数控技术
间歇反应釜先进控制系统的设计与应用
何珊王水良
（南京林业大学化学工程学院江苏南京210037）
数事执术
摘要：根据乙二醇二甲醚生产工艺流程，结合实际生产要求，研制了以PC机作为先进控制层，以可编程控制器PLC作为基本控制层的经济适用型控制系统。本文详细阐速了该系统的硬件设计原理及选型配置，通过进料流量控制系统和反应签温度控制系统软件设计和联锁实现，证明该系统完全符合生产自动化要求。
关键调：乙二醇二甲酰生产PLC间致式反应签模糊-PID控制中图分类号：TQ052.5
文章编号：1007-9416(2012)02-0014-02
文献标识码：A
Abstract:The paper introduces a supervisory system for Dimethoxyethane productionline,which is based on the PLC and using host computer for advanced control.This system is economical and practical.The running results of hardware system and software programs indicate that the system can adjust the flow rate of reactant and the reactor temperature efficiency.
Key words:DME product PLC Polymeric reactor fiuzzyPID control
1、引言
本文以采用新生产工艺的乙二醇二甲醚产品建设项目为背景，研制反应签生产过程控制系统，以保证产品质量、提高生产效率、降低劳动强度，从本质上提高生产工艺的安全性。反应签是化工间歇工艺类生产过程中应用最普遮的设备，其操作过程中影响产品质量的关键因索是反应温度，而豪合反应具有受影响因索多、滞后大、非线性等难于准确控制的特点川,该控制系统采用基于PLC的模糊-PID控制方式对该项目的反应签生产过程进行自动化改造，取得了预期的效果。
2、生产工艺流程概述
该工艺的主要生产阶段是醛化反应阶段，生产设备采用的是带蛇管的搅拌式反应釜，按比例顺序在签内添加各种原料：首先投加固体氢氧化钠，然后泵人催化剂和乙二醇甲醚，最后边搅拌边缓缓通入氯甲烷气体。本生产工艺属于温和，绿色、环保的较先进的生产工艺，初期无需加热诱发，常温带压下即可自发反应，但是由于反应放热，需要通人冷却水对签内温度控制在60℃C左右，以保证产品的合格率，由于添加反应物氯甲烷气体是贯穿整个反应过程的，需要对氯甲烷气体进行定量流量积算控制，也因此影响签内温度不停变化，温度控制曲线如图1所示。
综上所述，该聚合反应生产过程包括了进料、冷却控温、保温等阶段，为确保生产安全，还设计了签内温度一氧甲烷气体流量联锁控制装置，在氟甲烷气化阶段还设计了氯甲烷气化温度控制系统、
超限液位及压力报警系统。 3、控制系统方案
3.1反应釜温度控制
r(c) T2
出水
李出料
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图1反应釜温度特性曲线
1另方数据
tGin)
控制对象是反应釜，根据生产工艺要求，以反应釜内物料的温度作为被控变量，用冷却水流量作为控制变量来控制和调节釜内温度，签温与进料温度高低及流量大小波动、冷却水的温度高低及流量大小波动，不能预料的干扰等有关，为了减小于扰因素对控制过程的影响，首先必须确保进料和冷却水温度及流量稳定，釜温控制系统的结构图如图2所示。
3.2控制系统硬件配置
系统的硬件方面配置一台上位PC机和一套可编程控制器，硬件原理图如图3所示。
其中PLC主要包括：CPU一台，型号为CP1-XA40，模拟量转换器一块，型号为MD11，温度模块一块，型号为TS102。
3.3工作方式的选择
在控制柜上设置”手动”、“自动”两种控制方式，由转换开关切换。
在触模屏和上位机人机接口界面上也分别设置了“自动”、“手动"两种控制方式，两者之间可自动切换。
3.4工艺参数设置和生产数据管理
通过操作界面，可设定签内温度、氯甲烷流量、储罐液位及汽化罐液位、压力、温度等给定值，PLC和上位机根据给定值控制间，在整个生产过程中，要保证生产线安全流畅，既有顺序控制，也有连续的参数调节，还有限位报警、有毒气体浓度监测报警、联锁保护等要求，因此还设计有参数设定、查询、修改、历史记录、监视操作等管理
模式，所有数据存储于PLC和上位机硬盘中。 4、模糊-PID控制
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p
机
热蒸汽
金
图2反应温度控制系统示意图
有
A/D转换 D/A转换
T 避电厂
图3硬件原理图 PID控制
被控对款
填制控割
图4模期-PID系统方框图