化工自動(dòng)化系統(tǒng)中PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

高中峰

（山東魯泰化學(xué)有限公司，山東 濟(jì)寧272000）

控制化生產(chǎn)在優(yōu)化化工生產(chǎn)工藝與提高化工生產(chǎn)效率等方面有著積極意義，是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。PLC（可編程序控制器）在化工自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，體現(xiàn)在聚合工序與調(diào)節(jié)生產(chǎn)中硫酸溫度等方面，提高了流程模擬等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化技術(shù)水平，具有較高的應(yīng)用與研究價(jià)值。本文主要對(duì)PLC 特征與具體應(yīng)用表現(xiàn)展開分析，希望對(duì)化工生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化起到積極推動(dòng)作用。

1 PLC 控制系統(tǒng)概述

1.1 概念

PLC 控制系統(tǒng)是基于數(shù)字運(yùn)算操作，用于提高工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率的電子裝置。作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)物，通過在內(nèi)部存儲(chǔ)程序中運(yùn)用可編程存儲(chǔ)器，并執(zhí)行邏輯運(yùn)算與順序控制等面向用戶的指令，采取數(shù)字或模擬輸入輸出等模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械生產(chǎn)過程的管控，從而提升化工生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

1.2 工作方式

化工生產(chǎn)對(duì)處理控制系統(tǒng)的要求較高，要想貫徹執(zhí)行運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量與壓力等因素的有效控制，還需結(jié)合PLC 確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格與有效控制。PLC 的應(yīng)用能夠加大對(duì)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的約束力度，根據(jù)實(shí)際控制狀況提出有效控制方式，確?；ぷ詣?dòng)化系統(tǒng)處于最佳控制狀態(tài)。

1.3 特征

PLC 控制器屬于電子信息系統(tǒng)，集合了通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代先進(jìn)科技，特征優(yōu)勢(shì)相對(duì)突出。首先是該控制裝置的抗干擾能力強(qiáng)，體積小且操作便利，維修保養(yǎng)難度小。其次是控制裝置的編程簡單，容易上手操作。在自身發(fā)展完善進(jìn)程中，從以往對(duì)單臺(tái)設(shè)備的控制，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化控制，對(duì)化工生產(chǎn)效益提升與產(chǎn)業(yè)運(yùn)作優(yōu)化有著現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)化工控制系統(tǒng)問題體現(xiàn)在以下幾方面：①技術(shù)人員的整體素質(zhì)偏低，專業(yè)技術(shù)能力與職業(yè)判斷能力有待加強(qiáng)。這些技術(shù)人員能應(yīng)付簡單操作工作，但不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)中的潛在問題與隱患。②控制設(shè)備的通用性有待加強(qiáng)。受化工行業(yè)特殊性質(zhì)影響，材料與產(chǎn)品等對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求較高。簡單的設(shè)備改造并不能勝任生產(chǎn)任務(wù)，而定制的設(shè)備體型較大且設(shè)計(jì)復(fù)雜，通用性與可移植性相對(duì)較低，直接造成資源浪費(fèi)。③傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)備的維修耗損大，資源與時(shí)間成本隨之增多，與收益嚴(yán)重不符。受專業(yè)人才短缺與設(shè)備技術(shù)含量高等因素影響，設(shè)備維修難度與投入成本較大[2]。

而PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)化工控制系統(tǒng)的不足，并通過以下改進(jìn)措施實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)原理與技術(shù)理念貼合行業(yè)發(fā)展。如在聚合車間控制工序中，嚴(yán)格按照車間錦綸化纖自動(dòng)化生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的工作原理，以滿足化工生產(chǎn)要求，規(guī)范工作人員操作行為，促使其充分掌握生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn)。采取了手動(dòng)與自動(dòng)雙控模式，優(yōu)化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)備的人工操控模式。根據(jù)手動(dòng)方式特征與車間實(shí)際生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)控制與電路間的靈活變換。根據(jù)車間工作流程等實(shí)際情況，根據(jù)自動(dòng)化的運(yùn)行能力與系統(tǒng)硬件設(shè)置理念，實(shí)現(xiàn)車間一次性自動(dòng)化下料生產(chǎn)，化工生產(chǎn)效率隨之提高，同時(shí)避免了職工素質(zhì)水平參差不齊的問題。

