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基于PLC的化工自动化控制系统

设计和实现

摘要：在化工生產大规模发展的背景下，为了满足安全精

细化工生产的要求，人们对化工处理控制系统的性能和功能

提出了更高的要求。特别是PLC在化工控制系统中的应用，

不仅取代了仪表设备，而且弥补了化工自动化控制领域设备

通用性的弱点和设备维护困难等问题，大大提高了化工生产

的控制能力。然而，受自身技术发展等因素的限制，PLC在

化工自动化系统中的应用还缺乏数据库和功能扩展等方面

的功能。基于此，该文主要对于化工自动化控制系统基于

PLC进行设计和实现，弥补当前存在的不足，以期为今后的

研究方向提供参考，促进化工领域更好的发展。

目前，我国的化工行业的生产模式正变得越来越复杂，但

也向着自动化和高速化的方向发展。因此，在这样的环境下，

为了实现生产过程的经济性、可靠性和安全性的目标，严格

控制生产过程中的各种参数是非常重要的[1]。因此，PLC控

制系统在化工自动化系统的安全与控制设计中起着关键作

用。该文分析了化工自动化系统中应用PLC控制系统框架的

工作原理和架构。

PLC控制系统（ProgrammableLogicController，PLC）

是一种可编程逻辑控制器。PLC能够取代传统的继电器控

制装置，具有模拟服务处理、运动控制功能。在控制技术、

信号处理、计算机技术中非常常见。PLC控制系统包括处理

器、输入装置、存储器、输出装置、电源等[2]。工作过程中

必须进行以下连接：第一，采样输入。在PLC控制系统的输

入状态下，进行扫描、读取，然后将读取后的内容储存在I/O

映像单元内，实现控制器的执行与输出功能。其次，程序实

施。PLC控制系统采用自上而下扫描方式，在梯形空间结构

中进行扫描与其优化。而针对其触点构建，则主要是通过控

制线路的顺序来构建[3]。第三，输出环节。扫描后，PLC控

制系统会自动更新状态，完成输出功率，并在外围控制面板

I/O上更新PLC控制系统，使功能更加强大、应用更加广泛，

保证了PLC控制系统的优化作用。图1为PLC控制系统示

意图。

2基于PLC的化工自动化控制系统设计

基于当前的自动化控制理论下，人们根据生产、发展需要

来构建技术和科学知识，建立自动化控制系统。近年来，在

许多制造和实践过程中，自动化控制管理已经从过程控制转

变为SISO系统，保障整个单元操作的系统性运行。另外，

站在应用实践的角度构建可以满足化工行业生产的控制方

法、控制技术，构建数学化模型。但是，这一方法存在误差，

会导致实际应用过程中出现许多问题。因此，利用PLC控制

系统，实现化工生产的自动化控制，能够有效的解决这两个

问题，而且促进了理论研究与应用实践的紧密结合[4]。

2.1PLC控制系统的软件设计

在设计基于PLC控制系统的化工自动化控制控制系统软

件时，必须遵循一定的规则。首先，必须最大限度地满足控

制设备的控制要求;其次，PLC控制系统的功能必须可靠、

安全，这对提高系统的功能起着重要作用;最后，加強健全成

本控制，可以科学提高项目效益。化工自动化控制系统中，

会对化工生产过程造成影响的因素很多，因此对PLC控制系

统设计软件的控制要求也不同。总体而言，PLC控制程序的

安装结构可分为基本程序和模块程序。此外，基本程序不仅

可以控制简单的生产过程，本身还可以应用于具有组合模块

结构的一个程序，保持不同模块之间的相对独立性，连接也

非常方便，调试和修改程序的操作性非常强。

2.2PLC控制系统硬件设计

基于PLC控制系统来设计化工自动化系统，在构建系统

中需要针对PLC控制系统的基本设计原理来开展，以确保系

统要求，实现操作人员的现场检查，并建立“自动”与手“动”

控制的双重模式。在控制和开关电路中，操作人员针对手“动”

构建硬件系统，实现控制电磁阀的建设。而“自动”控制则需

关注PLC控制系统的硬件配置，了解其操作规则并遵循标准

流程，结合实际情况，根据时间顺序进行一次化工自动化生

产的下料“”与输送“”。构建好后，应使用EV1阀通电，然后

打开下料阀。打开后，按照标准时间进行关闭，然后打开Ev2

阀，实现输送“”功能的构建。同时，根据上述步骤进行反复

构建，最后发送停止“