粉料气力输送装置的PLC控制系统设计.pdf

第 4 7卷第 5期 2 0 1 1年 l O月 石油化工 自动化 AUT0M AT1 0N I N PETR - CHEM I CAL I NDUSTRY Vo 1 ． 47，No ．5 Oc t o be r ，2 01 1 粉料气力输送装置的 P L C控制系统设计 周 哲 民 湖南化工职业技术学 院 ， 湖南 株洲4 1 2 0 0 4 摘 要 针对脉冲式粉料气力输送装置工艺控制的特点 ， 按照工艺 控制要 求、 P I C控制 时序图 、 P L C梯形 图、 控制原 理图 、 仪表选型和 P I C的 I ／ O接线 图的设计路径 ， 阐述 了一套基于 P L C的程序控制系统设计方 案。实践证 明该控制系统经 济可靠 ， 性能 良好 。 关 键 词 脉 冲式 ； 粉料输送 ； 控制时序图 ； 梯形图 中图分类号 T P 2 4 1 ， T P 2 7 3 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 1 0 5 0 0 4 3 0 3 PLC Co nt r o l S y s t e m De s i g n o f Po wd e r Pne u m a t i c Tr a ns p Or t a t i O n Zho u Zhe mi n Hu n a n Ch e mi c a l Vo c a t i o n Te c h n o l o g y C o l l e g e ，Zh u z h o u，4 1 2 0 0 4 ，Ch i n a Ab s t r a c t Bas e d on t he c ha r a c t e r of t he pul s e d powde r pne um a t i c t r a ns por t a t i on i ns t a l l at i on，one s e t of PLC pr ogr a m m e d c o nt r ol s y s t e m s c he m e i s pr e s e nt a c c or di ng t o t he pr oc e s s r e qui r e me nt， PLC c ont r ol s e qu e nt i a l c ha r t，PLC LAD ， c o nt r ol s c he m e， i ns t r um e nt s e l e c t i on a nd d e s i g n pa t h o f PLC i ／ o wi r i n g d i a g r a m．Th e p r a c t i c e s h o ws t h i s n e w c o n t r o l s y s t e m i s e c o n o mi c a n d r e l i a b l e wi t h g o o d pe r f or m an c e ． Ke y wo r d s pu l s e d t y pe；p o wde r pn e u m a t i c t r a ns po r t a t i o n；c on t r o l s e qu e n t i a l c ha r t ；LAD 0 引 言 在化 工 工 业 生 产 中 ， 许 多 原 材 料 、 半 成 品 和 产品是粉粒状物料 ， 能否准确、 高 效、 稳定 地输送 该 物料 是 保 证 化 工 装 置 正 常 生 产 的 关 键 。粉 料 气力 输 送 为 全 封 闭 操 作 ， 密 闭性 能 好 ， 空 气 和 物 料在 管道 中处 于 悬 浮 状 态 ， 且 低 速 输 送 。 系 统 传 动部件少 ， 具有无粉尘 飞扬 ， 操作 现场洁净 ， 输 送 距离远 ， 输料管无磨损 以及 易于维护 和检 修等优 点 ] 。