小型PLC在化工自动控制中应用的研究

小型PLC在化工自动控制中应用的研究

闫波 ,孟元博

(陕西长青能源化工有限公司  宝鸡  721400)

摘要：小型 PLC自动化控制系统作为一种重要的电子系统，在石油化工、数控机床、钢铁加工、汽车制造等众多行业中得到了广泛的使用，它是一种十分方便、有效的使用工具。在化工生产自动化中，小型 PLC技术的运用，使化工生产的运作效率得到了大幅度的提升，在化工生产自动化中起到了举足轻重的作用。通过对小型 PLC技术概况分析，确定自动控制系统的整体方案。

关键词：小型PLC

引言

伴随着现代化工行业的迅速发展，越来越多的自动化控制设备被运用到了每一个化工过程中，比如流量、压力、温度的控制和设置，以及产物的计算，以及电磁阀门的开闭等。将微型 PLC技术运用到了化工过程中，从而完成了对化工过程的自动控制，并与微型 PLC技术的工作原理相联系，持续地对其进行优化与改良，从而让微型 PLC技术在化工过程中能够更好地起到它的效果，以达到人类的需要。

1 小型PLC自动控制装置简介

小型 PLC的全称是可编程逻辑控制器，它是以微电子技术为基础，并结合计算机技术、通信技术等电子技术而发展起来的一种控制设备。它最早是在20世纪六七十年代被发明出来的，并被运用到了工业生产中。伴随着科技的不断进步，新的技术被运用到了小型 PLC中，从而使得小型 PLC装置的功能变得更加完善，也变得更加强大，它在电气自动化领域的应用也变得更加广泛。到目前为止，小型 PLC装置已经发展成了大、中、小可以覆盖各项项目的型号，其通过对不同机型的扩展并依托于现场的总线控制，可以非常完善的做好控制工作。而且，伴随着电子技术等的飞速发展，它对小型 PLC的支持作用也变得更加强大，这让小型 PLC拥有了广泛的发展前景。

2化工行业中电气设备的应用状况

电机是一种广泛使用的电力装置，它也是电力自动控制的重要对象。电气控制的基本原理是按照需要，将电气设备相对应地连接起来，这样就构成了一个控制回路。

2.1电动机控制的主要方式与特点

电动机的电线由两个部分构成，一个是主电路，一个是控制电路，主电路与380 V主回路相连，依赖于接触器、热继电器、空气保护开关等电子设备，根据两套接触器之间的切换次序，对电动机进行正向和反向操作。而电动机的控制主要依赖于继电器对接触器的控制，利用该元件的动作来完成对电机的控制。

2.2电动机控制中的互锁结构

在化工工业的工业中，因为工艺的需要，电动机可以达到工艺的要求，所以电动机的控制具有互锁特性，也就是在一台电机工作时，要求另一台电机不能工作，这种控制具有多地点多机连锁控制的特征。比如：在复合肥料的生产中，多地点、多连锁的发动机控制方式比较普遍，采用继电器、接触器等作为发动机的逻辑控制系统，除上述的电机控制方法之外，电机还有两种不同的控制方法：一种是现场控制，另一种则是集中控制。其中，现场控制是在化工工业过程中，工作人员在现场根据特定的生产工艺需求来对电机进行控制。此外，该方法也可以用于连锁电动机的控制，然而，由于连锁电动机的数量众多，因此，它的控制方法的工作效率比较低下，不能适应现代大规模的化工工业的需求。而中央控制指的是将各类发动机的控制统一在一个操纵室内，并根据在化工生产过程中，通过传感器或者常开节点所反应的化工生产状况信号，按照化工生产工艺的需要，来对发动机等进行控制。中央控制从本质上来说还是一种线路控制，它只是把在现场控制中各个分散的控制结合在一起，用比较少数的员工控制着化工工业。

3 小型PLC装置自动控制的工作原理

小型 PLC是一种简单的计算机，要想实现自动控制功能，就必须要有小型 PLC的硬件与小型 PLC中的程序，其中，小型 PLC的硬件包括： CPU、内部存储器、 Profibus/CAN总线等、输入输出端口、通讯端口等，而软件程序可以按照化工生产流程，采用编程语言进行编写，程序的编制有：梯形图语言、指令表语言、功能块语言、顺序功能图语言等5种，其中较为常用的编程语言是梯形图和指令表。其中，采用小规模 PLC以提高化工设备的智能程度，就是采用小规模 PLC硬件。当小型 PLC装置用于化工装置的自动化控制时，要做好：主电路、控制电路、小型 PLC主机、隔离变压器和编程器，在以小型 PLC为核心的控制系统中，小型 PLC是控制的中心和载体，先选择为小型 PLC进行施工的电源模块与 CPU模块，然后在化工工艺生产过程中，按照对输入输出信号的收集，选择适当的模块，在小型 PLC硬件的安装完成后，利用工业总线，进行与上位机的通信连接。在此之后，按照化工生产工艺，编写小型 PLC控制程序，并将其导入到小型 PLC中，实现对整个生产工艺的控制。在这其中，由于采用了小型 PLC，从而极大地减少了控制单元的体积，而且控制更加安全可靠，而且在生产工艺改进的时候，可以更加方便地改变自动控制程序。

