PLC控制的特點(diǎn)及其在化工過(guò)程控制的運(yùn)用

吳浩

摘 要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)各行業(yè)的快速發(fā)展?；どa(chǎn)是一個(gè)國(guó)家的重要的基礎(chǔ)性的工業(yè)，其涉及到醫(yī)藥、化肥、石化等各個(gè)行業(yè)?；どa(chǎn)的過(guò)程具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜、危險(xiǎn)系數(shù)較高的特點(diǎn)。在化工生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)于工藝參數(shù)的控制是確?；どa(chǎn)質(zhì)量的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)?；どa(chǎn)的過(guò)程控制主要指的是對(duì)于化工生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)工藝參數(shù)的檢測(cè)、顯示、記錄和控制等的各項(xiàng)功能的檢測(cè)和控制，并對(duì)化工生產(chǎn)的正確生產(chǎn)進(jìn)行詳細(xì)的指導(dǎo)以確?；どa(chǎn)的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量控制。做好化工生產(chǎn)中的過(guò)程控制關(guān)鍵是要做好對(duì)化工生產(chǎn)中的各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)和實(shí)時(shí)的控制。由于化工生產(chǎn)過(guò)程中所涉及到的各項(xiàng)參數(shù)眾多且數(shù)據(jù)的處理量較大，因此需要引入PLC作為化工生產(chǎn)過(guò)程控制的核心。文章將在分析PLC過(guò)程控制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)PLC在化工生產(chǎn)過(guò)程控制的應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn)；PLC控制；過(guò)程控制；應(yīng)用

前言

現(xiàn)今在國(guó)內(nèi)化工生產(chǎn)中的過(guò)程控制中主要以PLC和DCS為主。同時(shí)隨著電子技術(shù)的進(jìn)步PLC和DCS在吸收對(duì)方特點(diǎn)的基礎(chǔ)上新型的PLC和DCS有相互靠攏的趨勢(shì)。在使用PLC來(lái)對(duì)化工生產(chǎn)中的過(guò)程控制的過(guò)程中，其通過(guò)對(duì)化工生產(chǎn)中的各項(xiàng)工藝參數(shù)的檢測(cè)、顯示、記錄和調(diào)節(jié)、控制等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于化工生產(chǎn)線的作業(yè)率的改善，在提高化工生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)降低因人為因素對(duì)化工生產(chǎn)所造成的影響?；どa(chǎn)過(guò)程中所涉及到的控制量眾多且各工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化從而為數(shù)據(jù)的處理帶來(lái)了較大的負(fù)擔(dān)，且需要根據(jù)化工生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)程控制的特點(diǎn)以及化工生產(chǎn)過(guò)程中的工藝改進(jìn)的要求來(lái)對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行控制。通過(guò)使用PLC可以對(duì)化工生產(chǎn)中的溫度、壓力以及流量等的模擬量進(jìn)行閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)于化工生產(chǎn)的合理化的控制。

1 PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

PLC（可編程邏輯控制器）主要以微處理器為控制核心并在吸收計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上所開發(fā)出來(lái)的一種優(yōu)秀的工業(yè)控制裝置，其具有體積小、功能強(qiáng)大、可靠性較高以及運(yùn)行速度快等的特點(diǎn)。在PLC的應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)順序控制等進(jìn)行良好的實(shí)現(xiàn)，且通過(guò)加裝不同的I/O模塊能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)字量或是模擬量的參數(shù)進(jìn)行處理控制。此外，通過(guò)使用PLC內(nèi)配置的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等能夠使得PLC的邏輯控制功能更為強(qiáng)大。

2 PLC在化工生產(chǎn)過(guò)程控制中的應(yīng)用

化工是一個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要的組成部分之一，其涉及到國(guó)民生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、輕紡以及國(guó)防等工業(yè)發(fā)展中不可或缺的重要的基礎(chǔ)性工業(yè)之一。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的化工生產(chǎn)正在向著復(fù)雜化和大型化的方向發(fā)展，此外，在化工生產(chǎn)的過(guò)程中具有高溫、高壓、易燃、易爆等的特點(diǎn)，為更好的控制化工生產(chǎn)，確保化工生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性需要對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)檢測(cè)和自動(dòng)控制進(jìn)行更為嚴(yán)格的要求。因此使用PLC來(lái)對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)程化控制，通過(guò)使用PLC根據(jù)化工生產(chǎn)中的工藝來(lái)編制相應(yīng)的控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于化工生產(chǎn)的閉環(huán)控制。通過(guò)使用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于化工生產(chǎn)中的過(guò)程控制可以確?；どa(chǎn)在最佳的工況條件下運(yùn)行，在提高化工生產(chǎn)生產(chǎn)效率的同時(shí)有效的降低原料和動(dòng)力的消耗，在提高化工生產(chǎn)效率的同時(shí)有效的降低生產(chǎn)成本。在化工生產(chǎn)的過(guò)程中做好對(duì)于各項(xiàng)工藝參數(shù)的控制對(duì)于確?；どa(chǎn)的生產(chǎn)質(zhì)量有著十分重要的意義。比如說(shuō)在硫酸的生產(chǎn)過(guò)程中，溫度控制是化工生產(chǎn)中各控制環(huán)節(jié)中十分重要的，在硫酸的生產(chǎn)過(guò)程中，爐前的燒焙強(qiáng)度以及由此所引起的爐前溫度對(duì)于后續(xù)的加工工序中的氣溫和氣體的濃度會(huì)產(chǎn)生影響，這一氣體的溫度和濃度在后續(xù)的轉(zhuǎn)化段的生產(chǎn)過(guò)程中與后續(xù)的各換熱器的管內(nèi)外溫度有著極為重要的聯(lián)系。因此在化工生產(chǎn)的過(guò)程中需要做好對(duì)于溫度的控制，同時(shí)由于爐前工段的燒焙溫度與硫酸生產(chǎn)中的溫度與氣體濃度密切相關(guān)，而轉(zhuǎn)化階段中的氣體的濃度與溫度又對(duì)后續(xù)的硫酸生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)化率有著極為重要的影響。因此在化工生產(chǎn)的過(guò)程中需要做好對(duì)于溫度的控制，而在硫酸的生產(chǎn)中影響溫度的影響因素眾多，且各生產(chǎn)工藝參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響，單靠人工控制與操作無(wú)法準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行良好的控制，因此，使用PLC來(lái)對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)程控制就顯得十分必要。通過(guò)使用PLC作為控制核心，通過(guò)分布在化工生產(chǎn)中的各工段的各種檢測(cè)傳感器來(lái)對(duì)化工生產(chǎn)中的各工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸入到PLC中，PLC根據(jù)內(nèi)部編制的程序根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。PLC中的內(nèi)置程序是根據(jù)化工生產(chǎn)工藝的不同所編制的，在生產(chǎn)工藝改進(jìn)時(shí)可以方便的通過(guò)更改程序來(lái)實(shí)現(xiàn)新工藝的應(yīng)用。

