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反应釜自动控制系统开发

作　者: 冯红伟
导　师: 曾葆青；沈庚麟
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 建筑乳液用反应釜 RS232/RS485串口通信 PROFIBUS-DP总线通信称重控制器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-22
  1.1 电气自动化技术应用及发展现状  11-13
  1.2 国内外建筑乳液行业的现状  13-15
  1.3 巴德富公司的现场生产状况及愿景  15-19
    1.3.1 巴德富公司的现场生产状况  15-18
    1.3.2 巴德富公司对于生产设备自动化改进的愿景  18-19
  1.4 在进行设备自动化改进时需要考虑的诸多因素  19-20
  1.5 本论文的选题和研究内容  20-22
    1.5.1 本论文的选题  20
    1.5.2 本论文需要研究的内容  20-22
第二章反应釜自动化的工艺流程要求  22-27
  2.1 自动化控制系统的整体功能要求  22-23
  2.2 生产过程工艺流程的详细说明及要求  23-25
    2.2.1 生产前的准备阶段中的控制内容  23
    2.2.2 乳化缸的生产工艺过程及控制内容  23-24
    2.2.3 反应釜的生产工艺过程及控制内容  24-25
  2.3 自动化控制系统的安全性能要求  25-27
第三章自动控制系统中控制部件的选择  27-46
  3.1 乳化缸生产过程用控制部件的选择  27-30
    3.1.1 进料阀门的选择  27-28
    3.1.2 原料抽料泵的选择  28-29
    3.1.3 称重计量装置的选择  29
    3.1.4 乳化缸搅拌电机变频器的选择  29-30
  3.2 反应釜生产过程用控制部件的选择  30-34
    3.2.1 反应釜温度的测量  30-32
    3.2.2 反应釜搅拌用变频器的选择  32
    3.2.3 乳化缸及助剂缸滴加用阀门的选择  32-33
    3.2.4 夹套冷却、升温用阀门  33-34
  3.3 几种称重控制器的性能对比  34-39
    3.3.1 捷时菲称重控制器的性能  34-35
    3.3.2 梅特勒-托利多称重控制器的性能  35-36
    3.3.3 志美称重控制器的性能  36-38
    3.3.4 耀华称重控制器的性能  38-39
  3.4 乳化缸与反应釜生产过程中的协调  39-40
  3.5 控制系统硬件的选择及配置  40-46
    3.5.1 控制系统的输入信号  40-42
    3.5.2 控制系统的输出信号表  42-43
    3.5.3 PLC 控制系统的配置  43-45
    3.5.4 上位工控机的选择  45-46
第四章实现自动控制生产过程的方法  46-59
  4.1 PLC 与称重仪表的通信方法  46-53
    4.1.1 PLC 与称重仪表的串口通信  46-50
    4.1.2 PLC 与称重仪表的PROFIBUS-DP 总线通信  50-53
  4.2 PLC 与工控机的通信  53-54
  4.3 投料、滴加过程的控制方法  54-56
    4.3.1 投料过程的控制方法  54-55
    4.3.2 滴加过程的控制方法  55-56
  4.4 反应釜搅拌速度切换的控制方法  56-57
  4.5 反应釜温度控制的控制方法  57-58
  4.6 小结  58-59
第五章系统的控制回路设计及程序设计  59-66
  5.1 系统的控制回路设计  59
  5.2 系统的控制程序设计  59-66
    5.2.1 PLC 控制程序设计  59-61
    5.2.2 组态王软件操作程序设计  61-66
第六章总结和展望  66-69
致谢  69-70
参考文献  70-72
攻硕期间取得的成果  72-73

反应釜自动控制系统开发

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