PLC技术在化工仪表自动化控制方面应用

梁成占

摘要：伴随着现代化学工业的迅速发展，化工机械制造业也开始走上发展的高速公路。现如今，自动化技术被广泛应用于化工机械制造等诸多行业，它使化工行业的生产效率成倍提高升促进了化工产业的发展，同时可以用机械代替人力，是化工仪表自动化企业提升生产效率和产品质量过程中不可或缺的技术之一。本文简要阐述了PLC技术的概念与发展，结合化工生产实际，提出了PLC技术在化工仪表自动化控制方面的运用方向。

关键词：PLC技术;化工仪表;自动控制

一、PLC技术介绍

PLC（Programmable Logic Controller），中文称为可编程逻辑控制器，在工业生产中的许多领域都有应用。PLC可以通过机器内部中央处理器、指令及数据存储器、输入与输出单元、供电电源模块、数字模拟模块等组合而成，通过输入输出信号来控制各种类型的机械设备，从而控制整个生产流程，提高生产效率。

对PLC技术原理[1]进行研究，不难发现PLC技术主要涉及3大应用模块。即输入（采样）环节、执行与运算环节、刷新输出环节。

输入（采样）模块：通过一些采集数据方式，让PLC采集到相对应的数据信息，方便后续环节有条不紊的进行。

执行与运算模块：对所获得的信息进行分类汇集，通过预制的编程以及现场的实际情况，做出较为准确地决策，同时对数据进行储存。

刷新输出模块：转换输出中央处理器所处理的数据信息，实现相关控制对象的有效控制。

二、PLC技术在化工仪表方面的技术优势

1.响应速度快

PLC系统主要控制的是继电器，通过继电器的吸合与断开对生产过程进行控制，它将以前传统设备控制电路中的部分导线去除，使控制电路变得更加简单明了。与传统化工设备控制电路相比，运用PLC技术的控制电路能够更加迅速运行指令，同时迅速完成需要处理的信息，提升设备的生产效率。

2.功能强大

PLC能够实时有效的监控生产设备的运行状态[2]，且不受其他外界因素干扰。依据各前端设备提供的数据，可以更加精准地控制设备的运行，从而可以解决传统化工生产设备运行过程中存在的诸多问题。

3.性价比高

PLC体积很小，具有很好的抗干扰能力，所投入的配套设施[3]较少，适配性较强，后期维护简单方便，降低了维护成本，对于不再使用此控制系统的设备可以转移到其他设备上，复用性较强，能够带来一定的附加价值。

4.安全可靠性高

PLC设备内部采用的是大规模的集成电路，因此PLC控制系统具有很好的准确性与可靠性。与传统的控制系统相比，PLC系统一般不会出现线路接触不良的问题。在整体的设计中，保持了简单可靠的设计方式，通过较少的输出与输入满足工业控制的精确要求，这种方式极大地提高了控制系统的可靠性，若某一环节存在异常情况，PLC控制系统能够在出现问题的时候发出报警信息，并通过报警的方式保证设备的安全性。

5.操作难度较低

PLC功能十分强大，可以发挥自身广泛的优势，并且在运行过程中可以通过集中管理的方式运用计算机对各项设备进行控制，提高管理效果的同时，保证化工设备正常运行。另外其操作难度相对较低，操作人员通过专业技术的培训学习，能够在极短的时间内掌握操作要领，判断各项指令，有效对系统各设备进行操控，其次PLC在化工生产自动控制的过程中还可以改进传统的操作方法，丰富信息的功能，对计算机所产生的各项数据进行储存。

三、案例分析

PLC生产控制系统的选择需要遵循一定的标准。第一，要根据现实情况判断需要控制的输入输出点数有多少，第二需要看系统的复杂程度;第三需要考虑系统造价的高低。

一般情况下，在化工厂日常的生产控制与管理的过程中，输入与输出的控制量一般不超过60个，控制系统规模不是特别大，一般属于中小型。综合考虑建设成本以及后期维护成本等诸多因素后选择PLC控制系统进行控制。

