化工自动化系统中PLC 控制系统应用研究

2020-11-29高中峰

科技与创新 2020年7期

高中峰

（山东鲁泰化学有限公司，山东济宁272000）

控制化生产在优化化工生产工艺与提高化工生产效率等方面有着积极意义，是现代工业技术发展的重要体现。PLC（可编程序控制器）在化工自动化系统中的应用，体现在聚合工序与调节生产中硫酸温度等方面，提高了流程模拟等环节的自动化技术水平，具有较高的应用与研究价值。本文主要对PLC 特征与具体应用表现展开分析，希望对化工生产自动化系统优化起到积极推动作用。

1 PLC 控制系统概述

1.1 概念

PLC 控制系统是基于数字运算操作，用于提高工业生产设计效率的电子装置。作为现代工业技术发展产物，通过在内部存储程序中运用可编程存储器，并执行逻辑运算与顺序控制等面向用户的指令，采取数字或模拟输入输出等模式，实现对各种机械生产过程的管控，从而提升化工生产质量与效率。

1.2 工作方式

化工生产对处理控制系统的要求较高，要想贯彻执行运行标准，实现对流量与压力等因素的有效控制，还需结合PLC 确保控制系统的可靠性与稳定性，实现严格与有效控制。PLC 的应用能够加大对系统参数设置的约束力度，根据实际控制状况提出有效控制方式，确保化工自动化系统处于最佳控制状态。

1.3 特征

PLC 控制器属于电子信息系统，集合了通信技术与计算机技术等现代先进科技，特征优势相对突出。首先是该控制装置的抗干扰能力强，体积小且操作便利，维修保养难度小。其次是控制装置的编程简单，容易上手操作。在自身发展完善进程中，从以往对单台设备的控制，逐步实现了对整个生产流程的自动化控制，对化工生产效益提升与产业运作优化有着现实意义[1]。

2 PLC 控制系统的应用

2.1 应用优势

传统化工控制系统问题体现在以下几方面：①技术人员的整体素质偏低，专业技术能力与职业判断能力有待加强。这些技术人员能应付简单操作工作，但不能及时发现技术中的潜在问题与隐患。②控制设备的通用性有待加强。受化工行业特殊性质影响，材料与产品等对生产设备的要求较高。简单的设备改造并不能胜任生产任务，而定制的设备体型较大且设计复杂，通用性与可移植性相对较低，直接造成资源浪费。③传统控制系统设备的维修耗损大，资源与时间成本随之增多，与收益严重不符。受专业人才短缺与设备技术含量高等因素影响，设备维修难度与投入成本较大[2]。

而PLC 控制系统的应用，有效弥补了传统化工控制系统的不足，并通过以下改进措施实现。

技术原理与技术理念贴合行业发展。如在聚合车间控制工序中，严格按照车间锦纶化纤自动化生产要求设计PLC控制系统的工作原理，以满足化工生产要求，规范工作人员操作行为，促使其充分掌握生产技术要点。采取了手动与自动双控模式，优化了传统控制系统设备的人工操控模式。根据手动方式特征与车间实际生产情况，实现控制与电路间的灵活变换。根据车间工作流程等实际情况，根据自动化的运行能力与系统硬件设置理念，实现车间一次性自动化下料生产，化工生产效率随之提高，同时避免了职工素质水平参差不齐的问题。

PLC 控制系统凭借软件设计理念，规避了传统化工控制系统在通用性差方面的不足，更新软件设计优化，重构生产控制程序，并通过程序共建有效区分PLC 控制系统对象，最终综合模块化程序与基本程序，实现双重工艺流程优化设计。根据多种任务拓展控制软件功用，迎合控制要求加大编写与调试力度，最终实现强化通用性与可复制性等优势特征。传统化工控制系统的不足与弊端得到有效改进，资源浪费等问题得到有效处理，更利于化工企业效益提升与行业现代化发展。

PLC 控制系统按照模块采样速率、模数转换精度、自动化扫描周期等要求，利用多种表现形式收集处理模拟量生产中的数据信息，在显示屏中表示出来，让操作与技术等人员了解设备运行状况。尤其是在节能减排生产政策的号召下，通过数据信息分析实现对整个生产环节的优化控制，能够促使其达到高层次的工艺指标，节约生产原料的同时，降低设备耗损，从而尽快达到减排等生产目标。

