苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計—過程控制(文件)

　

【正文】 二．畢業設計（論文）主要內容 能熟悉運用三菱 PLC 來編寫控制苯基苯酚甲醛樹脂的工藝流程的梯形圖，并能將其三維動態以及在各個工藝過程中的狀態顯示（溫度，壓力，以及液位等）在組態王上顯現出來，能夠正確的選用各種硬件，以及正確的完成軟件的編寫。 三．計劃進度 ：查閱資料，完成論文的緒論，掌握初步設計方法 ： 熟悉 PLC 和組態王軟件 ： 初步可以用 PLC 編寫簡單的梯形圖并有簡單的設計思想 ： 用組態王將其工藝流程圖畫出，并將主要的梯形圖編出 ： 畫出電路接線 圖并完成畢業論文電子稿 ：準備畢業答辯 四．畢業設計（論文）結束應提交的材料 １ .畢業設計（論文）報告 ２ .畢業設計論文評閱表和交叉評閱表 ３ .答辯評分表 ４ .論文真實性承諾及指導教師聲明 ５ .設計計算書 ６ .其它相關資料 指導教師 教研室主任 4 年 月 日 年 月 日 5 論文真實性承諾及指導教師聲明 學生論文真實性承諾 本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，內容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術不端行為。 畢業生簽名 ： 日 期 ： 指導教師關于學生論文真實性審核的聲明 本人鄭重聲明： 已經對學生論文所涉及的內容進行嚴格審核，確定其內容均由學生在本人指導下取得，對他人論文及成果的引用已經明確注明，不存在抄襲等學術不端行為。 本文以三菱 PLC 為代表，結合組態王工業 自動控制系統 針對其主要特點及在苯基苯酚甲醛樹脂生產中的應用問題進行探討， 以期通過本文的闡述促進三菱 PLC 技術在工業電氣自動化中的推廣應用，以及苯基苯酚甲醛樹脂的自動化生產 。有熱塑性和熱固性兩種 。 第二章 工藝流程及控制要求 2 第二 章 工藝流程及控制要求 苯基苯酚甲醛樹脂生產工藝分為兩個部分，第一部分為鄰苯基苯酚和甲醛進行催化縮合合成樹脂，第二部分為蒸餾脫水及溶劑制得產品。 工藝流程圖如下： 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計 — 過程控制 3 第三 章 硬件組成 可編程控制器的基礎 可編程控制器是以計算機技術、自動控制技術和通信技術等現代科學技術為基礎而發展起來的一種新型工業控制裝置 ，目前已被廣泛應用于各個領域。 PLC 從誕生至今，僅有不到 40 年的歷史，得到了異常迅猛的發展，并與CAD/CAM、機器人技術一起 被譽為現代工業自動化的三大支柱。 小：由整體結構向小型模塊化結構發展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化 有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的 PLC 指令系統 6：發展容錯技術 采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。例如三菱公司生產的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。在應用軟件中，應 用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。除了邏輯處理功能以外，現代 PLC 大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。 Fx2N4AD 模塊介紹 功能：接收模擬信號，并轉換成數字量，可接收電流和電壓兩種輸入信號。 共占用擴展總線 8 個點。 Fx2N4DA 模塊介紹 功能：接收數字信號，并轉換成等價的模擬信號，可輸出電流和電壓兩種輸出信號。 共占用擴展總線 8 個點。 電動執行機構的工作原理 電動執行機構包括伺服放大器及執行機構兩大部分，其中執行機構又分為電機、減速器及位置發送器三大部件 來自調節器的電流信號作為伺服放大器的輸入，與閥的位置反饋信號進行比較，當輸入信號和反饋信號比較差值不等于零時，其差值經伺服放大器放大后，控制兩相伺服電機按相應的方向轉動，再經減速器減速后使輸出軸產生位移；同時，輸出軸位移又經位置發送器轉換成閥的反饋信號；當反饋信號與輸入信號相等時，伺服放大器無輸出，電機不轉動，執行機構就穩定在與輸入信號相應的位置上。