焦炉设备PLC控制系统优化

摘要：介绍了陕西陕焦化工有限公司焦炉四大车PLC控制系统的优化技术，通过给PLC输出模块增加中间继电器控制箱，将四大车PLC控制系统输出端由直接驱动负载改进为间接驱动负载，目前运行情况良好，在满足控制需求的的同时，缩减了故障诊断和排除时间，并降低了PLC模块更换频次，延长使用寿命，在行业中具有一定推广意义。

关键词：焦化 四大车 PLC控制系统 中间继电器

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0031-02

在焦化行业中，焦炉能否稳定生产，关系到焦炭的质量和煤气产量的均衡性，煤气的均衡供应是确保焦化的下游化工生产工序正常的前提条件。由此可见要保证后续化工产业链的正常运作，首要问题是保证焦炉能够正常稳定的生产，因此提高焦炉设备控制技术，对保障焦炉生产起着重要的作用，同时为企业在激烈的市场竞争中打下夯实的基础。由于焦化行业是一个特殊的行业，现场环境恶劣、连续作业、劳动密集性强，事故突发性大。因此炼焦设备电气自动化尤其重要。目前我国四大车的机械自动化和电气自动化水平已相当完善，随着计算机科学的发展和工业自动化越来越高的需求，PLC控制技术得到了飞速发展，其技术和产品日趋完善，PLC不仅以其良好的性能满足了工业的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体。我公司95万吨焦化系统四大车PLC控制系统，在近几年来实际操作使用中，发现存在部分缺陷，为了进一步提高四大车PLC控制系统的稳定性，更好的服务于焦炭生产，在具体应用中对四大车PLC控制部分进行了改进。

1 焦炉四大车PLC控制系统工作原理

焦炉四大车PLC控制系统由计算机、可编程控制器（PLC）、行程开关、变频器、电磁阀、电机等组成。PLC分主站和从站，主站安装在车上，主站与从站之间通过CANopen协议完成信号传输，从站安装在工作现场，以便于采集现场工作信号，然后传输给主站进行处理。从站根据主站发来的命令执行相应的要求并反馈信息给主站。

工作人员在控制台上，通过主令开关或按钮来控制发送信号，PLC系统通过操作平台、行程开关上的开合实现PLC的信号输入，PLC系统采集完信号，程序对采集信号进行自动处理，然后通过PLC的信号输出实现对变频器的控制和电磁阀的控制，通过变频器的输出信号控制电机运行。整个系统在各个部分的紧密结合下实现对电机的安全有效控制。

2 焦炉四大车PLC控制系统存在的问题

95万吨焦化系统自运行以来，在实际操作使用中，发现PLC控制系统存在部分缺陷，经常出现PLC模块内部点位烧坏故障和一些软故障，在排除故障时，首先检查控制线路，若线路正常，再进一步用电脑对PLC进行检测，造成排除故障时间较长，严重影响生产，且更换PLC模块频繁，费用较大，给公司带来较大的损失。

根据四大车PLC控制系统经常出现的故障以及消耗较长检修时间的现象分析原因如下。

（1）PLC控制系统输出模块直接控制驱动电路负载DC24V电磁线圈，输出点所带负荷电流过大造成。

（2）PLC输出模块触点容量过小，输出模块经常烧坏，需更换模块。

（3）发生故障后，故障点不明显，维修查找故障很困难，造成排除故障时间较长，直接影响生产。

3 工艺技术改进和解决办法

3.1 中间继电器的作用

中间继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件。继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离、功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。

中间继电器的工作原理是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的电子元件。它的输入信号为线圈的通电或断电。它的输出是触头的动作（所带常开点闭合，常闭点打开），它的触点接在其他控制回路中，通过触点的变化导致控制回路发生变化（例如导通或截止），从而实现既定的控制或保护的目的。如（图1）所示。

3.2 改进方案及措施

原四大车PLC控制系统为PLC控制系统输出模块直接控制驱动电路负载DC24V电磁线圈。如（图2）所示。

通过对PLC控制系统及中间继电器的特性进行研究后，对四大车PLC控制系统输出端由直接驱动负载改进为间接驱动负载。给PLC输出模块增加中间继电器控制箱，由PLC控制继电器，继电器控制线路负载：即PLC继电器负载。如（图3、4）所示。

由于继电器线圈和触点之间没有电气上的联系，因此，利用继电器线圈接受电气信号，利用触点发送和输出信号，从而避免强电和弱电信号之间的直接接触，实现隔离，保证PLC正常运行，延长PLC使用寿命。

3.3 实施后运行效果

通过改造后效果明显，主要优点如下。

（1）PLC输出模块小容量触点不再直接驱动负载，由继电器触点控制负荷，提高了输出触点容量，减少或避免因负载电流大直接烧坏模块的现象，延长了PLC的使用寿命。

（2）隔离继电器间接控制，判断故障较为直接，检修方便，提高了维修效率，减少了对生产的直接影响。

（3）隔离继电器带有指示灯具有手动功能，可快速排除故障，及时找出故障点，更换配件方便，减少了检修工作量，保证了正常的均衡出炉。

（4）降低更换PLC模块的频次，减少维修费用。

4 结语

通过实践证明，按照以上PLC控制系统优化措施实施后，PLC控制模块更换频次减少，故障诊断和排除时间较以往明显缩减，检修方便、效果良好，对以化补焦的焦化公司来说，焦炉四大车的正常无故障运行对系统均衡生产至关重要。

参考文献

[1]黄向慧，杨世兴等，现代电气自动控制技术.人民邮电出版社，2009.