新疆美克化工股份有限公司
摘要：在当今石化企业日趋走向规模化、自动化的大背景下，集散控制系统（DCS）得到了广泛的应用。与此同时，PLC控制器以其卓越的逻辑控制性能，较强的独立性及较低的成本在小型成套设备上有着极为广泛的应用，填补了大型工厂自动化控制的死角。本文着重讨论PLC技术在石油化工行业的小型控制系统中的应用原理和特点，并讨论了适用于能源产业的主要控制系统，本文也根据实际情况讨论了PLC技术的应用效果，希望以上讨论的内容能够为生产实践和理论技术研究提供参考和依据。
关键词：石化行业；小型控制系统；PLC技术；系统设计
中图分类号：TQ056 文献标识码：A
1 引言
随着现代社会的不断发展，各项科技得到了进一步的革新，特别是在化工装置电气自动化控制方面，传统技术当中的问题越来越明显，已经无法满足相关领域的发展需求，如果不能对其进行有效的改进和创新，必然会对相关装置的高效利用造成严重的影响。PLC技术的诞生与应用，使得传统化工装置当中的问题得到了有效的解决，在极大提升各装置工作效率的同时，也对化工领域的发展产生了很大的推动作用，因此，针对PLC技术在化工装置电气自动化控制方面的具体应用进行深入的研究是很有必要的。
2 优势
PLC整体构成包括电源单元(PS)、中央处理单元(CPU)、信号模板(SM)、接口模板(IM)、功能模板(FM)、通讯模板(CP)、特殊模板(SM仿真器)。主要实现功能:控制功能，数据采集、存储与处理功能，输入/输出接口调理功能，通信、联网功能，人机界面功能，编程、调试功能；其中控制功能指逻辑控制、定时控制、计数控制、顺序控制等功能，数据采集、存储与处理功能指数学运算功能、数据处理、模拟数据处理功能，输入/输出接口调理功能指具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节功能。PLC采用冗余、断电保护、故障诊断和信息保护恢复设计，具备高可靠性、抗干扰能力强、丰富的I/O接口模块;采用多种编程语言(梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述)，编程方法的多样性使编程简单、应用面拓展，操作十分灵活方便，监视和控制变量十分容易；采用模块化结构，运行速度快、功能完善、组态简单、易于使用，系统设计、安装、调试、维护方便，维修工作量小、总价格低的特点。
3 PLC技术在化工装置电气自动化控制中的具体应用
3.1 对使用方法加以确定
PLC技术具有多种类型，所以，想要在化工装置的自动化控制中对其进行有效的应用，必须要对其应用类型进行科学的选择，只有确保PLC技术选择的科学性，才能使后续工作的顺利开展得到相应的保障，除此之外，在对化工设备进行选型时，也要充分结合PLC技术的应用需求，以保证化工装置的高效运行。
3.2 故障分析和处理
通过PLC技术可以对化工生产当中的各种故障问题进行及时的处理，由于PLC主机系统运行期间会产生一定的故障问题，尤其是电源系统，其在长期运行过程中会有电压和电流产生，而对于插件结构来说，这种问题很容易对总线的正常使用造成破坏，而总线当中的损耗往往还会受到氧化以及空气温湿度等因素的影响，如果不能对这些故障进行有效的处理，会影响系统的控制管理水平，因此，要做好定期除尘工作，并利用有效措施对温度进行控制，这样才能使PLC技术的效用发挥获得相应的保障。
3.3 PLC机柜
PLC设备(除了位于现场的远程I/O)应根据盘柜设计规范安装在紧邻操作设备附近的仪表机柜间内的机柜中。每个PLC机柜应由电源、处理器卡、I/O卡、通信卡和终端附件组成。所有的硬件卡应安装在机柜内的机架上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相关的I/O卡应尽可能安装在一个机架上。备用设备与运行设备不能共同使用相同的I/O卡件。PLC机柜的布置设计应依据功能分组情况，同时考虑操作隔离和房屋空间的限制要求。同时要确保其中一个部件的故障仅影响少数相同的设备部件。同样，一个电源单元的故障不会影响同一设备的多个设备部件，包括备用设备。所有电源需冗余。机柜宜采用自然通风方式。进入PLC机柜中的现场外部供电电缆，应该在柜内接线端上清晰的标记电压等级。48V以上的场合应提供保护罩。
3.4 气体报警监测处理系统
某化工企业丙烯酸酯项目现场主要采用FS300气体报警控制器作为气体报警监测处理系统的主机，主要负责将现场电流转换成对应的被测对象量的显示，用于与多点GDS-LEL、GDS-TOX型毒性气体探测器、可燃气体探测器组成气体浓度检测系统，与此同时与控制室内的检测报警装置相连接，这样可以从根本上确保工作人员的安全。另外一方面，FS300气体报警控制器采用标准的ModbusRTU通讯协议与西门子CPU224XPCN的PLC进行通讯。
3.5 第三方通讯
PLC主机应有与DCS或第三方系统通讯的接口，并能够通过向DCS或第三方传输所有可用的模拟和数字信息，包括状态、逻辑状态、电压状态、自诊状态、报警和其它信号，至DCS或第三方系统的通讯接口应采用双重冗余串行数据通信，应通过使用每个PLC的两个Modbus接口来实现，冗余通讯的每个通道需完全相互独立。如果适用的话，也可以选用其它通信系统。要求PLC不能应用于紧急停车系统，停车信号应硬线直接连至SIS系统。
3.6 系统控制
借助PLC技术进行系统的集中控制，只需要使用计算机设备，即可对整个操作系统进行全面的控制，而设备不同，也可以通过相应的模拟对控制方式进行转化，使系统操作有效完成，从而保证各设备之间的有效配合，达到降低设备运行成本的目的。但集中控制的缺点在于缺乏灵活性，如果在运行当中需要对每一台设备进行调整，需要将所有设备关停才能开始调整，但这会对化工企业的持续化生产造成严重的影响。而目前PLC技术在应用期间，更为常用的控制方式为分散式控制，它可以对所有设备实施分散控制，针对不同的设备能够应用与之对应的PLC技术类型进行控制，使某个设备在运行期间即便对其设置进行调整，也不会影响到其他设备，能够使生产效率得到进一步的提升。
3.7 控制模拟量
想要提前对生产当中的各项问题进行有效的预测是一项非常困难的工作，因此，在进行化工生产的过程中，化工装置的运行也会受到各种因素的影响，而想要确保化工装置的高效运行，就必须采取相关措施。而PLC技术的有效应用，能够对装置运行当中的问题进行有效的防控，它可以对生产的整个过程进行模拟，从而确定容易出现问题的环节，通过数字化和模拟量的转化，可以使控制效率得到有效的提升。
4 结束语
PLC控制器以其卓越的逻辑控制性能，较强的独立性及较低的成本在小型成套设备上有着极为广泛的应用。本文着重讨论PLC技术在化工企业中的应用和特点，提到了气体报警监测、模拟量控制等等，相信如今化工行业加强PLC技术的应用，必然驱使PLC技术往更加强大的方向进步和发展。
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论文作者:武海东
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/10
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