【導(dǎo)讀】高效率裝置的開發(fā)和投產(chǎn)。能熟悉運(yùn)用三菱PLC來編寫控制苯基苯酚甲醛樹脂的工藝流程的梯形圖，或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在。文中以明確方式標(biāo)明。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任和一切后果。內(nèi)容均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對(duì)他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，靠性高、適宜長期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合溫度控制的要求。求越來越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。系統(tǒng)變得操作人性化、過程可視化，在自動(dòng)控制領(lǐng)域的作用日益顯著。設(shè)計(jì)的程序要求完成該裝置自動(dòng)運(yùn)行功能如：自動(dòng)計(jì)量加料過程、溫度。自動(dòng)檢測(cè)、壓力檢測(cè)、變頻調(diào)速等。合理分配PLC后模塊應(yīng)用。

　　

【正文】 1 加液量 （升） D202 計(jì)量罐 2 加液量 （升） D206 溫度控制程序 寄存器分配如下： 設(shè)置（需斷電記憶）： 反應(yīng)釜溫度 D210 蒸餾釜溫度 D212 由于整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)所編寫的 PLC 程序過于繁瑣，所以把程序編寫成了一個(gè)模擬量初始化程序和數(shù)個(gè)子程序，這樣更能清晰地分辨出各個(gè)程序。 模擬量初始化程序如下： 計(jì)量采樣 液位測(cè)量 因?yàn)樯a(chǎn)過程中。不同原料加入量的不同 ,需要控制加料量，因此需要檢測(cè)原料的加入量，因原料 為液態(tài)，并放在計(jì)量罐中，需要通過測(cè)量液位來計(jì)算出料量。因?yàn)樗迷鲜蔷哂懈g性的甲醛和乙醇，所以液位檢測(cè)采用雷達(dá)測(cè)距。 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設(shè)計(jì) — 過程控制 29 因?yàn)橐何挥?jì)總高度為 ,所以選用 2m的雷達(dá)式液位計(jì)，雷達(dá)式液位計(jì)是一種采用微波技術(shù)的液位檢測(cè)儀表，當(dāng)前在石化領(lǐng)域廣泛被采用。由于微波具有良好的定向輻射性，在傳輸過程中受火焰、灰塵、煙霧及強(qiáng)光的影響極小，因此可以用來連續(xù)測(cè)量腐蝕性液體、高黏度液體和有毒液體的液位。它沒有可動(dòng)部件、不接觸介質(zhì)、沒有測(cè)量盲區(qū)，而且測(cè)量精度幾乎不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、相對(duì)介電常數(shù)的影響，在易燃易爆等惡劣工況下 仍能應(yīng)用。 定義 A/D 值放在 D10 中，測(cè)量高度值放在 D800 中，為方便起見，對(duì)甲醛液位計(jì)量程序列出如下變量分配表： D200 計(jì)量罐 1 半徑 D704 面積 D800 高度值 D708 體積 算面積： 2 0 0*2 0 0* 0 4 DDD ? 程序中： 7 0 02 0 0*2 0 0 DDD ? 7 0 23 1 4*7 0 0 DKD ? 7 0 41 0 0/7 0 2 DKD ? 算體積 : 7 0 68 0 0*7 0 4 DKD ? 7 0 81 0 0 0/7 0 6 DKD ? 梯形圖程序如圖： 加料控制 因生產(chǎn)量不同，可根據(jù)生產(chǎn)人員的加料設(shè)置量，自動(dòng)進(jìn)行加料控制， 中已得出料量的采樣，根據(jù)料量的采樣大小和設(shè)置值的數(shù)據(jù)比對(duì)，控制伺服閥開合大小來控制加料量。 液控伺服閥主要是指 電液伺服閥， 它在接受電氣模擬信號(hào)后，相應(yīng)輸出調(diào)制的 流量 和壓 力。它既是電液轉(zhuǎn)換元件，也是功率放大元件，它能夠?qū)⑿」β实奈⑷蹼姎廨斎胄盘?hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能（流量和壓力）輸出。在 電液伺服系統(tǒng) 中，它將電氣部分與液壓部分連接起來，實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換與液壓放大。電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)控制的核心。 第五章 設(shè)計(jì)思想及程序 30 液控伺是在 伺服系統(tǒng) 中將電信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為功率較大的壓力或 流量 壓力信號(hào)輸出的 執(zhí)行元件 。它是一種電液轉(zhuǎn)換和功率放大元件。伺服閥的靈敏度高，快速性好，能將很小的電信號(hào)（例如 10 毫安）轉(zhuǎn)換成很大的液壓功率，可以驅(qū)動(dòng)多種類型的負(fù)載。過去人們?cè)褔娮鞕n板閥、射流管或滑閥伺服馬達(dá)等液壓放大裝置都 列入伺服閥范圍內(nèi)。 20 世紀(jì) 70 年代以來，伺服閥一般僅指 電液伺服閥 。 如前文所述，已將測(cè)定的體積值放入 D708 中，接下來，根據(jù)設(shè)定值來改變伺服閥開合大小，設(shè)閥門全關(guān)狀態(tài)為 0%，全開狀態(tài)為 100%，對(duì)應(yīng) D/A 模塊D/A 值為 01000，根據(jù)模擬信號(hào)輸入輸出關(guān)系，給出模擬信號(hào)為 4mA20mA的電流信號(hào)。 條目 閥門開度 模擬量 數(shù)字量 （ AD 值） 最小值 0 4mA 0 最大值 100 +20mA 1000 根據(jù)模擬輸入輸出的關(guān)系，采用 4mA~20mA 電流信號(hào)，因?yàn)楫?dāng)電流信號(hào)小于 4mA 時(shí)仍可以監(jiān)視狀態(tài)信 息，因此可以在程序中設(shè)計(jì)糾錯(cuò)程序，當(dāng)液位小于設(shè)定值時(shí)，有報(bào)警設(shè)置。