PLC技術在化工制氫自動化中的應用

隨著科技發(fā)展和PLC技術的日益成熟，PLC技術在化工制氫方面的應用極大程度地推動了化工制氫領域的發(fā)展，在提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、減少安全事故、保證生產(chǎn)安全方面優(yōu)勢巨大，因此對PLC技術在化工制氫自動化上的實際運用進行深入研究是非常有必要的。

 1 PLC技術概述

 1.1 PLC簡介及發(fā)展

 可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，是一種為在工業(yè)環(huán)境下使用而專門研發(fā)、內(nèi)置有微型處理器的自動化控制的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，能夠?qū)⒖刂浦噶罴磿r寫入內(nèi)存進行存儲和運行。PLC大都由CPU、電源、指令和數(shù)據(jù)RAM、input/output電路、AD等功能單元組成。

 從20世紀60年代到21世紀的今天，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，PLC的發(fā)展越來越適應于現(xiàn)代工業(yè)化的需求。在世界各工業(yè)大國的研發(fā)下，PLC家族的大型機和微型機面世，同時還出現(xiàn)了種類繁多的特殊功能單元和功能各異的可拓展模塊，發(fā)明了各種人機交換界面單元、信息交換單元。PLC的技術發(fā)展和完善以及豐富的周邊配套設施，使得PLC技術在工業(yè)控制設備廣泛運用，同時使設備操控越發(fā)簡單。廣州黑燈科技有限公司是專業(yè)從事各類行業(yè)各種類型的自動化控制系統(tǒng)開發(fā)和自動化工程項目承接，機械自動化設備生產(chǎn)，化工設備研制生產(chǎn)（擁有D1,D2壓力容器生產(chǎn)許可），智能機械人研究制造，自動化生產(chǎn)流水線，可應用在各類工業(yè)生產(chǎn)上使用，技術團隊已在自動化控制方面積累了豐富的技術和經(jīng)驗，是一家專注于自動化控制系統(tǒng)開發(fā)、自動化工程項目承接和技術服務的技術型企業(yè)。自動化配置緊自動急切斷聯(lián)鎖裝置，并且應配備光聲報警系統(tǒng)。能有限降低人員的傷亡的情況，減少財產(chǎn)損失。緊急切斷聯(lián)鎖裝置防止事故的發(fā)生。歡迎來電討論咨詢，關生18565060664   http://www.gzheideng.com/

1.2 PLC的特點及優(yōu)勢

 PLC具有穩(wěn)定可靠、編程容易、功能齊全、應用靈活方便、運行處理速度快、安裝操作維護方便等優(yōu)點。PLC基本都使用單片微型計算機，具有高度集成的特點，同時還具備自診斷功能，擁有特定的保護電路，使得系統(tǒng)的可靠性有保證；另外PLC的運行由程序執(zhí)行控制，運行處理速度快；PLC有五種標準化編程語言，具體是三種圖形語言：順序功能流程圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)；兩種文本語言：指令表(IL)、結構化文本(ST)。此外，PLC可以支持其他多種編程語言，包括C，Basic等等，能夠廣泛地使用在不同的場合。PLC技術的應用一般都簡易迅捷，在應用時，可以使用相對簡單的編程語言系統(tǒng)將相關操作完成，對既定程序進行適當?shù)匦薷模纯蓾M足實際應用。

 2 PLC技術在化工制氫自動化的應用

 2.1 PLC技術在工業(yè)制氫的應用實現(xiàn)

 以下以一個實例來說明PLC技術在工業(yè)制氫的應用。圖1是某制氫系統(tǒng)原理圖，包括以下部件：反應箱A、反應箱B、水箱2、換熱器3,4、氣液分離器5、活性炭吸附裝置6、氫氣泵7、氫氣儲存罐8，9、隔膜泵10,11、加熱緩存罐12、循環(huán)離心泵13、管帶式風冷器14、膨脹壺15、水流量計16、水流量計17、側(cè)路進水閥18、阻火器19。系統(tǒng)中反應釜1A、1B內(nèi)有壓力傳感器，水箱2中有液位傳感器。

