反应釜自动控制系统开发

摘要

建筑用乳液是生产涂料、乳胶漆等的重要原料，全世界每年的产量约1000万吨左右，主要生产厂家有罗门哈斯、巴斯夫、联碳、立邦、ICI等公司。成立比较早的乳液制造企业，均已广泛采用自动化的生产模式，向规模化、自动化方向发展。如何在保证乳液产品质量的前提下，尽可能地使用自动化系统进行生产过程地控制，成为各企业节省人工、节约管理成本的重点考虑方向。
　　为在建筑乳液市场竞争异常激烈的情况下，继续保持高性价比的优势，巴德富实业有限公司从2009年底提出实现生产过程控制自动化的构想。在对相似化工企业中，已经实现自动化过程控制的其他公司充分了解后，结合公司自身的实际情况，逐步明确了公司进行生产过程自动化改进的方案。依靠现有自身技术能力，在先探索性成功改进一套反应釜控制系统的基础上，逐步推进其他反应釜生产过程的自动化改进工作。
　　本论文的主要工作和创新在于：
　　1、详细分析现有建筑乳液生产的工艺过程，并探索自动化进行过程控制的可行方法。本论文通过对原手工生产过程中投料精度、滴加速度、搅拌速度、及反应釜温度控制过程中工艺保证方法的分析，将整个系统控制问题划分为几个不同的结构模块，再分别针对每个结构块研究相应的解决方法。
　　2、分析在原手工生产系统中使用的变频器等的技术性能。本论文通过查阅相关技术资料分析，确认原变频器等可以利用的有效控制手段，并评估其能否满足改进控制系统的要求，以及如何在改进的控制系统应用；
　　3、自动控制阀门的选择。本论文通过对比可利用的各种自动阀门的技术特性，确定系统中所使用的所有阀门的规格，这些阀门包括进原料阀门、滴加速度控制的阀门、冷热水进出的阀门等。这些阀门的选择，既保证防爆性能的要求，又能够达到要求的控制精度及功能，同时满足现场的安装要求；
　　4、选择最适合自动系统使用的称重计量装置。本论文通过对比几种常规使用的称重计量装置的技术特性的差异，选择可供现场助剂缸、乳化缸使用的计量装置。其量程不同且差别较大，在进行滴加流量控制时要求的滴加精度也不一样。选定的称重计量装置，除能够满足试验开发的系统中称重计量精度要求外，也能方便后续进行整个车间在组网的情况下使用。
　　5、确定控制系统中各模块之间所使用的通信方式。本论文通过进行几种通信方式的性能对比，最终确定在整个控制系统中使用的通信方式。通信的内容包括：可编程控制器（PLC）与称重仪表以变频器之间的通信，以及PLC与工控机之间的通信。确定在 PLC与称重仪表之间采用 PROFIBUS-DP总线通信的方式，方便进行系统的扩展；工控机与PLC之间，则采用RS232串口通信的方式。
　　6、完成控制系统的电路设计及程序设计，并最终将新开发的控制系统在现场调试成功，并投入生产运行。

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第一章 绪论

1.1 电气自动化技术应用及发展现状[12] [13] [14] [15] [21]

1.2 国内外建筑乳液行业的现状

1.3 巴德富公司的现场生产状况及愿景

1.4 在进行设备自动化改进时需要考虑的诸多因素

1.5 本论文的选题和研究内容

第二章 反应釜自动化的工艺流程要求

2.1 自动化控制系统的整体功能要求

2.2 生产过程工艺流程的详细说明及要求

2.3 自动化控制系统的安全性能要求

第三章 自动控制系统中控制部件的选择

3.1 乳化缸生产过程用控制部件的选择

3.2 反应釜生产过程用控制部件的选择

3.3 几种称重控制器的性能对比

3.4 乳化缸与反应釜生产过程中的协调

3.5 控制系统硬件的选择及配置[1][6][7][8]

第四章 实现自动控制生产过程的方法

4.1 PLC与称重仪表的通信方法[4][8][11][13][17]

4.2 PLC与工控机的通信[8][13][17]

4.3 投料、滴加过程的控制方法

4.4 反应釜搅拌速度切换的控制方法

4.5 反应釜温度控制的控制方法

4.6 小结

第五章 系统的控制回路设计及程序设计

5.1 系统的控制回路设计[13][15][17]

5.2 系统的控制程序设计

第六章 总结和展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果