PLC技術在化工儀表自動化控制方面應用

梁成占

摘要：伴隨著現(xiàn)代化學工業(yè)的迅速發(fā)展，化工機械制造業(yè)也開始走上發(fā)展的高速公路。現(xiàn)如今，自動化技術被廣泛應用于化工機械制造等諸多行業(yè)，它使化工行業(yè)的生產效率成倍提高升促進了化工產業(yè)的發(fā)展，同時可以用機械代替人力，是化工儀表自動化企業(yè)提升生產效率和產品質量過程中不可或缺的技術之一。本文簡要闡述了PLC技術的概念與發(fā)展，結合化工生產實際，提出了PLC技術在化工儀表自動化控制方面的運用方向。

關鍵詞：PLC技術;化工儀表;自動控制

一、PLC技術介紹

PLC（Programmable Logic Controller），中文稱為可編程邏輯控制器，在工業(yè)生產中的許多領域都有應用。PLC可以通過機器內部中央處理器、指令及數(shù)據(jù)存儲器、輸入與輸出單元、供電電源模塊、數(shù)字模擬模塊等組合而成，通過輸入輸出信號來控制各種類型的機械設備，從而控制整個生產流程，提高生產效率。

對PLC技術原理[1]進行研究，不難發(fā)現(xiàn)PLC技術主要涉及3大應用模塊。即輸入（采樣）環(huán)節(jié)、執(zhí)行與運算環(huán)節(jié)、刷新輸出環(huán)節(jié)。

輸入（采樣）模塊：通過一些采集數(shù)據(jù)方式，讓PLC采集到相對應的數(shù)據(jù)信息，方便后續(xù)環(huán)節(jié)有條不紊的進行。

執(zhí)行與運算模塊：對所獲得的信息進行分類匯集，通過預制的編程以及現(xiàn)場的實際情況，做出較為準確地決策，同時對數(shù)據(jù)進行儲存。

刷新輸出模塊：轉換輸出中央處理器所處理的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)相關控制對象的有效控制。

二、PLC技術在化工儀表方面的技術優(yōu)勢

1.響應速度快

PLC系統(tǒng)主要控制的是繼電器，通過繼電器的吸合與斷開對生產過程進行控制，它將以前傳統(tǒng)設備控制電路中的部分導線去除，使控制電路變得更加簡單明了。與傳統(tǒng)化工設備控制電路相比，運用PLC技術的控制電路能夠更加迅速運行指令，同時迅速完成需要處理的信息，提升設備的生產效率。

2.功能強大

PLC能夠實時有效的監(jiān)控生產設備的運行狀態(tài)[2]，且不受其他外界因素干擾。依據(jù)各前端設備提供的數(shù)據(jù)，可以更加精準地控制設備的運行，從而可以解決傳統(tǒng)化工生產設備運行過程中存在的諸多問題。

3.性價比高

PLC體積很小，具有很好的抗干擾能力，所投入的配套設施[3]較少，適配性較強，后期維護簡單方便，降低了維護成本，對于不再使用此控制系統(tǒng)的設備可以轉移到其他設備上，復用性較強，能夠帶來一定的附加價值。

4.安全可靠性高

PLC設備內部采用的是大規(guī)模的集成電路，因此PLC控制系統(tǒng)具有很好的準確性與可靠性。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)一般不會出現(xiàn)線路接觸不良的問題。在整體的設計中，保持了簡單可靠的設計方式，通過較少的輸出與輸入滿足工業(yè)控制的精確要求，這種方式極大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性，若某一環(huán)節(jié)存在異常情況，PLC控制系統(tǒng)能夠在出現(xiàn)問題的時候發(fā)出報警信息，并通過報警的方式保證設備的安全性。

5.操作難度較低

PLC功能十分強大，可以發(fā)揮自身廣泛的優(yōu)勢，并且在運行過程中可以通過集中管理的方式運用計算機對各項設備進行控制，提高管理效果的同時，保證化工設備正常運行。另外其操作難度相對較低，操作人員通過專業(yè)技術的培訓學習，能夠在極短的時間內掌握操作要領，判斷各項指令，有效對系統(tǒng)各設備進行操控，其次PLC在化工生產自動控制的過程中還可以改進傳統(tǒng)的操作方法，豐富信息的功能，對計算機所產生的各項數(shù)據(jù)進行儲存。

三、案例分析

PLC生產控制系統(tǒng)的選擇需要遵循一定的標準。第一，要根據(jù)現(xiàn)實情況判斷需要控制的輸入輸出點數(shù)有多少，第二需要看系統(tǒng)的復雜程度;第三需要考慮系統(tǒng)造價的高低。

