基于plc的氯化聚乙烯生产控制系统的设计与实现.pdf
《基于plc的氯化聚乙烯生产控制系统的设计与实现.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于plc的氯化聚乙烯生产控制系统的设计与实现.pdf(4页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、5 6 工业仪表与自动化装置 2 0 1 0年第4期 基 于 P L C 的氯化 聚 乙烯 生产控 制 系统 的设 计 与实现 葛跃田, 徐春霞 ( 克拉玛依职业技术学院 电子与电气工程 系, 新疆 独 山子 8 3 3 6 0 0 ) 摘要 : 根据新疆独山子某小型4 _v - Y - 氯化聚 乙烯生产工艺流程和控制要求, 从 系统硬件组态和 软件设计 2方面探讨 了 s 73 0 0型 P L C在聚 乙烯氯化过程 中的应用。在设计 中, P L C充 当温度控 制器, 变频器作为压力控制器构成2个独立的闭环系统进行 自动调节; 利用 K i n g v i e w组态软件实现 上位 机监
2、控 , 模 拟现 场画 面 , 显 示所 需监 控 的现 场设备 。经 过运行 显 示 , 该 系统调节 准确 , 稳 定 了釜 内温度, 同时节约了设备投资。 关键词 : 氯化聚 乙烯; P L C; 变频器 中图分类号: T P 2 7 3 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 0 6 8 2 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 5 6 0 3 De s i g n a n d r e a l i z a t i o n o f pr o c e s s c o nt r o l s y s t e m o f CPE ba s e d o n PLC GE Yu e t
3、i a n, XU Ch un x i a ( E l e c t r o n i cE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g D e p t K a r a ma y V o c a t i o n a l T e c h n ic a l C o l l e g e , X i n j ia n g D u s h a n z i 8 3 3 6 0 0, C h i n a) Ab s t r a c t : Ac c o r di n g t o t h e p r o c e s s a n d c o n t r o l r e q u i
4、 r e me n t s o f CPE i n s o me c h e mi c a l mi l l ,t hi s p a p e r d i s c u s s e d t he a p p l i c a t i o n o f S i ma t i c S 73 00 PLC f r o m h a r d wa r e a n d s o f t wa r e I n d e s i g na s t h e t e rn p e r a t u r e a n d p r e s s u r e c o n t r o l e m ,PLC a n d f r e q ue
5、 n c y c o n v e r t e r a n d o t h e r e l e me n t s f o r m t wo i n d e p e n d e n t c l o s el o o p s y s t e ms An d a d o p t e d t h e Ki n g v i e w c o n fig u r a t i o n s o f t wa r e t o s i mu l a t e fi e l d s t a t e,a n d d i s pl a y t h e me n us o f wa t c h e d e q u i p me
6、 n t s By o p e r a t i n g,t h e s y s t e m r e g u l a t e s a c c u r a t e l y,t e mp e r a t u r e o f t h e r e a c t o r s t a b l e,a n d s a v e s t h e i nv e s t e me n t o f t h e e q u i p me n t Ke y wor d s: CPE;PL C;fre q u e n c y c o n v e r t e r 0 引言 氯 化 聚 乙烯 ( C h l o r i n a t
7、 e d P o l y e t h y l e n e , 简 称 C P E ) 是氯化高密度聚乙烯( H D P E ) 而得到的无毒 无味的聚合体。由于氯化聚乙烯分子 中氯含量的不 同, 使其具有了塑料和橡胶 的双重特性 , 可以将其广 泛应用于树脂改性 、 橡胶加工、 涂料 、 粘合剂和工程 塑料等多个方面。新疆独山子某小型化工厂采用沸 腾床固相氯化工艺生产该产品, 沸腾床工艺是在沸 腾床反应器中使 P E粉 固体颗粒悬浮于氯气气流之 中, 在一定温度和引发剂存在的条件下 , 发生氯化反 应生成的 C P E, 此氯化工艺可根据用户 的需要生产 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 4