 系統(tǒng)裝填物料后開始運行，由PLC控制開啟隔膜泵11，加水到加熱緩存罐12加熱到90℃停止加熱，再開啟進水管路上的隔膜泵和電磁閥，實行首次加水。待反應物與水反應使反應釜壓力上升到0.01MPa時，判斷為已反應，開啟系統(tǒng)的自動模式。出氫速率可以根據(jù)加水的速率來調(diào)節(jié)，當反應箱壓力上到0.01MPa時，開始出氫，同時檢測出氫溫度，當出氫溫度高于30℃時，由PLC控制開啟離心泵13、管帶式冷風器14，進行循環(huán)冷卻。從換熱器4冷卻出來的氣液混合物到氣液分離器5分離氣液兩相，由PLC檢測分離器5液位?；钚蕴课窖b置6吸附氫氣中的水和雜質(zhì)。當反應箱壓力高于0.01MPa時PLC控制開啟氫氣泵7，把氫氣抽到氫氣緩存罐，使反應箱的壓力下降到常壓，關閉氫氣泵，始終保證反應箱在接近常壓下制氫。質(zhì)量流量控制器計量出氫速率、累積量和控制出氫的速率，保證出氫速率穩(wěn)定。當反應箱的反應速率過快，壓力超過0.04MPa時，將開啟放空閥，放空反應箱的氣體，使反應箱壓力下降，保證系統(tǒng)安全可靠。利用信息集成，并通過數(shù)據(jù)交互將系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)顯現(xiàn)在人際交換界面上，做到遠程監(jiān)控。

2.2 PLC技術在工業(yè)制氫應用的技術分析

 在該化工制氫應用中，各個裝置的自動控制可由PLC技術實現(xiàn)，PLC在一個掃描周期內(nèi)運行完成輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段。在化工制氫系統(tǒng)運行期間，PLC的CPU以特定的運行速度循環(huán)不斷地掃描。

 在該工制氫應用中，閉環(huán)控制被普遍應用在自動控制系統(tǒng)中，如對運行中的氫氣泵進行自動控制，又如在水加熱控制系統(tǒng)，液位、溫度、壓力、流量、散熱等的控制系統(tǒng)等等，都是采用了閉環(huán)控制系統(tǒng)。

在該化工制氫應用中，順序控制的應用將一個控制系統(tǒng)分解為幾個相互之間獨立的控制動作，且為了保證生產(chǎn)的運行正常，各獨立控制動作能不出差錯地按照給定的先后順序依次執(zhí)行任務。制氫系統(tǒng)使用順序控制可以有效提升制氫的穩(wěn)定性與效率。

 在該化工制氫應用中，PCL系統(tǒng)可以對系統(tǒng)的每一個部件、每一個流程進行監(jiān)控，并在檢測到發(fā)生故障時迅速自動停止系統(tǒng)運行，以防止故障導致事故，保證生產(chǎn)安全。觀察遠程監(jiān)控的人機交換界面的參數(shù)，用戶可以迅速判斷故障的類型和位置并消除故障。

 3 PLC技術在化工制氫自動化應用中的注意事項

 3.1 工作環(huán)境

工業(yè)化工生產(chǎn)的設備運行環(huán)境惡劣，而PLC的高效運行對環(huán)境有一定需求，因此需要采取措施對工業(yè)化工生產(chǎn)環(huán)境進行適當?shù)母纳?，以滿足PLC的運行。

 溫濕度：PLC的運行環(huán)境溫度大都在0～55℃，因此盡量將PLC安裝在通風良好的環(huán)境中，如有條件可以配備散熱風機，同時遠離熱源，避免陽光直射。另外需要將空氣相對濕度控制在 85%以下，保證空氣始終處于無凝露的狀態(tài)，以保證PLC的絕緣性。

振動：PLC的安裝必須遠離特別強烈的震動源，同時應避免低頻的頻繁或連續(xù)振動。然而實際使用環(huán)境中振動是難免的，此時必須采用有效的減震措施，例如采用塑膠腳墊。本例中裝有PLC的防爆電氣盒安裝時使用了塑膠減震腳墊，以降低受到振動的影響

 空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如化學的酸堿等。在化工行業(yè)PLC的使用環(huán)境惡劣，空氣可能會有大量的粉塵以及具有腐蝕性的氣體，此時PLC應裝在單獨的密閉性良好的控制室或防爆電氣柜中。本例中使用了防爆電氣盒，以保證PLC能夠在系統(tǒng)中穩(wěn)定運行。

 電源：輸入端使用外接直流電源時，因直流紋波電壓會對PLC的通信造成一定的影響，因此需選用性能良好的直流穩(wěn)壓電源。同時在安裝線路時，遠離高壓線，以降低干擾。

4 結語

PLC 技術在化工制氫裝置中的高效應用，使得化工制氫裝置的自動化控制水平得到有效提升，這不但能夠提高化工生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，還能使安全生產(chǎn)得到相應的保證。企業(yè)想要將這些優(yōu)勢在實際化工生產(chǎn)中發(fā)揮出來，則需要對 PLC 技術在化工行業(yè)應用進行深入地研究，在環(huán)境控制、安裝、故障處理等方面采取科學合理的應用措施，并將其落實應用到化工裝置自動化控制中，使得化工行業(yè)走向自動化、智能化，促進化工制氫工業(yè)的自動化技術水平不斷提升。

上一篇：工業(yè)自動化控制系統(tǒng)有哪些？幾種工業(yè)控制系統(tǒng)介紹

下一篇：現(xiàn)代制藥生產(chǎn)自動化控制中DCS系統(tǒng)的應用分析