随着生产 过程 自动化先 进技 术 的快速 发 展 ， 具 有 全 密封 式 自动 化 控 制 的 粉 料 气 力 输 送 是 一 种较 为理 想 的粉料 运输设 备[ 2 ] 。笔者 针对 中 盐 株 洲 化 工 集 团公 司 P VC粉 料 气 力 输 送 装 置 设 计 了 一套 基 于 P L C的 全 自动程 序 控 制 系 统 。实 践证 明 ， 该控制系统结 构简单 ， 性 能 良好 ， 完全满 足工 艺 控 制 的要 求 。 1 工艺 流程 简介 该公司 P VC粉料气力输送装置是一种利用气 流在 管道 中运 输 物 料 的方 法 。主 要 工 艺 流程 是 先 将物料送入发送罐 中， 利用压缩空气及补气管 中的 喷嘴将气流及物料形成涡流状 ， 经输送管道和料气 分离器至成 品仓_ 3 ] ， 图 1 所示为脉冲式粉料气力输 送装置带控制点 的工艺流程 图。从粉料 干燥系统 来的物料首先经振筛机过筛 ， 初始状态时 ， 下料气 动蝶阀 X C 1 0 1打开 ， 回压 阀 XC 1 0 4打开 ， 发送 罐 与成品仓压力平衡 ， 物料进入发送罐。当发送罐料 位 L 。 达 到 9 O ％ 上 限值 时 ， 阀 X C 1 0 1关 闭 ， 加 压 阀 X C 1 0 3打 开 ， 阀 X C1 0 4关 闭 ， 当 发 送 罐 P S 1 0 1 压力 达 到 0 ． 6 MP a上 限值 时 ， 延 时 t 。 s ， 打 开 出 料 阀 XC 1 0 2 ， 延 时 t s ， 脉 冲 阀 X C 1 0 5动 作 ， 打 开 时间为 t s ， 关闭时间为 t s ， 形成持续脉冲， 粉 料经 阀 X C 1 0 2连续不停地输送至成品仓， 当发送 罐压力 P 。 。 低于 0 ． 2 MP a下限值 时， 延 时 t 。 s ， 阀 X C 1 0 3 关 闭 ， 阀 XC 1 0 4打开 ， 阀 X C1 0 5停 止 动 作， 延时t s ， 阀 XC 1 0 1又打开 ， 阀 X C1 0 4打开， 发送 罐 与成 品仓压 力平 衡 ， 又重新 启动 下一 轮 的下 料 和输送 ， 从 而实 现发送 罐 装料 到成 品仓粉 料输 送 的全 自动 顺序 控制 ] 。 2 控 制系统 设计 2 ． 1 P L C控 制 时序 图的 设计 依据 工艺 流程 和控 制要 求 ， 将 该控 制过 程分 成 下料 、 加 压 、 出料 和 回压 四个 阶 段 。粉 料 气力 输 送 收稿 日期 2 0 1 1 0 7 1 8 修 改稿 。 作者 简介周哲 民 1 9 7 O 一 ， 男 ， 湖南 邵东人 ， 工程 硕士 ， 主要 从事计算机过程控制和控制工程设计 ， 任副教授 、 高级工程 师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 4 石油化工 自动化 第 4 7卷 装置 的 P L C控 制 时 序 图设 计 ， 如 图 2所 示 。在 开 车调试 时， 计时器 t ～ 的设定值根据工况情况来 设定， t 一般 要 求大 于 发送 罐 加压 到压 力 超过 0 ． 6 MP a的时 间 ， t 4大于 t 3 [ 。 图 1 脉 冲式粉 料 气力输 送装 置带控 制 点的 工 艺 流 程 i i l亡 l b i i ． 时 I 剐 图 2 粉 料 气 力输送装 置 的 P L C控 制 时序 2 ． 2 P k O梯形 图和 控制原 理 图的设 计 依据粉料气力输送装置 的 P L C控制时序 图， 设计 P L C梯形 图和控制原 理图 。为了提高控 制 系统 的可靠性 ， 设 计 了 自动和 手动切 换 系统 ， 一 旦 P L C出 现 故 障 ， 可 从 自动 状 态 切 换 至 手 动 状 态 ， 从 而不 影 响 工 艺 正 常 生 产 [ 6 ] 。