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    作者簡介 王志煉，畢業于華南理工大學，研究方向電氣工程及其自動控制，現任北京和利時自動化驅動技術有限公司華南區域技術支持。 
 
    摘 要：反應釜是整個涂料樹脂生產流程中最關鍵的設備，但對釜內混合物的溫度、壓力的控制，還完全局限于依賴人工控制。當前人工控制方式的不穩定性，已經成為生產中的一個薄弱環節。反應溫度，壓力是化工生產中一個非常重要的控制變量，其穩定性品質影響過程的熱平衡，直接關系到化工生產的產品質量、產出率、能耗以及催化劑的使用壽命。基于和利時LM系列PLC的反應釜控制系統可以最大限度的減少滯后時間，減少生產裝置過程中帶來的危險因素。因其可靠性高、處理速度快、邏輯修改方便等特點在危險化學行業得到了廣泛的應用。

    關鍵詞 LM PLC；反應釜；

    1 引言

    近年來，隨著產業結構的調整，不少樹脂企業技術改造與更新的步伐加快，樹脂的生產設備呈現大型化趨勢。國內樹脂生產用的反應釜過去大多是25m³，生產過程基本全部為手工操作，現在已基本普及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場的溫度及壓力信號采入控制系統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，發出聲光報警；當反應釜的溫度和壓力繼續升高，達到或超過聯鎖設定值時，產生聯鎖動作，關閉導熱油鍋爐點火系統，并打開冷卻管閥門進行冷卻降溫，并同時發出聲光報警。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。

    2 涂料樹脂反應釜控制系統工藝

    涂料樹脂反應釜控制系統工藝結構如圖2-1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 2-1 涂料樹脂反應釜控制系統工藝示意圖

    3 涂料樹脂反應釜控制系統設計
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    系統結構

    此系統采用和利時公司的LM系列PLC作為控制器。控制系統結構如圖3-1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監測控制的對象包括各個反應釜的溫度、壓力、閥門狀態、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輸入，另一方面，可以及時反饋反應釜當前的運行狀態以及報警狀態。 
         
                
                         圖 3-1 涂料樹脂反應釜控制系統結構圖
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    PLC硬件配置

    本系統采用和利時公司的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絡，既能滿足客戶的通訊需求，又為用戶節約了投入成本。控制系統硬件清單如下：
 
      
                

     觸摸屏操作系統

    觸摸屏可以在現場對設備進行監視與控制，以及在設備調試時使用。觸摸屏系統中包括了每個反應釜溫度參數設定、壓力參數設定、系統閥門狀態監視、歷史曲線、報警信息記錄等五大功能菜單。通過參數設定，可以很方便地對每個反應釜的溫度報警點，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；系統運行主畫面如圖3-2所示： 
      
               
                           圖 3-2 觸摸屏系統運行畫面

    4 應用特點

    基于LM的涂料樹脂控制系統具有如下特點：
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    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。
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    可實現本地保存工藝參數

    LM 系列PLC的CPU模塊LM3109自身帶有6K的掉電數據保持區，可實現工藝參數及歷史運行數據的本地保存。同時，還具有實時時鐘功能，能記錄和顯示當前時間。
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    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具有強大的運算能了，可以同時處理幾十個模擬量點，可執行多個回路的PID運算，可以完成對溫度，壓力和流量等模擬量的閉環控制。

    5 結束語

    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，有效地節約了成本和電氣設備的安裝空間。

    參考文獻

    [ 1 ] 夏晨,李樸，反應釜設計及其溫度控制系統，2004.

    [ 2 ] 畢效輝,韓永國，聚酯樹脂生產過程控制系統， 2003.

    [ 3 ] 和利時公司，LM小型可編程控制器軟件手冊，2008.

    [ 4 ] 和利時公司，LM小型可編程控制器硬件手冊，2008.
  
    摘自《自動化博覽》2011年第七期