摘 要：大型擠出造粒生產線的開放型集散控制系統，采用組態軟件進行主機與分布式智能儀表間的遠距離通訊和控制，對系統的工藝流程、硬件配置、軟件設計等進詳細論述。
關鍵詞：PLC 集散控制 串行通信 組態軟件
隨著塑料工業的飛速發展，各種大型塑料機械不斷出現，技術上的竟爭使擠出造粒生產線的控制系統也更趨多樣、先進和完善。本文介紹為某大型石化公司設計的國產單機產量萬噸級擠出造粒生產線控制系統。
隨著塑料工業的飛速發展，各種大型塑料機械不斷出現，技術上的竟爭使擠出造粒生產線的控制系統也更趨多樣、先進和完善。本文介紹為某大型石化公司設計的國產單機產量萬噸級擠出造粒生產線控制系統。
1、工藝說明
工藝流程如圖1所示。
1.1 物料氣力輸送
各種物料的準確傳送與分配是擠出造粒機組正常生產的重要保障。多種物料通過單根管線全封閉輸送，可以節省設備投資，減少占地空間，符合環保要求。該部分控制分為四個子系統。
1.1.1 B-101子系統
將A、B、C 三種物料分別從進料斗R-101A/B/C輸送到原料料倉R-102A/B/C中。物料通過喂料器K-101A/B/C加入輸送管線，由風機B-101通過兩個換向閥H-102A/B旁通與直通 的切換，向3個原料倉中輸送。物料在重力的作用下落至料倉，空氣從倉頂的尾氣放空管排出。各原料倉均設有料位計。在充裝物料過程中，當物料達到料倉設定高位時，相應的進料喂料器立即停止進料，延時10秒掃線，確保輸送管線中的物料吹掃干凈。然后根據其它原倉中的料位高低，自動執行相應換向閥的換料向與喂料器的起停運轉。
1.1.2 B-102子系統
物料從原料倉R-102A/B/C輸送到原料貯料斗R-103A/B/C
的工藝過程與1.1基本相同。
1.1.3 B-103子系統
擠出造粒機組生產的成品顆粒料由選料 機Z-103篩選出合格產品，經喂料器K-103加入輸送管線，由風機B-103通過換向閥H-104的切換輸送到靜態混合料倉R-104A/B中。
1.1.4 B-104子系統
成品物料經靜態混合料倉R-104A/B的 均化干燥，由包裝輸送風機B-104經喂料器K-104A/B輸送到包裝料倉R-105中，由電子包裝機定量稱量、裝袋、封口后，經運輸皮帶輸送到成品庫。
1.2 擠出造粒機組
擠出造粒機組根據生產物料工藝要求， 將各節筒體分別加熱到相應的溫度。各種物料按照配方，由電子計量秤精確計量，不斷地加 入擠出機加料斗中。喂料機將加料斗中的物料攪拌混合注入進料口。主電機驅動雙螺桿反向 擠壓，使進料口中的物料由雙螺桿的驅動經過 各節筒體并逐漸融化，充分反應均勻混合至機 頭，由機頭模板處的旋轉切粒機將混合物料剪 切成顆粒，經水冷、風冷處理后的成品物料， 送入振動選料機。該部分控制分為三個子系統。
1.2.1 電子計量子系統
正常生產中，A/B/C三種物料，按每臺秤設定的加料速率不斷地從稱量料斗R-A/B/C加入擠出機加料斗R-D中。電子秤控制器通過秤體上的重量傳感器檢測稱量料斗中物料重量的變化，來控制計量秤底部下料電機轉速的快慢，以保證下料量的穩定。當秤量料斗中物料的重量低于控制器設定的進料重量時，打開稱量料斗和原料貯料斗間的氣動閥門，向稱量料斗中補料。當稱量料斗中物料的重量高于電子 設定的補料重量時，關相應的氣動閥門，停止補料。電子計量系統的精度和穩定性是生產 合格成品的重要保證。
