反应釜自动控制系统开发

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电气自动化技术应用及发展现状
• 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
• 1.3.1 巴德富公司的现场生产状况
• 1.3.2 巴德富公司对于生产设备自动化改进的愿景
• 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
• 1.5.1 本论文的选题
• 1.5.2 本论文需要研究的内容
• 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
• 2.2.1 生产前的准备阶段中的控制内容
• 2.2.2 乳化缸的生产工艺过程及控制内容
• 2.2.3 反应釜的生产工艺过程及控制内容
• 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
• 3.1.1 进料阀门的选择
• 3.1.2 原料抽料泵的选择
• 3.1.3 称重计量装置的选择
• 3.1.4 乳化缸搅拌电机变频器的选择
• 3.2 反应釜生产过程用控制部件的选择
• 3.2.1 反应釜温度的测量
• 3.2.2 反应釜搅拌用变频器的选择
• 3.2.3 乳化缸及助剂缸滴加用阀门的选择
• 3.2.4 夹套冷却、升温用阀门
• 3.3 几种称重控制器的性能对比
• 3.3.1 捷时菲称重控制器的性能
• 3.3.2 梅特勒-托利多称重控制器的性能
• 3.3.3 志美称重控制器的性能
• 3.3.4 耀华称重控制器的性能
• 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
• 3.5.1 控制系统的输入信号
• 3.5.2 控制系统的输出信号表
• 3.5.3 PLC 控制系统的配置
• 3.5.4 上位工控机的选择
• 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
• 4.1.1 PLC 与称重仪表的串口通信
• 4.1.2 PLC 与称重仪表的PROFIBUS-DP 总线通信
• 4.2 PLC 与工控机的通信
• 4.3 投料、滴加过程的控制方法
• 4.3.1 投料过程的控制方法
• 4.3.2 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
• 5.2 系统的控制程序设计
• 5.2.1 PLC 控制程序设计
• 5.2.2 组态王软件操作程序设计
• 第六章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果