關(guān)于PLC控制系統(tǒng)在石油化工中的應(yīng)用

陳冬(河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，河北 石家莊 050026)

0 引言

石油化工與人們的日常生產(chǎn)生活有著密切聯(lián)系，同時，石油化工生產(chǎn)存在一定的危險性，因此，在生產(chǎn)過程中對每一個環(huán)節(jié)都提出了較高的要求。PLC技術(shù)采用了計算機技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)，其作為一種可編輯邏輯控制器，將其應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，不僅能使人員作業(yè)的壓力減小，且能在生產(chǎn)安全性方面具有一定優(yōu)勢[1]。在當(dāng)前科技迅速發(fā)展的時代下，PLC控制系統(tǒng)的功能與以往相比更加完善，因此，在石油化工行業(yè)發(fā)展中采用PLC控制系統(tǒng)具有重要意義。

1 PLC的控制技術(shù)的特點及主要構(gòu)成

1.1 PLC的控制技術(shù)的特點

PLC技術(shù)最為突出的特征包括這幾個方面，一是編程，二是存儲程序，三是實現(xiàn)邏輯運算功能。因此，該技術(shù)應(yīng)用起來相比傳統(tǒng)控制技術(shù)更加的靈活，其能使不同控制需求得以滿足，將其應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)揮重要作用，能夠使生產(chǎn)效率大大提高。與此同時，該技術(shù)還有一個特點，就是適應(yīng)性較強，一般情況下，施工環(huán)境比較復(fù)雜，該技術(shù)的使用能達到抗干擾的效果，還能實現(xiàn)相關(guān)信息的全方位監(jiān)控，還能在較短時間內(nèi)診斷系統(tǒng)運行故障；另外，PLC技術(shù)操作起來也比較便捷，因此，在石油化工產(chǎn)生中采用PLC控制系統(tǒng)具有重要價值。

1.2 PLC的控制技術(shù)的主要構(gòu)成

PLC系統(tǒng)有著比較復(fù)雜的組成部件，其中核心部分是ICU，另外 還包括其他的構(gòu)件，如，存儲器、輸入與輸出單元、通信接口等，ICU是該系統(tǒng)的核心所在，將其應(yīng)用于石油化工企業(yè)中，尤其要注重CPU的選型，一般情況下需要了解自動控制系統(tǒng)的功能、速度與通訊能力，然后再進行選型。存儲器可分為兩個部分，一是系統(tǒng)程序存儲器，二是用戶存儲器，其是有一種具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，主要作用是系統(tǒng)程序、工作數(shù)據(jù)的存放等[2]。PLC系統(tǒng)與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場連接的主要模塊為輸入、輸出單元，在輸入模式當(dāng)中，主要是進行傳感器的輸入，由此實現(xiàn)各種信號的獲取，并將這些信息轉(zhuǎn)為PLC系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)后的結(jié)果的處理主要是由輸出模塊負責(zé)，實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)時需要轉(zhuǎn)為執(zhí)行指令。通信處理器能實現(xiàn)接口與各種設(shè)備之間的通信，因為其位置主要是在設(shè)施在通信接口上，尤其體現(xiàn)在連接計算機、監(jiān)視器以及其他PLC的通信方面，PLC電源與普通電源相比，其抗干擾能力、穩(wěn)定性都比較強大。

2 PLC系統(tǒng)在石油化工中的應(yīng)用

在石油化工中應(yīng)用PLC系統(tǒng)所發(fā)揮的作用越來越顯著，當(dāng)前常見的比PLC系統(tǒng)有鍋爐激波吹灰系統(tǒng)、藥劑自動配置系統(tǒng)等，其能使自動化控制的工作效率有效提高，還能使控制成本大大降低，且在不必要的人力與資源方面發(fā)揮一定優(yōu)勢，能夠使企業(yè)取得理想的經(jīng)濟效益。

2.1 鍋爐激波吹灰系統(tǒng)