對(duì)應(yīng)的變量值為 0~1000（本設(shè)計(jì)程序中直徑以 cm 為單位，對(duì)應(yīng)液位 ml 的單位）設(shè) X 為當(dāng)前高度值，推倒公式如下： 因?yàn)椋?60010002021 DX ? 所以： 1000 600*2021 DX ? 綜上所述，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的程序如下： 雖然計(jì)量罐 1 與計(jì)量罐 2 中的原料不同，但是它們的工作原理是相同的，所以計(jì)量罐 1 的計(jì)量采樣、加料控制與計(jì)量罐 2 的計(jì) 量采樣、加料控制是相類似的，由此計(jì)量罐 計(jì)量罐 2 都采用上述的計(jì)量采樣和加料控制。 計(jì)量罐 2 的計(jì)量采樣與加料控制的編程如下： 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設(shè)計(jì) — 過程控制 31 溫度控制 溫度采集和壓力、流量等一樣，是一種工業(yè)控制中最普及的應(yīng)用，它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中液體、蒸汽、氣體介質(zhì)和固體表面的溫度。常用的有熱電阻、熱電偶兩種方式，此外還有非接觸型的紅外測(cè)溫等產(chǎn)品，一個(gè)典型的應(yīng)用例子是鋼鐵廠中的紅外測(cè)溫設(shè)備。 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度測(cè)量元件。熱電阻是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。當(dāng)電阻值變 化時(shí)，二次儀表便顯示出電阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高的。 鉑熱電阻根據(jù)使用場(chǎng)合的不同與使用溫度的不同，有云母、陶瓷、簿膜等元件。作為測(cè)溫元件，它具有良好的傳感輸出特性，通常和顯示儀、記錄儀、調(diào)節(jié)儀以及其它智能模塊或儀表配套使用，為它們提供精確的輸入值。若做成一體化溫度變送器，可輸出 420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或 010V 標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，使第五章 設(shè)計(jì)思想及程序 32 用起來更為方便。 熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅。此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。 根據(jù)使用場(chǎng)合的不同，熱電阻也有鎧裝式熱電阻、裝配式熱電阻、隔爆式熱電阻等種類， 與熱電偶類似 。 鉑電阻的工作原理是，在溫度作用下，鉑熱電阻絲的電阻值隨溫度變化而變化，且電阻與溫度的關(guān)系即分度特性符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。分度號(hào) Pt100 的含義為在 0℃時(shí)的名義電阻值為 100Ω，目前使用的一般都是這種鉑熱電阻。此外還有Pt Pt200、 Pt500 和 Pt1000 等鉑熱電阻， Cu50、 Cu100 的銅熱電阻等。 根據(jù)反應(yīng)釜中原料溫度的需要，所以傳感器采用 Pt100 鉑熱電阻，型號(hào)WZP035，測(cè)量溫度范圍 0300℃。溫度 控制的實(shí)現(xiàn)主要靠蒸汽閥門開和大小來控制反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)的溫度，從而達(dá)到反應(yīng)要求， PT100 鉑電阻溫度傳感器，從模擬 4 通道 3 中（ 4A/D）轉(zhuǎn)換來的溫度實(shí)時(shí)值存放在寄存器 D750 單元中，閥門開度大小放在 D642 中。溫度采用 PID 調(diào)節(jié)，反應(yīng)釜蒸餾釜模擬量初始化如前文所示。 綜上所述，溫度控制的程序如下： 壓力檢測(cè) 因反應(yīng)釜中是多種物料進(jìn)行反應(yīng)，且物料在有壓環(huán)境下要比無壓環(huán)境下反應(yīng)完全，而且反應(yīng)速度也有所提高，繼而給反應(yīng)釜加以適當(dāng)?shù)膲毫?，并且選用了 AST4600AST4600 防爆壓力傳感器 /變送器 . 壓力 傳感器 是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設(shè)計(jì) — 過程控制 33 輸出為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號(hào)。 或在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號(hào)。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用 壓電效應(yīng) 制造而成的，這樣的傳感器也稱為 壓電傳感器 。 AST4600AST4600 防爆壓力傳感器 /變送器已通過 CSA30(UL 1203)1 類 1 級(jí)防爆 A、 B、 C、 D 組認(rèn)證。它結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、原廠全密封，是 AST 專門針對(duì)各種要求嚴(yán)格的防爆環(huán)境使用而設(shè)計(jì)的高性價(jià)比傳感器。 優(yōu)點(diǎn) 全不銹鋼整體結(jié)構(gòu) 無油、無焊接、無 O 形圈 使用溫度范圍廣 壓力范圍由 050 至 010000 PSI（出廠前經(jīng)滲漏檢驗(yàn)） 低靜態(tài)及溫度誤差 整體設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境 可使用在對(duì)不銹鋼兼容的液體和氣體 電路參數(shù) 輸出訊號(hào) 420mA 15V, 16V 供電電源 1028VDC 1028VDC 輸出阻抗 10k Ohms 100 Ohms, Nominal 耗電量 25mA, Max 10mA 頻帶寬 (3dB): DC to 250 Hz (3dB): DC to 1kHz 輸出訊噪 2mV RMS 零點(diǎn)偏差 177。