聚酯化工控制系统实践报告.docx

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聚酯化工控制系统实践报告

目录

第1章聚酯化工控制系统的工艺分析1

1.1聚酯化工控制系统的工艺简介1

1.2聚酯化工控制系统的典型工艺2

第2章聚酯化工控制系统的仪表设计4

2.1控制方案分析4

2.2聚酯化工控制系统仪表5

2.3聚酯化工控制系统传感器6

第3章基于组态王的聚酯化工系统监控程序设计8

3.1聚酯化工控制系统的主控界面8

3.2聚酯化工控制系统的趋势界面8

3.3聚酯化工控制系统的仪表界面10

第4章心得与体会12

参考文献13

第1章聚酯化工控制系统的工艺分析

1.1聚酯化工控制系统的工艺简介

聚合是一种或几种小分子化合物变成大分子化合物（也称高分子化合物或聚合物，通常分子量为1×104—1×107）的反应，涉及聚合反应的工艺过程为聚合工艺。

聚合工艺的种类很多，按聚合方法可分为本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等。

聚酯化工控制系统的工艺分析可分为两类，一类是有压瓶，如充装碳酸饮料的瓶；另一类为无压瓶，如充装水、茶、油等的瓶。

茶饮料瓶是掺混了聚萘二甲酸乙二酯（pen）的改性pet瓶或pet与热塑性聚芳酯的复合瓶，在类别上属热瓶，可耐热80℃以上；水瓶则属冷瓶，对耐热性无要求。

在成型工艺上热瓶与冷瓶相似。

笔者重要探讨冷瓶中的有压饮料瓶成型工艺。

注塑的长处是生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型外形复杂的零件，特殊适合大量生产。

缺点是设备及模具成本高，注塑机清理较困难等。

吹塑塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。

加工方式（通常称为塑料的一次加工）包括压塑（模压成型）、挤塑（挤出成型可提供一种可挤压吹塑的聚合物。

这种材料兼备有优良的熔体强度和慢结晶速度的长处，可在适用的挤压吹塑设备上简单加工。

各种增强、阻燃和其他特种聚合物不断被简介或改进以满意新的使用。

料加工设备价值近20亿美元，约为中国塑料机械总产值的两倍，这说明国外先进的塑料机械制造商在科技上具有比较明显的竞争优势。

特殊是在某些产品的生产上，进口设备占据主导地位，如中国耐热pet瓶的生产，几乎全。

除几十个大型塑料企业集团拥有先进设备外，绝大多数塑料加工企业均以国产设备为主。

由于在大型、精密和高速。

styrolux®3g46可采用挤出吹塑成型加工。

吹塑成型系统的知名制造商kautexmaschinenbau公司最近在一台高性能挤出吹塑设备商，应用此苯乙烯-丁二烯共聚物（sbc）生产出错综复杂外形的瓶子。

巴斯夫公司于2008年初将该塑料产品作为一个吹塑品牌推入行情。

kautexmaschinenbau在德国波恩的科技实验室主管markus塑料加工中吹瓶是什么意思相称于吹气球，不过在吹气球的时候气球外面加了一个模具。

当然这个直观的解释太牵强;1设备随着技术的不断进步和生产的规模化，pet吹瓶机自动化程度越来越高，生产效率也越来越高。

设备生产能力不断提高，由从前的。

聚酯化工控制系统的典型工艺；

1.聚烯烃生产---聚乙烯生产；聚丙烯生产；聚苯乙烯生产等。

2.合成纤维生产---涤纶生产；锦纶生产；维纶生产；腈纶生产；尼龙生产等。

3.橡胶生产---丁苯橡胶生产；顺丁橡胶生产；丁腈橡胶生产等。

4.乳液生产---醋酸乙烯乳液生产；丙烯酸乳液生产等。

5.涂料粘合剂生产---醇酸油漆生产；聚酯涂料生产；环氧涂料粘合剂生产；丙烯酸涂料粘合剂生产等。

6.氟化物聚合---四氟乙烯悬浮法、分散法生产聚四氟乙烯；四氟乙烯（TFE）和偏氟乙烯（VDF）聚合生产氟橡胶和偏氟乙烯-全氟丙烯共聚弹性体（俗称26型氟橡胶或氟橡胶-26）等。

