基于PLC的加熱反應爐自動控制系統(tǒng)的設計

摘 要：文章介紹了加熱反應爐的基本工藝流程，實現(xiàn)PLC對加熱反應爐的可視化控制。通過檢測反應爐的溫度、壓力、液位等參數(shù)，并根據(jù)操作前的設定值，進行升溫和保溫控制，實現(xiàn)加熱反應爐內(nèi)溫度變化實時曲線和歷史曲線的顯示輸出。并且利用組態(tài)王軟件對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，這不僅能進行安全生產(chǎn)，還可以提高經(jīng)濟效益減少不必要的人力物力的投入。

關鍵詞：加熱反應爐；PLC；組態(tài)王

1 概述

文章是對加熱反應爐工作過程進行研究，主要采用西門子PLC來控制，通過使用組態(tài)王軟件，結(jié)合現(xiàn)場通用的輸入輸出設備，對加熱反應爐進行進料和泄料控制，加壓和泄壓控制，加溫和保溫控制，有效地記錄爐內(nèi)溫度的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，并在組態(tài)中顯示加熱反應爐中相應的溫度變化曲線。

2 方案的設計

2.1 加熱反應爐控制要求

2.1.1 進料控制

加熱反應爐準備工作前，首先檢測爐內(nèi)液面實際值，爐內(nèi)溫度實際值，爐內(nèi)壓力實際值是否滿足要求，若滿足要求則同時開啟進料閥和排氣閥。當爐內(nèi)液位上升，達到設定值時，關閉進料閥和排氣閥，定時器延時20s，氮氣閥自動打開，爐內(nèi)壓力上升，當壓力上升到設定值時，氮氣閥關閉，進料過程結(jié)束。

2.1.2 加熱反應控制

當爐內(nèi)的溫度低于設定值時，加熱器電源接通；當爐溫高于設定值時，切斷電源，保持3min，對爐內(nèi)溫度實現(xiàn)通斷控制。

2.1.3 泄放控制

當加熱到設定的溫度值時，打開排氣閥，使爐內(nèi)壓力降到初始值，并打開泄放閥，降低爐內(nèi)的液位，當達到初始的液位時，關閉泄放閥，系統(tǒng)恢復到初始狀態(tài)，開始下一個循環(huán)周期。整個系統(tǒng)工作示意圖如圖1所示。

2.2 工藝流程

根據(jù)PLC控制要求，系統(tǒng)主要由進料控制，加熱反應控制，泄放控制組成，系統(tǒng)的工藝流程圖如圖2所示。

3 I/O分配表

考慮本系統(tǒng)的設計要求、工作環(huán)境、服務對象等方面，本系統(tǒng)需要7個數(shù)字量輸入，6個數(shù)字量輸出以及3個模擬量輸入，而S7-200CPU224XP有14個數(shù)字量輸入，10個數(shù)字量輸出，西門子S7-200PLC可完全滿足系統(tǒng)的設計要求。但還需要一個模擬量擴展模塊EM231。文章根據(jù)控制方案和設計要求，列出I/O分配表，如表1所示。

4 組態(tài)王的設計方案

使用組態(tài)王，用戶可以繪畫出自己需要的各種逼真的組態(tài)畫面，繪制出的組態(tài)畫面可以實時的監(jiān)控現(xiàn)場的情況。加熱反應爐監(jiān)控畫面設計如圖3所示。

5 結(jié)束語

通過對組態(tài)王的學習，設計PLC作為下位機控制加熱爐系統(tǒng)，經(jīng)過模擬調(diào)試，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，數(shù)據(jù)監(jiān)測全面及時，實現(xiàn)預期控制要求。另外，文章篇幅有限，沒有繪制本系統(tǒng)的外部接線圖，讀者可自行設計。

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作者簡介：尤明洋（1994-），男，黑龍江海倫市，本科，主要研究方向為電氣自動化控制。