郭建斌（唐山三友集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)化纖公司，河北 唐山 063305）

PLC系統(tǒng)在化工自動(dòng)化中的應(yīng)用

郭建斌
（唐山三友集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)化纖公司，河北 唐山 063305）

摘 要：在化工自動(dòng)化系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)起著很重要的作用。筆者結(jié)合自身的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)架組成及工作原理進(jìn)行說明，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)PLC控制系統(tǒng)中相關(guān)軟件和硬件的設(shè)計(jì)做了重點(diǎn)闡述。

關(guān)鍵詞：化工工藝；生產(chǎn)線；自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

目前，我國經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí)也促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，從這一方面我們可以明確地發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)越來越成為工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)主要方式。這其中最為主要的一個(gè)技術(shù)就是PLC控制技術(shù)的應(yīng)用，它在如今的化工企業(yè)中被使用得淋漓盡致，在一定程度上提高了這類企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)了企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。本文結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)這種控制可靠、開放性強(qiáng)、操作簡便、性能價(jià)格比高的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜合分析設(shè)計(jì)，經(jīng)推廣應(yīng)用以后企業(yè)取得了較好地效果，深受歡迎。

1 PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)

PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要是由生產(chǎn)系統(tǒng)和非生產(chǎn)系統(tǒng)兩部分組成，它的各部分組成如圖1所示。我們可以看出它具體是由中央控制室、適配器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要部分。在生產(chǎn)應(yīng)用中微型機(jī)、適配器、PLC和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成了主要的生產(chǎn)系統(tǒng)；而工藝流程模擬顯示屏、質(zhì)量檢查及現(xiàn)場(chǎng)通話設(shè)備管理信息系統(tǒng)等構(gòu)成了它的非生產(chǎn)系統(tǒng)。中央控制室是用來處理生產(chǎn)系統(tǒng)和非生產(chǎn)系統(tǒng)這兩個(gè)系統(tǒng)中的大量信息的主要系統(tǒng)，承載著這里面大量信息的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存。在工作原理上，它進(jìn)一步通過計(jì)算機(jī)和PLC控制系統(tǒng)把每個(gè)生產(chǎn)車間及相關(guān)的分散部門匯聚成一個(gè)整體，最大化地利用了信息資源。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一般來說，PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組成由硬件和軟件及抗干擾設(shè)計(jì)組成。文章先分析它的硬件設(shè)計(jì)。

2.1 硬件設(shè)計(jì)。文章認(rèn)為硬件的設(shè)計(jì)在這兩個(gè)設(shè)計(jì)中是較為重要的，在設(shè)計(jì)中又分為輸入和輸出電路這兩部分的內(nèi)容，它關(guān)乎著PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。先來看它的輸入電路部分的設(shè)計(jì)。它的電源我們一般采用AC85—240V的，在具體的使用中我們?yōu)榱丝垢蓴_性的發(fā)生一般會(huì)加裝電源凈化元件，另外隔離變壓器我們也可以采用雙隔離技術(shù)，用來減小高低頻脈沖干擾的發(fā)生。另外一方面在負(fù)載時(shí)我們一定要注意它的容量，要及時(shí)作好防短路現(xiàn)象的發(fā)生。為什么會(huì)這樣說呢，因?yàn)檫@個(gè)電源的過載或短路它都會(huì)在一定程度上影響PLC的整體運(yùn)行。在實(shí)際的使用中我們一般采用電源的容量為輸入電路功率的兩倍這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這樣做的目的只有一個(gè)，那就是防止短路。說到它的輸出電路部分的設(shè)計(jì)。我們一定要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，包括像指示燈的啟動(dòng)等等都要適應(yīng)于高頻動(dòng)作。文章需要指出的是如果PLC 系統(tǒng)輸出頻率在每分鐘6 次以下，那么我們就要首先考慮的是繼電器輸出，這樣做也是防止抗干擾和帶負(fù)載能力的增強(qiáng)。還需要注意的是，如果是它的掃描頻率在10次/min 以下這個(gè)區(qū)間時(shí)候，我們就可選取繼電器輸出方式；或者為PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器或者固態(tài)繼電器。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，我們要做好將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖的這個(gè)想法，就是將程序的編寫納入軟件設(shè)計(jì)中的具體體現(xiàn)。在具體設(shè)計(jì)中我們要把程序按結(jié)構(gòu)形式分，也就是基本程序和模塊化程序兩種。基本程序的設(shè)計(jì)方式有順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種。設(shè)計(jì)中要把計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)思想，獨(dú)立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程體現(xiàn)出來。模塊化程序具有相對(duì)獨(dú)立性，相互連接簡單，程序易于調(diào)試修改等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)中要分成多個(gè)具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，我們最后組合成一個(gè)完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。這樣的程序主要適應(yīng)于那些較為復(fù)雜控制要求的生產(chǎn)過程。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，模塊化編程思想我們可以采用1個(gè)16bit的字來控制PLC觸點(diǎn)的16個(gè)輸出觸點(diǎn)的做法。以圖2的字傳送方式控制輸出觸點(diǎn)示意圖為例，它的X0導(dǎo)通我們采用的是十進(jìn)制數(shù)K6送入數(shù)據(jù)寄存器D0，接著X1導(dǎo)通，數(shù)據(jù)寄存器D0的數(shù)值K6轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)“0000 0000 0000 0110”送入K4Y0，然后再次控制輸出Y0～Y17共計(jì)16個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作。而它的數(shù)據(jù)寄存器DO的值與16個(gè)觸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示，其中“1”控制輸出觸點(diǎn)導(dǎo)通，“0”控制輸出觸點(diǎn)關(guān)斷。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，Y1、Y2觸點(diǎn)導(dǎo)通，其余輸出觸點(diǎn)關(guān)斷。

2.3 抗干擾設(shè)計(jì)。上面說到了它的一小部分抗干擾設(shè)計(jì)，現(xiàn)在具體分析是在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要考慮的一個(gè)問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)中我們采用屏蔽、布線、隔離等方式來防止。所謂的屏蔽就是用金屬外殼屏蔽把PLC系統(tǒng)內(nèi)置于金屬柜之內(nèi)。需要注意的是金屬柜外殼可靠接地防止空間輻射干擾。布線環(huán)節(jié)就是把強(qiáng)電動(dòng)力線路、弱電信號(hào)線分開走線，要有間隔；模擬信號(hào)傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜；隔離采用1：1超隔離變壓器把中性點(diǎn)經(jīng)電容接地。

圖1

圖2

圖3

3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在PLC控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)中，我們要把握好幾個(gè)要點(diǎn)，一般的程序設(shè)計(jì)中要大量使用內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位，這時(shí)候我們要統(tǒng)一編號(hào)才能進(jìn)行分配。在分配時(shí)要統(tǒng)一列出I/O分配表和內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位分配表。其次是PLC各種觸點(diǎn)在設(shè)計(jì)中是可以多次重復(fù)使用的，但是需要注意的是如果是同一個(gè)繼電器線圈在同一個(gè)程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動(dòng)作，在程序中盡量要避免線圈重復(fù)使用。對(duì)于非重要設(shè)備，可以通過硬件上多個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)后再接入PLC輸入端，或者通過PLC編程來減少I/O點(diǎn)數(shù)，節(jié)約資源。例如：我們使用一個(gè)按鈕來控制設(shè)備的啟動(dòng)/停止，就可以采用二分頻來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]基于PLC的鍋爐蒸汽壓力的控制 [J].中國化工貿(mào)易，2013（07）.

中圖分類號(hào)：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A