PLC系统在化工自动化中的应用

郭建斌（唐山三友集团远达化纤公司，河北 唐山 063305）

PLC系统在化工自动化中的应用

郭建斌
（唐山三友集团远达化纤公司，河北 唐山 063305）

摘 要：在化工自动化系统中，PLC控制系统起着很重要的作用。笔者结合自身的工作实践经验，对PLC控制系统的构架组成及工作原理进行说明，并在此基础上，对PLC控制系统中相关软件和硬件的设计做了重点阐述。

关键词：化工工艺；生产线；自动控制系统；设计

目前，我国经济在快速发展的同时也促进了工业自动化的不断发展，从这一方面我们可以明确地发现自动化技术越来越成为工业生产的一个主要方式。这其中最为主要的一个技术就是PLC控制技术的应用，它在如今的化工企业中被使用得淋漓尽致，在一定程度上提高了这类企业的经济效益和社会效益，促进了企业的长远发展。本文结合企业生产实际，对这种控制可靠、开放性强、操作简便、性能价格比高的PLC控制系统进行了综合分析设计，经推广应用以后企业取得了较好地效果，深受欢迎。

1 PLC控制系统构成及特点

PLC控制系统的构成主要是由生产系统和非生产系统两部分组成，它的各部分组成如图1所示。我们可以看出它具体是由中央控制室、适配器及执行机构主要部分。在生产应用中微型机、适配器、PLC和执行机构等构成了主要的生产系统；而工艺流程模拟显示屏、质量检查及现场通话设备管理信息系统等构成了它的非生产系统。中央控制室是用来处理生产系统和非生产系统这两个系统中的大量信息的主要系统，承载着这里面大量信息的转换和储存。在工作原理上，它进一步通过计算机和PLC控制系统把每个生产车间及相关的分散部门汇聚成一个整体，最大化地利用了信息资源。

2 PLC控制系统设计

一般来说，PLC系统的设计组成由硬件和软件及抗干扰设计组成。文章先分析它的硬件设计。

2.1 硬件设计。文章认为硬件的设计在这两个设计中是较为重要的，在设计中又分为输入和输出电路这两部分的内容，它关乎着PLC控制系统运行的稳定性、可靠性和安全性。先来看它的输入电路部分的设计。它的电源我们一般采用AC85—240V的，在具体的使用中我们为了抗干扰性的发生一般会加装电源净化元件，另外隔离变压器我们也可以采用双隔离技术，用来减小高低频脉冲干扰的发生。另外一方面在负载时我们一定要注意它的容量，要及时作好防短路现象的发生。为什么会这样说呢，因为这个电源的过载或短路它都会在一定程度上影响PLC的整体运行。在实际的使用中我们一般采用电源的容量为输入电路功率的两倍这个标准，这样做的目的只有一个，那就是防止短路。说到它的输出电路部分的设计。我们一定要根据实际生产工艺要求，包括像指示灯的启动等等都要适应于高频动作。文章需要指出的是如果PLC 系统输出频率在每分钟6 次以下，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。

2.2 软件设计

在软件设计环节中，我们要做好将工艺流程图转换为梯形图的这个想法，就是将程序的编写纳入软件设计中的具体体现。在具体设计中我们要把程序按结构形式分，也就是基本程序和模块化程序两种。基本程序的设计方式有顺序结构、条件分支结构和循环结构这三种。设计中要把计算机程序的设计思想，独立程序控制简单的生产工艺过程体现出来。模块化程序具有相对独立性，相互连接简单，程序易于调试修改等特点。设计中要分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，我们最后组合成一个完成总任务的完整程序。这样的程序主要适应于那些较为复杂控制要求的生产过程。在这个设计中，模块化编程思想我们可以采用1个16bit的字来控制PLC触点的16个输出触点的做法。以图2的字传送方式控制输出触点示意图为例，它的X0导通我们采用的是十进制数K6送入数据寄存器D0，接着X1导通，数据寄存器D0的数值K6转化为二进制数“0000 0000 0000 0110”送入K4Y0，然后再次控制输出Y0～Y17共计16个触点的动作。而它的数据寄存器DO的值与16个触点的对应关系如图3所示，其中“1”控制输出触点导通，“0”控制输出触点关断。在这个设计中，Y1、Y2触点导通，其余输出触点关断。

2.3 抗干扰设计。上面说到了它的一小部分抗干扰设计，现在具体分析是在PLC控制系统设计中必须要考虑的一个问题。在实际设计中我们采用屏蔽、布线、隔离等方式来防止。所谓的屏蔽就是用金属外壳屏蔽把PLC系统内置于金属柜之内。需要注意的是金属柜外壳可靠接地防止空间辐射干扰。布线环节就是把强电动力线路、弱电信号线分开走线，要有间隔；模拟信号传输线采用双绞线屏蔽电缆；隔离采用1：1超隔离变压器把中性点经电容接地。

图1

图2

图3

3 PLC控制系统程序设计要点

在PLC控制系统程序的设计中，我们要把握好几个要点，一般的程序设计中要大量使用内部继电器或者中间标志位，这时候我们要统一编号才能进行分配。在分配时要统一列出I/O分配表和内部继电器或者中间标志位分配表。其次是PLC各种触点在设计中是可以多次重复使用的，但是需要注意的是如果是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，双线圈输出容易引起误动作，在程序中尽量要避免线圈重复使用。对于非重要设备，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。例如：我们使用一个按钮来控制设备的启动/停止，就可以采用二分频来实现。

参考文献

[1]基于PLC的锅炉蒸汽压力的控制 [J].中国化工贸易，2013（07）.

中图分类号：TP273

文献标识码：A