基于PLC的加熱反應(yīng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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

關(guān)鍵詞：加熱反應(yīng)爐；PLC；組態(tài)王

1 概述

文章是對(duì)加熱反應(yīng)爐工作過程進(jìn)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(chǎng)通用的輸入輸出設(shè)備，對(duì)加熱反應(yīng)爐進(jìn)行進(jìn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并在組態(tài)中顯示加熱反應(yīng)爐中相應(yīng)的溫度變化曲線。

2 方案的設(shè)計(jì)

2.1 加熱反應(yīng)爐控制要求

2.1.1 進(jìn)料控制

加熱反應(yīng)爐準(zhǔn)備工作前，首先檢測(cè)爐內(nèi)液面實(shí)際值，爐內(nèi)溫度實(shí)際值，爐內(nèi)壓力實(shí)際值是否滿足要求，若滿足要求則同時(shí)開啟進(jìn)料閥和排氣閥。當(dāng)爐內(nèi)液位上升，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料閥和排氣閥，定時(shí)器延時(shí)20s，氮?dú)忾y自動(dòng)打開，爐內(nèi)壓力上升，當(dāng)壓力上升到設(shè)定值時(shí)，氮?dú)忾y關(guān)閉，進(jìn)料過程結(jié)束。

2.1.2 加熱反應(yīng)控制

當(dāng)爐內(nèi)的溫度低于設(shè)定值時(shí)，加熱器電源接通；當(dāng)爐溫高于設(shè)定值時(shí)，切斷電源，保持3min，對(duì)爐內(nèi)溫度實(shí)現(xiàn)通斷控制。

2.1.3 泄放控制

當(dāng)加熱到設(shè)定的溫度值時(shí)，打開排氣閥，使?fàn)t內(nèi)壓力降到初始值，并打開泄放閥，降低爐內(nèi)的液位，當(dāng)達(dá)到初始的液位時(shí)，關(guān)閉泄放閥，系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，開始下一個(gè)循環(huán)周期。整個(gè)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(jìn)料控制，加熱反應(yīng)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(shè)計(jì)要求、工作環(huán)境、服務(wù)對(duì)象等方面，本系統(tǒng)需要7個(gè)數(shù)字量輸入，6個(gè)數(shù)字量輸出以及3個(gè)模擬量輸入，而S7-200CPU224XP有14個(gè)數(shù)字量輸入，10個(gè)數(shù)字量輸出，西門子S7-200PLC可完全滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。但還需要一個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊EM231。文章根據(jù)控制方案和設(shè)計(jì)要求，列出I/O分配表，如表1所示。

4 組態(tài)王的設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的情況。加熱反應(yīng)爐監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)如圖3所示。

5 結(jié)束語

通過對(duì)組態(tài)王的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)PLC作為下位機(jī)控制加熱爐系統(tǒng)，經(jīng)過模擬調(diào)試，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)全面及時(shí)，實(shí)現(xiàn)預(yù)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(shè)計(jì)。

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作者簡(jiǎn)介：尤明洋（1994-），男，黑龍江海倫市，本科，主要研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化控制。