關于PLC控制系統在石油化工中的應用

陳冬(河北化工醫藥職業技術學院機電工程系，河北 石家莊 050026)

0 引言

石油化工與人們的日常生產生活有著密切聯系，同時，石油化工生產存在一定的危險性，因此，在生產過程中對每一個環節都提出了較高的要求。PLC技術采用了計算機技術與現代控制技術，其作為一種可編輯邏輯控制器，將其應用于石油化工生產中發揮重要作用，不僅能使人員作業的壓力減小，且能在生產安全性方面具有一定優勢[1]。在當前科技迅速發展的時代下，PLC控制系統的功能與以往相比更加完善，因此，在石油化工行業發展中采用PLC控制系統具有重要意義。

1 PLC的控制技術的特點及主要構成

1.1 PLC的控制技術的特點

PLC技術最為突出的特征包括這幾個方面，一是編程，二是存儲程序，三是實現邏輯運算功能。因此，該技術應用起來相比傳統控制技術更加的靈活，其能使不同控制需求得以滿足，將其應用于工業生產當中發揮重要作用，能夠使生產效率大大提高。與此同時，該技術還有一個特點，就是適應性較強，一般情況下，施工環境比較復雜，該技術的使用能達到抗干擾的效果，還能實現相關信息的全方位監控，還能在較短時間內診斷系統運行故障；另外，PLC技術操作起來也比較便捷，因此，在石油化工產生中采用PLC控制系統具有重要價值。

1.2 PLC的控制技術的主要構成

PLC系統有著比較復雜的組成部件，其中核心部分是ICU，另外 還包括其他的構件，如，存儲器、輸入與輸出單元、通信接口等，ICU是該系統的核心所在，將其應用于石油化工企業中，尤其要注重CPU的選型，一般情況下需要了解自動控制系統的功能、速度與通訊能力，然后再進行選型。存儲器可分為兩個部分，一是系統程序存儲器，二是用戶存儲器，其是有一種具有記憶功能的半導體電路，主要作用是系統程序、工作數據的存放等[2]。PLC系統與工業生產現場連接的主要模塊為輸入、輸出單元，在輸入模式當中，主要是進行傳感器的輸入，由此實現各種信號的獲取，并將這些信息轉為PLC系統內，系統后的結果的處理主要是由輸出模塊負責，實現自動化控制系統時需要轉為執行指令。通信處理器能實現接口與各種設備之間的通信，因為其位置主要是在設施在通信接口上，尤其體現在連接計算機、監視器以及其他PLC的通信方面，PLC電源與普通電源相比，其抗干擾能力、穩定性都比較強大。

2 PLC系統在石油化工中的應用

在石油化工中應用PLC系統所發揮的作用越來越顯著，當前常見的比PLC系統有鍋爐激波吹灰系統、藥劑自動配置系統等，其能使自動化控制的工作效率有效提高，還能使控制成本大大降低，且在不必要的人力與資源方面發揮一定優勢，能夠使企業取得理想的經濟效益。

2.1 鍋爐激波吹灰系統

將PLC控制的激波吹灰系統應用于某石油化工企業催化裂化裝置的鍋爐控制中發揮重要作用，其能夠實現各方面設計要求，包括吹掃、聲疲勞、清洗等，該系統的組成比較復雜，其中，包括西門子S7-200系列PLC控制器、EM277智能通訊模塊等，其在實現數據交互方面具有一定的優勢，還能對生產過程有效把控，能夠使遠程控制得以實現[3]。

2.2 氣體報警監測處理系統

PLC控制的FS300氣體報警控制器具有的優勢，將其應用于石油化工企業生產中發揮十分顯著的作用，其不僅在監測生產中的有毒氣體、可燃氣體的濃度方面發揮顯著優勢，該控制系統的應用，且通過連接控制室內的檢測報警裝置，還能了解到生產中的氣體濃度情況，如果存在有害氣體濃度的超標現象，將會導致警報器自動發出響聲，從而為保證生產安全奠定良好基礎。

2.3 藥劑自動配置系統

藥劑自動配置系統在石油化工生產中的應用也十分廣泛，其不僅能使配置比例的精確性得到保障，且在減人力成本方面具有顯著的優勢，另外，該系統還能有效保證藥劑濃度的準確性。相關研究表明，通過在石油化工企業應用西門子S7-200系列PLC控制器，人們可以在觸摸屏上看到人機交互界面，操作人員將相關的配置參數進行準確錄入，能使藥劑配置的遠程控制目的得以實現。

3 PLC控制系統的基本思路

3.1 深入的了解與分析被控對象的控制要求與工藝條件

要深入的了解PLC控制系統要對被控對象的控制要求與工藝條件，比如，必須的保護與連鎖、動作條件、動作順序等，同時，還需要根據操作的安全性及方便性對操作方式進行確定[4]。根據被控對象對PLC控制系統的功能要求，對合適類型的PLC進行選擇。PLC的I/0點數需要根據控制要求所需的用戶輸入、輸出設備確定，同時將PLC的I/0端子的接線圖進行設計。

