PLC控制系统在粘合剂生产过程中的应用.pdf

墨 麦旦 D o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 - 1 0 4 1 ． 2 0 1 3 ． 0 4 ． 0 1 4 P L C 控制系统在粘合剂生产过程 中的应用 日座 日 王笑天 天津市中环自动化技术控制设备有限公司，天津 3 0 0 3 8 4 摘要P L C 控制系统是以计算机技术为基础的独特的编程、仿真、组态集成系统。本文重点介绍P LC 控制系统在化工粘合 剂生产过程中的应用，论述了该系统的组成及特点，通过实际应用验证了其系统的可靠性、实用性、数据管理的科学性。 关键词P L C过程控制；反应釜；可靠性 中图分类号T P 2 7 文献标志码B The a p p l i c a t i o n o f PLC c o n t r o l s y s t e m i n t h e a d he s i v e p r o d u c tio n W AN c Xi a o -t i a n Ti a n j i n Z h o n g h u a n Au t o ma t i o n Te c h n i c a l Co n t r o l E q u i p me n t Co ． ， L t d ． ， Ti a n j i n 3 0 0 3 8 4 ， Ch i n a Ab s t r a c t PL C c o n t r o l s y s t e m i s a n un iqu e p r o gr ammi n g， s i mu l a t i o n ， a n d i n t e g r a t e d s y s t e m， wh ic h is b a s e d on c omp u t er t e c h n o l o g y ． Th i s a r t i c l e f o c u s e s o n t h e PL C c on t r o l s y s t e m i n c h e mic a l ad h e s i v e s u s e d i n t h e pr o du c t ion p r o c e s s ， an d dis c u s s e s t h e c o mp os i t i o n a n d ch ar ac t e r i s t i c s o f t h e s y s t em． Mo r e o v e r ， b y t h e p r a c t i c al a p p l i c a t ion o f t h e s y s t e m， t h i s ar t i c le v er if i e s i t s r el i a b i l it y ， a v a i l a b i l it y ， t h e e ffic i e n c y o f d a t a ma n a g e men t ． Ke y wo r d s PL C pr o c e s s c o n t r ol ； r e a c t o r ； r el iab i l it y O引言 反应釜是化工产品生产中典型的主体反应设备，而粘 合剂又不同于其他化工产品 ，其生产过程复杂 ，影响因素 多 ，工艺要求特殊，特别是反应釜内混和物的温度 、压力 及注入专用混合剂的流量、速度等参数控制的精确与否， 直接关系到产品质量、产出率及能源消耗等。因此，常规 的控制方法很难实现反应釜参数的精确控制。如果运行中 不能及时准确地对其生产工艺参数进行控制，极易造成质 量事故及重大经济损失。为了确保生产的安全与稳定 ，选 择优秀的自动化控制系统是实现粘合剂安全优质生产的重 要环节 。 衡水新光化工有限公司一期粘合剂生产改造项 目于 2 0 1 0 年7 月完成，并投入生产，该项 目采用6 台1 5 吨桨叶式 反应釜、6 台1 5 吨乳化罐、6 台专用混合剂注入罐及其他附 属设备 ，其控制系统采用s 7 3 0 0 系 J P L C 控制系统，该系 统分为数据采集系统、模拟量控制系统 、顺序控制系统三 个部分，以保证粘合剂生产设备在正常运行及启 、停等各 种工况下都能安全、经济、可靠地运行。 1 系统组成 基于S 7 3 0 0 系列的P L C 控制系统 由硬件和软件组件组 成。硬件主要包括工程师站 、操作员站 、现场控制站等 ， 软件包含若干应用程序 ，通过这些应用程序可以组态系 统 ，并在运行期间对系统进行操作和监控。所有应用程序 都提供了图形用户界面 ，可以方便地操作 ，并且清楚地显 示组态数据⋯。 按照项 目要求 ，系统以可编程控制器为核心 ，配以 称重数字显示远传仪表、金属浮子流量计 、现场采集传感 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 器、电动调节执行机构等 ，即原料 自动称重上料 、反应釜 搅拌变频 自动调节 、乳化罐变频 自动调节、专用混合剂注 入流量 、流速 自动控制等 ，采用可编程控制器对瞬时流 量 、温度 、压力、重量 、转速等实现全部信号的采集检 测 、执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和P I D 控制算法 等指令 ，通过R S 4 8 5 数据通讯接 口与操作站相连，控制现场 设备实现生产工艺过程管理 】 。