用PLC在聚乙烯蠟反應釜中的自動化節(jié)能改造

1、國家職業(yè)資格全省統一鑒定維修電工論文（國家職業(yè)資格二級）論文題目：PLC在聚乙烯蠟反應釜自動化節(jié)能改造姓 名： 袁雪雷 身份證號：準考證號： 所在省市： 江蘇省徐州市 所在單位： 江蘇省徐州技師學院 用PLC在聚乙烯蠟反應釜自動化節(jié)能改造姓名：袁雪雷單位：徐州技師學院摘要：PLC作為現代工業(yè)支柱之一，在自動化生產過程中被廣泛的運用，現在對容量為1000L可存聚乙烯蠟原料一噸的反應釜進行自動化，節(jié)能改造。該反應釜利用電加熱，導熱介質為導熱油，輸入功率為35kw，共六組5千瓦電阻熱電偶，攪拌電機3.5KW。關鍵詞：PLC，反應釜1，自動化1反應釜的應用于發(fā)展

2、反應釜廣泛應用于石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，例如反應器、反應鍋、分解鍋、聚合釜等；材質一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾、因康鎳）合金及其它復合材料。 反應釜可采用SUS304、SUS316L等不銹鋼材料制造。攪拌器有錨式、框式、槳式、渦輪式，刮板式，組合式，轉動機構可采用擺線針輪減速機、可滿足各種物料的特殊反應要求。無級變速減速機，密封裝置可采用機械密封，加熱冷卻可采用夾套、半管、盤管、米勒板等結構，加熱方式有蒸汽、電加熱、導熱油，以滿足耐酸、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等不同工作環(huán)境的工藝需要?？筛鶕脩艄に?/p>

3、要求進行設計、制造。 1.1常見類型根據反應釜的制造結構可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜三大類，每一種結構都有他的適用范圍和優(yōu)缺點。不銹鋼反應釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。材質一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾）合金及其它復合材料；根據反應釜的制造結構可分為開式平蓋式反應釜、開式對焊法蘭式反應釜和閉式反應釜 三大類.不銹鋼反應釜攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進式或框式等，攪拌裝置在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉，也可根據用戶的要求任意選配.不銹鋼反應釜的密封型式不同可分為：填料密封機械密封和磁力密封。加熱方式有電加熱、熱水

4、加熱、導熱油循環(huán)加熱、外(內)盤管加熱等，冷卻方式為夾套冷卻和釜內盤管冷卻.不銹鋼反應釜廣泛應用于石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來完成硫化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，例如反應器、反應釜、分解鍋、聚合釜等。 1.2安裝使用應安裝在堅固、平整的工作臺上，工作臺高度根據使用情況決定，設備與工作臺四周應留有一定的空間（360cm），以便安裝與后期維修。安裝時要求傳動軸與地水平面垂直，不垂直度（傾斜度）不得大于設備總高度的1/1000。設備本身各工藝接管上的自備件，安全閥，必須按反應釜的要求配備。安裝完畢檢查各連接部件及傳動部位是否牢固可靠，各連接管道、管口、密封件及整機

5、做氣密試驗，應無泡、冒、滴、漏現象。開機前減速機注入46#機械油，打開電機防護罩用手轉動風葉檢查有無卡怠現象，攪拌槳有無刮壁現象，清理釜內污物，方可開機。空車運轉30分鐘無不正常噪音、振動，方可正式投料生產。另視生產情況定期更換減速機油。 1.3結構形式反應釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進式或框式等，攪拌裝置在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉，也可根據用戶的要求任意選配。并在釜壁外設置夾套，或在器內設置換熱面，也可通過外循環(huán)進行換熱。加熱方式有電加熱、熱水加熱、導熱油循環(huán)加熱、遠紅外加熱、外(內)盤管加熱等，冷卻方式為夾套冷卻和

6、釜內盤管冷卻，攪拌槳葉的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。轉速超過160轉以上宜使用齒輪減速機.開孔數量、規(guī)格或其它要求可根據用戶要求設計、制作。2系統改造要求及計劃2.1生產工藝過程系統啟動，加入基礎料 塊狀。加熱至90時進行攪拌，啟動攪拌機。當加熱達到120時加入1801粉狀料，同時浮沫抽出裝置啟動，持續(xù)加熱到180度，進入恒溫狀態(tài)，至一小時后進入冷卻狀態(tài)，物料溫度降至150時，攪拌機停止攪拌，打開反應釜底放料閥，將做好的聚乙烯蠟液體放出。導熱油介質主要做輔助加熱，及測量加熱溫度，以及控制反應釜加熱的參數反饋作用，即為一個設定的溫控點。2.2設計思路考慮能源節(jié)省，降低成本，相應國家低碳工

7、業(yè)生產要求，節(jié)省能源增加產量的因素，在聚乙烯蠟生產流程中，將手動操作改造為自動化操作。決定采用PLC作為系統主制模塊，用其自動控制特點。2.3主要設備的選擇根據工藝要求，改造計劃，及主要設備。PLC的選擇：隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結構形式、性能、容量、指令系統、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統的技術經濟指標有著重要意義。PLC的選擇主要應從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。2.3.1 PLC機型的選擇PLC機型選擇的基本原則是在滿足功

8、能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：合理的結構型式：PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。整體式PLC的每一個IO點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統工藝過程較為固定的小型控制系統中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在IO點數、輸入點數與輸出點數的比例、IO模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統。2.3.2 安裝方式的選擇PLC系統的安裝方式分為集中式、遠程IO式以及多臺PLC聯網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程IO硬件，系統反應快、成本低；遠程IO式適用于大型系統，系統的裝置分布范圍很廣，遠程IO