PLC 控制系統(tǒng)憑借軟件設(shè)計(jì)理念，規(guī)避了傳統(tǒng)化工控制系統(tǒng)在通用性差方面的不足，更新軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化，重構(gòu)生產(chǎn)控制程序，并通過程序共建有效區(qū)分PLC 控制系統(tǒng)對(duì)象，最終綜合模塊化程序與基本程序，實(shí)現(xiàn)雙重工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)多種任務(wù)拓展控制軟件功用，迎合控制要求加大編寫與調(diào)試力度，最終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化通用性與可復(fù)制性等優(yōu)勢(shì)特征。傳統(tǒng)化工控制系統(tǒng)的不足與弊端得到有效改進(jìn)，資源浪費(fèi)等問題得到有效處理，更利于化工企業(yè)效益提升與行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

PLC 控制系統(tǒng)按照模塊采樣速率、模數(shù)轉(zhuǎn)換精度、自動(dòng)化掃描周期等要求，利用多種表現(xiàn)形式收集處理模擬量生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)信息，在顯示屏中表示出來，讓操作與技術(shù)等人員了解設(shè)備運(yùn)行狀況。尤其是在節(jié)能減排生產(chǎn)政策的號(hào)召下，通過數(shù)據(jù)信息分析實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化控制，能夠促使其達(dá)到高層次的工藝指標(biāo)，節(jié)約生產(chǎn)原料的同時(shí)，降低設(shè)備耗損，從而盡快達(dá)到減排等生產(chǎn)目標(biāo)。

生產(chǎn)流程的順序控制。PCL 系統(tǒng)在程序運(yùn)行故障中，單項(xiàng)控制方式會(huì)下達(dá)中斷指令，停止生產(chǎn)程序運(yùn)行，確?？刂葡到y(tǒng)安全。控制系統(tǒng)能夠在中控室顯示屏上顯示出故障原因，作為維修人員故障處理依據(jù)，提高了故障處理的依據(jù)性與科學(xué)性，是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)通過主觀化判斷排除故障不能比擬的，更利于控制系統(tǒng)性能發(fā)揮與運(yùn)行效率提升，最終實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)工藝流程的順序控制[3]。

2.2 應(yīng)用體現(xiàn)

PLC 控制系統(tǒng)在化工自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

在集中系統(tǒng)方面，PLC 對(duì)化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)控制有著積極促進(jìn)作用，適用于化工自動(dòng)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)集中系統(tǒng)的簡單與有效控制?？刂葡到y(tǒng)能夠圍繞檢測邏輯錯(cuò)誤與發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的故障等監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，對(duì)運(yùn)行差錯(cuò)與故障有提示修復(fù)作用?？刂葡到y(tǒng)在化工設(shè)備運(yùn)行期間執(zhí)行命令需要時(shí)間緩沖，檢測設(shè)備運(yùn)作工況與狀態(tài)時(shí)，能夠及時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器的信號(hào)可作為控制系統(tǒng)報(bào)警或停機(jī)等行為依據(jù)。在現(xiàn)代科技發(fā)展帶動(dòng)下，PLC 控制系統(tǒng)的性能與功能逐步優(yōu)化，在集中控制領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值將隨之增大。

在開關(guān)量方面，PLC 電子裝置取代了以往的繼電器設(shè)備，可自動(dòng)控制開關(guān)量，控制精確度與可靠度隨之加強(qiáng)。傳統(tǒng)繼電器被PLC 內(nèi)部的線圈與邏輯函數(shù)取代后，控制回路故障點(diǎn)逐步減少，回路制造的成效隨之加強(qiáng)。此外，強(qiáng)化了開關(guān)量自控子系統(tǒng)可靠性，提高控制精確度與時(shí)效性。

在模擬量方面，在明確被控制對(duì)象的特征與要求后，PLC 能夠通過提供的多功能模塊靈活控制系統(tǒng)，尤其是在模擬量控制方面效果理想。PLC 在控制模擬量時(shí)，通過組裝多功能模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)過程控制系統(tǒng)可靠性的強(qiáng)化。同時(shí)能夠嚴(yán)格控制熱處理中的溫度與時(shí)間等指標(biāo)參數(shù)變化，在溫度時(shí)間控制方面的優(yōu)勢(shì)也是傳統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)不能比擬的，充分體現(xiàn)出了PLC 控制系統(tǒng)在化工業(yè)自動(dòng)化、智能化發(fā)展進(jìn)程中的應(yīng)用價(jià)值。