1.2聚酯化工控制系统的典型工艺

工艺的特点；

1.聚合原料具有自聚和燃爆危险性；

2.如果反应过程中热量不能及时移出，随物料温度上升，发生裂解和暴聚，所产生的热量使裂解和暴聚过程进一步加剧，进而引发反应器爆炸；

3.部分聚合助剂危险性较大。

改造内容的确认。

企业要对本单位的生产装置和储存设施是否涉及自动控制技术改造内容进行确认。

由安全评价机构在评价报告中列出专门章节，对生产装置、储存设施自动控制情况进行专项评价，确认企业是否存在改造范围内的生产装置或储存设施。

如有，应对其现有控制手段是否达到自动控制要求进行评价，对其是否实现自动控制作出明确结论。

改造方案的制定。

经评价确认需要进行自动控制技术改造的，企业应组织内部工程技术人员或邀请化工设计单位、自动控制技术改造实施单位、安全评价机构和有关专家等，对相关的生产装置或储存设施进行危险性分析评估，确定关键控制点，并委托化工设计单位或自动控制技术改造实施单位会同安全评价机构，根据危险性评价编制自动控制技术改造方案。

方案编制完成后，企业要组织有关专家和化工设计单位、自动控制技术改造实施单位、安全评价机构对方案进行论证。

改造工程的实施。

企业应委托具备相应资质条件的自动控制技术改造实施单位进行自动控制技术改造施工，并选择安全可靠、经过认证的安全仪表产品。

自动控制技术改造实施单位应按照经论证通过的改造方案进行安全仪表的安装、测试及安装、测试后自动控制系统的试运行，同时负责培训企业有关工程技术人员和有关操作人员。

自动控制系统的试运行，企业要会同自动控制技术改造实施单位编制完善的试运行前后的停、开车方案，落实好各项安全生产措施，保障停、开车安全。

自动控制系统正常运行后，企业负责其日常维护。

涉及安全仪表的检测、检验，属法定检测、检验的，必须由有资质的单位进行，其他的可委托自动控制技术改造实施单位承担。

改造工程的验收。

自动控制系统试运行结束后，企业应组织有关专家和化工设计单位、自动控制技术改造实施单位和安全评价机构，对自动控制技术改造工程进行验收，并形成书面验收意见。

验收完成后书面告知当地安监部门。

新建涉及改造范围内的生产装置或储存设施，必须装备自动控制系统，选用安全可靠的自动控制仪表、联锁保护系统，配备必要的有毒有害、易燃易爆气体泄漏检测报警系统和火灾报警系统。

投资规模1亿元人民币（含1亿元）以上和有高度危险（裂解、加氢、聚合、氟化、硝化、过氧化工艺等，下同）的生产装置，要在实现自动控制的基础上装备紧急停车系统。

现有涉及危险工艺的生产装置，要在规定时限内完成自动控制技术改造，实现工艺过程的自动控制和温度、压力等主要参数指标的自动报警。

有高度危险或有条件的要装备集散控制系统和紧急停车系统，实现远程操作。

危险化学品生产企业必须在换（发）安全生产许可证前完成改造。

现有涉及改造范围内的储存设施，要在规定时限内完成自动控制技术改造。

剧毒、易燃易爆化学品储存区域必须安装液位、温度、压力超限报警设施，气体泄漏检测报警装置和火灾报警系统；构成重大危险源的液化气体、剧毒液体等重点储罐必须设置紧急切断装置。

第2章聚酯化工控制系统的仪表设计

2.1控制方案分析

聚酯短纤维生产工艺采用熔融法纺丝，主要分为直接纺丝和间接纺丝（即切片纺丝）两种。

初生纤维经上油后汇集成束，经牵引后入盛桶丝内，经集束后，在一定预张力条件下送拉伸机拉伸，然后在70℃油浴中拉伸3～3.2倍，再在热箱内用过热蒸汽加热下拉伸1.03～1.13倍，拉伸速度为280m/min。

拉伸后在180～200℃下进行热定型，经上油后入卷曲机卷曲，然后用空气将其冷却到玻璃化温度以下，随即送去切成短纤成品并进行称量打包。

其工艺流程框图如图1所示：

图2-1聚酯短纤维装置工艺流程框图

本次改造项目的工艺是采用熔融法直接纺丝工艺，将聚酯装置缩聚反应器来的聚合物熔体增压后，在熔体过滤器中用滤网滤去机械杂质和熔融不良物，由熔体分配管进入纺丝箱体。

在纺丝箱体中需要适当控制熔体的粘度、温度、输送压力，熔体经纺丝计量泵以恒定量通过纺丝组件过滤层后，从喷丝板细孔喷出。

喷丝板细孔挤出的熔体细流经温度23～28℃湿度80RH%的空气冷却，使熔体拉长、变细、固化成初生纤维。

将聚合反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、聚合单体流量、引发剂加入量、聚合反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，在聚合反应釜处设立紧急停车系统。

