论化工自动化系统中的PLC控制系统应用
【摘要】近年来，随着我国经济的飞速发展，推动了国内化工行业的发展速度，在化工领域当中，为了满足生产需要，自动化系统的应用越来越广泛。由于化工生产过程具有一定的特殊性，想要确保安全生产并进一步提高生产能效，就必须采用先进的PLC控制技术。基于此点，本文首先分析了化工企业生产过程中实现自动化的重要性及自动化系统的发展，并在此基础之上对PLC控制系统在化工自动化系统中的具体应用进行研究。期望通过本文的研究有助于促进我国化工行业的健康、稳定、持续发展。
【关键词】化工生产 自动化系统 PLC控制
1 化工企业生产过程中实现自动化的重要性及自动化系统的发展
1.1 化工生产过程实现自动化控制的重要性
所谓化工自动化实质上就是指在化工生产设备上加装一系列自动化控制装置，借此来代替操作人员大部分的手工劳动，从而使整个化工生产过程在一定程度上实现自动化，这种以自动化装置对化工生产过程进行管理和控制的方式即化工自动化。对于化工企业而言，实现化工生产自动化的重要性具体体现在如下几个方面上：
1.1.1 有利于生产速度和产品质量的提高以及生产成本的降低
在以人工操作为主的化工生产过程中，因为操作者对外界的观察和控制无法达到理想的程度，往往会使精确度和速度受到一定程度的限制，加之操作人员的体力有限，从而使得人为操纵设备功率也是有限的。而若是采用自动化装置代替人工操作，则能够使上述情况获得有效改善，这样便可以使化工生产始终维持在最佳的条件下进行，不仅有助于生产速度的加快，而且还能进一步降低能耗，进而实现高产优质的目标。
1.1.2 有助于确保安全生产
河南永银化工实业有限公司的生产过程都是在高温、高压或是低压、低温的条件下进行，不仅如此，还有一些生产环境中存在易燃易爆以及有毒、有腐蚀性等气体，操作人员在这样生产条件下作业，对人身安全和身体健康都有着极大的危害。而实现自动化生产后，操作人员则不需要在这样的环境中工作，他们只需要对自动化系统的运转进行监控即可，极大程度地提高了作业安全。
1.1.3 有利于设备使用寿命的延长
在化工生产过程中，由于人为操作不当会引起设备损坏，这样不仅会增大维修的工作量和维修成本，而且还会缩短设备的使用寿命。而对生产设备实现自动
化控制后，有效避免了人为操作失误引起的设备故障和损坏问题，不但为企业节省了大量的维修费用，还进一步延长了设备使用年限。
1.2 化工自动化系统的发展
自动化控制理论的产生和发展与其它的技术科学大同小异，都是基于生产的实际需求，并顺应时代的进步而产生出来的。就控制理论而言，每一种的提出从客观角度上看都有着非常近似的背景以及应用对象，但是其应用背景却永远不会相同，绝不可以一概而论。20世纪30年代初期，自动化技术在电子通讯领域中获得了大范围推广应用，到了60年代中期，随着自动控制理论的不断发展和完善，加之工业应用领域对工业过程自动化生产实践的增多，从而使得自动化控制由原本单个工艺变量的系统发展为对整个操作单元运行的控制系统，其在工业领域中的应用，给相关企业带来了巨大的经济效益。
2 PLC控制系统在化工自动化系统中的具体应用研究
2.1 PLC控制系统简述
PLC即可编程控制器，而PLC控制系统则是由中央处理器、输入/输出模块、存储器、编程器以及工作方式等几个部分构成，其最大的作用是确保机械安全。PLC控制系统的基本工作原理如下：它将开关的逻辑控制通过顺序控制的方式，达到对单机、多机以及自动化生产线的控制，同时还能对压力、温度、流量等进行闭环控制。PLC系统可以完成各种控制算法程序的编制，从而使化工生产过程实现了自动化。
2.2 PLC系统的主要功能
PLC控制系统主要具备以下两大功能，数据采集和顺序控制。其中数据采集功能会按照预先设定好的采样速度、模数转换精度以及扫描周期等参数对化工生产过程的各种相关信息量进行采集处理、检索运算及存储，并以曲线、文字、图表等形式构成特定的画面，在借助上位机的显示器将这些画面完整地呈现出来，从而为现场操作人员提供机组运行状态的实时信息。
2.3 PLC控制系统的硬件和软件设计
2.3.1 硬件设计
为了便于本文研究，下面以聚合车间控制工序为例，对PLC系统的硬件设计进行介绍。首先根据生产工序对系统性能的实际要求，并确保现场操作人员的控制能力，设计自动和手动两种控制方式，采用一种方式转换开关来完成转换。当控制系统处于手动状态下时，需要采用对应的按钮完成下料，并通过手动输送对电磁阀进行相应的控制；当控制系统切换为自动方式时，系统启动后可在规定的时间内，按照一定的顺序完成下料和输送工作。为了充分体现出整个生产工艺流程操作管理的集中性，系统可以设计既能在现场进行就地启停的方式，又能进
行远程启停的方式。这种设计使分散控制系统的优点得以彰显，即操作管理集中、控制功能分散，有助于提高生产能效和现场管理水平。2.3.2 软件设计
软件是整个PLC控制系统的核心部分，它的优劣直接关系到系统的成败。设计一款优良的控制软件不但有助于工程技术人员理解掌握，而且还有利于系统的调试与日常维护。在软件设计过程中，因为化工生产过程控制要求的复杂程度有所不同，所以不能千篇一律或是照搬，而是应当将程序按照结构形式进行分类，具体可分为基本程序和模块化程序两大类。
（1）基本程序。其不但能够作为独立的程序对简单的生产工艺过程进行控制，而且还能作为组合模块结构中的单元程序；
（2）模块化程序。它是将一个总体目标程序分解为多个明确的子任务模块，然后分别进行编写及调试，最后再将它们组合成为一个完整的程序。模块化设计最大的特点是各个模块都具有独立性，它们之间的连接关系也非常简单，这使得整个程序的调试和修改比较容易实现。在进行PLC控制系统的程序设计过程中，可以VO分配，并按照化工生产流水线由起始点到终点将VO点数从小到大排列，同时尽量将一个系统、设备或是部件的I/O信号进行集中编排地址，这有利于系统维护。此外，计数器以及定时器也应当进行统一编号，绝对不可以反复使用同一个编号，这有助于提高PLC的运行可靠性。程序中的继电器也应当进行统一编号和分配，并在地址分配完成后标示出分配表。
参考文献
[1] 沈继斌.条烟装封箱机的工作原理[J].包装与食品机械，2006，（06）
[2] 刘向东.PLC和变频技术在桥式抓斗起重机中的应用[J].中国城市经济，2011，（01）
[3] 田松岳.PLC在扭转试验机电气控制系统改造中的应用方案[J].常熟高专学报，2004，（02）
[4] 孙平.基于导线二维标注方法的电气接线图设计[J].电工技术，2001，（09）
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