生产流程的顺序控制。PCL 系统在程序运行故障中，单项控制方式会下达中断指令，停止生产程序运行，确保控制系统安全。控制系统能够在中控室显示屏上显示出故障原因，作为维修人员故障处理依据，提高了故障处理的依据性与科学性，是传统控制系统通过主观化判断排除故障不能比拟的，更利于控制系统性能发挥与运行效率提升，最终实现化工生产工艺流程的顺序控制[3]。

2.2 应用体现

PLC 控制系统在化工自动化系统中的应用，主要体现在以下几方面。

在集中系统方面，PLC 对化工行业实现自动化生产控制有着积极促进作用，适用于化工自动化系统，可实现对集中系统的简单与有效控制。控制系统能够围绕检测逻辑错误与发现运行中的故障等监控系统状态，对运行差错与故障有提示修复作用。控制系统在化工设备运行期间执行命令需要时间缓冲，检测设备运作工况与状态时，能够及时启动定时器，定时器的信号可作为控制系统报警或停机等行为依据。在现代科技发展带动下，PLC 控制系统的性能与功能逐步优化，在集中控制领域的应用价值将随之增大。

在开关量方面，PLC 电子装置取代了以往的继电器设备，可自动控制开关量，控制精确度与可靠度随之加强。传统继电器被PLC 内部的线圈与逻辑函数取代后，控制回路故障点逐步减少，回路制造的成效随之加强。此外，强化了开关量自控子系统可靠性，提高控制精确度与时效性。

在模拟量方面，在明确被控制对象的特征与要求后，PLC 能够通过提供的多功能模块灵活控制系统，尤其是在模拟量控制方面效果理想。PLC 在控制模拟量时，通过组装多功能模块实现了对过程控制系统可靠性的强化。同时能够严格控制热处理中的温度与时间等指标参数变化，在温度时间控制方面的优势也是传统仪表控制系统不能比拟的，充分体现出了PLC 控制系统在化工业自动化、智能化发展进程中的应用价值。

在实际生产方面，化工生产涉及的产品与材料性质特征，需要利用PLC 控制系统控制生产中的不稳定组分，首先能够强化控制调试，PLC 控制系统结合控制调试，确保系统稳定运行，避免因生产内部因素对系统造成的不良影响。PLC 功能稳定，规避了各种干扰因素对系统性能的影响，在降低故障率的同时，确保系统稳定运行。即使出现系统问题也能维持系统控制，确保系统运行效率的同时，减少对企业效益的影响。其次发挥软件驱动作用，处理控制系统涉及多种可编写类型的控制程序，强化了控制系统兼容性功能，确保多个软件同时使用。化工生产设备种类杂多，需借助稳定的通信系统实现设备间的有效通讯。而PLC 系统稳定可靠，支持系统通信的同时，能够从经济与效率等角度促使通信协议达成。PLC 凭借自身优势特征，在化工生产中得到了广泛应用，但限制PLC 控制系统作用发挥的因素较多，尤其是自身技术局限性的影响，还需加大实践经验总结与研究力度，拓展PLC 控制系统功能的同时，推动PLC 控制系统的现代化发展[4]。

2.3 应用局限性

应用局限性体现在以下几方面：①可靠性方面。基于顺序循环扫描方式的PLC 控制系统，虽然提高了控制精度，但在实现模块热插拔操作与冗余控制程序等方面相对短缺，出现损坏故障后，需要停工维修，不利于企业经济效益与运行效率提升。②功能扩展方面。PLC 装置在设备中的应用，只需搭接操作且无需功能扩展，在系统兼容性与功能拓展方面有待优化完善。③数据库方面。PLC 装置设立了多个数据库，能满足各环节工作开展需要，但统一的大数据库平台尚未搭建，数据交换与信息共享相对局限，增加了各环节工作互动的阻碍与不确定性[5]。

2.4 应用完善方向

首先是综合化发展趋势。PLC 在化工业自动化方向发展的潜力较大，尤其是在综合化发展方面。PLC 实现了综合化延伸处理产品设计与功能拓展等，在满足市场需求的同时，提高了市场占有率，更利于企业竞争力的提升。PLC 控制系统也在紧跟信息时代发展步伐，相关人员加大了产品种类与应用等方面的研究力度，对市场发展起到了积极推动作用。PLC 装置运行效率高且容量大，不断提高了装置运算效益，降低了设备成本。当前PLC 在化工业自动化控制系统的应用，解决了传统控制系统在通用性等方面的不足，在现代科技发展带动下，将会朝着更深层次的态势发展。其次是多样化发展趋势。基于梯形图编程语言的PLC 控制系统，随着编程语言理论体系的优化完善，PLC 将会向多样化与高科技含量的方向发展，对于化工行业智能化发展起到了积极促进作用。