關(guān)于PLC在化工生產(chǎn)自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

繆紅兵

（杭華油墨股份有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域之中得到了非常廣泛的應(yīng)用?；ぎa(chǎn)業(yè)作為我國(guó)重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)類型，已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的積極應(yīng)用。PCL技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的控制技術(shù)內(nèi)容，能夠提高化工生產(chǎn)的自動(dòng)化控制程度，有利于推進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)控制器

PLC即可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，從功能屬性方面來(lái)說(shuō)，其是一種能夠進(jìn)行微處理的精密電子設(shè)備。通過(guò)對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)刂浦噶钸M(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的加載、存儲(chǔ)、執(zhí)行。PCL的內(nèi)部CPU，由指令、輸入輸出模塊、資料內(nèi)存、數(shù)字模擬、電源模組等部分優(yōu)化構(gòu)成?，F(xiàn)階段，其被廣泛應(yīng)于工業(yè)控制的技術(shù)領(lǐng)域。由于其具有相對(duì)較高的自動(dòng)化控制效果，且控制的精準(zhǔn)性以及標(biāo)準(zhǔn)性能夠得到較高的保證，因此，其現(xiàn)階段在化工生產(chǎn)之中的應(yīng)用比較廣泛，應(yīng)用效果也較為良好。

1.2 冗余系統(tǒng)

如圖1所示，在工業(yè)之中廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)控制器的基礎(chǔ)之上，經(jīng)過(guò)與現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的有機(jī)融合，發(fā)展出了冗余系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在極大程度上優(yōu)化了系統(tǒng)的實(shí)用性?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)上的冗余分類方式比較多，其中，PLC冗余方式主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，即硬冗余以及軟亢余。硬冗余具有更高的可靠性，但其構(gòu)建的成本相對(duì)較高，實(shí)用性較低。相對(duì)而言，軟冗余系統(tǒng)雖然在可靠性方面較弱，但是其應(yīng)用成本較低，在工業(yè)生產(chǎn)之中應(yīng)用的也相對(duì)比較廣泛。

1.3 SIS系統(tǒng)

圖1 冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

SIS系統(tǒng)，也可以稱為安全儀表系統(tǒng)，其是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之中的一種自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠非常有效的保障生產(chǎn)活動(dòng)的安全性。從安全性能方面來(lái)思考，其具有比DCS更高的安全指數(shù)。在自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生異常狀況時(shí)，SIS能夠自動(dòng)的進(jìn)行干預(yù)以及處理，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。SIS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是分散控制系統(tǒng)，其應(yīng)用了現(xiàn)代化的科學(xué)計(jì)算方法，能夠切實(shí)優(yōu)化機(jī)組的可靠性。

2 架構(gòu)

2.1 遠(yuǎn)程IO系統(tǒng)

遠(yuǎn)程IO系統(tǒng)，是一種工業(yè)級(jí)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供無(wú)源節(jié)點(diǎn)條件下開(kāi)關(guān)量的輸入、采集、高頻計(jì)數(shù)、繼電器輸出等功能服務(wù)，其能夠有機(jī)的將多個(gè)結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行組網(wǎng)。如此，能夠使IO點(diǎn)數(shù)實(shí)現(xiàn)更加靈活的擴(kuò)展，進(jìn)而使模塊能夠通過(guò)遠(yuǎn)程命令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。這一技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用工業(yè)級(jí)的元件，可以實(shí)現(xiàn)10～30VDC的寬電壓輸入，在-30攝氏度到60攝氏度之間也可以正常工作。

2.2 通訊擴(kuò)展

通訊模塊是PLC系統(tǒng)之中的溝通模塊，其主要作用就是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與其它系統(tǒng)之間的互相交流，以及信息的共享。在以往的信息傳遞方式中，主要是應(yīng)用以太網(wǎng)、DP、Modbus等，通信的速度相對(duì)較慢，通信質(zhì)量相對(duì)較差?，F(xiàn)階段，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，PLC的通訊模塊得到了切實(shí)的拓展，能夠?qū)崿F(xiàn)更加迅速、安全的信息傳遞，優(yōu)化了系統(tǒng)之間的交互性。

3 數(shù)據(jù)與管理

3.1 報(bào)表系統(tǒng)

