用PLC在聚乙烯蜡反应釜中的自动化节能改造

1、国家职业资格全省统一鉴定维修电工论文（国家职业资格二级）论文题目：PLC在聚乙烯蜡反应釜自动化节能改造姓 名： 袁雪雷 身份证号：准考证号： 所在省市： 江苏省徐州市 所在单位： 江苏省徐州技师学院 用PLC在聚乙烯蜡反应釜自动化节能改造姓名：袁雪雷单位：徐州技师学院摘要：PLC作为现代工业支柱之一，在自动化生产过程中被广泛的运用，现在对容量为1000L可存聚乙烯蜡原料一吨的反应釜进行自动化，节能改造。该反应釜利用电加热，导热介质为导热油，输入功率为35kw，共六组5千瓦电阻热电偶，搅拌电机3.5KW。关键词：PLC，反应釜1，自动化1反应釜的应用于发展

2、反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，例如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等；材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔、因康镍）合金及其它复合材料。 反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式，刮板式，组合式，转动机构可采用摆线针轮减速机、可满足各种物料的特殊反应要求。无级变速减速机，密封装置可采用机械密封，加热冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等结构，加热方式有蒸汽、电加热、导热油，以满足耐酸、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺需要。可根据用户工艺

3、要求进行设计、制造。 1.1常见类型根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜三大类，每一种结构都有他的适用范围和优缺点。不锈钢反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料；根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜 三大类.不锈钢反应釜搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配.不锈钢反应釜的密封型式不同可分为：填料密封机械密封和磁力密封。加热方式有电加热、热水

4、加热、导热油循环加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却.不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，例如反应器、反应釜、分解锅、聚合釜等。 1.2安装使用应安装在坚固、平整的工作台上，工作台高度根据使用情况决定，设备与工作台四周应留有一定的空间（360cm），以便安装与后期维修。安装时要求传动轴与地水平面垂直，不垂直度（倾斜度）不得大于设备总高度的1/1000。设备本身各工艺接管上的自备件，安全阀，必须按反应釜的要求配备。安装完毕检查各连接部件及传动部位是否牢固可靠，各连接管道、管口、密封件及整机

5、做气密试验，应无泡、冒、滴、漏现象。开机前减速机注入46#机械油，打开电机防护罩用手转动风叶检查有无卡怠现象，搅拌桨有无刮壁现象，清理釜内污物，方可开机。空车运转30分钟无不正常噪音、振动，方可正式投料生产。另视生产情况定期更换减速机油。 1.3结构形式反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和

6、釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。2系统改造要求及计划2.1生产工艺过程系统启动，加入基础料 块状。加热至90时进行搅拌，启动搅拌机。当加热达到120时加入1801粉状料，同时浮沫抽出装置启动，持续加热到180度，进入恒温状态，至一小时后进入冷却状态，物料温度降至150时，搅拌机停止搅拌，打开反应釜底放料阀，将做好的聚乙烯蜡液体放出。导热油介质主要做辅助加热，及测量加热温度，以及控制反应釜加热的参数反馈作用，即为一个设定的温控点。2.2设计思路考虑能源节省，降低成本，相应国家低碳工

7、业生产要求，节省能源增加产量的因素，在聚乙烯蜡生产流程中，将手动操作改造为自动化操作。决定采用PLC作为系统主制模块，用其自动控制特点。2.3主要设备的选择根据工艺要求，改造计划，及主要设备。PLC的选择：随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。2.3.1 PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则是在满足功

8、能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：合理的结构型式：PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。2.3.2 安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO

9、可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。2.3.3相应的功能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场

10、合。2.3.4响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。2.3.5系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。2.3.6机型尽量统一一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技

