高温高压反应釜自控系统的设计.pdf

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1、７３０化工自动化及仪表第４４卷高温高压反应釜自控系统的设计冯梅姜联成苏会忠（中国工程物理研究院化工材料研究所）摘要根据高温高压反应釜的工艺流程和要求，设计了一套自控系统。硬件采用计算机、ＰＬＣ和串行通信控制技术；软件采用Ｓｔｅｐ７，利用程序实现信号采集、信号处理、数据转换和过程控制；采用组态王实现工艺流程的实时操作和控制、工艺数据的实时显示与报警；采用Ｍｏｄｂｕｓ协议实现串口通信。运行结果表明：该系统自动化程度高、稳定性好、操作方便。关键词自控系统设计高温高压反应釜Ｍｏｄｂｕｓ协议组态王中图分类号ＴＨ８６２文献标识码Ｂ文章编号１０００３９３２（２０１

2、７）０８０７３００４反应釜是一种用于完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合及缩合等工艺过程的压力容器，广泛应用于石油、化工、橡胶、医药及食品等行业。常规的反应釜控制由人工在生产现场操作实现，工作环境危险恶劣，无法满足防爆的安全要求，且劳动强度大。同时，由于人为因素的影响，导致产品稳定性较差。高温高压反应釜是中国工程物理研究院化工图１高温高压反应釜自控系统结构框图材料研究所的重要设备，主要用于在高温、高压、搅拌条件下，完成几种原材料的带压合成化学反１．２硬件设计应，通过合成制备得到合格的化工产品。然而由由于反应过程输入、输出设备较多，过程控制于易燃易爆场合

3、生产的特殊性和安全性要求，需较为复杂，传统的继电器控制方法已经很难满足要设计一套高温高压反应釜自控系统，以满足自设计要求。而ＰＬＣ由于具有可靠性高、抗干扰能动控制、远程控制和防爆设计的要求，实现化工生力强、编程操作灵活方便、硬件配套全、适应性强产过程的自动化。及易于调试扩展等优点，已广泛应用于工业过程［１］控制中。１系统硬件部分ＰＬＣ作为核心控制器，负责完成系统各执行１．１系统结构部件的逻辑顺序控制、信号采集、数据运算与处理高温高压反应釜自控系统结构框图如图１所等功能。根据系统控制要求，分析ＰＬＣ的输入、示。系统以计算机和ＰＬＣ为核心，ＰＬＣ与工控计输

4、出信号，从而确定ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ点数为１２个数字算机之间通过专用通信电缆进行连接，ＰＬＣ与显量输入、７个数字量输出和两个模拟量输入。其示仪表、变频器通过ＲＳ４８５网络进行连接。ＰＬＣ中，数字量输入信号主要包括远／近控防爆操作箱接收来自现场传感器和操作电器按钮、旋钮的信的按钮、旋钮（如远／近控选择、搅拌启／停、进气号，通过程序进行计算后输出信号控制加热器、搅启／停、出气启／停、出料启／停和加热启／停）、控拌电机，使温度、搅拌转速自动控制在设定值上，制台的急停按钮。数字量输出信号主要包括搅最后按要求控制相应的泵和阀动作。拌、进气、出气、出料及加热等泵、阀的状

5、态指示作者简介：冯梅（１９７２），高级工程师，从事生产线和设备自动控制系统的设计和维护工作，ｆｅｎｇｍｅｉ＠ｃａｅｐ．ｃｎ。工控计算机蛙PLCW釜兰兰三三工艺参数检测ll现场防爆电气器件ll加热器ll泵、阀第８期冯梅等．高温高压反应釜自控系统的设计７３１灯。模拟量输入信号主要包括温度和压力。综上，笔者选用Ｓ７２００系列ＣＰＵ２２４，既能实现系统控制要求，又能满足扩展需求。２组态软件部分组态软件是数据采集与过程控制的专用软件，是在自控系统监控层一级的软件平台和开发环境，具有灵活的组态方式，用户可借助组态软件［２］快速构建工业自控系统的监控功能。组态软

6、件图２初始界面具有实时多任务特征，可在工业控制系统中同时进行工业现场实时数据采集、处理、存储、检索、显示、图形动画展示、报表报警显示及实时通信等多［３］个并行任务。由于高温高压反应釜现场与控制室位置分散，距离较远，给系统的运行、维护和管理带来不便。因此，笔者采用先进的生产控制软件技术，实现生产线的集中控制与管理。２．１设计平台系统组态采用组态王６．５５平台进行开发，进图３操作界面入组态王组态环境，新建工程“高温高压反应釜控制系统”。主界面主要负责设备的远程控制与实时监配置与组态王连接的ＰＬＣ相关参数。在新测，包括参数设置区、状态显示区、参数显示区和建Ｐ

7、ＬＣ连接下，根据Ｓｔｅｐ７中的符号表和数据块报警显示区。参数设置区用于设置需要控制和报来建立新的外部变量，并设置变量地址。在组态警的工艺参数，包括温度控制值、转速控制值、压王工程浏览器的工程目录显示区选择，设备、新力报警值、转速报警值和温度报警值。状态显示建、设备配置向导，然后配置所连接ＰＬＣ的各项区用于设备运行状况的显示，能够表征设备的运参数，包括设备、生产厂家、通信方式、设备名称、行过程、显示设备的各种状态，如搅拌启动时，搅设备地址、波特率、奇偶校验、通信超时及宕机时拌桨会有转动的动画显示，进气、出气、出料阀启间等通信参数。动时，会有介质流动的动画

8、显示。参数显示区用数据库是组态王软件的核心部分。图形界面于显示工艺参数，包括釜内温度、釜内压力