8、2 2 基金项 目: 新疆维吾尔 自治区高校科研计划青 年教师培育基 金 项 目( X J E D U 2 0 0 9 S 1 1 0 0 9 ) 作者简介 : 葛跃 田 ( 1 9 7 5 ) , 男 , 江苏南通人 , 工学 硕士 , 讲 师, 主 要从事电气传动、 过程控制系统方面研究。 氯化程度不同、 黏度指标不同的 C P E产品 。出于 成本考虑, 该厂仍然采用较为传统的生产控制方法 , 也就是根据仪表显示人工控制阀门、 变频器等 , 该工 艺 由于其反应釜内的温度控制存在大滞后、 大惯性 的特点 , 从而影响产品的质量。因此高效、 稳定地控 制反应釜内温度 , 对于产品质量来说具
9、有十分 重要 的意义。为了提高产品质量 , 该厂引人 了 自动化技 术来改变其控制方法。 该文主要针对 C P E生产需求和工艺流程 , 利用 P L C及变频器设计了一套 自动控制系统, 主要包括 前期与后期置换 、 压力控制、 温度控制 3个子系统, 该系统 目前 已经成功应用。 1 生产工艺简介 C P E的生产设备主要由液氯汽化设备、 反应釜、 循环再利用设备 3部分组成 , 其中反应釜为核心设 备 , 它配有搅拌 、 加热 、 冷却等辅助设备。 2 0 1 0年第 4期 工业仪表 与 自动化装置 5 7 C P E生产过程主要包含前期置换 、 反应过程 和 后期置换 3个阶段。其主要
10、设备及工艺示意图如图 1 所 示 。 图 1 C P E生产工艺 图 第 1阶段 是前 期 置 换 , 将 反 应 釜 温度 升 至 4 5 , 开始加料 、 封盖 , 同时慢速搅拌并通入 氯气 , 当釜 内压力上升到一定值时再进行排空处理 , 然后 再次通人氯气 , 一直反复, 直至液氯消耗至 1 0 k g为 止 , 如此做的 目的是将釜内空气排空 ; 第 2阶段是反 应过程 , 它是整个工艺过程的核心 , 在此过程 中将反 应釜继续升温至 6 0 c 【 = , 起动循环泵 , 并将搅拌器电 机频率 由3 0 Hz 缓慢升至 5 0 H z , 这时根据所消耗液 氯的质量来进行精确 的温
11、度控制 , 温度控制指标如 表 1 所示 表 1 温度控 制指标 第 2阶段需要注意 2点 : 1 ) 由于 C P E的生产是 放热反应 , 根据生产经 验, 在反应过程的后半部分 的釜 内温度需采用冷却 水进行温降控制 ; 2 ) 重要设备循 环泵的转速决定整个工艺 的循 环速度 , 循环速度和液氯流量配合又能调节釜内压 力 。 第 3阶段后期置换就是出料前降温等准备工 作。 2 生产设 备的控 制系统 方案 2 1 控 制 目标 C P E生产系统的控制 目标是反应釜内压力 超 出允许范围的前提下 , 使其釜内温度与液氯消耗量 按工艺要求成一定的比例 , 从而使 系统能正常 、 稳定 运
12、行 。 2 2具体控制方案的设计 反应过程是 C P E生产的核心阶段 , 也是控制的 难点 , 它分 2部分 。 1 ) 釜内温度控制 。釜 内温度根据 工艺要求按 照液氯消耗量分为 4个档次 , 每个档次对温度都有 严格的要求 , 由于是放热反应 , 釜 内温度也与液氯消 耗量成正 比, 而液氯消耗量实际上就是氯气进气量。 这样氯气进气量的变化既影响釜内压力 , 又影响釜 内温度 。 2 ) 釜内压力控制 。釜 内压力与氯气进气量 成 正比, 与循环速度即循环泵电机的转速成反 比。 根据反应过程控制要求 , 设计 了温度控制系统 和压力控制 系统 2个 闭环 系统。在压力控制 系统 中,
13、将 氯气流量作为扰动处理 , 采用循环泵转速来调 节釜 内压力 , 氯气流量 和冷却水流量来调节釜 内温 度 , 使得 2个闭环系统相互独立 , 很大程度上简化了 整个系统的控制复杂度。控制框图如图 2和图 3所 示 温 度 图 2 温度控制系统框图 图 3 压力控制 系统框 图 3 控制 系统的实现 3 1 控制系统硬件实现 C P E生产设备 自动化改造系统硬件结构如图 4 所示 , 主要由以下几部分组成: 1 ) 操作站。考虑到控制室环境较理想 , 操作站 采用普通 P c机实现 , 完成对 系统工艺参数 的监视 与控制。 2 ) P L C S 73 0 0组成 的控 制站。系统 采用
14、 的 S i m a t i c S 7 3 0 0 P L C具有强大的控制能力 、 运算速 度、 网络功能和较优的性价 比, 目前在 国内外 自动控 5 8 工业仪表与 自动化装置 2 0 1 0年第 4期 能 各 图 4控制系统结构图 制系统 中广泛应用 , 同时它还在系统 中担任温度控 制器的角色。 根据控制 目标和工艺要求 , 控制站要完成对系 统参数的检测 、 报警及控制等功能 , 在整个生产过程 中, 系统需要控制和检测的变量有 A I : 8 ; A O: 6 ; D I : 1 0 ; D O: 2 8 ; 各 I O点数有 1 5 左右的冗余 。 系统选用 S 73 0 0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 plc 氯化 聚乙烯 生产 控制系统 设计 实现
限制150内