当反应超温、搅拌失效或冷却失效时，能及时加入聚合反应终止剂。

安全泄放系统。

聚酯短纤维纺丝装置的控制回路共有280个，以常规控制为主，复杂控制有增压泵压力选择控制、大量的专用逻辑控制模块对电加热器进行控制。

除公用工程外，8条生产线是相似的，其控制要求也是相同的。

主要常规控制回路有：

空调送风湿度控制;空调新风、汽相锅炉温度控制及联锁、一/二次热媒、油剂浴槽、牵伸水浴槽、卷曲机热水槽、蒸汽加热箱温度控制;卷曲机热水槽液位控制;空调主风道、膨胀槽、闪蒸罐、三牵加热蒸汽、紧张定型加热蒸汽压力控制。

专用逻辑控制模块：

前纺的增压泵加热、过滤器加热、组件预热炉加热、后纺叠丝机电加热的温度控制要求是相同的，即温度降至低报值时则开始加热升温、温度升温至高报值时则停止加热;高报与低报不参与报警，高高报则需要报警提示;两种操作方式：

手动/自动操作;温度控制采用两个开关量输出（升温-常开触点、降温-常闭触点）连接至电气回路进行控制。

加热器温度控制采用专用逻辑控制模块，一次编程，多次使用的自定义模块，如图2-2所示。

图2-2专用逻辑模块及操作面板

增压泵压力选择控制：

聚酯输送过来的熔体增压后，均匀、恒量喷射至喷丝孔，才能保证产品质量和产量，为了适应不同的工况，需要在两个静态混合器设立控制点。

控制要求：

必须保证增压泵压力运行稳定;根据工艺需要，可自由选择增压泵压力进行控制;控制回路选择必须无扰动切换。

根据工艺要求进行选择以及不同控制回路针对不同的工况，其PID设定参数的不同，采用两个自定义回路进行输出选择控制，采取无扰动切换措施。

2.2聚酯化工控制系统仪表

通称为工业自动化仪表或过程检测控制仪表，用于化工过程控制。

是对化工过程工艺参数实现检测和控制的自动化技术工具，能够准确而及时地检测出各种工艺参数的变化，并控制其中的主要参数，保持在给定的数值或规律，从而有效地进行生产操作和实现生产过程自动化。

按功能可分为检测仪表、在线分析仪表和控制仪表。

①检测仪表，或称化工测量仪表。

用以检测、记录和显示化工过程参数的变化，实现对生产过程的监视和向控制系统提供信息。

如温度、压力、流量和液位等（见图）。

②在线分析仪表，主要用以检测、记录和显示化工过程物性参数（如浓度、酸度、密度等）和组分的变化，是监视和控制生产过程的直接信息。

③控制仪表，用以按一定精度将化工过程参数保持在规定范围之内，或使参数按一定规律变化，从而实现对生产过程的控制。

各类化工仪表具有共同特点。

1.种类繁多。

除温度、压力、流量和物位等热工参数外，还有许多与产品质量有关的物性如浓度、酸度、湿度、密度、浊度、热值以及各种混合气体成分等参数。

2.条件特殊。

除常温、常压和一般性介质外，还有高温、高压、深冷、剧毒、易燃、易爆、易结焦、易结晶、高粘度及强腐蚀的介质。

3.要求较高。

化工参数变化一般较缓慢，但也有不少剧烈、快速反应过程，要求化工仪表具有快速动态响应性能。

发展趋势 化工仪表从过去单参数检测发展到综合控制系统装置，从模拟式仪表发展到数字式、计算机式的智能化仪表。

仪表基础元器件正在向高精度、高灵敏度、高稳定性、大功率、低噪音、耐高温、耐腐蚀、长寿命、小型化、微型化方向发展。

仪表的结构向模件化、灵巧化等方向发展；正在加强红外、激光、光导纤维、微波、热辐射、晶体超声、振弦、核磁共振、流体动力等多种新技术、新材料和新工艺向检测及传感器领域的渗透。

以应用微型计算机技术为核心，以现代控制理论和信息论为指导，与各种新兴技术如半导体、光导纤维、激光、生化、超导及新材料等相结合，将使化工仪表进入多学科发展的新阶段。

2.3聚酯化工控制系统传感器

我国国家标准（GB7665－87）中说，传感器（Transducer/Sensor）的定义是：

"能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置"。

我们的定义是：

传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

定义包含了以下几方面的意思：

①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输出量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；③它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。

