PLC在化工生產(chǎn)自動(dòng)化中的應(yīng)用

劉學(xué)

摘 要：化工行業(yè)作為國(guó)家發(fā)展的重要一環(huán)，對(duì)提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化生產(chǎn)有著極其重要的影響意義。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，使得越來(lái)越多的自動(dòng)化產(chǎn)品得以在化工行業(yè)中應(yīng)用，從而極大的提高了化工行業(yè)的生產(chǎn)效率。PLC是一種在20世紀(jì)60、70年代發(fā)明的工業(yè)控制裝置，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與完善，其功能已經(jīng)十分完善。文章將從介紹PLC出發(fā)，并結(jié)合其在化工設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，敘述其如何在化工行業(yè)的自動(dòng)化控制中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：PLC；化工行業(yè)；自動(dòng)化控制

前言

科技的進(jìn)步會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)力的解放，尤其是自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用更是為化工行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)控制隨著時(shí)間的推移逐漸暴露出了諸多問(wèn)題，無(wú)法滿足日益擴(kuò)大的正常需求。通過(guò)引入PLC自動(dòng)控制這一靈活的控制技術(shù)，能夠最大限度的發(fā)揮自動(dòng)控技術(shù)對(duì)于化工行業(yè)的發(fā)展作用，使得化工行業(yè)的生產(chǎn)能夠更為合理、高效的進(jìn)行。

1 PLC自動(dòng)控制裝置簡(jiǎn)介

PLC的全程是可編程邏輯控制器，其依托于微電子技術(shù)并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等電子技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種控制裝置。其最早發(fā)明于20世紀(jì)60、70年代，并被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，隨著科技的發(fā)展，新的技術(shù)被應(yīng)用于PLC中，使得PLC裝置功能越來(lái)越完善也越來(lái)越強(qiáng)大，其在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。時(shí)至今日，PLC裝置已經(jīng)發(fā)展成了大、中、小能夠覆蓋各個(gè)項(xiàng)目的機(jī)型，其通過(guò)不同機(jī)型的擴(kuò)展并依托于現(xiàn)場(chǎng)的總線控制能夠極為完善的做好控制工作。而隨著電子技術(shù)等的快速發(fā)展，其對(duì)于PLC的支撐效果也越來(lái)越強(qiáng)，使得PLC具有廣闊的發(fā)展前景。

2 化工行業(yè)中電氣設(shè)備的應(yīng)用狀況

電動(dòng)機(jī)是在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一種電氣設(shè)備，其也是電氣自動(dòng)化控制中的主要控制對(duì)象。電氣控制的主要原理是將電氣設(shè)備根據(jù)需求將其進(jìn)行對(duì)應(yīng)的連接，從而形成一個(gè)控制回路。

2.1 電動(dòng)機(jī)控制的主要方式與特點(diǎn)

在電動(dòng)機(jī)的電氣線路中主要分為主電路和控制電路兩部分組成，其中，主電路主要是接在380V的主回路中，所依靠的電氣裝置主要有：接觸器、熱繼電器、空氣保護(hù)開(kāi)關(guān)等，依據(jù)兩組接觸器開(kāi)關(guān)順序的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。而對(duì)于電動(dòng)機(jī)的控制則主要依靠的是繼電器對(duì)于接觸器的控制，通過(guò)這種元器件的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)于電機(jī)的控制。

2.2 電動(dòng)機(jī)控制中的互鎖結(jié)構(gòu)

在化工行業(yè)的生產(chǎn)中，由于工藝的需要使得電動(dòng)機(jī)能夠滿足工藝生產(chǎn)的需求，使得電動(dòng)機(jī)的控制具有互鎖性，即在一臺(tái)電機(jī)工作是要求另一臺(tái)電機(jī)不能進(jìn)行工作，此種控制具有多地點(diǎn)、多機(jī)連鎖控制的特點(diǎn)。例如：在復(fù)合化肥生產(chǎn)的過(guò)程中，使用多地點(diǎn)、多連鎖的電機(jī)控制方式較為廣泛，通過(guò)采用繼電器、接觸器等作為電機(jī)的邏輯控制系統(tǒng)。除了以上的電機(jī)控制方式外，電機(jī)還具有現(xiàn)場(chǎng)控制和集中控制兩種控制方式，其中現(xiàn)場(chǎng)控制是指在化工生產(chǎn)中，由工作人員在現(xiàn)場(chǎng)按照一定的生產(chǎn)工藝要求對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，這種控制方式還可以應(yīng)用于連鎖電動(dòng)機(jī)的控制中，但是，連鎖電動(dòng)機(jī)需要人工進(jìn)行大量的控制，增加了對(duì)于其控制的難度，而且此種控制方式的工作效率較低，無(wú)法滿足現(xiàn)今大量進(jìn)行化工生產(chǎn)的需要。而集中控制則采用的是將各種電機(jī)的控制統(tǒng)一集中到一個(gè)操控室內(nèi)，并依據(jù)化工生產(chǎn)過(guò)程中由傳感器或是常開(kāi)節(jié)點(diǎn)所反映的化工生產(chǎn)狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)化工生產(chǎn)工藝的要求對(duì)電機(jī)等進(jìn)行控制。集中控制究其根本還是一種電路控制，只不過(guò)是將現(xiàn)場(chǎng)控制中單獨(dú)、分散的控制集中起來(lái)，以較少的工作人員來(lái)對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行控制。

