北京和利時自動化驅動技術有限公司 王志煉

1 引言

近年來，隨著產業(yè)結構的調整，部分樹脂企業(yè)技術改造與更新的步伐加快，樹脂的生產設備呈現(xiàn)大型化趨勢。國內樹脂生產用的反應釜容積過去大多是25m3，生產過程基本全部為手工操作，現(xiàn)在已基本普及50m3，控制設備已經從人工控制升級到PLC程控。

基于和利時公司LM系列PLC的涂料樹脂反應釜主要完成對反應釜現(xiàn)場的溫度及壓力信號采入控制系統(tǒng)進行集中顯示和控制，當反應釜的溫度或壓力達到報警設定值時，發(fā)出聲光報警；當反應釜的溫度和壓力繼續(xù)升高，達到或超過聯(lián)鎖設定值時，產生聯(lián)鎖動作，關閉導熱油鍋爐點火系統(tǒng)，并打開冷卻管閥門進行冷卻降溫，同時發(fā)出聲光報警。下面就詳細介紹一下基于和利時公司的LM系列PLC搭建的涂料樹脂反應釜控制系統(tǒng)。

2 涂料樹脂反應釜控制系統(tǒng)工藝

涂料樹脂反應釜控制系統(tǒng)工藝結構如圖1所示，通過泵將植物油酸、多元醇輸送到反應釜內，打開反應釜投料口，投入苯酐（順酐），使用導熱油對反應釜進行加熱，及脫水反應。反應預設定時間后，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，整個反應過程為常壓。

圖1 涂料樹脂反應釜控制系統(tǒng)工藝示意圖

3 涂料樹脂反應釜控制系統(tǒng)設計

? 系統(tǒng)結構

此系統(tǒng)采用和利時公司的LM系列PLC作為控制器。控制系統(tǒng)結構如圖2所示，使用的模塊包括LM3108、模擬量擴展模塊LM3310、溫度采集模塊采用LM3312。其中需要PLC監(jiān)測控制的對象包括各個反應釜的溫度、壓力、閥門狀態(tài)、故障報警輸入、變頻器的啟停、報警指示輸出、閥門控制等。同時，系統(tǒng)集成了帶有顯示功能的人機面板。一方面，可以通過從人機界面進行相關的參數(shù)輸入；另一方面，可以及時反饋反應釜當前的運行狀態(tài)以及報警狀態(tài)。

圖2 涂料樹脂反應釜控制系統(tǒng)結構圖

? PLC硬件配置

本系統(tǒng)采用和利時公司的LM系列PLC，LM系列PLC的CPU上集成了豐富的通訊接口，一個RS232接口以及一個RS485接口，不用另外擴展通訊模塊即可組成復雜的通訊網(wǎng)絡，既能滿足客戶的通訊需求，又為其節(jié)約了投入成本。控制系統(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)場對設備進行監(jiān)視與控制，以及在設備調試時使用。觸摸屏系統(tǒng)中包括每個反應釜溫度參數(shù)設定、壓力參數(shù)設定、系統(tǒng)閥門狀態(tài)監(jiān)視、歷史曲線、報警信息記錄等五大功能菜單。通過參數(shù)設定，可以很方便地對每個反應釜的溫度報警點和壓力報警點進行設置，觀察歷史曲線趨勢可以了解到每個反應釜的溫度曲線以及壓力曲線，當其中某個反應釜因為溫度或者壓力超過設定值時，系統(tǒng)會自動彈出相關的報警信息并提示操作人員作出反應；系統(tǒng)運行主畫面如圖3所示。

圖3 觸摸屏系統(tǒng)運行畫面

4 應用特點

基于LM的涂料樹脂控制系統(tǒng)具有如下特點：

? 溫度和壓力控制精度高

反應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)場壓力傳感器4~20mA的電流信號，采集精度高達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，為生產高品質的樹脂提供了保障。

? 可實現(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)，可實現(xiàn)工藝參數(shù)及歷史運行數(shù)據(jù)的本地保存。同時，還具有實時時鐘功能，能記錄和顯示當前時間。

? 快速的輸出性能

反應釜生產過程中有大量的閥門開關需要控制，PLC從信號發(fā)生到響應是有一定延時的，在某些時候，諸如超溫超壓時候，需要導熱油泵立即停止，瞬間的延時可能導致壓力繼續(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，縮短了信號響應的時間；其次CPU具有強大的運算能力，可以同時處理幾十個模擬量點，可執(zhí)行多個回路的PID運算，可以完成對溫度、壓力和流量等模擬量的閉環(huán)控制。

5 結語

采用和利時LM系列PLC對涂料樹脂反應釜進行控制后，由于其強大的模擬量處理功能和穩(wěn)定的運行性能，使得樹脂的生產效率和產品的合格率大大提高。同時，LM系列PLC的高性價比和緊湊的一體化設計，有效地節(jié)約了成本和電氣設備的安裝空間。

[1] 夏晨, 李樸. 反應釜設計及其溫度控制系統(tǒng)[Z]. 化工自動化及儀表. 2004, 1.

[2] 畢效輝, 韓永國. 聚酯樹脂生產過程控制系統(tǒng)[Z]. 工業(yè)儀表與自動化裝置. 2003, 10.

[3] 和利時公司. LM小型可編程控制器軟件手冊[Z]. 2008.

[4] 和利時公司. LM小型可編程控制器硬件手冊[Z]. 2008.