在實(shí)際生產(chǎn)方面，化工生產(chǎn)涉及的產(chǎn)品與材料性質(zhì)特征，需要利用PLC 控制系統(tǒng)控制生產(chǎn)中的不穩(wěn)定組分，首先能夠強(qiáng)化控制調(diào)試，PLC 控制系統(tǒng)結(jié)合控制調(diào)試，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免因生產(chǎn)內(nèi)部因素對(duì)系統(tǒng)造成的不良影響。PLC 功能穩(wěn)定，規(guī)避了各種干擾因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，在降低故障率的同時(shí)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。即使出現(xiàn)系統(tǒng)問題也能維持系統(tǒng)控制，確保系統(tǒng)運(yùn)行效率的同時(shí)，減少對(duì)企業(yè)效益的影響。其次發(fā)揮軟件驅(qū)動(dòng)作用，處理控制系統(tǒng)涉及多種可編寫類型的控制程序，強(qiáng)化了控制系統(tǒng)兼容性功能，確保多個(gè)軟件同時(shí)使用?；どa(chǎn)設(shè)備種類雜多，需借助穩(wěn)定的通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的有效通訊。而PLC 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，支持系統(tǒng)通信的同時(shí)，能夠從經(jīng)濟(jì)與效率等角度促使通信協(xié)議達(dá)成。PLC 憑借自身優(yōu)勢(shì)特征，在化工生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，但限制PLC 控制系統(tǒng)作用發(fā)揮的因素較多，尤其是自身技術(shù)局限性的影響，還需加大實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與研究力度，拓展PLC 控制系統(tǒng)功能的同時(shí)，推動(dòng)PLC 控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展[4]。

2.3 應(yīng)用局限性

應(yīng)用局限性體現(xiàn)在以下幾方面：①可靠性方面?；陧樞蜓h(huán)掃描方式的PLC 控制系統(tǒng)，雖然提高了控制精度，但在實(shí)現(xiàn)模塊熱插拔操作與冗余控制程序等方面相對(duì)短缺，出現(xiàn)損壞故障后，需要停工維修，不利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與運(yùn)行效率提升。②功能擴(kuò)展方面。PLC 裝置在設(shè)備中的應(yīng)用，只需搭接操作且無需功能擴(kuò)展，在系統(tǒng)兼容性與功能拓展方面有待優(yōu)化完善。③數(shù)據(jù)庫方面。PLC 裝置設(shè)立了多個(gè)數(shù)據(jù)庫，能滿足各環(huán)節(jié)工作開展需要，但統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)庫平臺(tái)尚未搭建，數(shù)據(jù)交換與信息共享相對(duì)局限，增加了各環(huán)節(jié)工作互動(dòng)的阻礙與不確定性[5]。

2.4 應(yīng)用完善方向

首先是綜合化發(fā)展趨勢(shì)。PLC 在化工業(yè)自動(dòng)化方向發(fā)展的潛力較大，尤其是在綜合化發(fā)展方面。PLC 實(shí)現(xiàn)了綜合化延伸處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)與功能拓展等，在滿足市場需求的同時(shí)，提高了市場占有率，更利于企業(yè)競爭力的提升。PLC 控制系統(tǒng)也在緊跟信息時(shí)代發(fā)展步伐，相關(guān)人員加大了產(chǎn)品種類與應(yīng)用等方面的研究力度，對(duì)市場發(fā)展起到了積極推動(dòng)作用。PLC 裝置運(yùn)行效率高且容量大，不斷提高了裝置運(yùn)算效益，降低了設(shè)備成本。當(dāng)前PLC 在化工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在通用性等方面的不足，在現(xiàn)代科技發(fā)展帶動(dòng)下，將會(huì)朝著更深層次的態(tài)勢(shì)發(fā)展。其次是多樣化發(fā)展趨勢(shì)?；谔菪螆D編程語言的PLC 控制系統(tǒng)，隨著編程語言理論體系的優(yōu)化完善，PLC 將會(huì)向多樣化與高科技含量的方向發(fā)展，對(duì)于化工行業(yè)智能化發(fā)展起到了積極促進(jìn)作用。

3 總結(jié)

自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代化工企業(yè)廣泛應(yīng)用，促使PLC 控制系統(tǒng)逐步向綜合化、產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)發(fā)展。為確保PLC 控制系統(tǒng)作用最大程度發(fā)揮，加強(qiáng)技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)維護(hù)與調(diào)試等知識(shí)技能的掌握尤為重要，并加大系統(tǒng)運(yùn)行與軟件設(shè)計(jì)等方面的研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的全面改革升級(jí)。