石油化工電氣自動(dòng)化控制中的PLC 技術(shù)應(yīng)用

史曉宇(北京石油化工工程有限公司西安分公司，陜西 西安 710075)

0 引言

PLC 技術(shù)通常也可以看作是一個(gè)整體及擴(kuò)展的功能系統(tǒng)，能夠應(yīng)用在許多領(lǐng)域，尤其在石油石化電氣化控制方面得到了廣泛的應(yīng)用。PLC 技術(shù)有利于滿足石油化工生產(chǎn)中的不同需求，可以根據(jù)系統(tǒng)功能的不同需求來進(jìn)行聯(lián)合的組裝和變換。

1 PLC 技術(shù)探析

1.1 PLC 技術(shù)的原理

PLC 技術(shù)指的是一種采用了微電腦技術(shù)的工業(yè)控制裝置技術(shù)。采用了能夠進(jìn)行編程的存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)著內(nèi)部的邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。因?yàn)镻LC 技術(shù)是一種可編程的控制器，在電氣自動(dòng)化的控制當(dāng)中，這項(xiàng)技術(shù)有輸入采樣，程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)輸出3 個(gè)主要的步驟。在輸入的時(shí)候會(huì)通過掃描數(shù)據(jù)的形式把數(shù)據(jù)傳送到映像當(dāng)中，輸入所有的數(shù)據(jù)之后才會(huì)進(jìn)行程序執(zhí)行的操作，完成程序執(zhí)行的過程是指微處理器進(jìn)行邏輯端口的處理，這個(gè)過程往往是采用自上而下的處理順序。在處理完成數(shù)據(jù)之后，就會(huì)進(jìn)行電路的封鎖，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)外界的設(shè)備來完成數(shù)據(jù)輸出。

1.2 PLC 技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢

PLC 技術(shù)具備較強(qiáng)的靈活性和通用性，當(dāng)控制系統(tǒng)中的部分工藝發(fā)生了一定的變化之后，通過控制電路就可以做出相應(yīng)的變動(dòng)。整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造工程量都是較小的，便于維護(hù)，也便于后續(xù)根據(jù)功能需求的變化而做出相應(yīng)改變。PLC 技術(shù)的控制設(shè)備外部接線比較少，更加便于操作和維護(hù)。與此同時(shí)，PLC 技術(shù)的可靠性也比較強(qiáng)，其抗干擾的能力也比較強(qiáng)。在PLC 的控制系統(tǒng)之下，由于許多開關(guān)都是由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成，所以各方面的軟件都具備較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)可靠性也得到了相應(yīng)的保證。除此之外，大多數(shù)的PLC 系統(tǒng)當(dāng)中的模塊都非常豐富，并且具備較強(qiáng)的靈活性，因此在采用模塊化的硬件結(jié)構(gòu)時(shí)，都能夠較大程度上適配于各種設(shè)施。同時(shí)，其配套較為齊全，功能相對完善，適用的范圍廣泛。

1.3 PLC 技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用方式

可以根據(jù)不同的應(yīng)用軟件來更改相應(yīng)的PLC 系統(tǒng)管控功能，通常以應(yīng)用在數(shù)據(jù)控制領(lǐng)域。通過PLC編程技術(shù)對電氣自動(dòng)化當(dāng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，并且通過相應(yīng)的口令進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行。PLC 技術(shù)還可以應(yīng)用在閉環(huán)控制當(dāng)中，閉環(huán)控制工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用廣泛，具有較強(qiáng)的靈活性，因此適配于調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部的操作，可提升控制模式的可執(zhí)行性[1]。PLC技術(shù)也應(yīng)用在開關(guān)量控制當(dāng)中，開關(guān)控制對于自動(dòng)化系統(tǒng)而言相當(dāng)重要，為了保證對其進(jìn)行長效的保護(hù)，增加設(shè)備的壽命，減少故障的發(fā)生，可以應(yīng)用PLC 技術(shù)提升效率。PLC 技術(shù)也應(yīng)用在順序控制系統(tǒng)當(dāng)中，合理規(guī)范地使用PLC 技術(shù)，將其應(yīng)用在順序控制系統(tǒng)里，能夠使系統(tǒng)更為流暢運(yùn)行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操控，主站層處理等不同的機(jī)制，能夠有效維持整個(gè)系統(tǒng)保持順序性操作。PLC 技術(shù)也可以用來取代傳統(tǒng)的機(jī)電控制器，這已經(jīng)成為工程領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢，能夠讓自動(dòng)化系統(tǒng)各個(gè)流程進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，對生產(chǎn)工作起著極大的促進(jìn)作用。