1.PLC控制系统总体方案的确定

在PLC控制系统中，输入端接的设备为现场的各种仪表与传感器，输出端接的设备为生产设备。在化工厂日常生产中，输入端接入的传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器、酸碱度测试表等。输出端接入的执行器有：阀门、搅拌器、水冷装置、蒸气装置、泵等生产装置。在此，笔者对它们按照功能划分成四个模块，如下

（1）输入（采集）模块：将前端各类传感器采集出的信号（如电流信号、电压信号、热电阻信号、热电偶的毫伏信号等）经过PLC处理，供PLC系统处理。为了适应各种不同的现场传感器，输入模块有多种信号模块可供选择。

（2）输出模块：将PLC系统运算处理的结果转换成现场执行器能够获得到的的信号，带动生产设备进行工作，达到自动控制的目的

（3）CPU（主模块或称主控制模块）CPU是PLC控制系统的核心模块，它按照事先编写完毕的程序梯形图，对应的呼入模块提供的各种通讯信号

（4）人机接口。它是操作人员与PLC系统对话的设备，通过操作人员可以查看PLC系统内部各模块的状态，工艺过程和各种参数及各种工艺设备的状态。

2.PLC系统的设计

PLC系统设计的分为下面几个步骤：

第一，根据现场实际情况分配输入输出点的地址

第二，根据确定的地址数量，选择合适的PLC型号，编制与调试PLC程序

第三，最后进行人机接口的设计制作。

PLC选型基本步骤是根据产品工艺条件，对需要用到的输入、输出点数作出一个准确的统計，在这个统计的基础上，增加10%—30%的余量来确定输入输出总点数，方便以后工艺的升级。例如一条生产线上需要使用20个输入输出点位，则在选择PLC时候，需要选择20-26个输入输出点位的PLC。

PLC存储器用于存储用户程序和数据，一般可选择按如下方法进行估算。

存储器容量（指令字）=数字量输入输出点数×10+模拟量输入与输出点数×25+特殊量的输入输出点数×100

3.PLC程序的调试

在PLC程序调试[4]的过程中，首先需要进行局部调试，然后再进行整体调试。为了保证重点部位设备安全，建议PLC程序调试应按照以下顺序依次进行。

（1）线下校验：通过仿真模拟软件，在PLC模拟软件层面上校验程序的正确性。

（2）PLC校验：在PLC上对程序进行试运行，通过人为给定一个启动信号，对控制结果是否达到需求进行观察，在这个过程中PLC与设备并不连接。这个测试阶段中的设备主要采取指示灯、人机界面等工具进行调试。

（3）试运行校验：通过前两步调试，我们认为PLC程序控制能取得理想的效果，其已经有较低的出错率，此时将PLC连接到实际设备中进行最终校核。直到实际需求相符之后，对相应的技术进行编制技术清单。

四、结语

随着国民经济快速地发展，人们生活水平的不断提高，人们对各种化工产品的需求不断提高，以及市场供求关系的微妙变化促进化工仪表自动化[5]的发展。PLC控制器促使了工业自动化的不断发展，它的优势使得它在化工领域的自动化控制中的得到了广泛应用，推动了化工行业持续、快速、稳定的发展。因此，PLC控制器的优势将使得它现如今难以为社会所淘汰，其将会在未来得到更进一步的更高的发展。

参考文献：

[1]刘娟.PLC技术在化工装置电气自动化控制中的应用[J].江西化工，2021，37（01）：110-112.

[2]王宝.PLC技术在化工装置电气自动化控制中的应用[J].电子世界，2021（02）：65-66.

[3]肖萍.刍议PLC控制技术的优势及其抗干扰措施的研究[J].中国设备工程，2021（15）：173-174

[4]陈冬.关于PLC控制系统在石油化工中的应用[J].化工管理，2020（33）：42-43.

[5]缑庆浩. PLC 在工业自动化控制方面的应用研究[J].工程技术及应用.2019（03）：99-100