11、术力量的培训和技术水平的提高。机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。综上所述，基于以上思想，选用日本三菱公司FX-48MR系列的PLC作为控制主机3未改造前聚乙烯蜡在反应釜的工作过程3.1工作过程将固体料加入反应釜中，人工观察温度计指数，到达90后，按下搅拌电机按钮，开始搅拌；当温度仪温度显示120后，开始加入1801粉末状物料，同时在物料温度再升到125后，手动打开抽沫电机，开始抽出物料中大量水分蒸发的泡沫；温度加热到180摄氏度之后，停止加热，手动停止加热热电偶，开始打开高速搅拌器；物料温度计，显示物料温度降到150后，打开反应釜

12、阀门，出成品聚乙烯蜡液体。3.2缺点及问题人工观察反应釜温度计，物料温度计，油温温度计，会产生误差导致加热时间过长或者会出现过温现象。导致浪费能源，出现物料於锅现象。人工来回切换加热与搅拌状态，容易记混，使加热流程混乱，出现废料。增加工时，浪费能源，增加成本。4运用PLC进行自动化节能改造4.1聚乙烯蜡主要运作流程系统启动，加入基础料块状。按下启动按钮，加热指示灯亮，六个加热棒同时进行加热（此时为满负荷状态），当加热至90时,温度传感器得到信号，传递给plc。搅拌指示灯亮，启动搅拌机，进行搅拌。当加热达到120时，温度传感器得到信号，投料指示灯亮，蜂鸣器响，且关闭四只加热棒，两只加热棒工作（此

13、时为保温状态），加入1801粉状料,十五分钟后，投料指示灯灭，蜂鸣器停止。再打开三只加热棒，当浮沫到达警戒线时，浮沫抽出装置启动，蜂鸣器以响两秒停一秒的方式响。下限时停止。如此往复。持续加热，当温度到180时，进入恒温状态，关闭三只加热棒留下两只，至一小时后进入冷却状态，加热棒全部停止，加热指示灯灭，物料温度降至150时，搅拌机停止搅拌，搅拌机灯灭，打开反应釜底放料阀，系统停止，放料等亮，将做好的聚乙烯蜡液体放出。关闭反应釜放料阀门系统复位。4.2 I/O分配表 输入输出元件名称作用输入继电器元件名称作用输出继电器Sb1系统启动X0热电偶物料加热Y0Sb2系统停止X1热电偶物料加热Y1Sb3开

14、始X2热电偶物料加热Y2温度开关90X3热电偶物料加热Y3温度开关120X4热电偶物料加热Y4限位开关浮沫监控X5热电偶物料加热Y5温度开关180X6搅拌电机物料搅拌Y6温度开关150X7搅拌指示灯指示Y7Sb4物料阀门X11投料指示灯Y10浮沫报警指示灯Y111801投料指示灯Y12恒温指示灯Y13放疗指示灯Y14运行指示灯Y1590度投料指示灯Y16运行指示灯Y174.3外部接线图4.4梯形图5结论聚乙烯蜡工业生产中，反应釜得到广泛运用，为了能更好的合理规划资源能源，以及产品的质量和经济效益；用plc将反应釜进行自动化改造。优点：有效的减少了生产工时，提高了生产的聚乙烯的质量。减少了能耗，

15、降低成本。提高了产品在同类产品中的竞争力。通过对聚乙烯蜡反应釜的改造，对plc在工业上实际的运用，有了深刻的认识。对于自动化生产与工厂的自动化改造，要因地制宜，既要考虑到技术上的可行性，又要考虑到经济上的合理性。做到科学，合理，及时。在控制部分的分布与排线上要根据配电室的距离来合理分布入厂房的进线。PLC的输入量，基本就是一个开关量同时也是一个数字量，开、关，0/1。PLC通过得到的开关信号，根据所编写的逻辑语句梯形图，进行逻辑判断，对外部的负载进行逻辑控制。PLC在工业上的运用大大的解放了劳动力，增加了生产产量，降低生产成本，给予企业更大更强的竞争力。同时，对设备本身的维护，修理更加简便。有效的减少了企业对电气控制系统维护、保养的支出。参考文献1 渠川