PLC控制系统在化工自动化系统中的应用

李娟

摘要：工业经济在飞速发展的同时也带动了工业自动化的应用，从现在我国的工业发展情况来看，自动化技术已经成为工业生产的主要模式。其中最为主要的一个技术就是PLC控制系统的应用，此项技术在现代化工企业中已经渗透到各个环节之中。不但有效提高了工业企业的经济效益，也带来了一定的社会效益，为企业的长远发展起到了促进作用。根据现在我国实际的工业发展情况，综合分析PLC控制系统，其具备着控制可靠、操作简单、开放性强以及性价比高的特点，经过全面推广和应用之后得到了很好的效果，受到企业的欢迎。

关键词：化工工艺；生产线；自动控制系统；设计

中图分类号：S725 文献标识码：A

与其他技术科学的发展类似，自动化控制也是在时代不断进步和生产需求不断增加的背景下提出的。上个世纪30年代，我国的自动化技术在电子通信工程方便，有了良好的发展，创造了较高的成果，发展范围快速扩大。科技水平在不断的提高，自动控制理论也在不断的深化和改革之中，工业领域的使用范围在不断扩大。并且通过大量的工业自动化实践活动以及生产工作让自动化控制系统逐渐的得到了改善，由单一稳定的发展到整个机组的运行系统，有效的提高了工业企业的经济效益。

1 PLC控制系统综述

（1）系统组成及其工作原理。PLC控制系统主要由输入输出模块、工作方式、编程器、存储器和中央处理器五部分组成。PLC控制系统的原理非常简单。它是通过控制开关来控制程序的顺序。PLC系统可以进行编程，但同时也是控制器。利用系统中的程序编制各种适合的控制程序，化工控制就能够适用于多机群和单机，化工生产过程中的温度、流量、压力均可闭环控制。在系统控制过程中，可以制定最好的过程指标，有效的减少电力的消耗，实现了节能减排的效果，同时还有效的提高了设备的使用效率，确保了设备的使用寿命。

（2）PLC控制系统同时具备两个主要功能，主要就是进行数据采集和化工过程的顺序控制。在进行数据采集时，主要是根据生产时的有关要求控制自动化控制系统，模量的精准性，采样模块以及自动化扫描周期的速度自动转换，都是为了方便操作人员更好地掌握操作条件。然后再进行相关数据的收集，以及处理生产中的仿真信息，并配备实时的液晶显示器在上位机上其次，顺序控制是化工过程的过程功能，根据PLC控制系统的可選功能和相应的单独控制方法，使各子组级的控制功能停止并独立运行。自动执行中出现问题或故障，那么PLC控制系统就会发出信号，然后中断化工生产程序，让自动程序始终出于安全状态下。造成程序中断的原因也会及时的出现在中控室的屏幕上。

2PLC控制系统的特点

PLC控制系统相对于其他的控制系统具有以下几个特点：

（1）能够进行不同类型的产品加工。由于PLC控制系统具备一定的可编程、可采样的功能，因此能够操作和加工不同类型的产品。

（2）机器控制十分灵活，有效地结合了手动与自动相结合的操作方式，有更强的适应性。

（3）可以进行自动处理，减少人工参与，能够有效地代替大部分人的工作，不受人为影响，更加精准可靠。

（4）有效地提高了生产经营效率。PLC控制系统可以不用人的参与，通过机械和自动控制能独立完成，只要预先设定好生产节奏，就能够进行自动操作，效率更高，功能更好。

3 PLC控制系统设计

根据现在的情况来看，硬件和软件以及抗干扰设计是组成PLC系统的设计的重要部分。首先分析硬件设计。

3.1 硬件设计。

PLC系统设计中硬件设计是比较重要的，同时又分为输入和输出电路两部分内容，这将直接关系着PLC控制系统的运行，是系统运行中稳定性、可靠性和安全性的保障。输入电路设计，通常情况下电源选择用AC85—240V的，在使用中为了有效减少抗干扰性的发生，会加装电源净化元件，并且选用霜隔离技术的隔离变压器，有效减少高低频脉冲干扰的出现。与此同时，还要注意负载的容量，充分做好短路现象的发生。这主要是由于电源的过载或短路都将会直接影响到PLC的整体运行。一般我们都采用两倍的电源的容量为输入电路功率特标准，最终为了防止短路问题的发生。在设计输出电路部分时，需要根据实际的工艺生产需求进行，比如指示灯的启动。还有其他适用于高频动作的设备。如果以每分钟六次以下的PLC系统输出频率计算，那么我们就要首先考虑的是继电器输出，这样做也是防止抗干扰和带负载能力的增强。还需要注意的是，如果是它的扫描频率在10次/min以下这个区间时候，我们就可选取继电器输出方式；或者为PLC输出驱动中间继电器或者固态继电器。

3.2 软件设计

在软件设计中，您可以使用流程图转换为梯形图。具体表现是将程序写入软件设计。在具体设计中，程序可以按结构形式划分，主要分为两种：一种是基本程序，另一种是模块化程序。基本程序设计方法有三种，一种是顺序结构，两种是条件分支结构，三种是循环结构。计算机程序的设计充分体现在设计理念和生产过程的简单独立程序控制上。由于模块化程序相对独立，易于相互连接，因此程序易于调试和修改。设计中的程序模块可以分为多个显式子任务程序，分别编写和调试，然后在最后组合成一个完整的任务程序。该编程要求主要是为了适应控制生产过程所需的更复杂的设备。

3.3 抗干扰设计。

根据上述小部分的绕组设计，现在进行具体分析。在PLC控制系统设计中，我们必须充分考虑干扰设计。在一般设计中，可以选择使用屏蔽，接线，隔离等，以防止形成干扰。屏蔽是使用金属外壳屏蔽，PLC系统放置在金属柜内。但是，必须注意的是，金属柜壳可靠地接地，以防止空间辐射干扰。接线链路主要允许强电线和弱电信号线之间保持一定的间隔，分开线路，模拟信号传输线采用双绞线屏蔽电缆，使用1：1超隔离变压器，中性点通过电容接地。

4 PLC控制系统程序设计要点

在进行PLC控制系统程序的设计时，要掌握以下几个要点：通常情况下，程序设计中要大量使用内部继电器或者中间标志位，实行统一编号然后再进行分配。分配时要统一列出I/O分配表和内部继电器或者中间标志位分配表。其次，在设计中可以重复使用PLC各种触点，但是必须要注意在同一个继电器线圈在同一个程序中使用两次称为双线圈输出，双线圈输出十分容易引起错误动作，因此在程序中可以有效避免线圈重复使用。对于其它次重要设备，可以通过硬件上多个触点串联后再接入PLC输入端，或者通过PLC编程来减少I/O点数，节约资源。

结束语：

综上所述，在现在的工业化生产过程中PLC的控制系统已经占据了重要的位置，是十分重要的控制系统，所以在现代工业中已经运用的十分广泛。可编程系统通过程序代码编写、软件控制、数据采集、顺序操作，以其低廉的成本和极强的适应性，操作的灵活性促进了化工行业的发展和生产效率的提高。

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（作者单位：天津联维乙烯工程有限公司）