李智遠

摘 要：樹脂合成在化工產業(yè)中占有重要的位置，其最重要的一點就是控制樹脂化學工藝過程，主要的化學工藝過程是通過反應釜的攪拌來實現，而其攪拌是通過攪拌電機運轉來實現的，電機常用繼電器來控制，只能勻速狀態(tài)。設備在粘度大時的負荷功率達到最大，這時候設備就會很容易發(fā)生故障或者損壞導致停產，影響經濟收益。通過對現有的設備進行自動化改進，來減少設備的故障率，同時使設備節(jié)能減耗，通過設備控制自動化的提高帶動化學工藝控制水平的提高，產品質量進一步提高，企業(yè)收益得以增加。

關鍵詞：樹脂反應 反應釜電機 變頻電機

中圖分類號：TF273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0079-01

在樹脂化工企業(yè)中，現在樹脂反應釜電機大多用陳舊的繼電器控制系統實現樹脂合成。反應釜里面的材料在加熱的過程中，因為溫度產生變化而使得材料的粘度產生極大的變化。舊的反應釜電機采用勻速攪拌系統，攪拌的速度按照樹脂材料發(fā)生化學反應時的粘度來設計，其輸出功率也達到額定值。材料粘度隨溫度升高而降低，當粘度最小時電機處于最高速，但由于樹脂材料在低溫時的粘度最大，其勻速系統同樣輸出過大的速度，所以就需要電機的輸出扭矩和功率能夠達到最大，但是也會造成電機的輸出功率達到最大，只要設備出點小故障，極容易導致電機和機械設備的損壞。

為了改善這種狀況，可以通過運用PLC控制技術改造樹脂反應釜電機陳舊的繼電器控制系統，把攪拌電機改為變頻電機，使用PLC來控制變頻器。使得其在低溫時輸出低轉速高扭矩，高溫時輸出高速低扭矩，通過這樣的改造，使得電機在低溫時的時候只需要輸出低速大扭矩，不需要輸出最大功率，從而減少電機和設備的損壞。根據公式：功率=扭矩×轉速/9550計算，在低速大扭矩就不需要大功率輸出，達到了節(jié)能降耗的功能。利用電機變頻器有電機扭矩或者電流的監(jiān)控和控制的功能，通過PLC自動保護電機和報警，設備和電機得以及時維護，減少了企業(yè)因為系統維修停產而造成的損失?？刂葡到y的改進，使得化學工藝工程師可以通過控制不同溫度下的轉速和扭矩，靈活調整化學反應工藝，提高了化學工藝控制水平，從而提高產品質量，企業(yè)的收益得以增加。

1 PLC控制變頻電機系統

在對舊系統改進中，首先將攪拌電機改為變頻電機；然后將繼電器控制改進為PLC控制，同時實現PLC自動控制電機保護電機和故障報警電路，不僅增強提高了系統的自動化能力，還提高了系統的安全可靠性。

1.1 PLC中心控制單元模塊

PLC中心控制模塊主要實現對樹脂合成溫度的采集、分析和處理，并進行相應的輸出，使得其能通過溫度指數的變化實現對電機轉速的自動化控制。在溫度較低時能夠使得電機工作在低速大扭矩狀態(tài)，隨著樹脂合成過程中溫度的不斷升高而粘度的不斷降低，同時使電機轉速逐漸升高扭矩減低，根據公式：功率=扭矩×轉速/9550，總功率沒有隨轉速提高而變大，從而達到了節(jié)能目的。

該模塊主要有四大部分組成：電源供給模塊、中央處理器、溫度信息輸入模塊、控制信息輸出模塊。電源供給模塊供給PLC控制單元工作的所有電壓要求。PLC采用局域網通信模式，實現對工作電機的實時控制和數據傳輸。并且每臺控制電機都有相應的接收裝置。通過內部軟件設置實現監(jiān)控，并使得人機交互界面實現樹脂反應釜電機的工作狀況的顯示控制。設計中要實現的目的：所有模塊的設備組裝及其電氣連線準確無誤；PLC所有設計模塊正確無差；將采集到的溫度信息輸入到PLC輸入模塊，同時將PLC的輸出量經輸出模塊輸送到相應的電機輸出設備中，指導其工作運行；各模塊的網絡連接主要通過交換機及雙絞線完成。

在實際實驗研究驗證和實際工作中，常選用德國西門子公司的S7-300系列的控制器，其處理效果較好，其搭載各個模塊也很實用。這個方案采用四電源，主導軌10 A，其它均為5 A；中央處理器為315-2P型。

1.2 電路保護模塊

為了保證電路能保持正常工作的狀態(tài)，需要設置其保護電路，也就是使變頻電機能較長時間工作在正常工作狀態(tài)，因為當電動機或者變頻電機出現嚴重故障時會造成很嚴重的停機停產事故。主要的保護一般都是控制其扭矩和負荷過大的保護電路；還要對變頻電機實施溫度，電壓，轉速，扭矩實施互鎖保護，因為電機發(fā)生異常情況時電源電壓會明顯降低，同時電動機轉矩會顯著下降，使得電動機運轉失常，甚至會出現“堵轉”情況，損壞電機。

PLC還能夠實現定時監(jiān)視等自檢行為，當異常情況被檢測出時，就將所有輸出關閉。但是PLC控制部分的CPU發(fā)生故障時就不能實現對輸出的控制，所以對于這種會造成嚴重事故的危險負載，需要添加外防護電路，使得設備安全運轉。外保護電路都使得電路正常運行，從而減少電機和設備的損壞。

1.3 系統故障報警模塊

系統在運行過程中，由于線路的老化或者是機器的磨損會逐漸顯現，隨著時間的推移會越來越嚴重，為了使得電路持續(xù)正常工作，就需要添加系統故障報警模塊。當該模塊被啟動后，就要對電路及機器設備進行故障排除和檢修或者及時更換零件，降低了企業(yè)因為系統維修停產而造成的損失。

在對該模塊進行電路設計時，利用中間價繼電器對其實施軟硬兩種電機故障連接設置：軟故障也就是其軟件啟動器的故障，當軟件中程序運行出現錯誤時，則該模塊接通，使得報警系統接入電路，實現報警功能；硬件故障，就是電路中的機器零件的運轉不正常，當其中任何一個部件或部分出現故障時都會使得該模塊作用被啟動，電路也實現報警。這兩種保護使得電路的保護運行的安全性和可靠性更強。

用六個按鈕，一個主按鈕，五個輔按鈕，實現故障復位。主按鈕是用來實現變頻電機故障復位的，其余五個輔按鈕是5臺主要工作是對變頻電機的故障復位的。故障出現后，電鈴響起，工作人員需要立即檢查并排除其故障，當所有故障點都被清除后，需要將相應位置故障復位按鈕再次按下，關閉電鈴，使其處于下一次故障檢測準備狀態(tài)。

2 結語

樹脂合成在化工產業(yè)中占有重要的位置，其重要的過程就是樹脂反應，樹脂反應主要應用繼電器控制反應釜電機。其生產設備運轉受材料粘度的影響較大，通過運用PLC控制技術改造樹脂化工企業(yè)樹脂反應釜電機陳舊的繼電器控制系統，通過把普通的勻速攪拌電機改為變頻電機，使用PLC控制變頻器轉速和扭矩輸出，同時根據化學工藝的改變靈活地調整轉速和扭矩。使得其在不同的溫度下控制輸出不同的轉速和扭矩，提高其電能利用率，同時帶動化學工藝控制水平的提高，產品質量進一步提高，企業(yè)收益得以增加。

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