粉 料 气 力 输 送 装 置 的 P L C梯形 图和 控制 原 理 如 图 3 ～4所 示 。 Y0 3 回压阀控制输 出 Y0 0 下料 阀控制输 出 Y0 2 J J N 压 阀控制输 出 M5 发送罐料位上限 输出 X 4 发送罐送料启动 信号 由S W 1 0 1 产生 x1 发送罐压力上限 报警信号 X 2 发送罐压力下限 报警信号 x 3 出料罐压力上限 报警信号 Y 0 1 出料阀控制输出 ； { l 荸 料 位 上 限 Y 0 4 脉冲阀控制输出 图 3 粉料 气力输 送装 置 的 P L C梯 形 图 D1 0 1 为下料阀开指示灯 XC1 0 I 为下料阀 D1 O 2 为出料阀开指示灯 XC1 0 2 为出料阀 D1 0 3 为加压阀开指示灯 XC1 0 3 为加压阀 D1 0 4 为回压阀开指示灯 X C1 0 4 为回压阀 Dl 0 5 为脉冲阀开指示灯 X C1 0 5 为脉冲阀 图 4粉料 气力输送 装 置控 制原理 示 意 2 ． 3 仪表选 型 2 ． 3 ． 1 可 编程控 制器 选 型 依据粉料气力输送装置的 P L C梯形图和控制 原理图进行 分析 ， 可编 程控 制器选 用 三菱 F X 2 1 4 MR P L C， 输 入 开关 接 点 共 8点 ， 输 出 开关 接 点 共 6 点 ， 输 出接 点为 继 电器触 点输 出Ⅲ 7 。 2 ． 3 ． 2料 位开关 选 型 L S 1 0 1料 位 开 关 选 用 S P系 列 射 频 电容 料 位 H L H L O C O C o C 0 C 0 C 【 】 _I ∽ _【 0_I ∞ _1 0_【 u 0 _I u n 0 _【 0 寸 0 _【 U 0 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 周哲 民．粉料气力输送装置 的 P L C控制系统设计 4 5 开 关 ， 当探 头检 测 到 料 仓 内物料 超 过 上 限值 时 ， 就 会 发生 高 位 报 警 ； 当 探 头 检 测 到 料 仓 内 没 有 物 料 时 ， 就会 发 生低 位报 警 。 2 ． 3 ． 3压 力开 关选 型 P S 1 0 1和 P S 1 0 2压力开关选用 0 ． 0 3 ～1 MP a 的 HYP系列隔膜压力开关 ， 防止粉末物料堵塞取 压管道， 要求压力下 降至 0 ． 2 MP a 下切换值 发出 触点信号l 8 ] 。 2 ． 3 ． 4开关 阀选 型 X C 1 0 1 X C 1 0 4选 用 气动球 阀 ， X C l o 5选 用 电 磁阀， 满足脉冲切换动作时间的需要。 2 ． 4 P L C I ／ O接 线 图的设 计 依据粉料气力输送装置的 P L C控制原理图和 接线端分布 图， 设计粉料气力输送 装置 的 I ／ O接 线图， 粉 料 气 力输 送 装 置 的 I ／ O 接 线 图如 图 5 所 示 。 一 ⋯ ⋯ ⋯ s w C0M 0 XO X l X2 X3 X4 F X2 一 l 4M R G L N C0M 1 Y0 O Y0l YO 2 YO 3 Y0 4 l 一 一 l ’开 1 关 开 I 关 开 I 关 开 1 关 ．自 动 自 手 ．／ 自 动 手 自 动 手 ．／ ’ 自 动 手 荔 ] 广 ] 厂 。 4 中 叭 气 中 专 XCl 01 XCl 0 2 XC1 O 3 XC 1 0 4 XCl 0 5 - 2 2 0 V A C 图 5 粉料 气 力输送 装 置的 I ／ O接 线示意 3 结束 语 该 P L C投运 以来 ， 大 大提 高 了产 量 ， 降低 了能 耗 ， 每年为公司节能降耗达 4 0余万元人 民币； 同时 还减轻了工人劳动强度， 提高了工艺生产的自动化 水平和生产管理水平 ， 具有较高的推广应用价值 。 参考文献 [1] 聂殿涛．粉料气 力输送装 置 的控 制[ J ]． 