2 石油化工電氣自動(dòng)化控制技術(shù)解析

2.1 石油化工自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

石油是工業(yè)的重要血液，也是非常寶貴的能源之一。近年來我國在石油化工業(yè)方面投入了非常多的精力，隨著石油工業(yè)方面的科研力度不斷增大，針對于石油化工相關(guān)的技術(shù)越來越豐富，在石油化工相關(guān)技術(shù)當(dāng)中，自動(dòng)化控制技術(shù)是十分重要的一項(xiàng)技術(shù)，它契合于石油化工生產(chǎn)中的實(shí)際需求。石油化工自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在控制技術(shù)的類型十分多樣，并且自動(dòng)化控制技術(shù)的綜合性與智能性都較強(qiáng)。自動(dòng)化控制技術(shù)能夠應(yīng)用于控制各類石油化工生產(chǎn)裝置上儀表等，能夠提升儀表的運(yùn)行效率，提升機(jī)械的使用效率。人工操作變成自動(dòng)化的操作，能更好地保證操作的準(zhǔn)確性和效率，尤其是隨著石油化工生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，更加考驗(yàn)技術(shù)的靈活性，因此出現(xiàn)了很多可集成化程度更高、可實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠滿足相應(yīng)的石油化工生產(chǎn)需求。

2.2 石油化工中自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展

石油化工中自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)朝著多元化的發(fā)展方向進(jìn)一步推廣，控制裝置更多應(yīng)用在開放分布式的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。開放式控制系統(tǒng)能夠保障石油化工機(jī)械運(yùn)行的可靠性與安全性，能夠提高石油化工機(jī)械運(yùn)行的靈活性，同時(shí)使石油化工領(lǐng)域的過程控制檢測機(jī)械變得更加的智能化與精密化，安裝與維護(hù)更加便利，精確度也大大提高。自動(dòng)化控制系統(tǒng)也正在更多與石油化工領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)共同的發(fā)展。在未來的發(fā)展中，石油化工在線信息化的分析控制機(jī)械系統(tǒng)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)也會(huì)得到更為迅速的發(fā)展。石油化工在線聯(lián)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將得到更大范圍的普及，安全控制系統(tǒng)將會(huì)得到進(jìn)一步的推廣[2]。

2.3 提升石油化工電氣自動(dòng)控制技術(shù)可靠性的措施

在實(shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備具備著非常多的使用途徑。想要讓石油化工電氣自動(dòng)化控制設(shè)備或技術(shù)變得更為可靠，可以適當(dāng)采取更多先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)或者是通信電子技術(shù)等處理技術(shù)，來對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和升級。要保證對整個(gè)石油化工電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測和遠(yuǎn)程檢測等功能，應(yīng)當(dāng)事先對系統(tǒng)當(dāng)中各個(gè)設(shè)備信息交互共享的工程，進(jìn)行監(jiān)督與管理，使石油化工電氣自動(dòng)化設(shè)備的各個(gè)細(xì)節(jié)都能被及時(shí)巡檢，一旦發(fā)生故障必須及時(shí)得到解決。

石油化工工程必須注重安全性，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對石油化工電器自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測，根據(jù)外部環(huán)境的變化，適當(dāng)調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，保證其穩(wěn)定性。在發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)候要及時(shí)進(jìn)行識(shí)別和預(yù)報(bào)，避免石油化工電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生安全隱患問題。