关于传感器，我国曾出现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的内涵相同或相似，所以近来已逐渐趋向统一，大都使用传感器这一名称了。

从字面上可以作如下解释：

传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。

关于传感器，我国曾出现过多种名称，如发送器、传送器、变送器等，它们的内涵相同或相似，所以近来已逐渐趋向统一，大都使用传感器这一名称了。

从字面上可以作如下解释：

传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。

传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，组成框图见图2－1。

敏感元件：

它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

图0－2是一种气体压力传感器的示意图。

膜盒2的下半部与壳体1固接，上半部通过连杆与磁芯4相连，磁芯4置于两个电感线圈3中，后者接入转换电路5。

这里的膜盒就是敏感元件，其外部与大气压力相通，内部感受被测压力当变化时，引起膜盒上半部移动，即输出相应的位移量

斯夫此次展出的新一代热电偶的传感器最高适用压力和温度分别为360MPa和350℃，且响应时间达到毫秒级，能及时监测乙烯爆聚。

与旧款热电偶相比，新款产品与反应装置的连接更科学，可防止脱落，备用温度测量元件的置入也能更有效降低维修成本。

巴斯夫合同和技术高级销售经理慕容通表示：

“在过去8年间，巴斯夫已经为中国提供了数百个先进的热电偶，凭借全球领先的专业技术，我们现在有能力为中国提供这一具有显著优势的升级产品。

”新型压力传感器可以在高温区域（约300℃）进行压力测量。

与同类产品相比，传感元件接近反应物料，可以更真实、更快速地反映压力，有助于提升装置运行的安全性，降低维护成本。

此外，同期展出的设备还包括可操作压力高达360MPa的反应器、管道、阀门等。

第3章基于组态王的聚酯化工系统监控程序设计

3.1聚酯化工控制系统的主控界面

组态王工程管理器是用来建立新工程，对添加到工程管理器的工程做统一的管理。

工程管理器的主要功能包括：

新建、删除工程，对工程重命名，搜索组态王工程，修改工程属性，工程备份、恢复，数据词典的导入导出，切换到组态王开发或运行环境等。

假设您已经正确安装了“组态王6.52”的话，可以通过以下方式启动工程管理器：

点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王6.52”---〉“组态王6.52”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口。

新建：

单击此快捷键，弹出新建工程对话框建立组态王工程。

点击工程管理器上的“新建”，弹出“新建工程向导之一”。

点击“下一步”，进入“新建工程向导之二”，，选择新建工程所的路径

点击“下一步”进入“新建工程向导之三”，，在“工程名称”处写上聚酯化工。

“工程描述”是对工程进详细说明（注释作用），我们的工程名称是“我的工程”，工程描述是“组态王在聚酯化工自动控制系统中的应用”。

点击“完成”会出现“是否将新建的工程设为组态王当前工程”的提示，选择“是”，组态王的当前工程的意义是指直接进开发或运行所指定的工程。

3.2聚酯化工控制系统的趋势界面

图形编辑工具箱是绘图菜单命令的快捷方式。

动画制作时常用图形编辑工具箱。

每次打开一个原有画面或建立一个新画面时，图形编辑工具箱都会自动出现，如下图3-1所示：

图3-1工具箱

在菜单“工具/显示工具箱”的左端有“√”号，表示选中菜单；没有“√”号，屏幕上的工具箱也同时消失。

或使用键来切换工具箱的显示/隐藏。

工具箱提供了许多常用的菜单命令，也提供了菜单中没有的一些操作。

当鼠标放在工具箱任一按钮上时，立刻出现一个提示条标明此工具按钮的功能。

用户在每次修改工具箱的位置后，组态王会自动记忆工具箱的位置，当用户下次进入组态王时，工具箱返回上次用户使用时的位置。

提示：

如果由于不小心操作导致找不到工具箱了，从菜单中也打不开，请进入组态王的安装路径“kingview”下，打开toolbox.ini文件，查看最后一项[Toolbox]是否位置坐标不在屏幕显示区域内，用户可以自己在该文件中修改。

