LM在涂料樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司 王志煉

1 引言

近年來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，部分樹脂企業(yè)技術(shù)改造與更新的步伐加快，樹脂的生產(chǎn)設(shè)備呈現(xiàn)大型化趨勢(shì)。國內(nèi)樹脂生產(chǎn)用的反應(yīng)釜容積過去大多是25m3，生產(chǎn)過程基本全部為手工操作，現(xiàn)在已基本普及50m3，控制設(shè)備已經(jīng)從人工控制升級(jí)到PLC程控。

基于和利時(shí)公司LM系列PLC的涂料樹脂反應(yīng)釜主要完成對(duì)反應(yīng)釜現(xiàn)場(chǎng)的溫度及壓力信號(hào)采入控制系統(tǒng)進(jìn)行集中顯示和控制，當(dāng)反應(yīng)釜的溫度或壓力達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警；當(dāng)反應(yīng)釜的溫度和壓力繼續(xù)升高，達(dá)到或超過聯(lián)鎖設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生聯(lián)鎖動(dòng)作，關(guān)閉導(dǎo)熱油鍋爐點(diǎn)火系統(tǒng)，并打開冷卻管閥門進(jìn)行冷卻降溫，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。下面就詳細(xì)介紹一下基于和利時(shí)公司的LM系列PLC搭建的涂料樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)。

2 涂料樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)工藝

涂料樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過泵將植物油酸、多元醇輸送到反應(yīng)釜內(nèi)，打開反應(yīng)釜投料口，投入苯酐（順酐），使用導(dǎo)熱油對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，及脫水反應(yīng)。反應(yīng)預(yù)設(shè)定時(shí)間后，從高位缸加入二甲苯（甲苯）溶劑，一邊冷卻，一邊攪拌溶解，攪拌均勻后即可包裝為成品，整個(gè)反應(yīng)過程為常壓。

圖1 涂料樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)工藝示意圖

3 涂料樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

此系統(tǒng)采用和利時(shí)公司的LM系列PLC作為控制器?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，使用的模塊包括LM3108、模擬量擴(kuò)展模塊LM3310、溫度采集模塊采用LM3312。其中需要PLC監(jiān)測(cè)控制的對(duì)象包括各個(gè)反應(yīng)釜的溫度、壓力、閥門狀態(tài)、故障報(bào)警輸入、變頻器的啟停、報(bào)警指示輸出、閥門控制等。同時(shí)，系統(tǒng)集成了帶有顯示功能的人機(jī)面板。一方面，可以通過從人機(jī)界面進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)輸入；另一方面，可以及時(shí)反饋反應(yīng)釜當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)以及報(bào)警狀態(tài)。

圖2 涂料樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

? PLC硬件配置

本系統(tǒng)采用和利時(shí)公司的LM系列PLC，LM系列PLC的CPU上集成了豐富的通訊接口，一個(gè)RS232接口以及一個(gè)RS485接口，不用另外擴(kuò)展通訊模塊即可組成復(fù)雜的通訊網(wǎng)絡(luò)，既能滿足客戶的通訊需求，又為其節(jié)約了投入成本?？刂葡到y(tǒng)硬件清單見表1。

表1 控制系統(tǒng)硬件清單

? 觸摸屏操作系統(tǒng)

觸摸屏可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視與控制，以及在設(shè)備調(diào)試時(shí)使用。觸摸屏系統(tǒng)中包括每個(gè)反應(yīng)釜溫度參數(shù)設(shè)定、壓力參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)閥門狀態(tài)監(jiān)視、歷史曲線、報(bào)警信息記錄等五大功能菜單。通過參數(shù)設(shè)定，可以很方便地對(duì)每個(gè)反應(yīng)釜的溫度報(bào)警點(diǎn)和壓力報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，觀察歷史曲線趨勢(shì)可以了解到每個(gè)反應(yīng)釜的溫度曲線以及壓力曲線，當(dāng)其中某個(gè)反應(yīng)釜因?yàn)闇囟然蛘邏毫Τ^設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出相關(guān)的報(bào)警信息并提示操作人員作出反應(yīng)；系統(tǒng)運(yùn)行主畫面如圖3所示。

圖3 觸摸屏系統(tǒng)運(yùn)行畫面

4 應(yīng)用特點(diǎn)

基于LM的涂料樹脂控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

? 溫度和壓力控制精度高

反應(yīng)釜溫度和壓力的控制精度要求很高，模擬量采集采用模塊LM3310，接收來自現(xiàn)場(chǎng)壓力傳感器4~20mA的電流信號(hào)，采集精度高達(dá)0.5%，溫度采集通過LM3312熱電阻模塊，高精度的模擬量采集性能，為生產(chǎn)高品質(zhì)的樹脂提供了保障。

? 可實(shí)現(xiàn)本地保存工藝參數(shù)

LM 系列PLC的CPU模塊LM3109自身帶有6K的掉電數(shù)據(jù)保持區(qū)，可實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)及歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的本地保存。同時(shí)，還具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，能記錄和顯示當(dāng)前時(shí)間。

? 快速的輸出性能

反應(yīng)釜生產(chǎn)過程中有大量的閥門開關(guān)需要控制，PLC從信號(hào)發(fā)生到響應(yīng)是有一定延時(shí)的，在某些時(shí)候，諸如超溫超壓時(shí)候，需要導(dǎo)熱油泵立即停止，瞬間的延時(shí)可能導(dǎo)致壓力繼續(xù)快速上升。LM PLC擁有高性能的輸出特性。首先，LM3108具有立即輸出功能，即可以不受掃描周期的影響而立即輸出信號(hào)，縮短了信號(hào)響應(yīng)的時(shí)間；其次CPU具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，可以同時(shí)處理幾十個(gè)模擬量點(diǎn)，可執(zhí)行多個(gè)回路的PID運(yùn)算，可以完成對(duì)溫度、壓力和流量等模擬量的閉環(huán)控制。

5 結(jié)語

采用和利時(shí)LM系列PLC對(duì)涂料樹脂反應(yīng)釜進(jìn)行控制后，由于其強(qiáng)大的模擬量處理功能和穩(wěn)定的運(yùn)行性能，使得樹脂的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的合格率大大提高。同時(shí)，LM系列PLC的高性價(jià)比和緊湊的一體化設(shè)計(jì)，有效地節(jié)約了成本和電氣設(shè)備的安裝空間。

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[3] 和利時(shí)公司. LM小型可編程控制器軟件手冊(cè)[Z]. 2008.

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