化工自動(dòng)化系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

劉海員

摘要：隨著工業(yè)程度的不斷提高，化工自動(dòng)化的要求也越來越高。尤其是PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，在取代儀表設(shè)備的同時(shí)，彌補(bǔ)了化工自動(dòng)化控制在設(shè)備通用性差與設(shè)備維護(hù)檢修難度大等方面的不足，化工生產(chǎn)控制能力顯著提升。本文通過對化工生產(chǎn)中的處理控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析 PLC 的應(yīng)用和實(shí)際作用。希望從理論上對于我國化工自動(dòng)化系統(tǒng)的研究有所幫助。

關(guān)鍵詞：化工自動(dòng)化系統(tǒng);PLC控制系統(tǒng);概述;功能分析;應(yīng)用

PLC 屬于專門為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制的，一種數(shù)字化運(yùn)算電子系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)單機(jī)以及綜合聯(lián)動(dòng)裝置的自動(dòng)化控制過程。化工生產(chǎn)中的環(huán)境較特殊，其中涉及大量的化學(xué)原料和元素，可能會(huì)為生產(chǎn)埋下安全隱患，這直接關(guān)系到化工生產(chǎn)的質(zhì)量安全。因此，為了保障化工處理的控制能力和安全效益，引入 PLC 技術(shù)，強(qiáng)化 PLC 的應(yīng)用能力是非常必要的。

一、PLC 控制系統(tǒng)概述

PLC 控制系統(tǒng)（Programmable Logic Controller，PLC）也就是可編程邏輯控制器，可以取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置，實(shí)現(xiàn)模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能構(gòu)建。并在信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)上得到良好的發(fā)展及其應(yīng)用。其中，PLC 控制系統(tǒng)包含了中央處理器和儲(chǔ)存器、輸入裝置、輸出裝置、電源等幾個(gè)部分。在操作的過程中需要滿足以下的幾個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1采樣輸入

基于 PLC 控制系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)掃描和讀取的功能，并存入I/O 的映像單元，實(shí)現(xiàn)控制器的執(zhí)行和輸出功能。

1.2程序執(zhí)行環(huán)節(jié)

PLC 控制系統(tǒng)是一種自上而下的掃描形式，并在梯形空間的構(gòu)建中，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化和掃描，并在觸點(diǎn)的構(gòu)建上實(shí)現(xiàn)控制線路的順序構(gòu)建。其中 I/O 在映像單元內(nèi)的數(shù)據(jù)是保持不變的。

1.3輸出環(huán)節(jié)

在程序掃描之后，PLC 控制系統(tǒng)就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的刷新狀態(tài)，并在 I/O 的映像單元的外設(shè)驅(qū)動(dòng)，完成 PLC 控制系統(tǒng)的輸出及其刷新。PLC 控制系統(tǒng)由于其內(nèi)外部抗干擾能力強(qiáng)大，這樣才實(shí)現(xiàn)了功能上的強(qiáng)大和應(yīng)用上的廣泛，保證了 PLC 控制系統(tǒng)優(yōu)化的作用。

二、PLC 控制系統(tǒng)的功能分析

分析 PLC 控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，其主要有兩大功能，分別為數(shù)據(jù)采集功能以及順序控制功能。在當(dāng)前我國各項(xiàng)工作之中，PLC 控制系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，需要首先制定數(shù)據(jù)采樣速度、掃描周期以及控制系統(tǒng)的模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換精度等，然后按照具體的采樣流程，對生產(chǎn)過程的各種信息量進(jìn)行采集、整理以及儲(chǔ)存等，最終通過上位機(jī)的液晶顯示屏以文字、圖表等形式組成的不同畫面顯示出來，然后系統(tǒng)操作員從這些圖片上觀察機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。而且順序控制 SCS 系統(tǒng)，幫助現(xiàn)不同的控制方式。系統(tǒng)運(yùn)行人員能夠利用 CRT 鍵盤進(jìn)行程序控制的選擇操作。當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行程序時(shí)，如果存在故障，系統(tǒng)能夠及時(shí)向運(yùn)行人員發(fā)出中斷信號(hào)，然后系統(tǒng)中斷程序并返回安全狀態(tài)，同時(shí)在系統(tǒng)的控制顯示屏幕上出現(xiàn)程序中斷的原因。然而，如果系統(tǒng)式采用手動(dòng)操作方式，順序控制 SCS 系統(tǒng)利用提前設(shè)置的許可文件防止工作人員誤操作行為的發(fā)生，而且在系統(tǒng)運(yùn)行中，系統(tǒng)利用設(shè)備的聯(lián)鎖、保護(hù)指令等，實(shí)現(xiàn)了被控制設(shè)備向安全方向動(dòng)作。

