小型气体反应炉的PLC控制系统

小型气体反应炉的PLC控制系统

作者：于新华

来源：《硅谷》2011年第24期

摘 要： PLC是可编程控制器的简称，现在已经广泛应用于工业过程控制领域。可编程控制器的优点在于可靠、灵活、通用性强，讨论在小型气体反应炉的控制系统中加入PLC可编程控制器，验证可编程控制器的优点，在化工生产过程中，气体反应炉的用处非常多，围绕气体反应炉的控制系统的智能化要求也越来越高，这就需要我们开发设计一种易于操作、控制简单、成本低廉、功能全面的控制系统，PLC可编程控制系统正好能满足以上的要求。 关键词： PLC；可编程控制器；小型气体反应炉

中图分类号：TP332.3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220025－01 1 小型气体反应炉的工作原理

可编程控制器的特点被广大工程技术人员所熟悉，目前已经应用在工业生产控制过程中，本文讨论的内容就是通过PLC的顺序控制来完成对小型气体反应炉的控制，在化工企业中，气体反应炉比较常见。控制工艺管线上的阀门开关，对应每一道具体工序。我们对照每一道工序，设定并调整开关时间，控制小型气体反应炉的进气和回收过程，回收时间的长短根据反应工段的气体分析器信号自动调整，进而改善产品气的品质，在布置系统时还将工序指示和阀位指示放在控制系统中，以便于能更好的控制和使用PLC可编程控制器。

小型气体反应炉的工艺管线中，共有6条通气管线，每条管线配备一个阀门，各通气管线中所通的气体不同，阀门1控制空气管线，目的是用它来控制向内是否通入空气，该管道位于小型气体反应炉的底部，使下部的反应气能充满整个小型气体反应炉并均匀分布。阀门2和阀门3控制蒸气管道即完成对蒸气是否通入小型气体反应炉通断的时间，是从反应炉的上方还是下方通入。蒸气管道分别有上下两个通气口，这样有利于反应气体能更充分的反应，哪个阀门的开关取决于气体反应的需要，是进行上吹还是下吹，通过这两个阀门的配合使用有利于气体充分的反应。阀门4控制放气管道，放气的目的是将小型气体反应炉中的残余的废气从反应炉中清理干净，进一步保证气体合成程度的提高。阀门5和阀门6控制去气管道的开关，这两个阀门分别放在小型气体反应炉的底部和顶部并配合其它阀门完成吹风和回收的过程。 2 配套设备的确定

配套设备主要包括确定输入设备和输出设备和PLC，确定了输入输出设备，根据输入输出设备选择PLC，才可以完成对系统的控制。

根据上述对系统控制要求的分析，可以确定控制系统需要一个启动按钮和一个停止按钮。用4个输入继电器作为吹风、上吹、下吹、二上吹四组时间拨盘的输入装置。用扩展插口接收

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模拟量单元送来的氢含量数值，经运算，求出氢含量与给定值的偏差，根据PID控制规律，计算出控制量，即回收时间的值，送入时间继电器。总共有7个输入端口。

根据上述对系统控制要求可知，系统需要4个输出继电器作为时间选通元件。用3个输出继电器作为工序指示驱动，用6个继电器作为阀位启动输出。总共需要13个输出端口。 此控制系统包括有开关量的控制，模拟量的输入，定时时间也有要求，所选的PLC必须满足有7个输入端口和13个输出端口，再考虑以后的发展及经济因素，可选用三菱公司的具有16个输入点数、16个输出点数和扩展口的FX2-32MR型PLC作为系统的核心元件，对系统进行控制。

3 模拟连接小型气体反应炉的PLC控制系统

由于小型气体反应炉的控制是一个顺序的时间控制流程，最适合用可编程逻辑控制器来实行控制。基于以上考虑选用FX2-32MR型可编程控制器作为主体，配备有吹风、上吹、下吹、和二上吹的BCD数字开关输入电路，气体含量模拟量输入单元，工序指示电路，阀位指示电路和启动、停止按钮，从而构成了一台模拟小型气体反应炉。

1）工序时间输入电路。在工序时间输入单元，用X0-X4这4个输入继电器作为吹风、上吹、下吹、二上吹四组BCD数字时间开关拨盘的输入总线，用输出继电器Y0-Y3作为时间拨盘的选通线，当系统启动之前先将这四组时间分别输入到相应的时间定时继电器中进行时间设定。拨盘上的数可由操作人员根据实际情况设置。

2）工序指示电路。为了减少工序指示电路所用的输出继电器的数目，采用Y4-Y6这3个输出继电器输出各工序的代码，经过74LS18译码器后分别点亮代表个工序的发光二极管指示灯，驱动电路用CMOS反向器驱动发光二极管发光。

3）阀位指示电路。把阀位指示二极管串上限流电阻并联在阀位控制电磁阀线圈两端，当电磁阀线圈接通通电时，发光二极管指示该阀门开启。

4）气体含量模拟量输入单元。把模拟量单元F2-4AD用光缆连接在FX2-32MR的扩展插口X0上，将气体分析器输出的0-10V的模拟量送往F2-4AD的一组输入端上。通过模拟单元的模数转换，将模拟量转换成相应的数字量，并经过运算计算出回收时间输入到回收定时继电器中进行定时。

通过以上的连接，模拟出了一个小型气体反应炉的控制系统，控制系统的核心是PLC可编程控制器。经过模拟试验后发现，PLC可编程控制器具有易于操作、控制简单、成本低廉、功能全面等优点。 4 结论

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本文试着讨论了小型气体反应炉的PLC可编程控制系统，这个控制系统的核心是利用可编程控制器对小型气体反应炉运行系统进行控制。它模仿了工业环境，将大的化工生产运行系统浓缩成了一个小的独立的控制系统，并加入PLC作为核心控制器。通过讨论和验证可以看出，可编程控制器的优点十分显著，完全达到了易于操作、控制简单、成本低廉、功能全面的控制系统的要求，并且具有更强的环境适应能力。利用可编程控制器对小型气体反应炉阀门进行控制，既实现了自动化，又通过对阀门开关时间设置提高了原料气的品质，简化了操作步骤。综上所述，PLC可编程控制器有着广泛的应用前景。

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