不飽和聚酯樹脂DCS生產系統(tǒng)的設計及應用

韓立春 潘伯祥 陳彬彬

摘 要：不飽和聚酯樹脂DCS系統(tǒng)主要由石粉儲料罐、石粉氣旋篩、石粉喂料倉、石粉和樹脂的混料機、攪拌倉、氣動隔膜泵等主要設備，以及顯示和控制料位的音叉式料位開關、阻旋式料位開關和隔膜式料位計組成，通過PLC控制柜實現DCS系統(tǒng)的連續(xù)生產，不需要人工操作。

關鍵詞：不飽和聚酯樹脂DCS生產系統(tǒng)

引言

不飽和聚酯樹脂DCS系統(tǒng)是生產不飽和聚酯樹脂錨固劑的一個中間過程，不飽和聚酯樹脂錨固劑主要應用于煤礦井下巷道支護。不飽和聚酯樹脂DCS系統(tǒng)主要由石粉儲料罐、石粉氣旋篩、石粉喂料倉、石粉和樹脂的混料機、攪拌倉、氣動隔膜泵等主要設備，以及顯示和控制料位的音叉式料位開關、阻旋式料位開關和隔膜式料位計，通過PLC控制柜實現DCS系統(tǒng)的連續(xù)生產。不飽和聚酯樹脂DCS控制系統(tǒng)不需要人工操作，能夠直觀顯示料位的狀態(tài)，當出現供料不足或到高料位時，能夠報警提示操作人員。

一、音叉式開關

音叉開關在音叉的基座上安裝有一對壓電晶體，使音叉開關在一定頻率下振動，當音叉開關被物料掩埋后，音叉振動的頻率和幅度會發(fā)生變化，由檢測電路對輸入的信號轉換為一個開關信號輸出。音叉開關有多種輸出形式，2線制AC、2線制DC、3線制PNP/NPN型晶體管。

供電電壓：220VAV/24VDC

工作溫度：叉體-30～150℃儀表-20～70℃

工作壓力：小于2Mpa

介質密度：最低0.6g/cm3

輸出方式：一組繼電器輸出（AC220V/3A，DC30V/3A）

輸出延時：1～20秒

可調靈敏度：1～10級

可調功耗：1W

安裝接口：錐管G1"

電氣接口：M20×1.5

二、阻旋式料位開關

阻旋式料位開關采用微型電機經過減速后，帶動監(jiān)測葉片慢速旋轉，當物料的料位到達葉片的位置時，葉片受到阻力，轉速發(fā)生變化，檢測機構便會發(fā)出一個位移量，首先觸發(fā)一個微動開關，輸出一個有料的信號，另一個微動開關就是需要切斷電機的電源。當料位發(fā)生變化，葉片不再受到阻力，彈簧恢復常態(tài)，微動開關使電機電源接通，并發(fā)出沒有的信號。

用途：上、下限

測量輸出：開關信號

葉片轉速：2.5轉/分

接點容量：220V/3A（AC）

介質密度：≥0.2g/cm（較大葉片）

物料溫度：-10～80℃，-20～250℃

靈敏度：五檔可調（機芯）

安裝方式：法蘭安裝G1.5″

螺紋環(huán)境溫度：-10～80℃

供電電源：36V、110V、220V，AC

耗電功率：<3W

三、各類別開關的對比

音叉式料位開關和阻旋式料位開關用在石粉儲料罐和石粉喂料倉的高、低限位。音叉式料位開關用于側裝探測儲罐內是否有料，阻旋式料位開關用于頂裝測量料位是否到高位，到高位及時發(fā)出報警信號。音叉式開關和阻旋式開關組合使用于大型的料罐，能夠直觀監(jiān)測料位的變化，輸入到PLC，實現自動化控制。

隔膜式壓力變送器通過檢測到壓力的變化，將壓力的變化轉變?yōu)闃藴市盘?，當壓力直接作用在膜片的表面，使膜片發(fā)生變形，檢測電路把微小的變形轉換為標準信號。

