試論PLC技術(shù)對化工處理控制的優(yōu)化作用

李智遠

摘 要：樹脂合成在化工產(chǎn)業(yè)中占有重要的位置，其最重要的一點就是控制樹脂化學(xué)工藝過程，主要的化學(xué)工藝過程是通過反應(yīng)釜的攪拌來實現(xiàn)，而其攪拌是通過攪拌電機運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，電機常用繼電器來控制，只能勻速狀態(tài)。設(shè)備在粘度大時的負荷功率達到最大，這時候設(shè)備就會很容易發(fā)生故障或者損壞導(dǎo)致停產(chǎn)，影響經(jīng)濟收益。通過對現(xiàn)有的設(shè)備進行自動化改進，來減少設(shè)備的故障率，同時使設(shè)備節(jié)能減耗，通過設(shè)備控制自動化的提高帶動化學(xué)工藝控制水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高，企業(yè)收益得以增加。

關(guān)鍵詞：樹脂反應(yīng) 反應(yīng)釜電機 變頻電機

中圖分類號：TF273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0079-01

在樹脂化工企業(yè)中，現(xiàn)在樹脂反應(yīng)釜電機大多用陳舊的繼電器控制系統(tǒng)實現(xiàn)樹脂合成。反應(yīng)釜里面的材料在加熱的過程中，因為溫度產(chǎn)生變化而使得材料的粘度產(chǎn)生極大的變化。舊的反應(yīng)釜電機采用勻速攪拌系統(tǒng)，攪拌的速度按照樹脂材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時的粘度來設(shè)計，其輸出功率也達到額定值。材料粘度隨溫度升高而降低，當粘度最小時電機處于最高速，但由于樹脂材料在低溫時的粘度最大，其勻速系統(tǒng)同樣輸出過大的速度，所以就需要電機的輸出扭矩和功率能夠達到最大，但是也會造成電機的輸出功率達到最大，只要設(shè)備出點小故障，極容易導(dǎo)致電機和機械設(shè)備的損壞。

為了改善這種狀況，可以通過運用PLC控制技術(shù)改造樹脂反應(yīng)釜電機陳舊的繼電器控制系統(tǒng)，把攪拌電機改為變頻電機，使用PLC來控制變頻器。使得其在低溫時輸出低轉(zhuǎn)速高扭矩，高溫時輸出高速低扭矩，通過這樣的改造，使得電機在低溫時的時候只需要輸出低速大扭矩，不需要輸出最大功率，從而減少電機和設(shè)備的損壞。根據(jù)公式：功率=扭矩×轉(zhuǎn)速/9550計算，在低速大扭矩就不需要大功率輸出，達到了節(jié)能降耗的功能。利用電機變頻器有電機扭矩或者電流的監(jiān)控和控制的功能，通過PLC自動保護電機和報警，設(shè)備和電機得以及時維護，減少了企業(yè)因為系統(tǒng)維修停產(chǎn)而造成的損失?？刂葡到y(tǒng)的改進，使得化學(xué)工藝工程師可以通過控制不同溫度下的轉(zhuǎn)速和扭矩，靈活調(diào)整化學(xué)反應(yīng)工藝，提高了化學(xué)工藝控制水平，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，企業(yè)的收益得以增加。

1 PLC控制變頻電機系統(tǒng)

在對舊系統(tǒng)改進中，首先將攪拌電機改為變頻電機；然后將繼電器控制改進為PLC控制，同時實現(xiàn)PLC自動控制電機保護電機和故障報警電路，不僅增強提高了系統(tǒng)的自動化能力，還提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

1.1 PLC中心控制單元模塊

PLC中心控制模塊主要實現(xiàn)對樹脂合成溫度的采集、分析和處理，并進行相應(yīng)的輸出，使得其能通過溫度指數(shù)的變化實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的自動化控制。在溫度較低時能夠使得電機工作在低速大扭矩狀態(tài)，隨著樹脂合成過程中溫度的不斷升高而粘度的不斷降低，同時使電機轉(zhuǎn)速逐漸升高扭矩減低，根據(jù)公式：功率=扭矩×轉(zhuǎn)速/9550，總功率沒有隨轉(zhuǎn)速提高而變大，從而達到了節(jié)能目的。