3 PLC 技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 PLC 技術(shù)在順序控制中的應(yīng)用

首先PLC 技術(shù)在石油化工電氣工程自動(dòng)化控制中，通常應(yīng)用于生產(chǎn)當(dāng)中的自動(dòng)化順序控制操作。因?yàn)镻LC 技術(shù)能夠合理規(guī)范控制管理順序控制單元，同時(shí)能夠讓整個(gè)石油化工自動(dòng)化系統(tǒng)的操作更加通暢。比如在石油化工自動(dòng)化控制當(dāng)中發(fā)電設(shè)備的順序控制器里，使用PLC 技術(shù)就可以更高效地分離出發(fā)電過程之中會(huì)出現(xiàn)的爐渣。在實(shí)際的應(yīng)用過程里，石油化工順序控制系統(tǒng)需要滿足3 個(gè)條件，分別是轉(zhuǎn)移條件、工作任務(wù)和轉(zhuǎn)移的目標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要提前把順序編制好，在PLC 控制器發(fā)出指令之后，就會(huì)自動(dòng)按順序執(zhí)行指令。PLC 技術(shù)在生產(chǎn)過程里能夠有效地解決原料殘?jiān)姆蛛x問題，并且能夠讓石油化工主站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理工作和遠(yuǎn)程管理工作，有效降低了工作人員的負(fù)擔(dān)。

3.2 PLC 技術(shù)在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)廣泛應(yīng)用在石油化工產(chǎn)業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的開關(guān)量控制環(huán)節(jié)。開關(guān)量的控制環(huán)節(jié)主要是為了通過使用機(jī)械繼電器來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的控制，通常利用PLC 技術(shù)，通過系統(tǒng)中的可編程存儲(chǔ)器作為繼電器，將實(shí)體的機(jī)械繼電器轉(zhuǎn)化為可操控的且靈活性較強(qiáng)的虛擬化開關(guān)量管理模塊[3]。使用PLC 技術(shù)后，能夠提升石油化工電氣工程系統(tǒng)內(nèi)繼電器的操控反應(yīng)速度，并且能夠規(guī)避傳統(tǒng)電氣工程管理中存在的一些弊端，極大提高了石油化工電氣工程自動(dòng)化控制的管理水平。

3.3 PLC 在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)也可以運(yùn)用于輸煤系統(tǒng)之中，在應(yīng)用的過程里有不同的生產(chǎn)作業(yè)線，通常分為3 級分布式的控制系統(tǒng)，結(jié)合PLC 技術(shù)的輸煤自動(dòng)控制系統(tǒng)，具備較強(qiáng)的安全性和可靠性，結(jié)合了操作臺(tái)以及配電室等相應(yīng)的設(shè)備。通過上位機(jī)控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，完成輸煤控制系統(tǒng)的運(yùn)輸管理，對輸煤運(yùn)輸?shù)拿旱V信息進(jìn)行收集，除此之外匯總了運(yùn)輸過程的生產(chǎn)、控制、故障處理的信息。整個(gè)輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)的程序當(dāng)中，使用了許多不同類型的診斷與處理程序，能夠用來檢測傳感器的故障，同時(shí)能夠檢測設(shè)備運(yùn)行的好壞程度。

總之，利用了PLC 的組網(wǎng)技術(shù)之后，能夠使得輸煤系統(tǒng)各層級之間更好地進(jìn)行銜接，上一級與下一級之間的分布式連接關(guān)系，能夠更好地幫助輸煤系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制子模塊系統(tǒng)提升工作效率，提高了碼頭運(yùn)輸煤礦設(shè)備的運(yùn)輸能力，增加了輸煤系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。