注意不要修改别的项目。

选中图素：

它用于对象的选择、移动和重定尺寸。

这是鼠标器的缺省工作方式，大多数工具在完成操作后自动返回到此方式。

比如选用“直线”工具画完一条直线后，“直线”工具按钮自动弹起，“选中图素”按钮自动压下，表明鼠标器自动恢复到“选中图素”状态。

合成组合图素：

将二个或多个选中的图素对象组合成一个整体，作为构成画面的基本元素。

有动画连接的图素、组合图素、点位图或单元不能作为基本图素来合成新的组合图素。

分裂组合图素：

将由多个图素合成的复杂图素分解为基本图素。

若该单元有动画连接，则自动删除此连接。

合成单元：

将所有被选中的图素或单元组合成一个新的单元，各组成部分的动画连接保持不变。

分裂单元：

将单元分解成原来生成单元的各基本图素。

若该单元有动画连接，分解后各组成部分的动画连接保持不变。

图素后移：

使一个或多个选中的图素对象移至所有与之相交的图素后面。

图素前移：

使一个或多个选中的图素对象移至所有与之相交的图素前面。

改变图素形状：

用于改变圆角矩形的弧度、扇形或弧形的角度、多边形或多边线的各顶点相对位置。

改变字体：

用于改变字体的缺省设置。

对齐栅格：

用于显示/隐藏画面上的网格，并且决定画面上图形对象的边界是否与栅格对齐。

对齐网格后，图形对象的移动也将以栅格宽度为距离单位。

在工具箱底部的文本框中显示被选中对象的x、y坐标和对象大小信息。

第一个文本框显示被选中对象的x坐标（左边界）。

第二个文本框显示被选中对象的y坐标（上边界）。

第三个文本框显示被选中对象的宽度。

3.3聚酯化工控制系统的仪表界面

在组态王开发系统中选择“文件\切换到View”菜单命令，进入组态王运行系统，工艺参数如图3-2所示：

图3-2聚酯化工控制系统的工艺参数

通过控制液位的高低，可控制反应时间，终聚釜液位的高低与产量（负荷有关），对于一定的负荷，可以选择一个最佳液位，当然可在一定的范围内波动，但液位波动太大时，会导致聚合不均匀，熔体粘度波动，甚至超出控制范围。

有时液位突然上升太高，虽然熔体粘度在正常范围内，但纺丝状况很不理想，表现为熔体粘板严重，飘丝断头多，POY后加工张力有波动，DTY外观毛丝僵丝特别多，特别是DTY袜带存在严重色差，一些定位吸色很深（类似锦纶），按部标降为二，三等。

我们对POY去油丝进行了测试，结果如表2。

可见液位波动，POY无油丝粘度与正常丝差异不大，但熔点低，熔程大，端羧基含量高，由于条件限制，没有做其二甘醇含量测定，估计亦会很高。

图3-3聚酯化工打浆工艺

图3-4聚酯化缩聚工断

第4章心得与体会

作为一个自动化专业的学生，我深知课程设计的重要性。

这次课程设计我从刚开始的什么都不懂不会不敢不碰，到现在的基本了解了一个电路元件是如何构成的，其中的电路仿真也让我对以前学习的电路知识有了详细地了解。

我们顺利完成了这个模拟电子的课程设计，大学里的第一次综合性的课程设计。

完成这次课程设计我觉得收获很多，不但进一步掌握了模电的知识及一门专业仿真软件的基本操作，还提高了自己的设计能力及动手能力。

更多的是让我看清了自己，明白了凡事需要耐心，实践是检验真理的唯一标准。

就像曾经的那位诗人所说的：

“鸟儿在天空飞过，没有划下任何痕迹”，结果并不是那么地重要，重要的是在过程中给予你的无限的感受。

理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。

这将有助于我今后的学习，端正自己的学习态度，从而更加努力的学习，以书本上的知识为主，实践动手能力为辅，实践与理论两手抓，而且两手都要硬。

只有这样我们才能真正的去掌握它，而不是只懂得一点皮毛。

同时我认为我们的实践工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。

因此，在实践过程中必须发挥小组的力量，尽可能多地进行小组讨论、研究，挖掘自己内在的潜能，漂亮地完成每次实践活动。

只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的失误，就有可能导致整个工作失败。

所以，团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。

而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

参考文献

[1]张文明，刘志军.组态软件控制技术[M].北方交通大学出版社，2006.8.

[2]龚运新，方立有.工业组态软件使用技术[M].清华大学出版社，2005.

[3]刘志峰，张军.工控组态软件实例教程[M].电子工业出版社，2008.

[4]薛迎成，何坚强.工控机及组态控制技术原理与应用[M].中国电力出版社，

2007.

[5]龙志文.工控组态软件[M].重庆大学出版社，2005.

[6]张运刚，宋小春.工控组态技术与应用[M].人民邮电出版社，2008.