PLC控制系統(tǒng)（西門子）在化工行業(yè)的應(yīng)用

張學(xué)衡 趙家有

摘要：PLC集合了多種優(yōu)秀的技術(shù)，其中包括信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)與微電子技術(shù)等，將傳統(tǒng)的接線轉(zhuǎn)化成了儲存邏輯，使得功能更完善全面，能量也更多，可以實現(xiàn)化工行業(yè)發(fā)展的具體需求，因為 PLC存在很大的穩(wěn)定程度與精準(zhǔn)性，所以可以增強化工行業(yè)的控制效果。而西門子 PLC的電氣控制技術(shù)可以滿足人機交互、集合網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化等操作要求，達(dá)到對運動、過程進行控制的目的，也目前化工行業(yè)所應(yīng)用最關(guān)鍵的設(shè)備。接著因為被環(huán)境等各環(huán)節(jié)因素的約束，西門子 PLC在具體應(yīng)用期間也會受到大量的制約，無法充分發(fā)揮功能，本文簡要分析了西門子 PLC的幾種型號，并介紹了其在化工行業(yè)中的運用。

關(guān)鍵詞：西門子 PLC 化工行業(yè) 應(yīng)用

要想優(yōu)化化工行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，就務(wù)必將以往的生產(chǎn)管理控制模式進行更改，在小規(guī)模整改 PLC控制系統(tǒng)時，生產(chǎn)人員與設(shè)備配備人員都應(yīng)該整合起來集中管控，并且 PLC控制系統(tǒng)也應(yīng)該集中起來統(tǒng)一管控協(xié)調(diào)生產(chǎn)進行。

1西門子 PLC歷史

首先是在 1975年，西門子公司的產(chǎn)品投入到市場當(dāng)中的 SIMATICS3，它就是一種具有簡易操作連接口的二進制控制裝置。其次是在 1979年，SIMATICS5逐漸取代了 S3系統(tǒng)，這項系統(tǒng)普遍應(yīng)用了微處理器。在 20世紀(jì) 80年代初，S5系統(tǒng)取得了再次優(yōu)化更新 U系列 PLC，而使用得較為廣泛的機型包括：S5-90U、 95U、100U、115U、135U等。在 1994年 4月，S7系列出現(xiàn)了，它有著更加國際化、高性能、體積小的 WINDOWS用戶界面等優(yōu)點，主要機型包括：S7-200、300、400。而在 1996年，在實施過程控制期間按，西門子公司逐漸形成了 PCS7（過程控制系統(tǒng) 7）的概念，把優(yōu)點突出的 SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）、WINCC（與 WINDOWS兼容的操作界面）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）與控調(diào)技術(shù)合理的結(jié)合在一起。

2硬件設(shè)施

2.1 SIMATICS7-1500CPU

SIMATICS7-1500CPU主要集中了高效、便捷、開放性較好的高級控制裝置，在 CPU中，速度最快的處理位達(dá)到了 1ns，通過百兆級的背板總線保證更極端的反應(yīng)時間。優(yōu)秀的通訊功能，CPU本體支持三個以太網(wǎng)網(wǎng)段，應(yīng)用最快 125us的 PROFINET數(shù)據(jù)更新時間。將更加標(biāo)準(zhǔn)化的 OPCUA通信協(xié)議與控制層和 IT層相連接，滿足和上位 SCADA/MES/ERP或云端進行的可靠高效通信。利用 PLCSIMAdv能夠把虛擬的 PLC數(shù)據(jù)和仿真軟件對接起來，預(yù)先了解虛擬調(diào)試的錯誤，縮短現(xiàn)場調(diào)試的時長。

2.2 S7-300通信

S7-300通信模塊和 S7-200存在差異，重點采用 CP343-1，要是運用該通信模塊，就需要更改以往系統(tǒng)當(dāng)中的 CPU通訊參數(shù)，從而與當(dāng)前的通信模塊相適應(yīng)。方式就是將有關(guān)的操作系統(tǒng)開啟，采用以往的操作步驟，在該菜單當(dāng)中運用 HardWare編輯器，再更改 CPU屬性中的 PG/OP/S7這幾部分，當(dāng)中 PG與 OP在沒有更換時的系統(tǒng)默認(rèn)值是 1。更改這些參數(shù)主要是為了確保可以順利應(yīng)用整體系統(tǒng)監(jiān)控，并且確保數(shù)據(jù)通信過程中的傳輸更加合理與可靠。 PG指的是利用 Step7實施模塊連接。不管是運用臺式機或者筆記本，或者是只運用服務(wù)器，只需要一個 Step7模塊，PLC系統(tǒng)就可以獨占一個 PG連接端口。