2.1 PLC在化工生產(chǎn)過(guò)程控制中應(yīng)用的硬件組成

CPU是PLC控制的核心也是數(shù)據(jù)計(jì)算、處理的主要部件，通過(guò)使用CPU可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于用戶和系統(tǒng)程序的所有控制、處理和通信以及其他的一些功能，并協(xié)調(diào)處理整個(gè)控制系統(tǒng)。存儲(chǔ)器是PLC中的重要的存儲(chǔ)設(shè)備，主要用來(lái)完成對(duì)于程序、用戶數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)處理。I/O模塊是PLC與外部傳感器與控制設(shè)備之間的重要的傳遞通道，根據(jù)所需要控制的信號(hào)的不同可以主要分為數(shù)字量、模擬量等的I/O信號(hào)，根據(jù)信號(hào)的不同可以選用不同的模塊。

2.2 PLC在化工生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

在PLC的應(yīng)用中，首先需要對(duì)化工生產(chǎn)的工藝進(jìn)行分析，對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的各傳感器和控制器的I/O信號(hào)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的信號(hào)點(diǎn)數(shù)來(lái)進(jìn)行PLC中的CPU型號(hào)的選擇，此外在選擇的過(guò)程中對(duì)于電源的選擇需要確保滿足電源容量的供給。在PLC的硬件組態(tài)上，通過(guò)將CPU、電源和I/O模塊安裝在PLC的機(jī)架上，并通過(guò)設(shè)置參數(shù)等方式完成對(duì)于PLC硬件的組態(tài)。在完成了對(duì)于PLC硬件的組態(tài)后需要根據(jù)化工生產(chǎn)中的工藝來(lái)完成相應(yīng)的程序的編制，為了確保PLC程序的簡(jiǎn)潔和后續(xù)擴(kuò)展，在PLC程序的編制過(guò)程中采用的是模塊化編程的設(shè)計(jì)方案，在完成了對(duì)于各模塊之間的程序編制后將各模塊之間進(jìn)行連接調(diào)試。為避免外界干擾造成雜波信號(hào)，通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑加工處理可以有效的降低信號(hào)干擾。比如說(shuō)在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，由于溫度、氣壓以及液位等都處于不斷的變化中，從而使得各數(shù)字的跳動(dòng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹫`操作，因此在對(duì)于化工生產(chǎn)中的信號(hào)的讀取上需要采用讀取多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)并取平均值的方式來(lái)減少參數(shù)波動(dòng)所引起的信號(hào)誤差。在完成了對(duì)于PLC的硬件組態(tài)和程序編制后需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試，在PLC的調(diào)試過(guò)程中按照以下的步驟進(jìn)行：（1）檢查接線確保I/O點(diǎn)接入無(wú)誤。（2）測(cè)試單個(gè)輸入輸出是否有相應(yīng)的動(dòng)作。（3）完成了單步動(dòng)作后需要進(jìn)行半自動(dòng)的測(cè)試。（4）完成PLC進(jìn)入的全自動(dòng)調(diào)試，確保各控制回路處于最佳工作狀態(tài)。在化工生產(chǎn)的過(guò)程中主要分為公共工程、配料、純化和聚合等幾個(gè)生產(chǎn)工段，在對(duì)各生產(chǎn)工段進(jìn)行程序及監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要按照生產(chǎn)工藝流程的分布特點(diǎn)，在各測(cè)控點(diǎn)處對(duì)當(dāng)前的實(shí)時(shí)讀數(shù)進(jìn)行顯示，并將各數(shù)據(jù)輸入到PLC中，對(duì)于工段中的影響化工生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行狀態(tài)報(bào)警設(shè)置，一旦超出設(shè)置的范圍即顯示報(bào)警。

3 結(jié)束語(yǔ)

化工生產(chǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，在化工生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)涉及到溫度、氣壓、液位、流量等的多種檢測(cè)及控制因素，環(huán)節(jié)眾多且控制復(fù)雜，為做好對(duì)于化工生產(chǎn)中的各要素的控制可以通過(guò)引入PLC作為控制核心來(lái)對(duì)整個(gè)化工生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)程控制，確?；どa(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

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