將PLC控制的激波吹灰系統(tǒng)應(yīng)用于某石油化工企業(yè)催化裂化裝置的鍋爐控制中發(fā)揮重要作用，其能夠?qū)崿F(xiàn)各方面設(shè)計要求，包括吹掃、聲疲勞、清洗等，該系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，其中，包括西門子S7-200系列PLC控制器、EM277智能通訊模塊等，其在實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互方面具有一定的優(yōu)勢，還能對生產(chǎn)過程有效把控，能夠使遠程控制得以實現(xiàn)[3]。

2.2 氣體報警監(jiān)測處理系統(tǒng)

PLC控制的FS300氣體報警控制器具有的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于石油化工企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮十分顯著的作用，其不僅在監(jiān)測生產(chǎn)中的有毒氣體、可燃氣體的濃度方面發(fā)揮顯著優(yōu)勢，該控制系統(tǒng)的應(yīng)用，且通過連接控制室內(nèi)的檢測報警裝置，還能了解到生產(chǎn)中的氣體濃度情況，如果存在有害氣體濃度的超標(biāo)現(xiàn)象，將會導(dǎo)致警報器自動發(fā)出響聲，從而為保證生產(chǎn)安全奠定良好基礎(chǔ)。

2.3 藥劑自動配置系統(tǒng)

藥劑自動配置系統(tǒng)在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用也十分廣泛，其不僅能使配置比例的精確性得到保障，且在減人力成本方面具有顯著的優(yōu)勢，另外，該系統(tǒng)還能有效保證藥劑濃度的準(zhǔn)確性。相關(guān)研究表明，通過在石油化工企業(yè)應(yīng)用西門子S7-200系列PLC控制器，人們可以在觸摸屏上看到人機交互界面，操作人員將相關(guān)的配置參數(shù)進行準(zhǔn)確錄入，能使藥劑配置的遠程控制目的得以實現(xiàn)。

3 PLC控制系統(tǒng)的基本思路

3.1 深入的了解與分析被控對象的控制要求與工藝條件

要深入的了解PLC控制系統(tǒng)要對被控對象的控制要求與工藝條件，比如，必須的保護與連鎖、動作條件、動作順序等，同時，還需要根據(jù)操作的安全性及方便性對操作方式進行確定[4]。根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，對合適類型的PLC進行選擇。PLC的I/0點數(shù)需要根據(jù)控制要求所需的用戶輸入、輸出設(shè)備確定，同時將PLC的I/0端子的接線圖進行設(shè)計。

3.2 從根本上遵循生產(chǎn)工藝要求

如果過程控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，畫出其工作的循環(huán)圖標(biāo)，如果要求能清除的將動作的條件與順序進行表明，則可以將詳細的狀態(tài)流程圖表畫出來。在設(shè)計PLC梯形圖時，需要以動態(tài)流程圖或工作循環(huán)表為依據(jù)，編程時應(yīng)對指令的正確性進行考慮，不斷驗證程序是否與控制要求相符，還需要對控制算法是否出現(xiàn)預(yù)期意外的影響控制效果的次生結(jié)果進行考慮。

3.3 調(diào)試程序

首先需要將局部調(diào)試工作做好，然后再進行整體調(diào)試。對于灌區(qū)消防這些關(guān)鍵性的控制系統(tǒng)來說，程序調(diào)試應(yīng)按照這三點實施：

(1)線下校驗：通過仿真在軟件層面上校驗程序的正確性；

(2) PLC校驗。也就是在PLC裝上程序編譯，進行PLC的運行，通過人為給值觸發(fā)控制條件，對控制結(jié)果是否達到需求進行觀察。這過程PLC與設(shè)備并不連接，在結(jié)果查看中主要采取以指示燈、人機界面等工具；

(3)試運校驗：通過前面兩步的調(diào)試成功，我們認(rèn)為PLC的控制能取得理想的效果，其已經(jīng)有效較低的出錯率了，這時將PLC連接到設(shè)備如電磁閥，機泵等，最后進行校驗，直到與實際需求相符之后，再對相應(yīng)的技術(shù)文件進行編制。

