥等以達(dá)到控制生產(chǎn)的目的。PLC控制系統(tǒng)的硬件的設(shè)計要求在現(xiàn)場可以隨時啟動和停止。這種配置方案的設(shè)計具有良好的控制分散和集中管理的功能，體現(xiàn)出了分散系統(tǒng)所具有的那些控制特點(diǎn)[6]。其中對于分散的控制功能的特點(diǎn)就在于響應(yīng)時間短、管理很集中、而且便于進(jìn)行管理等這些優(yōu)勢。

PLC控制系統(tǒng)能夠編寫許多不同的程序，所以能夠用來充當(dāng)編程的控制器來用。這樣就可以運(yùn)用與化工生產(chǎn)當(dāng)中所產(chǎn)生的壓力以及溫度指標(biāo)等方面來進(jìn)行有效、合理地控制。在實(shí)際的化工自動化的生產(chǎn)中，PLC控制系統(tǒng)主要是由開關(guān)邏輯對生產(chǎn)的過程進(jìn)行控制的，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中自動化，同時提高了相應(yīng)設(shè)備的使用效率。

3、PLC控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)用和軟件設(shè)計

在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，各部分的設(shè)計并非是一成不變的，而是要根據(jù)不同的生產(chǎn)過程和工藝技術(shù)的復(fù)雜程度來設(shè)計，可以分為基本程序的設(shè)計和模塊化的程序設(shè)計。基本程序主要就是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，就可以把軟件當(dāng)成是一個比較獨(dú)立的程序來進(jìn)行相對簡單的控制，還可以作為組合模塊程序中的某個單元程序來進(jìn)行相應(yīng)的控制。作為模塊化程序方面，這是由于把各個不同的控制程序細(xì)化為具有多個程序的子模塊進(jìn)行的設(shè)計，而且進(jìn)行了相應(yīng)的編寫與調(diào)試，來到達(dá)一個完整的應(yīng)用程序的目的[7]。PLC的各項程序都是獨(dú)立且具有專門的編寫語言，比如在模塊程序的編寫過程中，將一個主任務(wù)分成多個子任務(wù)來完成，同時進(jìn)行獨(dú)立的編寫和調(diào)試，在兩個模塊的對比調(diào)試中，可以采用二分頻的模式，正反對比后將它們封存成一個模塊反復(fù)調(diào)試，在不斷的重復(fù)試驗(yàn)中，不僅可以減少編程工作人員的工作量，同時還減少了程序占用的內(nèi)存，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。PLC自動化控制系統(tǒng)在實(shí)際的化工生產(chǎn)中不斷改進(jìn)，在數(shù)據(jù)交換過程中，不同模型之間充分磨合以減小差距及沖突，實(shí)現(xiàn)融合后還應(yīng)進(jìn)行多次調(diào)試和實(shí)驗(yàn)才能滿足化工生產(chǎn)的要求。

4、結(jié)論

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提高，化工自動化系統(tǒng)取得了飛躍發(fā)展。化工生產(chǎn)中不僅要注重經(jīng)濟(jì)性，更要注重安全性與穩(wěn)定性，因此應(yīng)對生產(chǎn)過程中的檢測參數(shù)以及控制的過程做出更加規(guī)范化的要求，我們有理由相信PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用肯定會成為化工生產(chǎn)未來發(fā)展的主要趨勢。當(dāng)然，在提高化學(xué)工藝規(guī)模以及生產(chǎn)技術(shù)時，這個過程并不會是一帆風(fēng)順的，所以在未來的發(fā)展道路上，PLC控制系統(tǒng)需要考慮的問題將會更多，所設(shè)計的軟件也會更加的趨于完善。

參考文獻(xiàn)

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[7] 孫運(yùn)營，徐文尚，謝國強(qiáng)，等.基于PLC的分程控制系統(tǒng)在白炭黑反應(yīng)釜溫度控制中的應(yīng)用[J].化工自動化及儀表，2011，38（12）：1458-1460.

（作者單位：大慶煉化公司電儀運(yùn)行中心設(shè)備及控制技術(shù)研究所）