3 PLC裝置自動(dòng)控制的工作原理

PLC是一種簡(jiǎn)化的電腦，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能需要PLC的硬件和PLC中的程序共同作用，其中PLC的硬件主要有：CPU、內(nèi)部存儲(chǔ)器、Profibus/CAN總線等、輸入輸出端口以及通訊端口等，而軟件程序則可以根據(jù)化工生產(chǎn)流程使用編程語(yǔ)言進(jìn)行編制，其中程序的編制可以使用：梯形圖語(yǔ)言、指令表語(yǔ)言、功能塊語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等5種編程方式，其中較常使用的編程語(yǔ)言是梯形圖和指令表。其中，通過(guò)使用PLC來(lái)提高化工裝置的智能化指的是PLC硬件的應(yīng)用。在將PLC裝置應(yīng)用于化工裝置的自動(dòng)化控制時(shí)，需要做好：主電路、控制電路、PLC主機(jī)、隔離變壓器和編程器的準(zhǔn)備工作，在以PLC和核心的控制系統(tǒng)中，PLC是控制的核心和載體，首先選用為PLC進(jìn)行工地的電源模塊與CPU模塊，而后根據(jù)化工工藝生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于輸入輸出信號(hào)的收集選用合適的模塊，完成了PLC硬件的架設(shè)后使用工業(yè)總線做好其與上位機(jī)之間的通信連接。完成了以上步驟后，根據(jù)化工生產(chǎn)工藝編制PLC控制程序，而后將其導(dǎo)入到PLC中，從而完成對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)工藝的控制。在這當(dāng)中，使用PLC大大縮減了控制單元的體積且控制較為安全可靠，且生產(chǎn)工藝改進(jìn)時(shí)可以較為方便的對(duì)自動(dòng)控制程序進(jìn)行更改。

4 PLC在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

4.1 PLC對(duì)于開(kāi)關(guān)量的控制

傳感器的輸入輸出信號(hào)分為開(kāi)關(guān)量和模擬量，其中開(kāi)關(guān)量的控制是應(yīng)用最多的領(lǐng)域，其控制原理與傳統(tǒng)的繼電器控制相類似，都是對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行輸出和輸入，但是PLC是在其內(nèi)部完成了對(duì)于輸入的開(kāi)關(guān)信號(hào)的處理，處理迅速且安全可靠，根據(jù)輸入的信號(hào)按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系對(duì)控制器件進(jìn)行互鎖保護(hù)動(dòng)作的控制。

4.2 應(yīng)用PLC完成運(yùn)動(dòng)控制

運(yùn)動(dòng)控制主要指的是對(duì)于工作對(duì)象的控制、速度及加速度所做的控制，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

4.3 應(yīng)用PLC完成過(guò)程控制

隨著PLC功能的逐漸完善，PLC已經(jīng)能夠被廣泛的應(yīng)用于連續(xù)過(guò)程控制領(lǐng)域，其中過(guò)程控制主要是指完成對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的電流、電壓、溫度以及壓力等的模擬量進(jìn)行閉環(huán)控制，例如：對(duì)于伺服閥等的控制需要輸出模擬電壓或電流來(lái)完成對(duì)其的控制。其中過(guò)程控制的主要目的就是根據(jù)輸入的模擬量來(lái)完成對(duì)于開(kāi)關(guān)量或者是模擬輸出量的控制。此種控制是化工生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用極為廣泛的一種控制。

4.4 PLC中的通信與聯(lián)網(wǎng)

PLC本身自帶互聯(lián)網(wǎng)通信功能，其能夠在PLC與PLC之間、PLC與上位機(jī)之間建立通信連接，從而使得整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)連成整體，從而使得化工生產(chǎn)控制更為合理、高效。

4.5 PLC在化工自動(dòng)控制應(yīng)用中的選型

為了完成對(duì)于PLC的選型，首先需要對(duì)化工生產(chǎn)工藝進(jìn)行詳細(xì)的分析，并根據(jù)工藝控制條件對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)，并在統(tǒng)計(jì)完成的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上乘以1.1-1.3的系數(shù)從而完成對(duì)于點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)。文章以DNBP的生產(chǎn)流程為例介紹點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)的具體應(yīng)用。

DNBP是一種阻聚劑，其生產(chǎn)過(guò)程可以分為磺化反應(yīng)、一硝化反應(yīng)、二硝化反應(yīng)、水洗、蒸餾等幾個(gè)階段，在輸入輸出信號(hào)點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，系統(tǒng)需要一個(gè)啟停信號(hào)、16個(gè)閥門的開(kāi)啟信號(hào)、7個(gè)泵的啟停信號(hào)、5個(gè)攪拌器的啟停信號(hào)以及3個(gè)水冷裝置的啟停信號(hào)和3個(gè)蒸汽裝置的信號(hào)，以上這些都為開(kāi)關(guān)量信號(hào)，同時(shí)在化工生產(chǎn)過(guò)程中還要對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如：8個(gè)液位信號(hào)、2個(gè)氣壓信號(hào)、1個(gè)pH值的信號(hào)，總計(jì)15個(gè)模擬信號(hào)量，從而對(duì)以上信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)為34個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出、2個(gè)輸入以及15個(gè)模擬輸入量。在PLC選型時(shí)需要根據(jù)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行型號(hào)的選擇，同時(shí)還需要注意PLC所能負(fù)擔(dān)的電流總量，選用合適的電源信號(hào)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用PLC對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行了自動(dòng)化改造后，大大簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)，使得整個(gè)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、明晰，對(duì)于生產(chǎn)的控制更為安全、高效。

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