1% of FS 177。1% of FS 滿量程偏差 177。2% of FS 177。% of FS 輸出負(fù)載 0800 Ohms@1028VDC 5k Ohms, Min.. 25176。C (77176。F) 的性能 精度 (1) 177。% BFSL 穩(wěn)定性 (一年 ) +/ % FS, Type 壓力限制 2 倍標(biāo)稱壓力 破壞壓力 5 倍標(biāo)稱壓力 或 1400 Bar， 取其數(shù)值較少者 壓力循 環(huán) 100 萬次滿壓測(cè)量 環(huán)境 溫度 操作 40 到 85176。C ( 40 到 185176。F ) 貯存 55 到 125176。C (40 到 250176。F) 熱量限制 溫度補(bǔ)償 0 到 55176。C ( 30 到 130176。F ) 補(bǔ)償后零點(diǎn)誤差 +/ % of FS ( +/2% for 316L ) 補(bǔ)償后滿量程誤差 +/ % of FS ( +/2% for 316L ) 其它 沖擊 100G , 11msec , 1/2 sine 第五章 設(shè)計(jì)思想及程序 34 震動(dòng) 10G peak , 20 到 2021 Hz EMI/RFI 保護(hù) 有 防護(hù)等級(jí) IP 67 根據(jù)模擬輸入輸出的關(guān)系，采用 4mA~20mA 電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)的變量值為0~1000（本設(shè)計(jì)程序中壓力以 Pa 為單位）設(shè) X 為當(dāng)前壓力值，推倒公式如下： 因?yàn)椋?60210001 DXMPa ? 所以： 1000 602*1000 DX ? 故： 602DX? 綜上所述，要控制反應(yīng)釜內(nèi)壓力在 以內(nèi)，所以在這里選用了AST4600AST4600 防爆壓力傳感器 /變送器，將壓力值從模塊 0 中讀出放在寄存器 D740 中，蒸餾釜同理，將蒸餾釜壓力值從模塊 0 中讀出放在寄存器 D742 中。壓力檢的測(cè)程序如下： 變頻器調(diào)速 變頻器的選擇 正確選擇通用型變頻器對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載特性，決定采 用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對(duì)通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會(huì)使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。 變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)： 1．控制電機(jī)的啟動(dòng)電流； 2．降低電力線路的電壓波動(dòng)； 3．啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低； 4．可控的加速功能； 5．可調(diào)的運(yùn)行速度； 6．可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限； 7．受控的停止方式； 8．節(jié)能； 9．可逆運(yùn)行控制； 10．減少機(jī)械傳動(dòng)部件。 三菱變頻調(diào)速器全稱為 “三菱交流變頻調(diào)速器 ”，主要用于三相異步交流電機(jī)，用于控制和調(diào)節(jié)電機(jī)速度。當(dāng)電機(jī)的工作電流頻率低于 50Hz 的時(shí)候，會(huì)節(jié)省電能，因此變頻器是國家號(hào)召提倡推廣的節(jié)能產(chǎn)品之一。 所以根據(jù)在本系統(tǒng)中需要，我們選用了由三菱生產(chǎn)的通用變頻器 FRS500。 PLC 的 DA 模塊輸出 模擬量選擇 420mA 電流信號(hào) 給 變頻器 的 模擬量 輸入 端子 。 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設(shè)計(jì) — 過程控制 35 變頻調(diào)速原理 變頻調(diào)速是 通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。 n=60f(1s)/p 對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù) p 已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率 s 變化不大，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 與電源的頻率 f 成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)的調(diào)試目的。 變頻器的工作原理 變頻器的工作原理是把市電（ 380V 、 50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電。 根據(jù)設(shè)備的要求，采用 4mA~20mA 電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)的變量值為 0~1000，電機(jī)選用 6 極電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為 960r/min。設(shè) X 為當(dāng)前變量值，推倒公式如下： 因?yàn)?: *)3/)60*((2 4 0 HzD ? 所以： 60*3* 240 HzD ? *60 240*3 DHz ? 因?yàn)椋?XHz 100050? 所以： 50/ 240*30 00 DX ? 綜上所述，變頻器調(diào)速的程序如下： 第五章 設(shè)計(jì)思想及程序 36 閥門控制 典型的伺服閥由永磁力矩馬達(dá)、噴嘴、檔板