4 小型PLC在化工生产中的应用分析

4.1 小型PLC对于开关量的控制

将传感器的输入输出信号划分为两种类型，两种类型分别属于两种类型，在这两种类型中，开关量的控制属于最多的类型，它的控制机理与常规的继电器控制相似，都是对开关量展开了输出和输入。然而，微型 PLC是在它的里面，完成了对输入的开关信号的处理，它具有快速、安全、可靠等特点，以输入的信号为依据，以逻辑条件进行连续的动作，并按照逻辑关系对控制器件进行互锁保护动作的控制。

4.2应用小型PLC完成运动控制

运动控制，主要是对工作对象的控制，速度及加速度的控制，有很大的使用意义。

4.3应用小型PLC完成过程控制

随着微型 PLC的不断发展，它的功能越来越成熟，它已经可以被大量的用于持续的过程控制，而其中的过程控制，则是为了实现对生产过程中的电流、电压、温度以及压力等的仿真量的闭环控制，比如：对于伺服阀等的控制，就必须要通过输入模拟电压或电流来实现对其的控制而在这当中，程序控制最重要的作用就是通过输入的模拟值来实现对切换量或是模拟输出量的控制。这种方法在工业生产中得到了很好的运用。

4.4 小型PLC中的通信与联网

小型 PLC自身具有网络通信的能力，它可以在小型 PLC上位机之间构建起一个通讯的联系，这样就可以将整个自动控制系统连成一个整体，让化工生产控制更加合理、高效。

3自动化控制系统的总体方案

3.1方案选择

根据x公司的 DNBP阻聚产物的实际操作条件，应选用适合于其应用的微型 PLC自动化控制系统，要对其进行全面的分析，同时要对其工作机理进行全面的分析，同时要对其进行输入和输出的控制点进行详细的数量进行研究。天津科兆生化科技有限公司的 DNBP阻聚剂的生产，是一种中型的化工工业，它拥有80个左右的输入量和输出量，根据目前建立的 DNBP阻聚药剂的自动监控体系和集成体系的复杂性，小型 PLC的自动监控系统最为合适，相对于 DCS的自动控制体系，它具有更高的性能价格比，尽管它的功能不如 DCS的完善，但也能够很好地适应 DCS的需要。

3.2 小型PLC自动化控制系统的构成小型PLC

自动化控制系统能够通过输出线圈的断电和通电来完成对控制点的对应的操作，这种小型 PLC自动化控制系统采用了一种循环扫描的方法，通过该方法，通过该方法，通过该方法，对该方法的输入线圈进行实时扫描，在搜索到该方法的时候，线圈的触点会对该方法的装置进行操作，这种方法是通过信号传送出入、分析线圈状态和执行程度命令三个步骤来完成的。传感器是小型 PLC自动化控制系统中的一次仪器，在 DNBP阻聚剂的制造中，采用的是： pH值测试装置、液位计、压力表、温度传感器等，而输出执行器则是：蒸汽装置、水冷装置、搅拌器、泵、阀门等。将 DNBP阻聚剂的小型 PLC自动化控制系统划分为多个功能模块，并对其进行归纳和归纳。

3.2.1人机接口模块

在人机界面模块中，它的作用是完成了小型 PLC自动化控制系统和操作人员之间的交互，通过使用该人机界面模块，可以对微型 PLC自动化控制系统中各个模块、各个工艺设备以及工业设备的各种参数的状况进行实时监控。

3.2.2输入模块

输入模块最重要的作用就是通过输入传感器，来获取系统的各种数据，比如：线圈的触点信号、热电阻信号、系统电压信号、电流信号等。将它们转化为小型 PLC自动化控制系统的内部信号，由系统进行传输、比较和运算。

3.2.3输出模块小型PLC

在自动化控制系统中，输出模块将经过比较、运算等处理后的系统结果转换为系统执行装置可以运转的信号命令，来驱动化工生产工艺过程中的现场执行器，从而完成对系统的自动化控制。

3.2.4 CPU组件（控制组件，或主组件）是一个小型 PLC的自动化控制体系的中心， CPU组件依照该体系中的特殊编程，对进入它的组件进行数学计算和逻辑判定，并将经过计算的结果传输给它的组件，并将这些组件的组件传输给它的组件，这取决于它所支持的功能，通信能力，以及对计算的速率的需求， CPU的类型可以被选用。

3.3 小型PLC的选型结合

根据 DNBP阻聚剂产品实际的工艺生产要求，要选取适当的小型 PLC型号，精确地对生产工艺中模拟输入和数字输入的输入输出量进行统计，在此基础上，以20%~25%的余地来确定小型 PLC自动化控制系统的 I/O控制总点数。小型 PLC自动化控制系统的存储器能够实时地存储用户所用的数据和程序，其存储方式有两种，一种是外插式，另一种是内插式。

公司通过计算，最终选择了内置内存和欧姆龙微型PLC-CPM2A系列 PLC，达到了型号一致性，从而有效的提高了生产效率。

结束语

PLC技术在化工生产中的运用，要与现实的系统需要和 PLC自动化控制的结构特征相联系，持续地对 PLC技术进行研究和改进，从而提升其抗干扰性、可靠性和稳定性，促进 PLC技术的推广和推广。

参考文献

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[2]夏学民，等.浅谈PLC技术进展情况[J].农业网络信息，2006，4.

[3]任晨明，等.PLC控制系统在化工自动化系统中的应用研究[J].中国化工贸易，2013，7.

作者简介：闫波，男，1990年5月，本科学历，2012年毕业于榆林学院测控技术与仪器专业，现就职于陕西长青能化化工有限公司，任职机械动力部仪表技术主办.