PLC系统在化工工艺控制中的应用

张明

摘要：当前，我国随着化工行业不断的快速发展，其生产工艺已经越来越走向自动化、复杂化，因此，为了确保化工生产的安全性和稳定，必须在生产过程中排除人为因素影响，严格控制各项参数，实现自动控制要求，PLC控制系统在化工生产中大规模应用势在必行，本文对PLC系统的构成、功能和原理分别进行了介绍，并对其软件应用、设计进行了详细阐述，借以推广PLC控制系统在化工工艺控制中的应用。

关键词 PLC控制系统；自動化；化工

前言：

从我国目前的情况来看，化工领域的发展已经取得了十分显著的成就，无论是从生产规模上还是生产技术方面都获得了巨大的进步。随着信息技术与科学技术的不断发展，自动化技术逐渐成为了工业技术发展的主流，工业化工产业为适应时代的发展，也逐渐向自动化的方向进行转型[1]。PLC控制系统（可编程控制器）1969年油美国数据设备公司研制成功，它是一种以CPU为核心，计算机技术、自动控制技术、网络通信技术为一体的可编程控制器，近年来在世界各个领域获得大规模推广，因此，将PLC控制系统引入到化工工业生产当中，可有效的实现工业化工产业的自动化控制与管理[2]。

1、PLC控制系统概述

PLC控制系统的功能主要由两部分所组成，一个是实现对数据的采集，另一个是实现在化工自动化过程中对工艺流程的控制。数据的采集功能主要是为了在自动化的控制系统中按照要求实现其对模数的精度的转换。这个功能还可以对曲线、图表以及文字等各种不同形式进行采集并加以处理，实现不同的工艺流程的生产，在人机界面显示出相应的数据画面，帮助相关人员对信息的及时监控。工艺流程的控制方面，主要是由PLC系统中的可选组级和单项控制进行结合，以实现对独立运行的各个组级的管控。生产运行的过程中发生设备故障或其他不满足条件，相应的生产程序立即中断，提高了生产的安全性，同时相应的故障发生的原因也会适时地显示在控制屏幕上，故障代码可发送至维护人员手机上，实现系统集成商远程监控，及时解决故障，减小生产损失[3]。

PLC控制系统硬件主要是由输入/出模块、存储器、电源模块、通讯模块以及中央处理器CPU等构成。其顺序控制目的主要体现在其对于开关的有效的控制。PLC控制系统能够大量地运用在诸如化工工艺的单机以及多机群这些模块，并且对生产中产生的流量、温度、液位以及压力方面进行有效的控制[4]。PLC控制系统在化工自动化生产系统中主要是通过开关量进行控制，也能对温度、液位、压力、流量等模拟量进行控制，从而实现了生产过程中的自动化。PLC能够进行有效逻辑控制，同时也能对整个生产的过程中的流量、温度、物位、压力等进行有效的控制。从而，使得生产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，减少劳动者人力操作，也就相应地延长了设备的使用期限。

2、PLC控制系统的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。为了安全，PLC控制系统需考虑自动、手动这两个方面的控制。自动方法按照系统的硬件设计与规定的顺序时间进行控制，必须根据不同性能的具体要求和根据工艺的流程来进行操作管理和进行相应的控制[5]。手动控制的时候最重要的就是手自动的转换问题，并且还要在相应的按钮之下进行手动控制生产的操作是以控制相应的电磁阀、电机、气动阀等以达到控制生产的目的。PLC控制系统的硬件的设计要求在现场可以随时启动和停止。这种配置方案的设计具有良好的控制分散和集中管理的功能，体现出了分散系统所具有的那些控制特点[6]。其中对于分散的控制功能的特点就在于响应时间短、管理很集中、而且便于进行管理等这些优势。

PLC控制系统能够编写许多不同的程序，所以能够用来充当编程的控制器来用。这样就可以运用与化工生产当中所产生的压力以及温度指标等方面来进行有效、合理地控制。在实际的化工自动化的生产中，PLC控制系统主要是由开关逻辑对生产的过程进行控制的，实现生产过程中自动化，同时提高了相应设备的使用效率。

3、PLC控制系统的软件应用和软件设计

在PLC控制系统的软件设计中，各部分的设计并非是一成不变的，而是要根据不同的生产过程和工艺技术的复杂程度来设计，可以分为基本程序的设计和模块化的程序设计。基本程序主要就是在实际生产过程中，就可以把软件当成是一个比较独立的程序来进行相对简单的控制，还可以作为组合模块程序中的某个单元程序来进行相应的控制。作为模块化程序方面，这是由于把各个不同的控制程序细化为具有多个程序的子模块进行的设计，而且进行了相应的编写与调试，来到达一个完整的应用程序的目的[7]。PLC的各项程序都是独立且具有专门的编写语言，比如在模块程序的编写过程中，将一个主任务分成多个子任务来完成，同时进行独立的编写和调试，在两个模块的对比调试中，可以采用二分频的模式，正反对比后将它们封存成一个模块反复调试，在不断的重复试验中，不仅可以减少编程工作人员的工作量，同时还减少了程序占用的内存，提高设备运转的效率。PLC自动化控制系统在实际的化工生产中不断改进，在数据交换过程中，不同模型之间充分磨合以减小差距及冲突，实现融合后还应进行多次调试和实验才能满足化工生产的要求。

4、结论

随着我国科学技术水平的提高，化工自动化系统取得了飞跃发展。化工生产中不仅要注重经济性，更要注重安全性与稳定性，因此应对生产过程中的检测参数以及控制的过程做出更加规范化的要求，我们有理由相信PLC控制系统的应用肯定会成为化工生产未来发展的主要趋势。当然，在提高化学工艺规模以及生产技术时，这个过程并不会是一帆风顺的，所以在未来的发展道路上，PLC控制系统需要考虑的问题将会更多，所设计的软件也会更加的趋于完善。

参考文献

[1]周洪池.PLC控制系统的可靠性设计初探[J].决策与信息（下旬刊），2016（12）：195.

[2]韩峰.刍议如何提升PLC控制系统的可靠性设计[J].科技创新与应用，2015（4）：96.

[3]王承纲.化工自动化系统中PLC控制系统的应用分析[J].电子技术与软件工程，2013（11）：73.

[4]史佳杨.浅析PLC可编程控制器及其在工业上的应用[J].科学与财富，2014（5）：195-196.

[5] 程贤兵，刘镕熙，张子祺.论化工企业自动化系统中PLC控制系统的应用[J].化工设计通讯，2016，42（10）.117-119.

[6] 丁元欣，张宇明，鲍立威，等.集散网络结构的PLC控制系统在生活饮用水深度处理中的应用[J].化工自动化及仪表，2010，27（2）：44-46.

[7] 孙运营，徐文尚，谢国强，等.基于PLC的分程控制系统在白炭黑反应釜温度控制中的应用[J].化工自动化及仪表，2011，38（12）：1458-1460.

（作者单位：大庆炼化公司电仪运行中心设备及控制技术研究所）

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2019-06-16