试论化工企业生产中PLC电气系统的设计与应用

【摘要】随着自动化项目的逐步展开，化学工业的生产技术也得到了稳步提高，PLC设计以及化工企业电气系统的设计与应用问题还需要进一步完善。

【关键词】化工企业；PLC；电气系统

一、 PLC系统概述

自1969年问世以来，PLC在工业自动化领域的核心地位就一直坚不可摧。它改变了以前只能借助于继电器和步进器等机电器件进行逻辑和顺序控制的传统控制模式，并在作为主流控制器的几十年间，不断依据用户的不同需求提升各种功能，现代PLC还引入了计算机技术和信息技术，以适应现代工业环境的要求。在“十二五”期间，国家明确要大力提倡发展装备制造业及基础制造业，减少高耗能产品的使用，相关有利政策都会促进PLC产品健康快速发展。

二、化工企业生产中PLC设计

PLC控制系统根据企业生产中的自动化复杂程度不同，依据不同的要求设计出不同的软件。在PLC控制系统中，软件程序总体可分为基本程序和模块化程序两个模块。为了使在调用的过程中减少内存占用量和编程量，使其PLC程序的编制大型优化，允许重复调用，则需要把正反自锁互锁转程序整合后封装成为一个模块。整合后的各个子模块都具有相对的独立性，这种方法能够使简化连接关系，优化调试修改。所以这种程序的涉及思想是业内人士都极为推荐的。

三、化工企业电气系统设计要点

化工企业电气系统的设计需要以安全性、可靠性和稳定性为依托。化工企业电气系统设计的理念就是安全，同时安全也是化工企业生产的首要要求。由于化工企业的生产产品的特殊性，产品普遍具有易燃易爆、有毒有害的特点，因而化工企业对于电气系统设计具有较高的要求。化工企业电气系统设计首先要满足化工企业的特殊安全性的要求，其次需要满足生产实际要求。因此，在化工企业电气系统设计过程中，需要全面把控设计的科学性、合理性和安全性，充分考虑各方面因素，具体表现在以下两个方面：

1. 防火、防爆设计

在化上企业电气系统设计时应特别注意防火、防爆设计。由于化工企业生产的过程存在很多为易燃、易爆介质，因而在试生产阶段和正常生产过程中，易引发重大安全事故。因此，在电气系统设计的过程中，必须重点注意防火、防爆设计，特别是电气引火源的防范与制止。为了保障安全生产，应将正常运行时易产生火花的电气设备，如变配电设备、开关柜、事故发电机等设计布置在爆炸危险性较小或没有爆炸危险的区域内；依照相关电气系统安全设计的要求，尽可能均衡设计电气线路走向，保障整个电气系统以及分支变配电系统的电气负荷的均衡性。在进行线路设计时，应当注意电气系统布局的合理和分析的密集性。同时，由于化工企业电气线路所处环境比较恶劣，线路容易出现老化以及变形，导至电气线路绝缘下降设置出现电气线路，这样状况的发生严重影响化工企业的安全生产。因此，在设计线路时，应当尽可能的考虑设计线路走向的合理性，以保证走向的安全性。此外，化工企业生产过程中，由于坏境温度较高，如果线路布局过于密集，就容易产生磁力效应，进而影响到企业的生产安全。而合理的线路布局设计以及合理性的密集度设计，可以从根本上保证化工企业电气系统的安全与可靠。

2.操作空间设计

在进行设计化工企业电气系统时，应当特别注意保证足够的操作性空间。在化工企业电气系统的运行过程中，保障具有足够的电气操作空间，不仅可以延长电气自身寿命，保障电气在运行过程中的安全性，而且也可以保障维修可以有足够的空间进行维护。而具有足够的操作空间可以使得电气系统之间的距离拉大，进而减小相互的磁力的影响，同时足够的操作空间对维修人员及电气操作人员的身体健康有重要的意义。此外，在线路设计时，应当保证足够的防火空间。电气系统线路设计常常采用隐蔽性设计，而这恰恰决定了其防火空间的局限性，而在一定有限的防火空间的条件下，一旦发生火灾，就会引发大面积的灾害，甚至危害化工企业的整体安全。因此，在化上企业电气系统设计时应注意保障足够的防火空间。

四、选择合理的电压等级

在电气系统设计中，选择合理的电压等级显得尤为重要。选择合理的电压等级不仅是电气系统设计的基本要求之一，也是体现设计要点以及设计理念的前提。在电压等级提高的要求下，只有合理地选择电压等级，才能充分发挥电气系统的作用。一般的化工企业采用的是旧式电气系低压220/380V的系统，中压为10kV系统，再往上多为35kv 或110kV的系统。而随着科学技术的提升以及生产力的进步，化工企业正走向了规模化、现代化、大型化，电气设备的电容量就需要越来越大，因而对电气系统具有越来越高的要求，这种旧式电气系统设计已不能满足当代化工企业的电压等级设计要求。因此，合理的提高电压等级已成为必然趋势。在电气系统设计中选择电压等级时，应当注意如下几个方面：

1.当对于化工企业厂区面积不大且负荷集中，用电容量在5～10万KVA时，可以选用110kV直接进线通过变压器直接变为10kV供电，而如果负荷分散并且厂区向积大时，需要考虑增加35kV环节，同时采取三级配电处理。

2.当化工企业用电容量在5万KVA以下时，可以通过变压器直接变为10kV供电，并且不设置中间的35kV环节，而选用110kV直接进线，尽量将变电站放在负荷中心，采取两级变配电。

3.当化工企业用电负荷较小时，尽量用一级变电来满足生产负荷，可直接使用10kV或35kV进线。

4.进行规划设计时，应当具体情况具体分析。

5.供电系统的电压选择的原则是就高不就低，应当尽可能的选择高的电压等级，尽量减少变电的级数，以减少损耗以及设备投资和变电过程中的损耗。

五、继电保护的配置

继电保护是保证用电安全的重要措施，同时是对电气系统的补充。而继电保护配置是实现稳定安全设计要点的重要保证，也是电气系统设计的重点之一。

1.继电保护定值的配合问题

继电保护定值的确定直接关系着供电系统安全与稳定。当系统出现故障时，只有当继电保护定值的设计合理，才能实现快速、准确、有选择、可靠地将故障设备切除，进而保证系统的安全运行。在保证被保护设备安全的前提下，上一级设备的定值在保证设备安全的前提下应当适当加大，而末端设备保护定值一旦尽量的取小，进而达到增大级差和时间差，在避免越级跳闸的同时，尽量缩小停电范围。

2. 电源进线的自动重合闸的问题

由于电源进线架空线路的故障多以瞬时故障，因而对于这类情况在进行线路设计时，应当允许设计重合闸，可以设计线路故障自动重合闸一次。而对于带自备发电机的化工企业，可能不允许线路自动重合闸，这时一定要协调相关设计部门，在确保安全的前提下，增设安全联锁装置。

结语：为了加强化工生产工艺的安全性和稳定性，PLC系统（即可编程序控制器）在化工行业生产过程中控制系统的设汁、机械安全的保护等方面有着十分重要的作用。新形势下，随着国际范围内化学领域先进科学技术的不断涌现，化工企业中所采用的新工艺和新技术也在不断增加，做好电气系统的合理设计保障其电气系统的安全性能、可靠性能和稳定性能。

参考文献：

[1]吕隆壮，董桂成，张俊华，张汝山. 化工企业电气系统设计要点分析[J]. 电气技术，2010，02：6-11.

[2]王月影. 化工企业电气系统设计综述[J]. 企业研究，2011，12：165.