所謂的報(bào)表系統(tǒng)，就是將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)與報(bào)表編制規(guī)則有機(jī)結(jié)合之后形成的專門制作、處理報(bào)表的現(xiàn)代信息軟件。在現(xiàn)階段的企業(yè)會(huì)計(jì)財(cái)務(wù)工作之中，報(bào)表系統(tǒng)已經(jīng)成為了一種常用的信息數(shù)據(jù)處理手段。在PLC系統(tǒng)之中，其能夠在信息系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間構(gòu)建起客觀的聯(lián)系，在這一技術(shù)的基礎(chǔ)之上，就能夠自動(dòng)生成報(bào)表系統(tǒng)，并對(duì)報(bào)表進(jìn)行客觀的分析。此技術(shù)在化工企業(yè)之中的應(yīng)用，能夠自動(dòng)化的落實(shí)報(bào)表處理，節(jié)省了大量的人力資源投入，有利于優(yōu)化企業(yè)成本。

3.2 歷史趨勢(shì)與查詢系統(tǒng)

歷史趨勢(shì)，就是對(duì)歷史的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，最后得出發(fā)展的趨勢(shì)。在化工企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)之中，歷史趨勢(shì)查詢系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)工作的開(kāi)展具有重要意義。通過(guò)這一系統(tǒng)，一方面可以對(duì)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行有機(jī)的把握，另一方面，其能夠?yàn)槠髽I(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的制定提供重要的信息參考。在PLC系統(tǒng)之中，這一系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠在極大程度上為系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提供運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證控制的科學(xué)性以及合理性。

3.3 報(bào)警系統(tǒng)

在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，由于生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，因此，其會(huì)在極大程度上受到主客觀條件的影響，輕則造成生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的下降，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生安全事故。對(duì)此，報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)建就顯得非常有必要。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，一旦生產(chǎn)出現(xiàn)或可能出現(xiàn)問(wèn)題，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)的做出警報(bào)，并進(jìn)行緊急的自動(dòng)控制動(dòng)作。

4 化工行業(yè)電氣儀表

化工行業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，涉及多方面的控制內(nèi)容。尤其是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，化工生產(chǎn)過(guò)程中所涉的各方面技術(shù)設(shè)備以及工藝也更加復(fù)雜。如此，一方面優(yōu)化了企業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，有利于優(yōu)化生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量，推進(jìn)企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。另一方面，其也給企業(yè)的生產(chǎn)控制帶來(lái)了更高的難度。PLC作為一種先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程中的各方面電氣儀表進(jìn)行控制，進(jìn)而優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)控制。

4.1 過(guò)程控制儀表

過(guò)程控制儀表是在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)之中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要儀表工具，現(xiàn)階段其已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在了化工、石油等工業(yè)領(lǐng)域。在PLC控制系統(tǒng)之中，過(guò)程檢測(cè)儀表能夠?qū)⒈豢刂频淖兞哭D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。一方面，將信號(hào)傳輸?shù)斤@示儀表之中，進(jìn)行記錄以及指示。另一方面，進(jìn)入到自控制系統(tǒng)之中，完成自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程?？梢哉f(shuō)，只有通過(guò)這一系統(tǒng)的切實(shí)應(yīng)用，才能夠使被控制變量達(dá)到預(yù)期的控制效果。

4.2 電氣控制

在工業(yè)生產(chǎn)之中常用的電氣控制系統(tǒng)，是通過(guò)多種電氣原件有機(jī)組合形成的控制系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被控制對(duì)象的有機(jī)控制，進(jìn)而保證生產(chǎn)設(shè)備的安全、穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，電氣控制系統(tǒng)主要具備以下幾個(gè)方面的功能：自動(dòng)控制、監(jiān)視、保護(hù)、測(cè)量。此外，其主要由3個(gè)部分構(gòu)成，即輸入、邏輯、執(zhí)行。通過(guò)這3個(gè)功能模塊的有機(jī)應(yīng)用，能夠非常有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制對(duì)象的全方位動(dòng)態(tài)控制，切實(shí)保障設(shè)備的運(yùn)行安全。

4.3 運(yùn)動(dòng)控制

所謂的運(yùn)動(dòng)控制，可以客觀的理解為是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)分支，簡(jiǎn)單地說(shuō)，其是對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的速度、位置等方面指數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)控制管理的技術(shù)過(guò)程。運(yùn)動(dòng)控制的目的，就是使設(shè)備之中的各方面部件能夠按照預(yù)設(shè)好的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)作，以此保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開(kāi)始了自動(dòng)化技術(shù)的積極應(yīng)用。PLC系統(tǒng)作為一種具有非常高實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)化工企業(yè)的自動(dòng)化進(jìn)程具有非常重要的推進(jìn)作用。對(duì)此，相關(guān)企業(yè)以及研究人員應(yīng)該樹(shù)立現(xiàn)代化的發(fā)展觀念，不斷探索，積極實(shí)踐，落實(shí)更加科學(xué)的PLC系統(tǒng)應(yīng)用模式。促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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