主回路板上有兩路交流開關，電源變壓器及直流穩壓電源。 伺服放大器的調節原理類似于一個純積分作用的調節器，只要指令信號與閥位反饋信號的偏差超過調節不靈敏區的范圍，伺服放大器就會一直發出開指令或 者關指令。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。 選型方法 由于電力電子技術的不斷發展和進步，新的控制理論提出與完善，是交流調速傳動、尤其是采用性能優異的三菱變頻調速傳動得到了飛速發展，因此在實際工作中采用三菱變頻器 +變頻電機的情況越來越多，因此如何正確選擇三菱變頻器對機械設備的正常調試運行至關重要，選型方法如下： 1） 根據機械設備的負載轉矩特性來選擇三菱變頻器 在實踐中常常將機械設備根據負載轉矩特性不同，分為如下三類： （ 1）恒轉矩負載 （ 2）恒功率負載 （ 3）流體類負載 2） 根據負載特性選取適當控制方式的三菱變頻器 三菱變頻器的控制方式主要分為： V/f 控制，包括開環和閉環；矢量控制，包括無速度傳感器和帶速度傳感器控制；直接轉矩控制；三種方式的優缺點如下： （ 1） V/f 開環控制 優點：結構簡單，調節容易，可用于通用鼠籠型異步電機； 第三章 硬件組成 10 缺點：低速力矩難保證，不能采用力矩控制，調速范圍小； 主要采用場合：一般的風機，泵類節能調速或一臺變頻器帶多臺電機傳動場合。 （ 5）直接轉矩控制 優 點：不需要速度傳感器，力矩響應好，結構較簡單，速度控制范圍較大； 缺點：需要設定電機參數，須有自動測試功能； 采用場合：要求精確控制力矩的高動態性能應用場合，如起重機、電梯、軋機等。由于隨著應力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。 壓力傳感器 是工業實踐中最為常用的一種 傳感器 。 在使用的時候也要對以下常識進行了解： 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計 — 過程控制 11 1） 檢查安裝孔的尺寸、保持安裝孔的清潔； 2） 正確安裝、選擇恰當的位置； 3） 仔細清潔、保持干燥； 4） 避免高低溫干擾、高低頻干擾、靜電干擾； 5） 防止壓力過載； 壓力傳感器在我國的工業實踐中是最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業，因此對其進行一個全面的了解是非常有必要的。 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、煙霧及強光的影響極小，因此可以用來連續測量腐蝕性液體、高粘度液體和有毒液體的液位。 JERD702 簡介 ： 應 用：液體、粉料、固體 顆粒 測量范圍： 2 米 過程連接：螺紋、法蘭 過程溫度： 40…250 ℃ 過程壓力： …20bar 精 度： 177。傳感器主要是熱電偶或熱電阻；信號轉換器主要由測量單元、信號處理和 轉換單元組成（由于工業用熱電阻和熱電偶分度表是標準化的，因此信號轉換器作為獨立產品時也稱為變送器），有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現場總線功能。不 排除具有特殊規定的其他標準化輸出信號。它一直周而復始地循環掃描并執行由系統軟件規定好的任務。為保證設備的可靠性，及時反應所出現的故障，PLC 都具有自監視功能。其它的執行結果錯誤可由程序設計者通過標志位進行處理。機器處于正常運行狀態下，每 一掃描周期內部包換掃描過程。一個掃描周期內都包含這個掃描過程。在輸入掃 描過程中， CPU把實際輸入點的狀態鎖入到輸入映像寄存器；在輸出過程中， CPU把輸出映像寄存器的值鎖定到實際輸出點。 單擊 “開始 ”→“ 程序 ”→“MELSOFT 應用程序 ”→“GX Developer” 即打開程序 。如 “精梳機 ”。 點擊 “新建文件 ”，恢復到 “新建工程 ”界面。 輸入梯形圖。 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計 — 過程控制 21 例 41： 輸入下面一段程序。 用同樣的方法，可以輸入其他程序。 修改：把光標移在需要修改的觸點上，直接輸入新的觸點，回車即可；則新的觸點覆蓋原來的觸點。