3.4 PLC 技術(shù)在機(jī)電電氣控制中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)也經(jīng)常運(yùn)用在石油化工的機(jī)電電氣控制領(lǐng)域。PLC 技術(shù)之所以能廣泛應(yīng)用在機(jī)械機(jī)電功能管理當(dāng)中，是因?yàn)榍揖邆漭^強(qiáng)的靈活性和較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠縮減電氣工程自動(dòng)化機(jī)電電氣工程控制的時(shí)間，降低石油化工自動(dòng)化生產(chǎn)當(dāng)中機(jī)械設(shè)備的故障，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。采用PLC 技術(shù)的管理系統(tǒng)，來對石油化工整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中的機(jī)電主機(jī)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的定期監(jiān)控，并且根據(jù)監(jiān)控的情況有效完成相應(yīng)工作的調(diào)整和控制。結(jié)合石油化工裝置的自動(dòng)化控制需求，利用PLC 技術(shù)把控電源模板等相關(guān)的協(xié)調(diào)控制器件，盡量避免電源出現(xiàn)問題，通過中央處理單元，也就是PLC 控制系統(tǒng)的核心，來實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的控制協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證理想的輸出效果，保證整個(gè)石油化工控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

3.5 PLC 技術(shù)在石油化工工藝生產(chǎn)中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)作為石油化工生產(chǎn)當(dāng)中的重要技術(shù)，能夠?yàn)榛すに嚿a(chǎn)提供良好的裝置。在石油化工生產(chǎn)當(dāng)中可以使用PLC 技術(shù)的自動(dòng)控制裝置來對整個(gè)工藝進(jìn)行系統(tǒng)化的生產(chǎn)，一般控制系統(tǒng)當(dāng)中的硬件部分比較簡單，功能也比較強(qiáng)，在系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)行的時(shí)候，可以采用PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)[4]。通過這個(gè)系統(tǒng)能夠接受現(xiàn)場的總線技術(shù)，來完成對整個(gè)石油化工工業(yè)的集體監(jiān)控管理，使得在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的石油化工工藝系統(tǒng)具備一定的自我控制能力，能夠幫助石油化工工藝技術(shù)進(jìn)行全面升級，提高整體系統(tǒng)的可操作性與便捷性。

3.6 PLC 技術(shù)在粉體原料和成品輸送中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)也常用于粉體原料和成品的輸送系統(tǒng)之中，傳統(tǒng)的技術(shù)機(jī)械自動(dòng)化水平較低，并且故障頻發(fā)，為了改變這種落后的模式，可以采取PLC 的方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能，能夠保證系統(tǒng)維修更加方便，運(yùn)行更為簡單，功能更強(qiáng)大，保證粉體或原料在運(yùn)輸?shù)倪^程當(dāng)中，有一定的緩存周期，并且能夠輕松的完成開關(guān)時(shí)間順序的控制。針對PLC 技術(shù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也要根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)選擇合理的處理器、內(nèi)存和硬盤，設(shè)置不同的I/O 單元，通過編程器來控制不同的模塊，對電機(jī)要制定好開啟和停止的控制模塊。在這個(gè)系統(tǒng)之中的應(yīng)用軟件有上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成，合理地利用PLC 程序，使得系統(tǒng)的控制回路合理運(yùn)轉(zhuǎn)。在調(diào)試的過程之中，可能會(huì)出現(xiàn)一些程序錯(cuò)誤，需要及時(shí)解決各回路之間有著交叉的部分。很多原料輸送電氣自動(dòng)化設(shè)備和PLC 技術(shù)在運(yùn)行的過程里相輔相成，能夠有效消除安全隱患，提高石油化工電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過程之中的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，石油化工電氣自動(dòng)化控制當(dāng)中，PLC技術(shù)的具體應(yīng)用有：系統(tǒng)順序控制、開關(guān)量控制、輸煤工程系統(tǒng)、機(jī)電電器控制、工業(yè)生產(chǎn)中和工廠通風(fēng)排水系統(tǒng)以及石油化工工程粉體原料和成品輸送控制的應(yīng)用。因此，PLC 技術(shù)在石油化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。