化工厂设备改造PLC控制系统应用价值

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摘要：PLC控制系统是将微处理器作为核心，集通信技术、自动化技术、微机技术为一体的通用工业装置。利用PLC控制系统应用在大型化工厂设备改造过程中，就是通过plc技术智能化改造普通化工厂设备，对电气控制系统重新设计，使最新网络技术与控制技术在改造过程中使用，使大型化工设备系统加工效率、精度和稳定性得到提高。通过PLC控制系统实现化工厂设备改造满足市场需求，具有广阔的应用前景。文章介绍了PLC控制系统的结构及通信原理，并对其在化工厂设备改造中的应用价值进行了分析。

关键词：PLC控制系统；化工厂；设备改造

引言

目前，计算机技术在不断的发展，使通信技术、PLC技术、过程运动控制软件都有极大进步，使PLC控制技术被广泛应用到化工行业中。另外，我国在运动过程控制、集成逻辑控制与通信数据处理方面都有所发展，使传统方式PLC无法满足生产控制需求[1]。因此，对PLC控制技术应用到大型化工厂设备改造中研究的具有一定价值。

1PLC控制系统结构

1.1PLC控制系统基本结构

通过结构分析，使PLC控制系统划分为模块式、整体式、混合式三种。整体式结构使输入/输出模块、CPU模块、通信接口模块与电源模块等在机壳中封装，创建整体；混合式机构是通过PLC主机模块与扩展功能模块构成；模块式结构根据PLC各组成部分划分成为不同模块，使此模块独立物理封装。PLC控制系统设计内容包括：对控制系统是否需要双热机备用进行考虑，并且实现点源供电系统的设计，选择输入输出设备与输出设备驱动控制对象。以生产工艺过程对控制要求进行分析，根据控制要求对需要的用户输入输出设备的I/O点进行确认，实现PLC程序设计，并且编制程序清单，实现程序离线检查与修改，之后开展安装测试，组织验收[2]。

1.2PLC网络通信原理

不管是PLC或者计算机，都是数字设备，信息交换是通过0和1所表示的数字信号。一般具备一定格式、编码与位长的数字信号称之为数字信号。数字通信指的是使数字信息利用传输线路，从一台机器在另外一台机器中传输。此机器指的是PLC、计算机或者有数字通行功能其他数字设备。数字通信系统主要目的就是使不同地理位置的PLC、计算机和其他数字设备相互连接，从而实现信息交换、数据交换、通信处理。PLC控制系统通信协议中，PPI协议为主从协议，MPI协议能够实现S7-200、S7-300、S7-400相互通信，自由口通信指的是用户利用自定义通信协议与智能设备进行通信。另外，PLC网络主要包括PLC通信网络与控制网络，控制网络指的只传输on/off开关量，并且一次传送数据量比较少。此网络主要特点就是所传输开关量原理PLC，但是PLC能够对其进行操作，此操作比较方便、简单。PLC通信网络也称之为高速数据公路，此网络不仅能够传输开关量，还能够传输数字量，以此通信传输数据量比较大[3]。

2PLC控制系统在化工厂设备改造中的应用

2.1PLC控制系统使用的优缺点

在使用PLC控制系统的过程中，开关与其他设备都是以顺序实现控制，根据逻辑顺序运行。使用PLC技术实现工厂设备系统的改造，使PLC作为主要控制元件，之后通过伺服系统智能操作与控制。并且模块能够随时拆卸，便于维护修理和安装，并且输入编程方便，开发者能够定期维护系统。在工厂设备厂家不断增加的过程中，设备结构与使用途径也发生改变，使机床应用领域逐渐多样化，并且缺乏适应编程语言软件，降低了实际使用效果。目前，使用PLC技术实现大型化工厂设备的改造，能够使设备加工速度与精度得到提高，并且降低接线量，避免设备发生故障，使设备稳定性与安全性得到提高[4]。

2.2PLC控制系统的使用

2.2.1通信控制网针对控制网来说，欧姆龙、西门子等产品比较多见，使用ABPLC主要是因为此网络类型主要特点为开放性，利用Controlont控制网能够兼容其他产品，此高性能工业局域网具有高性能、多功能性、开放性、灵活性的特点，并且网络组态和诊断能力强大，图1为Controlnet网络结构。通过图1可以看出，Controlont网络对系统管理层与控制层的控制逻辑具有密切关系，所以选择控制网络为网络计划配置中主要指标。工控网络最大限制点为网络，高速传输为控制网络主要指标，所以网络模式为网络效率的重点。Controlnet使用生产者/消费者的模式，和传统源/目模式对比具有一定的优势。传统模式缺点为不确定性，相同信息要发送多次才能够成功，不利于小网络带宽。网络模式能够直接以数据有效性对通信方式进行选择，忽略不需要的信息系统，使网络使用率得到提高[5]。