3.2 從根本上遵循生產工藝要求

如果過程控制系統比較復雜，畫出其工作的循環圖標，如果要求能清除的將動作的條件與順序進行表明，則可以將詳細的狀態流程圖表畫出來。在設計PLC梯形圖時，需要以動態流程圖或工作循環表為依據，編程時應對指令的正確性進行考慮，不斷驗證程序是否與控制要求相符，還需要對控制算法是否出現預期意外的影響控制效果的次生結果進行考慮。

3.3 調試程序

首先需要將局部調試工作做好，然后再進行整體調試。對于灌區消防這些關鍵性的控制系統來說，程序調試應按照這三點實施：

(1)線下校驗：通過仿真在軟件層面上校驗程序的正確性；

(2) PLC校驗。也就是在PLC裝上程序編譯，進行PLC的運行，通過人為給值觸發控制條件，對控制結果是否達到需求進行觀察。這過程PLC與設備并不連接，在結果查看中主要采取以指示燈、人機界面等工具；

(3)試運校驗：通過前面兩步的調試成功，我們認為PLC的控制能取得理想的效果，其已經有效較低的出錯率了，這時將PLC連接到設備如電磁閥，機泵等，最后進行校驗，直到與實際需求相符之后，再對相應的技術文件進行編制。

4 PLC控制系統在石油化工中的應用策略

4.1 技術研發創新的加強

要想在石油化工中有效的應用PLC系統，對技術的研發與創新十分有必要，首先應對電纜敷設進行合理設計，需要分層敷設不同的信號，以此使動力電纜產生的電磁波得以減少；同時，電源的選擇也是不可忽視的環節，一般情況下需將抑制干擾能力比較強的電源應用于實際中，其目的是為了達到消除電源耦合對PLC控制系統的影響，且還能通過增加浪涌保護器，達到減輕自然環境的損害。另外，加強軟硬件抗感染能力也是需要引起重視的部分。

比如，將數字濾波與工頻整形采樣技術一直周期性干擾，能夠達到優化軟件，且能有效避免參數點電位發生漂移的現象，在一定程度上能夠顯著提高軟件的可靠性[5]。最后，還需要對接地系統進行完善，其直接影響PLC控制系統的抗干擾能力的影響，為了使施工安全性得到保障，可采用橫截面較大的銅線，將各點儲罐連在一起然后再進行接地。

4.2 設備選型的正確選擇

在設備的選擇過程中，應當對系統的各項性能綜合考慮，比如，隔離性高的產品、電磁兼容性等，另外，為了保證選型的科學性，對廠家給出的各項抗干擾指標進行了解十分有必要，包括耐壓能力、模擬制比及差模制比等，與國外相比，我國采用電網模式有所差異，所以，在對國外產品選擇時應對這方面的差異性全面考慮。

4.3 技術人員專業水平的提高

是由化工生產存在著很大的安全風險，其作為一個系統的工作，將PLC控制系統應用于實際生產中發揮重要作用。在應用PLC控制系統技術過程中，工作人員的較高的綜合水平是關鍵，因此，工作人員需要不斷提升自身的專業技術水平，要了解PLC控制系統的理論知識，以及掌握PLC控制設備操作，在日常中還要全面的了解石油化工生產過程中出現的各種問題。另外，企業應當在PLC控制技術專業人才培養方面下功夫，使其對先進的PLC技術知識予以掌握，且需要對操作企業所選擇的產品全面了解，以此使石油化工企業采用的PLC控制系統取得良好效果。

4.4 PLC控制系統的抗干擾措施

電源在PLC控制系統中發揮重要作用，不過電源本身極易影響PLC控制系統，為了防止電網干擾串入PLC控制系統，可以將抑制干擾能力強的電源應用到實際當中，以此達到消除感染的效果。如果有著良好的經濟條件，可以通過將浪涌保護器增加到電源處，這樣做的目的是避免自然環境而導致損壞的現象發生，達到電源的有效保護[6]。

與此同時，還需要注重軟件抗干擾能力的加強，信號接入計算機之前，在信號線與地間并接電容，以此有效的抑制共模干擾。為了使PLC控制系統的可靠性得到提升，還可以在信號兩極間將加裝濾波器。

5 結語

PLC控制系統具有諸多優勢，將其應用于石油化工企業中發揮重要作用，其能使企業生產效率得到提升，還能保證企業生產安全，其能使工程自動化控制的死角得到有效填補，文章通過對PLC控制系統在石油化工中的應用進行探討，以此為更好的發揮PLC控制系統的優勢提供一些參考。