2.3 S7-400通信

該通信模塊重點采用了 CP443-1，然而在連接該通訊模塊上的 CPU時，并未限制數(shù)量，重點是應(yīng)該重視在該模塊通信里統(tǒng)一設(shè)定了 TCP/IP通信，并相應(yīng)的設(shè)置了 IP地址與子網(wǎng)掩碼，就可以滿足通信需求。因此 S7-400系列是在全部硬件配置中最便利的一項選擇方式，再整合過程中采取的改動措施較少，也不需要太大的工作量要求。

3西門子 PLC結(jié)構(gòu)

3.1整體式

整體式構(gòu)造指的是集成可編程序控制器將電源、CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)在一個單元當(dāng)中，并稱之為基本單元。而一個基本單元指的就是一臺相對完善的 PLC，在控制點數(shù)沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時，就能再繼續(xù)進行單元擴展。整體式構(gòu)造具有緊湊性強、體型小、成本少、安裝便捷的特點。

3.2組合式

組合式構(gòu)造的可編程序控制器指的是將 PLC系統(tǒng)的各個構(gòu)成要素根據(jù)功能劃分成許多較小的板塊，類似 CPU板塊、輸入/輸出板塊、電源板塊等等。當(dāng)中各個區(qū)域的功能相對單一，而種類卻逐漸多樣化。例如，部分可編程序控制器，除了普遍的 I/O模塊外，還有許多存在特殊功能的模塊，類似溫度檢測、位置檢測、PID控制、通訊等模塊。組合式構(gòu)造的 PLC特征為 CPU、輸入、輸出都是單獨的模塊，其規(guī)格一致、安裝完善、I/O點選擇自由、安裝維護、擴大、修理便利。

4西門子 PLC在化工行業(yè)中的應(yīng)用

其一就是閉環(huán)控制，在公司的各種氣體生產(chǎn)裝置里創(chuàng)建了大量的閉環(huán)控制，該種過程控制指的是處理持續(xù)性變化的模擬量，類似溫度、流量、壓力等，再合理轉(zhuǎn)化模擬量、數(shù)字量，通過算法流程，CPU合理的處理模擬量，運用 PID調(diào)節(jié)的方式處理閉環(huán)控制，通常涵蓋了三個板塊：比例、積分以及微分。

其二就是要合理的對所收集到的信息數(shù)據(jù)進行處理，西門子 PLC中收集了大量的功能特征，可以滿足對數(shù)據(jù)的操作、傳輸、運算、排序等，該部分?jǐn)?shù)據(jù)信息在到達(dá)模塊后需要采取再次處理，通過軟件來集中分析，從而便于化工行業(yè)的控制過程進行。

其三，原先的電路都是運用邏輯控制的形式達(dá)到的，而繼電器中存在更大的繁瑣性，不會太快的響應(yīng)。西門子 PLC對開關(guān)量進行邏輯控制，可以合理的管理順序與數(shù)字量，從而在單臺機器當(dāng)中使用，例如在 K-301壓縮機裝置應(yīng)用期間，也能夠與多臺設(shè)備聯(lián)合運用，并不會被大量的條件所約束，在化工行業(yè)中的使用十分普遍。

其四，現(xiàn)代化的控制主要重視生產(chǎn)方式的系統(tǒng)化，在化工行業(yè)當(dāng)中，信息控制、遠(yuǎn)程管控滿足較好的使用，并逐漸擴大的應(yīng)用范圍。西門子 PLC通信模塊可以和多種設(shè)備展開網(wǎng)絡(luò)連接，類似計算機、變頻器等等，便于遠(yuǎn)距離監(jiān)控化工行業(yè)的生產(chǎn)管理，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆奖闩c安全，從而達(dá)到 PLC的自動化發(fā)展與進步。

5結(jié)束語

當(dāng)前西門子 PLC早就在我國的化工行業(yè)當(dāng)中取得了較好的使用，在運行期間的缺點等也漸漸的被大眾所重視與處理，從而讓西門子 PLC的應(yīng)用更加高效、安全，推動西門子 PLC在未來的發(fā)展與進步。西門子 PLC控制系統(tǒng)還可以合理的管控生產(chǎn)環(huán)境，并且也能利用網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵內(nèi)容，該系統(tǒng)在化工行業(yè)中會占據(jù)至關(guān)重要的地位，并確保工作效率的順利達(dá)成。

參考文獻：

[1]徐斌，芮晶磊基于西門子冗余 PLC的變頻恒壓控制系統(tǒng)在油庫行業(yè)的應(yīng)用[]儀器儀表用戶，2015，05：70-74+20.

[2]龐一凡西門子 S7-300PLC在電子皮帶秤方面的應(yīng)用[1]網(wǎng)絡(luò)財富，201021：226+229.

（作者單位：中昊光明化工研究設(shè)計：有限公司）