該模塊主要有四大部分組成：電源供給模塊、中央處理器、溫度信息輸入模塊、控制信息輸出模塊。電源供給模塊供給PLC控制單元工作的所有電壓要求。PLC采用局域網(wǎng)通信模式，實現(xiàn)對工作電機的實時控制和數(shù)據(jù)傳輸。并且每臺控制電機都有相應(yīng)的接收裝置。通過內(nèi)部軟件設(shè)置實現(xiàn)監(jiān)控，并使得人機交互界面實現(xiàn)樹脂反應(yīng)釜電機的工作狀況的顯示控制。設(shè)計中要實現(xiàn)的目的：所有模塊的設(shè)備組裝及其電氣連線準確無誤；PLC所有設(shè)計模塊正確無差；將采集到的溫度信息輸入到PLC輸入模塊，同時將PLC的輸出量經(jīng)輸出模塊輸送到相應(yīng)的電機輸出設(shè)備中，指導(dǎo)其工作運行；各模塊的網(wǎng)絡(luò)連接主要通過交換機及雙絞線完成。

在實際實驗研究驗證和實際工作中，常選用德國西門子公司的S7-300系列的控制器，其處理效果較好，其搭載各個模塊也很實用。這個方案采用四電源，主導(dǎo)軌10 A，其它均為5 A；中央處理器為315-2P型。

1.2 電路保護模塊

為了保證電路能保持正常工作的狀態(tài)，需要設(shè)置其保護電路，也就是使變頻電機能較長時間工作在正常工作狀態(tài)，因為當電動機或者變頻電機出現(xiàn)嚴重故障時會造成很嚴重的停機停產(chǎn)事故。主要的保護一般都是控制其扭矩和負荷過大的保護電路；還要對變頻電機實施溫度，電壓，轉(zhuǎn)速，扭矩實施互鎖保護，因為電機發(fā)生異常情況時電源電壓會明顯降低，同時電動機轉(zhuǎn)矩會顯著下降，使得電動機運轉(zhuǎn)失常，甚至?xí)霈F(xiàn)“堵轉(zhuǎn)”情況，損壞電機。

PLC還能夠?qū)崿F(xiàn)定時監(jiān)視等自檢行為，當異常情況被檢測出時，就將所有輸出關(guān)閉。但是PLC控制部分的CPU發(fā)生故障時就不能實現(xiàn)對輸出的控制，所以對于這種會造成嚴重事故的危險負載，需要添加外防護電路，使得設(shè)備安全運轉(zhuǎn)。外保護電路都使得電路正常運行，從而減少電機和設(shè)備的損壞。

1.3 系統(tǒng)故障報警模塊

系統(tǒng)在運行過程中，由于線路的老化或者是機器的磨損會逐漸顯現(xiàn)，隨著時間的推移會越來越嚴重，為了使得電路持續(xù)正常工作，就需要添加系統(tǒng)故障報警模塊。當該模塊被啟動后，就要對電路及機器設(shè)備進行故障排除和檢修或者及時更換零件，降低了企業(yè)因為系統(tǒng)維修停產(chǎn)而造成的損失。

在對該模塊進行電路設(shè)計時，利用中間價繼電器對其實施軟硬兩種電機故障連接設(shè)置：軟故障也就是其軟件啟動器的故障，當軟件中程序運行出現(xiàn)錯誤時，則該模塊接通，使得報警系統(tǒng)接入電路，實現(xiàn)報警功能；硬件故障，就是電路中的機器零件的運轉(zhuǎn)不正常，當其中任何一個部件或部分出現(xiàn)故障時都會使得該模塊作用被啟動，電路也實現(xiàn)報警。這兩種保護使得電路的保護運行的安全性和可靠性更強。

用六個按鈕，一個主按鈕，五個輔按鈕，實現(xiàn)故障復(fù)位。主按鈕是用來實現(xiàn)變頻電機故障復(fù)位的，其余五個輔按鈕是5臺主要工作是對變頻電機的故障復(fù)位的。故障出現(xiàn)后，電鈴響起，工作人員需要立即檢查并排除其故障，當所有故障點都被清除后，需要將相應(yīng)位置故障復(fù)位按鈕再次按下，關(guān)閉電鈴，使其處于下一次故障檢測準備狀態(tài)。

2 結(jié)語

樹脂合成在化工產(chǎn)業(yè)中占有重要的位置，其重要的過程就是樹脂反應(yīng)，樹脂反應(yīng)主要應(yīng)用繼電器控制反應(yīng)釜電機。其生產(chǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)受材料粘度的影響較大，通過運用PLC控制技術(shù)改造樹脂化工企業(yè)樹脂反應(yīng)釜電機陳舊的繼電器控制系統(tǒng)，通過把普通的勻速攪拌電機改為變頻電機，使用PLC控制變頻器轉(zhuǎn)速和扭矩輸出，同時根據(jù)化學(xué)工藝的改變靈活地調(diào)整轉(zhuǎn)速和扭矩。使得其在不同的溫度下控制輸出不同的轉(zhuǎn)速和扭矩，提高其電能利用率，同時帶動化學(xué)工藝控制水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高，企業(yè)收益得以增加。

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