PLC在化工生产自动化中的应用

刘学

摘 要：化工行业作为国家发展的重要一环，对提高生产效率，优化生产有着极其重要的影响意义。随着电子技术、计算机技术以及自动化技术的快速发展，使得越来越多的自动化产品得以在化工行业中应用，从而极大的提高了化工行業的生产效率。PLC是一种在20世纪60、70年代发明的工业控制装置，经过几十年的发展与完善，其功能已经十分完善。文章将从介绍PLC出发，并结合其在化工设备中的应用进行介绍，叙述其如何在化工行业的自动化控制中发挥重要作用。

关键词：PLC；化工行业；自动化控制

前言

科技的进步会带来生产力的解放，尤其是自动化技术的应用更是为化工行业的发展注入了新的活力。传统的电气自动控制随着时间的推移逐渐暴露出了诸多问题，无法满足日益扩大的正常需求。通过引入PLC自动控制这一灵活的控制技术，能够最大限度的发挥自动控技术对于化工行业的发展作用，使得化工行业的生产能够更为合理、高效的进行。

1 PLC自动控制装置简介

PLC的全程是可编程逻辑控制器，其依托于微电子技术并结合计算机技术、通信技术等电子技术而发展起来的一种控制装置。其最早发明于20世纪60、70年代，并被应用于工业生产中，随着科技的发展，新的技术被应用于PLC中，使得PLC装置功能越来越完善也越来越强大，其在电气自动化领域的应用也越来越广泛。时至今日，PLC装置已经发展成了大、中、小能够覆盖各个项目的机型，其通过不同机型的扩展并依托于现场的总线控制能够极为完善的做好控制工作。而随着电子技术等的快速发展，其对于PLC的支撑效果也越来越强，使得PLC具有广阔的发展前景。

2 化工行业中电气设备的应用状况

电动机是在工业生产中应用最多的一种电气设备，其也是电气自动化控制中的主要控制对象。电气控制的主要原理是将电气设备根据需求将其进行对应的连接，从而形成一个控制回路。

2.1 电动机控制的主要方式与特点

在电动机的电气线路中主要分为主电路和控制电路两部分组成，其中，主电路主要是接在380V的主回路中，所依靠的电气装置主要有：接触器、热继电器、空气保护开关等，依据两组接触器开关顺序的不同来实现电机的正反转。而对于电动机的控制则主要依靠的是继电器对于接触器的控制，通过这种元器件的动作实现对于电机的控制。

2.2 电动机控制中的互锁结构

在化工行业的生产中，由于工艺的需要使得电动机能够满足工艺生产的需求，使得电动机的控制具有互锁性，即在一台电机工作是要求另一台电机不能进行工作，此种控制具有多地点、多机连锁控制的特点。例如：在复合化肥生产的过程中，使用多地点、多连锁的电机控制方式较为广泛，通过采用继电器、接触器等作为电机的逻辑控制系统。除了以上的电机控制方式外，电机还具有现场控制和集中控制两种控制方式，其中现场控制是指在化工生产中，由工作人员在现场按照一定的生产工艺要求对电机进行控制，这种控制方式还可以应用于连锁电动机的控制中，但是，连锁电动机需要人工进行大量的控制，增加了对于其控制的难度，而且此种控制方式的工作效率较低，无法满足现今大量进行化工生产的需要。而集中控制则采用的是将各种电机的控制统一集中到一个操控室内，并依据化工生产过程中由传感器或是常开节点所反映的化工生产状态信号，根据化工生产工艺的要求对电机等进行控制。集中控制究其根本还是一种电路控制，只不过是将现场控制中单独、分散的控制集中起来，以较少的工作人员来对化工生产进行控制。

3 PLC装置自动控制的工作原理

PLC是一种简化的电脑，为了实现自动控制功能需要PLC的硬件和PLC中的程序共同作用，其中PLC的硬件主要有：CPU、内部存储器、Profibus/CAN总线等、输入输出端口以及通讯端口等，而软件程序则可以根据化工生产流程使用编程语言进行编制，其中程序的编制可以使用：梯形图语言、指令表语言、功能块语言、顺序功能图语言等5种编程方式，其中较常使用的编程语言是梯形图和指令表。其中，通过使用PLC来提高化工装置的智能化指的是PLC硬件的应用。在将PLC装置应用于化工装置的自动化控制时，需要做好：主电路、控制电路、PLC主机、隔离变压器和编程器的准备工作，在以PLC和核心的控制系统中，PLC是控制的核心和载体，首先选用为PLC进行工地的电源模块与CPU模块，而后根据化工工艺生产过程中对于输入输出信号的收集选用合适的模块，完成了PLC硬件的架设后使用工业总线做好其与上位机之间的通信连接。完成了以上步骤后，根据化工生产工艺编制PLC控制程序，而后将其导入到PLC中，从而完成对于整个生产工艺的控制。在这当中，使用PLC大大缩减了控制单元的体积且控制较为安全可靠，且生产工艺改进时可以较为方便的对自动控制程序进行更改。

4 PLC在化工生产中的应用分析

4.1 PLC对于开关量的控制

传感器的输入输出信号分为开关量和模拟量，其中开关量的控制是应用最多的领域，其控制原理与传统的继电器控制相类似，都是对开关量进行输出和输入，但是PLC是在其内部完成了对于输入的开关信号的处理，处理迅速且安全可靠，根据输入的信号按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系对控制器件进行互锁保护动作的控制。

4.2 应用PLC完成运动控制

运动控制主要指的是对于工作对象的控制、速度及加速度所做的控制，具有十分重要的应用价值。

4.3 应用PLC完成过程控制

随着PLC功能的逐渐完善，PLC已经能够被广泛的应用于连续过程控制领域，其中过程控制主要是指完成对于生产过程中的电流、电压、温度以及压力等的模拟量进行闭环控制，例如：对于伺服阀等的控制需要输出模拟电压或电流来完成对其的控制。其中过程控制的主要目的就是根据输入的模拟量来完成对于开关量或者是模拟输出量的控制。此种控制是化工生产过程中应用极为广泛的一种控制。

4.4 PLC中的通信与联网

PLC本身自带互联网通信功能，其能够在PLC与PLC之间、PLC与上位机之间建立通信连接，从而使得整个自动控制系统连成整体，从而使得化工生产控制更为合理、高效。

4.5 PLC在化工自动控制应用中的选型

为了完成对于PLC的选型，首先需要对化工生产工艺进行详细的分析，并根据工艺控制条件对输入输出点数进行详细的统计，并在统计完成的数据基础上乘以1.1-1.3的系数从而完成对于点数的统计。文章以DNBP的生产流程为例介绍点数统计的具体应用。

DNBP是一种阻聚剂，其生产过程可以分为磺化反应、一硝化反应、二硝化反应、水洗、蒸馏等几个阶段，在输入输出信号点数的统计过程中，系统需要一个启停信号、16个阀门的开启信号、7个泵的启停信号、5个搅拌器的启停信号以及3个水冷装置的启停信号和3个蒸汽装置的信号，以上这些都为开关量信号，同时在化工生产过程中还要对生产状态进行监控，如：8个液位信号、2个气压信号、1个pH值的信号，总计15个模拟信号量，从而对以上信号进行统计为34个开关量输出、2个输入以及15个模拟输入量。在PLC选型时需要根据点数进行型号的选择，同时还需要注意PLC所能负担的电流总量，选用合适的电源信号。

5 结束语

通过应用PLC对化工生产进行了自动化改造后，大大简化了控制系统，使得整个控制系统简洁、明晰，对于生产的控制更为安全、高效。

参考文献

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