P L C 控制系统结构如图1 所 示 现场仪袁、设备 图1 P L C 控制系统结构图 2 主要功能及特点 控制系统主要功能有基础数据监控 、操作控制 、历史 数据查询、系统安全保护 、操作记录等。 1 基础数据监控 监控点 由多台HI S 同时操作，将各种实时模拟量参数 包括温度 、压力、流量、重量 、转速等 、开关量信号 包括联锁开关 、阀门状态等 及设备运行方式 启 、 停 、联锁等 进行周期性扫描或 中断请求采集，以流程图 的形式方便操作人员实现对现场各种参数的实时监控 。 2 操作控制 操作人员通过HM1 人机界面可以实现对现场所有设备 El C VO 1 ． 2 O 2 0 1 3 N o ． 4 4 7 日廑旦塞 目 的操作控制 ，同时还可以实现对各控制回路设定值的设置 与报警值的修改。 3 历史数据查询 系统可 自动记录、保存运行中的各种数据 ，以曲线的 形式分析 ，方便操作人员对所有历史数据的查询、打印， 为产品质量的分析、追溯 、改进提供科学依据。 4系统安全保护 设置了系统操作人员专用授权密码，防止非授权人员 操作该系统，避免了因误操作造成的损失。 5操作记录 记录任何操作人员对所有设备的操作情况，便于管理 人员对运行人员的管理与考核 ] 。 该系统的主要特点是可靠性高 ，抗干扰能力强 ，P L C 带有硬件故障自我检测功能 ，出现故障时及时发 出报警 信息，由于在应用软件中编入了外围器件的故障自诊断程 序，使系统除P L C 以外的电路及设备也获得故障自诊断保 护，从而提高了整个系统的可靠性。 另外该系统还具有功能齐全 、编程组态便捷 、仿真调 试方便等特点。 3 控制方案 3 ． 1 自动称重上料控制 自动称重上料控制的目的，是确保各种原料投入的重 量准确 ，同时符合粘合剂生产所用各种原料之间的比例关 系。计数比较器与采集重量测量信息是 自动上料控制的基 础，控制程序是完成自动上料的核心，在设备调试中，控 制系统通过称重模块对原料重量参数的采集，与投料给定 值进行计数、比较 ，按照生产工艺要求 ，控制原料输送管 道阀门，实现自动称重上料控制。如图2 所示。 图2自动称 重上料 控 制 系统 依据生产工艺要求编制的控制程序 ，简化了生产流 程 ，降低了工人的劳动强度，操作人员只需通过 自动称重 上料操作界面，输入不同原料重量设定值、确定乳化罐的 选择 ，便可完成 自动称重上料。 3 ． 2 专用混合剂注入流量控制’ 专用混合剂参与反应釜内的混合原料反应 ，反应釜内 由于专用混合剂注入产生放热反应，为确保在工艺要求的 温度及时间范围内充分反应，采用串级调节过程严格精确 控制专用混合剂注入的流量，以保证反应釜在规定时间内 的温度恒定在工艺要求范围内。反应釜内温度的高低反映 专用混合剂注入反应釜内的流量，根据专用混合剂注人流 量与反应釜内温度的比例换算关系，调整专用混合剂注人 流量大小与反应釜内原料负荷匹配，最终落实控制专用混 合剂注入流量 ，确保反应釜内的温度恒定 ，使各原料的充 分反应达到最佳状态， 使每个批次产品质量一致 、稳定、可 4 8 [ E l O V o1． 2 O 2 0 1 3 No ． 4 靠。流量控制如图3 所示。 图3 专用混合剂注入流量控制系统 4 ． 3搅拌变频调节 根据搅拌运行转矩大的特点，采用搅拌变频调速，变 频器的软启动功能可大大减小启动冲击电流，减少对电网 的冲击。变频调节根据不同工艺 、不同物料及时给定不同 的转速提高产品品质，通过变频调节实现节能降耗。如图4 所示 。 图4 搅拌变频调节系统 4 结束语 该控制系统已在粘合剂的生产 中实际应用 ，在生产 过程中P L C 控制系统充分发挥 了其配置灵活 、控制稳定可 靠 、编程、操作方便和可现场调试的优点，系统的自动控 制达到了预期的效果 ， 并在节能降耗 、降低劳动强度等方 面起着积极的作用，同时该方法对其他设备及生产线的控 制也具有一定的参考价值。口 参考文献 [ 1 】 张怀勇． 西门子 自动化系统实战 7 , 13 P C S 7 应用实例 『 M】 ． 北京 人民 邮电出版社， 2 0 0 7 [ 2 ] 储云峰 西门子电气可编程序控制器原理及应用【 M】 ． 北京机械工业 出版社， 2 0 0 6 ． f 3 】 张运刚， 宋小春，郭武强．从入门到精通西II] 子s 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C 技术 与应用『 M] 北京 人民邮电出版社， 2 0 0 7 f4 】 贾德胜 P L C应用开发使用子程序【 M】 北京 人民邮电出版社， 2 0 0 6 ． 作者简介 王笑天 1 9 5 6 - ， 男， 工程师， 主要从事 自动化控制工程技术工 作。 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 2 7 2 0 1 3 年1 ． 6 月规模 以上仪器仪表制造业工业企业 主要财务指标 国家统计局发布了2 0 1 3 年1 6 月规模以上工业企业主 要财务指标。其中，仪器仪表制造业主营业务收入3 4 5 0 ． 5 亿元 ，同比增长1 6 ． 7 ％，利润总额2 5 2 ． 4 亿元，同比增长 1 2 ． O ％，主营活动利润2 4 5 ． 9 亿元 ，同比增长1 O ．7 ％。