2.2.2PLC和选型控制器的合理选择对电气控制图的I/O分布、系统集成与系统响应速度具有密切关系，系统使用Controlnet控制网，所以项目使用Contrologix控制器，其主要特点为开放性，能够最大化的使用PLC表现性能。Contrologix控制器基于可选存储单元能够支持复杂运算处理，还能够提供快速运动控制，主要优势为：模块化控制平台能够执行多任务，并且促进系统故障检查；能够实现网络、处理器与I/O在同个NetLinx平台处理；通用编程环境整合低成本装置能够使编程与系统配置相互协调；高性能处理速度能够使运动过程控制要求得到满足。所以，使用Contrologix控制器能够满足大型化工厂设备改造的需求[6]。基于系统原本设备设置控制模块，具体模块配置为：其一，控制器Contrologix1756-L72。Contrologix1756-L72的内存为4M，具有较高的处理速度，1K数据为0.08ms，并且具有大容量Flash内存卡，能够对3000点、12000点的数字量同时处理，对现场节点控制，还能够利用远程控制粘合现场I/O模块。Contrologix1756-L72控制器使用12槽机架，现场控制使全部I/O点包含交流搅拌电机变频驱动器。粘合剂设备改造控制点为多台设备复位、启停、流量计、电磁阀开度等，共有1000点数字量输入输出信号点。其二，通讯模块。将此模块在控制室PLC电气柜柜架中设置，为美国prosoft公司的MODBUS主站模块，此工程使Modbus主站设备搭载MOBUS网络将从站信息利用Modbus协议实现主从站信息交换[7]。其三，触摸屏模块。系统改造保留原本触摸屏，通过专门AB-SIMENSE协议使AB数据变量地址在西门子触摸屏中传送。西门子为单独控制人机界面，因为工厂面积比较大，额外配置三台B的触摸屏对现场技术员操作进行监控。其四，工控机。因为控制要求，使用HP2220工控机作为中控室工作站，搭载2.8GHz处理器，4GBDDR2内存，500G硬盘，对系统灵敏度进行保证，并且保证系统能够长时间不间断的运行。工控机还能够通过WonderwareIntouch成为上位机界面软件，为了和下位机数据无缝连接交互，要在RSLINX网络组态中设置OPC成为中间交换数据接口服务器，最后通过工控机IP地址和PLC实现网络监控[8]。

2.2.3中间罐冷却大包系统对于冷却大包系统来说，此为系统最后环节，在对流床冷却后开展下一步切到动作。此时，能够促进混合料成型，使用欧姆龙进行成套打包，对于成品时候的空石打包与装货处理后发货。系统主要控制流程为：在混合料发展到预设计温度的时候，就会启动循环冷却系统，之后系统自动设置传感器，启动交换机空冷系统，此时混合料完全冷却。科学设置出料泵速度，使混合料传输到启动硫化床中。冷却成型的料通过切刀机剪切，构成合适形状。筛除震动筛合格产品。将包装机系统启动，对成品进行包装处理[9]。

2.3必要保护措施

在设备运行过程中，要将互锁装置安装到接触点与继电器中。在PLC梯形图中，机床自身能够反转控制，但是主电路交流接触器触点短时间通过电流过大会导致熔焊问题出来。所以，设置硬件互锁就是为设备提供双重保险。最后，实现机床主要防护部分的硬件处理，在PLC输出端实现紧急限位与急停按钮的设置，保证设备正常运行[10]。

3结语

目前信息技术在不断的发展，也提高了PLC控制系统与其他系统的交互，方便生产PLC控制系统与其他系统交互。基于此软件，实现大型化工厂设备的优化和改造，能够使目前高科技方向生产智能控制得到满足，并且提高生产效率。

参考文献：

[1]郭天舒.PLC在球磨机自动化控制系统改造中的应用[J].中国新技术新产品，2018,371(013):10-11.

[2]刘旭，田春礼.PLC技术在电气自动化生产过程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018(004):2217.

[3]肖钬鑫.解析变频器和PLC在大型起重机控制中的应用[J].中国设备工程，2020,445(09):206-207.

[4]李扬.西门子PLC300在工业旧设备改造中的应用前景[J].设备管理与维修，2019(020):95-97.

[5]黄惠根，王俊平.电气自动化设备中PLC控制系统的运用[J].企业科技与发展，2018(2):189-190.

[6]莫利明.解析变频器和PLC在大型起重机控制中的应用[J].中国化工贸易，2018,10(007):147.

[7]高志魁.PLC控制系统在电气自动化设备中的发展与运用研究[J].南方农机，2020,346(06):151.

[8]石永丰.PLC在球磨机自动化控制系统改造中的应用[J].电声技术，2019,043(011):54-55,58.

[9]罗棱丰，翁永松.遥控装置在PLC自动控制系统中的应用[J].设备管理与维修，2019,458(20):85-88.

[10]谭志全.PLC与变频器在医疗污物处理厂改造中的应用[J].机电信息，2018,549(15):48-49.

作者：曹文林 单位：江苏新城气体有限公司