一般情況下，在化工廠日常的生產控制與管理的過程中，輸入與輸出的控制量一般不超過60個，控制系統(tǒng)規(guī)模不是特別大，一般屬于中小型。綜合考慮建設成本以及后期維護成本等諸多因素后選擇PLC控制系統(tǒng)進行控制。

1.PLC控制系統(tǒng)總體方案的確定

在PLC控制系統(tǒng)中，輸入端接的設備為現(xiàn)場的各種儀表與傳感器，輸出端接的設備為生產設備。在化工廠日常生產中，輸入端接入的傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、酸堿度測試表等。輸出端接入的執(zhí)行器有：閥門、攪拌器、水冷裝置、蒸氣裝置、泵等生產裝置。在此，筆者對它們按照功能劃分成四個模塊，如下

（1）輸入（采集）模塊：將前端各類傳感器采集出的信號（如電流信號、電壓信號、熱電阻信號、熱電偶的毫伏信號等）經過PLC處理，供PLC系統(tǒng)處理。為了適應各種不同的現(xiàn)場傳感器，輸入模塊有多種信號模塊可供選擇。

（2）輸出模塊：將PLC系統(tǒng)運算處理的結果轉換成現(xiàn)場執(zhí)行器能夠獲得到的的信號，帶動生產設備進行工作，達到自動控制的目的

（3）CPU（主模塊或稱主控制模塊）CPU是PLC控制系統(tǒng)的核心模塊，它按照事先編寫完畢的程序梯形圖，對應的呼入模塊提供的各種通訊信號

（4）人機接口。它是操作人員與PLC系統(tǒng)對話的設備，通過操作人員可以查看PLC系統(tǒng)內部各模塊的狀態(tài)，工藝過程和各種參數(shù)及各種工藝設備的狀態(tài)。

2.PLC系統(tǒng)的設計

PLC系統(tǒng)設計的分為下面幾個步驟：

第一，根據(jù)現(xiàn)場實際情況分配輸入輸出點的地址

第二，根據(jù)確定的地址數(shù)量，選擇合適的PLC型號，編制與調試PLC程序

第三，最后進行人機接口的設計制作。

PLC選型基本步驟是根據(jù)產品工藝條件，對需要用到的輸入、輸出點數(shù)作出一個準確的統(tǒng)計，在這個統(tǒng)計的基礎上，增加10%—30%的余量來確定輸入輸出總點數(shù)，方便以后工藝的升級。例如一條生產線上需要使用20個輸入輸出點位，則在選擇PLC時候，需要選擇20-26個輸入輸出點位的PLC。

PLC存儲器用于存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，一般可選擇按如下方法進行估算。

存儲器容量（指令字）=數(shù)字量輸入輸出點數(shù)×10+模擬量輸入與輸出點數(shù)×25+特殊量的輸入輸出點數(shù)×100

3.PLC程序的調試

在PLC程序調試[4]的過程中，首先需要進行局部調試，然后再進行整體調試。為了保證重點部位設備安全，建議PLC程序調試應按照以下順序依次進行。

（1）線下校驗：通過仿真模擬軟件，在PLC模擬軟件層面上校驗程序的正確性。

（2）PLC校驗：在PLC上對程序進行試運行，通過人為給定一個啟動信號，對控制結果是否達到需求進行觀察，在這個過程中PLC與設備并不連接。這個測試階段中的設備主要采取指示燈、人機界面等工具進行調試。

（3）試運行校驗：通過前兩步調試，我們認為PLC程序控制能取得理想的效果，其已經有較低的出錯率，此時將PLC連接到實際設備中進行最終校核。直到實際需求相符之后，對相應的技術進行編制技術清單。

四、結語

隨著國民經濟快速地發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，人們對各種化工產品的需求不斷提高，以及市場供求關系的微妙變化促進化工儀表自動化[5]的發(fā)展。PLC控制器促使了工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，它的優(yōu)勢使得它在化工領域的自動化控制中的得到了廣泛應用，推動了化工行業(yè)持續(xù)、快速、穩(wěn)定的發(fā)展。因此，PLC控制器的優(yōu)勢將使得它現(xiàn)如今難以為社會所淘汰，其將會在未來得到更進一步的更高的發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉娟.PLC技術在化工裝置電氣自動化控制中的應用[J].江西化工，2021，37（01）：110-112.

[2]王寶.PLC技術在化工裝置電氣自動化控制中的應用[J].電子世界，2021（02）：65-66.

[3]肖萍.芻議PLC控制技術的優(yōu)勢及其抗干擾措施的研究[J].中國設備工程，2021（15）：173-174

[4]陳冬.關于PLC控制系統(tǒng)在石油化工中的應用[J].化工管理，2020（33）：42-43.

[5]緱慶浩. PLC 在工業(yè)自動化控制方面的應用研究[J].工程技術及應用.2019（03）：99-100