三、PLC 控制系統(tǒng)在化工自動(dòng)化的應(yīng)用

3.1 集中系統(tǒng)方面

PLC 本身能夠?qū)崿F(xiàn)化工業(yè)自動(dòng)化的控制和發(fā)展，并且還能夠適用于系統(tǒng)的本身，對于集中系統(tǒng)的控制等方面都非常方便和簡單。控制系統(tǒng)相關(guān)涉及的原理，主要是根據(jù)時(shí)限中的故障檢測，以及邏輯錯(cuò)誤檢測等原則進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控。另外，在化工設(shè)備運(yùn)行時(shí)，與此相關(guān)的一些命令在執(zhí)行的過程中需要準(zhǔn)備一些的時(shí)間，同時(shí)在檢測機(jī)器運(yùn)作的時(shí)候可以及時(shí)啟動(dòng)與此相關(guān)的定時(shí)器，不僅如此，它還需要將已輸出的定時(shí)器的信號(hào)作為其自動(dòng)停機(jī)信號(hào)或者是自動(dòng)報(bào)警的相關(guān)性信號(hào)。由此可知，PLC 控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域自動(dòng)控制應(yīng)用的過程中，在集中系統(tǒng)控制這一領(lǐng)域也能夠有不俗的效果。

3.2 開關(guān)量方面

PLC 控制系統(tǒng)本身是一種替代品，它替代了傳統(tǒng)的相關(guān)繼電器。由于其能夠?qū)﹂_關(guān)量進(jìn)行自動(dòng)控制，這大大的提高了控制的可靠性與準(zhǔn)確性。通過采用邏輯函數(shù)及內(nèi)部線圈對傳統(tǒng)的繼電器進(jìn)行替代，有效的減少了控制回路故障點(diǎn)，使控制回路的制造更加簡單，PLC 控制系統(tǒng)對開關(guān)量自動(dòng)控制子系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了改進(jìn)。除此之外，這一項(xiàng)改進(jìn)也提高了控制的準(zhǔn)確性和安全性。

3.3 模擬量方面

PLC 能夠在已知控制對象特征的前提下，提供多功能模塊組裝來成功地實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，還能夠靈活進(jìn)行系統(tǒng)控制，其中模擬量的控制也是非常主要的一點(diǎn)。PLC 對于模擬量的控制在多功能模塊組裝的幫助下，能夠很明顯的提升過程控制系統(tǒng)的精確度，并且能夠?qū)τ跓崽幚磉^程中的升溫以及降溫等過程方面，進(jìn)行相關(guān)的嚴(yán)格溫度時(shí)間控制，這是以往傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)很難達(dá)到的。因此，PLC 控制系統(tǒng)在促進(jìn)化工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展方面有著不可或缺的作用。

3.4 實(shí)際生產(chǎn)方面

化工生產(chǎn)過程中有些組分是不穩(wěn)定的，這時(shí)就需要PLC 控制系統(tǒng)來進(jìn)行控制，具體有以下幾點(diǎn)。

（1）強(qiáng)化控制調(diào)試，PLC 參與下的控制系統(tǒng)，需要借助控制調(diào)試，保障系統(tǒng)運(yùn)行的效果，防止化工生產(chǎn)內(nèi)部因素對系統(tǒng)造成沖擊影響。

（2）保持系統(tǒng)穩(wěn)定，處理控制系統(tǒng)利用 PLC 的穩(wěn)定功能，提高系統(tǒng)的防干擾性能，減少系統(tǒng)故障發(fā)生率，利用 PLC，保障系統(tǒng)效率，即使發(fā)生系統(tǒng)問題，也可維持系統(tǒng)控制，降低經(jīng)濟(jì)損失。

（3）達(dá)到軟件驅(qū)動(dòng)的效果，處理控制系統(tǒng)內(nèi)除包括 PLC 外，還包含諸多控制程序，屬于可編寫類型，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對多項(xiàng)軟件的兼容性，確保多項(xiàng)軟件同時(shí)工作。

（4）化工生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備比較多，各類設(shè)備的通信，需要借助穩(wěn)定的通信系統(tǒng)，站在效率和效益的角度，借助PLC 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，支持系統(tǒng)通信，達(dá)成通信協(xié)議。以上就是 PLC 在化工生產(chǎn)中的各種應(yīng)用，可見 PLC 在化工生產(chǎn)中起到了很大的作用。但與此同時(shí)，PLC 控制系統(tǒng)還存在少許不足，還有很大的發(fā)展前景。

結(jié)語：

綜上所述，PLC 控制系統(tǒng)在化工自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛，對于化工自動(dòng)化的發(fā)展具有十分重要的價(jià)值和意義，值得相關(guān)研究者繼續(xù)深入研究。同時(shí)，PLC 控制系統(tǒng)的功能性多樣性和性能的強(qiáng)大，在化工自動(dòng)化控制中呈現(xiàn)了很強(qiáng)的實(shí)用性。并在 PLC 控制系統(tǒng)的輔助上，提升安全性和質(zhì)量性。不僅減少了大量的人力、物力、財(cái)力，還為化工自動(dòng)化系統(tǒng)在生產(chǎn)中提升了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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