9、可以分散安裝在現場裝置附近，連線短，但需要增設驅動器和遠程IO電源；多臺PLC聯網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。2.3.3相應的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統，可選用能帶AD和DA轉換單元，具有加減算術運算、數據傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復雜，要求實現PID運算、閉環(huán)控制、通信聯網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統等場

10、合。2.3.4響應速度要求PLC是為工業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。2.3.5系統可靠性的要求對于一般系統PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統，應考慮是否采用冗余系統或熱備用系統。2.3.6機型盡量統一一個企業(yè)，應盡量做到PLC的機型統一。主要考慮到以下三方面問題：機型統一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。機型統一，其功能和使用方法類似，有利于技

11、術力量的培訓和技術水平的提高。機型統一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統。綜上所述，基于以上思想，選用日本三菱公司FX-48MR系列的PLC作為控制主機3未改造前聚乙烯蠟在反應釜的工作過程3.1工作過程將固體料加入反應釜中，人工觀察溫度計指數，到達90后，按下攪拌電機按鈕，開始攪拌；當溫度儀溫度顯示120后，開始加入1801粉末狀物料，同時在物料溫度再升到125后，手動打開抽沫電機，開始抽出物料中大量水分蒸發(fā)的泡沫；溫度加熱到180攝氏度之后，停止加熱，手動停止加熱熱電偶，開始打開高速攪拌器；物料溫度計，顯示物料溫度降到150后，打開反應釜

12、閥門，出成品聚乙烯蠟液體。3.2缺點及問題人工觀察反應釜溫度計，物料溫度計，油溫溫度計，會產生誤差導致加熱時間過長或者會出現過溫現象。導致浪費能源，出現物料於鍋現象。人工來回切換加熱與攪拌狀態(tài)，容易記混，使加熱流程混亂，出現廢料。增加工時，浪費能源，增加成本。4運用PLC進行自動化節(jié)能改造4.1聚乙烯蠟主要運作流程系統啟動，加入基礎料塊狀。按下啟動按鈕，加熱指示燈亮，六個加熱棒同時進行加熱（此時為滿負荷狀態(tài)），當加熱至90時,溫度傳感器得到信號，傳遞給plc。攪拌指示燈亮，啟動攪拌機，進行攪拌。當加熱達到120時，溫度傳感器得到信號，投料指示燈亮，蜂鳴器響，且關閉四只加熱棒，兩只加熱棒工作（此

13、時為保溫狀態(tài)），加入1801粉狀料,十五分鐘后，投料指示燈滅，蜂鳴器停止。再打開三只加熱棒，當浮沫到達警戒線時，浮沫抽出裝置啟動，蜂鳴器以響兩秒停一秒的方式響。下限時停止。如此往復。持續(xù)加熱，當溫度到180時，進入恒溫狀態(tài)，關閉三只加熱棒留下兩只，至一小時后進入冷卻狀態(tài)，加熱棒全部停止，加熱指示燈滅，物料溫度降至150時，攪拌機停止攪拌，攪拌機燈滅，打開反應釜底放料閥，系統停止，放料等亮，將做好的聚乙烯蠟液體放出。關閉反應釜放料閥門系統復位。4.2 I/O分配表 輸入輸出元件名稱作用輸入繼電器元件名稱作用輸出繼電器Sb1系統啟動X0熱電偶物料加熱Y0Sb2系統停止X1熱電偶物料加熱Y1Sb3開

14、始X2熱電偶物料加熱Y2溫度開關90X3熱電偶物料加熱Y3溫度開關120X4熱電偶物料加熱Y4限位開關浮沫監(jiān)控X5熱電偶物料加熱Y5溫度開關180X6攪拌電機物料攪拌Y6溫度開關150X7攪拌指示燈指示Y7Sb4物料閥門X11投料指示燈Y10浮沫報警指示燈Y111801投料指示燈Y12恒溫指示燈Y13放療指示燈Y14運行指示燈Y1590度投料指示燈Y16運行指示燈Y174.3外部接線圖4.4梯形圖5結論聚乙烯蠟工業(yè)生產中，反應釜得到廣泛運用，為了能更好的合理規(guī)劃資源能源，以及產品的質量和經濟效益；用plc將反應釜進行自動化改造。優(yōu)點：有效的減少了生產工時，提高了生產的聚乙烯的質量。減少了能耗，

15、降低成本。提高了產品在同類產品中的競爭力。通過對聚乙烯蠟反應釜的改造，對plc在工業(yè)上實際的運用，有了深刻的認識。對于自動化生產與工廠的自動化改造，要因地制宜，既要考慮到技術上的可行性，又要考慮到經濟上的合理性。做到科學，合理，及時。在控制部分的分布與排線上要根據配電室的距離來合理分布入廠房的進線。PLC的輸入量，基本就是一個開關量同時也是一個數字量，開、關，0/1。PLC通過得到的開關信號，根據所編寫的邏輯語句梯形圖，進行邏輯判斷，對外部的負載進行邏輯控制。PLC在工業(yè)上的運用大大的解放了勞動力，增加了生產產量，降低生產成本，給予企業(yè)更大更強的競爭力。同時，對設備本身的維護，修理更加簡便。有效的減少了企業(yè)對電氣控制系統維護、保養(yǎng)的支出。參考文獻1 渠川