石油 化工 自动化 ， 2 0 0 5 ， 41 4 1 41 6 ． [2] 李序， 金喜平 ， 季秀丽．气 力输送 管道 中固体颗粒 质量流 量测 量技术及 装 置 [ J ] ．仪 器仪 表 学 报 ，2 0 0 1 ，2 2 4 8 一] 6． [ J ] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 丽 ， 金喜 平 ， 李 书平 ， 等 ．煤 粉质量 流 量实 时监测 系统 [ 1 0 ] 沈阳工业大学学报 ， 2 0 0 4 ，2 6 3 3 0 0 3 0 1 ． D 1 05 国家石油 和化学 工业局． S H 3 ] 5 1 9 9 9石油 化工 自动化 仪表选型设计规范[ s ] ． 北京 中国石化 出版社 ， 1 9 9 9 ． 国家石油和化学工业局． HG／ T 2 0 7 0 0 --2 0 0 0可编程控制器 系统工程设计规定[ s ] ． 北京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． 吴明亮．可编程控制器实训教程[ M] ．北京 化学工业 出版 社 ，2 0 0 5 ． 邢海龙 ， 夏 田．2 0 0 k g桶装 树脂灌装 机 P L C控制 系统设 计与研究口] ．化工 自动化及仪表 ， 2 0 0 8 ，3 53 8 2 8 4 ． 周哲 民， 任丽静． 过程 自动化 工程设 计[ M] ．北京 化 学工 业 出版社 ，2 0 1 0 ． 黄伟 ， 胡青龙． 机械手 P L C控制系统 的设计 [ J ] ． 机电工程 技术 ， 2 0 0 8 ， 1 1 9 1 9 5 ． 刘宗仁． 可编程控制器应用 系统设计及通信 网络技术 [ M] ． 北京 人民邮电出版社 ， 2 0 0 3 ． 上接 第 3 5页 批量液体纯间歇流程确实有独到之处。但是 ， 在质 量流量测量技术相当成熟的时代 ， 还将秤重控制技 术用于大批量液体间歇配料甚至液体连续配料流 程的确不是明智之举 。笔者提供改进 的或者推荐 的酯化工序流程供大家借鉴商榷 。 参考文献 [1]王树 青． 工 业 过 程 控 制 工 程 [ M] ． 北京 化 学 工 业 出版 社 ， 20 0 3． [2] 蔡尔 辅． 化 工 厂 系 统 设 计 [ M] ． 北 京 化 学 工 业 出 版 社 ， 1 9 9 3 ． [3] 卞家宏． 利用称重仪 表实 现配料 自动化 [ J ] ． 化 工 自动化及 仪表 ， 2 0 0 0 ， 0 3 5 4 6 2 ． [4] [5] [ 6] [ 7] [8] [9] [ 1 0 ] 黄步余 ． 分散控制 系统在工业过 程中的应用 [ M] ． 北京 中 国石化 出版社 ， 1 9 9 4 ． 化学工程手册编辑委员会 ． 化学工 程手册 [ M] ． 北京 化学 工业 出版社 ， 1 9 8 2 ． 陆德 民， 张振基 ， 黄步余． 石 油化工 自动控 制设计手册 [ M] ． 3版． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 0 ． 翁维勤 ， 孙洪程． 过程控制系统及工程[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 解怀仁 ， 杨彬彦 ． 石油 化工仪 表控制 系统 选用手 册[ M] ． 北 京 中国石化出版社， 2 0 0 4 ． 全 国化工 自控设计技 术 中心 站． HG／ T2 O 6 3 6 ～2 0 6 3 9化工 装置 自控设计规定 [ s ] ． 北 京中国石化出版社 ， 1 9 9 8 ． 孙优 贤， 邵惠鹤． 工业过程控制技术 应用篇 [ M] ． 北京 化 学工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m