液體儲料罐和混合倉底部主要采用隔膜式壓力變送器，根據儲罐和倉的高度選擇合適的壓力變送器，將壓力信號轉換為4～20mA標準信號輸入到模擬量模塊。

四、西門子PLC控制器

可編程序控制器廣泛應用于工業(yè)自動化控制，西門子PLC控制器是控制系統(tǒng)的核心器件，可編程控制系統(tǒng)主要包括S7-200控制器，開關量、模擬量輸入和輸出模塊。通過控制器可以實現計算較、定時、計時、運算等邏輯運算功能。

西門子S7-200可編程控制器控制點一般在256點之內，適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。處理速度0.8～1.2ms；存貯器2k；數字量248點；模擬量35路。西門子7.5彩色觸摸屏，能夠直觀顯示系統(tǒng)運行的參數，并在屏幕上直接修改設置參數。觸摸屏和CPU聯機，在觸摸屏上可以運行參數進行設置，并適時的顯示當前的工作狀態(tài)，出現變頻器、料位、電機等異常時，可以發(fā)出報警信號，并及時的關閉運行系統(tǒng)，保護設備不被損壞。

膠泥倉和固化劑倉電機由變頻器控制，1臺11kW三菱變頻器控制2臺5.5kW電機，通過改變變頻器的頻率實現轉速可調，使2臺電機按照相同的轉速運轉。變頻器的主回路主要是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力轉變。

控制回路主要是給異步電動機供電的主回路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的運算回路，通過外部測得速度、轉矩與檢測回路的頻率、電壓進行比較，來決定輸出的頻率和電壓，保護電路可以檢測主回路的電壓、電流，當發(fā)生過流或過壓時，停止工作，防止燒壞逆變器和電動機。

變頻器是通過改變電機工作電源的頻率控制電機的設備，變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動、驅動等處理單元組成，變頻器靠內部IGBT（絕緣柵雙極性三極管）來控制輸出電壓和頻率，從而達到節(jié)能、調速的目的。通過PLC、輸入模塊、輸出模塊硬件的選擇，以及傳感器、變頻器的選型，最終要通過編程實現自動化控制的功能。根據要實現的功能列出邏輯關系圖，轉變?yōu)樘菪螆D，輸入到PLC控制器，按照設計要求進行安裝、調試。

CPU模塊上的工作方式可以打到RUN運行狀態(tài)和TERM調試狀態(tài)，當正常工作時達到RUN位置，當需要對程序進行修改時達到TERM位置。在程序執(zhí)行過程中，直接讀取輸入輸出模塊的ON/OFF狀態(tài)，或直接將輸出的ON/OFF狀態(tài)送到輸出模塊。一次掃描時間分輸入傳送、程序執(zhí)行、輸出傳送三個過程。輸入模塊分為開關量和模擬量輸入，其中音叉開關、阻旋式料位開關為開關信號，隔膜式壓力變送器為模擬信號。輸入模塊的輸入狀態(tài)傳送到CPU的寄存器內，每次掃描前更新寄存器的狀態(tài)。輸出狀態(tài)的寄存器將輸出傳送給輸出模塊，直接控制電磁閥驅動外部工作。內部繼電器只在CPU內部進行處理，不向外部輸出的CPU內部輔助繼電器。減少了外部繼電器的接線，使用更簡單、方便。物料的攪拌時間和設備運行時間的控制可通過CPU內部定時器進行設定，定時器有0.1s、0.01s等多種時間，定時器的設定時間自動存入相對應的寄存器中。

結語：

不飽和聚酯樹脂DCS系統(tǒng)主要由石粉儲料罐、石粉氣旋篩、石粉喂料倉、石粉和樹脂的混料機、攪拌倉、氣動隔膜泵等主要設備，以及顯示和控制料位的音叉式料位開關、阻旋式料位開關和隔膜式料位計組成，通過PLC控制柜實現DCS系統(tǒng)的連續(xù)生產，不需要人工操作。筆者針對不飽和聚酯樹脂DCS生產系統(tǒng)的設計以及應用進行了分析以及相關總結。

參考文獻

[1]張娜娜，黃先會.不飽和聚酯樹脂預混料控制系統(tǒng)的設計及應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（23）：119.

（作者單位：宜興市興合樹脂有限公司）