4 PLC控制系統(tǒng)在石油化工中的應(yīng)用策略

4.1 技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新的加強

要想在石油化工中有效的應(yīng)用PLC系統(tǒng)，對技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新十分有必要，首先應(yīng)對電纜敷設(shè)進行合理設(shè)計，需要分層敷設(shè)不同的信號，以此使動力電纜產(chǎn)生的電磁波得以減少；同時，電源的選擇也是不可忽視的環(huán)節(jié)，一般情況下需將抑制干擾能力比較強的電源應(yīng)用于實際中，其目的是為了達到消除電源耦合對PLC控制系統(tǒng)的影響，且還能通過增加浪涌保護器，達到減輕自然環(huán)境的損害。另外，加強軟硬件抗感染能力也是需要引起重視的部分。

比如，將數(shù)字濾波與工頻整形采樣技術(shù)一直周期性干擾，能夠達到優(yōu)化軟件，且能有效避免參數(shù)點電位發(fā)生漂移的現(xiàn)象，在一定程度上能夠顯著提高軟件的可靠性[5]。最后，還需要對接地系統(tǒng)進行完善，其直接影響PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力的影響，為了使施工安全性得到保障，可采用橫截面較大的銅線，將各點儲罐連在一起然后再進行接地。

4.2 設(shè)備選型的正確選擇

在設(shè)備的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)對系統(tǒng)的各項性能綜合考慮，比如，隔離性高的產(chǎn)品、電磁兼容性等，另外，為了保證選型的科學(xué)性，對廠家給出的各項抗干擾指標(biāo)進行了解十分有必要，包括耐壓能力、模擬制比及差模制比等，與國外相比，我國采用電網(wǎng)模式有所差異，所以，在對國外產(chǎn)品選擇時應(yīng)對這方面的差異性全面考慮。

4.3 技術(shù)人員專業(yè)水平的提高

是由化工生產(chǎn)存在著很大的安全風(fēng)險，其作為一個系統(tǒng)的工作，將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于實際生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。在應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)技術(shù)過程中，工作人員的較高的綜合水平是關(guān)鍵，因此，工作人員需要不斷提升自身的專業(yè)技術(shù)水平，要了解PLC控制系統(tǒng)的理論知識，以及掌握PLC控制設(shè)備操作，在日常中還要全面的了解石油化工生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題。另外，企業(yè)應(yīng)當(dāng)在PLC控制技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方面下功夫，使其對先進的PLC技術(shù)知識予以掌握，且需要對操作企業(yè)所選擇的產(chǎn)品全面了解，以此使石油化工企業(yè)采用的PLC控制系統(tǒng)取得良好效果。

4.4 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施

電源在PLC控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，不過電源本身極易影響PLC控制系統(tǒng)，為了防止電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)，可以將抑制干擾能力強的電源應(yīng)用到實際當(dāng)中，以此達到消除感染的效果。如果有著良好的經(jīng)濟條件，可以通過將浪涌保護器增加到電源處，這樣做的目的是避免自然環(huán)境而導(dǎo)致?lián)p壞的現(xiàn)象發(fā)生，達到電源的有效保護[6]。

與此同時，還需要注重軟件抗干擾能力的加強，信號接入計算機之前，在信號線與地間并接電容，以此有效的抑制共模干擾。為了使PLC控制系統(tǒng)的可靠性得到提升，還可以在信號兩極間將加裝濾波器。

5 結(jié)語

PLC控制系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢，將其應(yīng)用于石油化工企業(yè)中發(fā)揮重要作用，其能使企業(yè)生產(chǎn)效率得到提升，還能保證企業(yè)生產(chǎn)安全，其能使工程自動化控制的死角得到有效填補，文章通過對PLC控制系統(tǒng)在石油化工中的應(yīng)用進行探討，以此為更好的發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢提供一些參考。