用直線覆蓋原來的觸點。注意， “END”是不能刪除的。 程序傳送（電腦 PLC） PLC 寫入：把程序從電腦 →PLC 。（ 1）點擊快捷按鈕 。組態王 提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶創建圖庫精靈提供了簡單易用的接口；該款產品的歷史曲線、報表及 web 發布功能進行了大幅提升與改進，軟件的功能性和可用性有了很大的提高。 特點 它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點。通過對監控系統要求及實現功能的分析，采用組態王對監控系統進行設計。 系統監控界面設計 建立一個新工程 點擊 “開始 ”〉 “程序 ”〉 “組態王 ”〉 “組態王 ”（或直接雙桌面上組態王的快捷方式），啟動后的工程管理窗口如圖 1 所示 ： 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計 — 過程控制 23 圖 1 工程管理窗口 新建： 單擊此快捷鍵，彈出新建工程對話框建立組態王工程。 如圖 5 所示 圖 5 監控主界面繪制 。 “工具 ”菜單中的 “顯示調色板 ”，或在工具箱中選擇 按鈕，彈出調苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設計 — 過程控制 25 色板畫面 ， 如圖 6 所示 。 本系統中設置了用戶登錄功能，可以登錄不同的用戶，而只有管理員用戶方可關閉運行系統。 說明： PLC 內部資源劃分： 斷電記憶： D200D511 普通： D600D999 文件寄存器： D1000D7999（斷電記憶） D600D690 為模擬量輸入輸出用 D700D799 為計算時的臨時變量 模塊分配定義與存儲器定義： 輸入輸出分配 輸入 含意 輸出 含意 X0 反應釜出口閥開檢測 Y0 反應釜出口閥開信號 X1 反應釜出口閥關檢測 Y1 反應釜出口閥關信號 X2 氣液分離器入口閥開檢測 Y2 氣液分離器入口閥開信號 X3 氣液分離器入口閥關檢測 Y3 氣液分離器入口閥關信號 X4 集液罐出口閥開檢測 Y4 集液罐出口閥開信號 X5 集液罐出口閥關檢測 Y5 集液罐出口閥關信號 X6 冷凝器入口閥開檢測 Y6 冷凝器入口閥開信號 X7 冷凝器入口閥關檢測 Y7 冷凝器入口閥關信號 X10 接收罐 A 入口閥開檢測 Y10 接收罐 A 入口閥開信號 X11 接收罐 A 入口閥關測 Y11 接收罐 A 入口閥關信 號 X12 接收罐 B 入口閥開檢測 Y12 接收罐 B 入口閥開信號 X13 接收罐 B 入口閥關檢測 Y13 接收罐 B 入口閥關信號 X20 計量 1 加液開始 Y24 變頻器啟動信號 X21 計量 2 加液開始 X22 反應釜加熱啟動 X23 反應釜加熱停止 模塊 類型 1CH 2CH 3CH 4CH 模塊 0 4AD 液位 1 檢 測 D600 液位 2 檢 測 D601 壓力 1 檢 測 D602 壓力 2 檢 測 D603 模塊 1 4AD 加液閥 1 饋 D610 加液閥 2 饋 D611 溫度閥 1 反饋 D612 溫度閥 2 反饋 D613 模塊 2 AD 變頻速度 反饋 D620 模塊 3 4ADPT 反應釜 溫度 D630 蒸餾釜 溫度 D631 模塊 4 4DA 加液閥 1 控制 D640 加液閥 2 控制 D641 反應釜溫 度閥 D642 蒸餾釜溫 度閥 D643 模塊 5 4DA 變頻控 制 D650 第五章 設計思想及程序 28 X24 攪拌啟動 X25 攪拌停止 液位計量 AD 模塊初始化全設為 420mA,即為 1， AD 值（ 0+1000） 所有 DA 模塊初始化全設為 420mA,即為 1， AD 值（ 0+1000） 計量程序： 寄存器分配如下： 設置（需斷電記憶 ）： 計量罐 1 內半徑（ mm） D200 計量罐 2 內半徑（ mm） D204 計量罐 1 加液量 （升） D202 計量罐 2 加液量 （升） D206 溫度控制程序 寄存器分配如下： 設置（需斷電記憶）： 反應釜溫度 D210 蒸餾釜溫度 D212 由于整個反應系統所編寫的 PLC 程序過于繁瑣，所以把程序編寫成了一個模擬量初始化程序和數個子程序，這樣更能清晰地分辨出