1.2.2 溫度控制子系統
每節筒體底部裝有溫度檢測熱電偶，由溫控表控制每節筒體的溫度，包括加熱和冷卻。加熱介質為電加熱鑄銅加熱器，冷卻介質為去離子水。溫控表通過雙向PID調節，自動跟蹤物料體系達到最佳控制效率。
2、控制系統配置
在物料氣力輸送中，旋轉閥的換向、喂料器的起停、料倉的切換等都是由料倉中料位的高低決定的，所以料位檢測必須準確、可靠。根據生產工藝要求和實際狀況，原料倉R-102A/B/C和靜態混合料倉R-104A/B中的料 位計選用進口射頻導納連續物位變送器，輸出4-20mA電流信號。其余各料倉的料位計選用 阻旋式開關料位計。
主驅動電機為上海南洋電機廠600KW直流電機（定制），調速裝置選英國歐陸590系列1580A帶RS422通訊口的直流調速器。切 粒機的調速用三菱FRA700變頻器。溫控表為RKC 帶 RS485通訊口高精度表。切粒機水溫 檢測選研華ADAM-4011D模塊。動態電子計量秤控制器選德國申克公司INTECONT Plus控制器。
研華工控機，三菱FX2N可編程控制器，輸入144點，輸出 48點。根據I/O點數及PLC電源容量要求，PLC的基本單元選FX2N-64MR，1塊擴展單元FX2N-32ER，6塊數字量輸入擴展模塊FX2N-16EX，2塊4通道模擬量輸入模塊FX2N-4AD。工控機COM1口通過編程電纜SC09與PLC編程口相連； ADAM-4520A將COM2口由232轉換為485，與10塊溫控表通訊；由內插在工控機底板PCI插槽上的CP114S多串口卡擴展板的4個串口分別與主機590調速器、ADAM-4011D模塊、變頻器、電子計量秤控制器通訊。
3、控制軟件設計
（1）整個系統各控制環節存在嚴格邏輯互鎖關系，操作不當可能導致故障或事故。
（2）根據用戶對配方、產量和自動化程度的不同要求，配置經常更改，涉及電機（輔機系統開關控制、主機系統交、直流調速與電流控制）、溫控、計量、筒體熔壓檢測及機組報警處理等內容，控制系統設計復雜。
（3）采用獨立溫控儀表控制每節筒體溫度，保證溫控精度在 ±1℃。
（4）在物料氣力輸送中，由于不同物料經過同一輸送管線輸送，必須防止在輸送過程 中發生物料的混雜和跑料事故。
為此，控制軟件要求運行穩定、界面直觀、操作簡便、便于擴展。因此，對工控機以WindowsXP操作系統為運行平臺，采用北京亞控公司組態軟件kingview6.5為開發環境進行軟件設計。工控機通過與各智能儀表及控制器 的通訊，實現對工藝參數的設置、監控與管理， 并根據各設備運行與報警狀態進行互鎖保護。
由于生產線控制操作規程多，物料輸送及擠出造粒機組各部分存在復雜的邏輯互鎖關系，必須盡可能避免因操作失誤或參數設置不當引起的設備損壞。例如：在冷機、料溫過低或油泵關閉的情況下強制起動主電機，可能導致雙螺桿變形或扭斷，釀成嚴重事故。因此， 在軟件設計中對主要設備提供多重保護，內容包括：物料輸送中換向閥、喂料器、料倉料位的邏輯檢查、機組電機啟停邏輯檢查、料溫檢查、熔壓超限、急停處理、電機過流保護、變頻和直流調速器報警處理等，同時該系統還具備選料、延時掃線、停電記憶等功能，這些極大地提高了系統的靈活性和可靠性。
4、結束語
該集散控制系統自投運以來，從未發生過物料混雜和跑料事故，機組設備運行良好， 電子計量準確，溫控精度高，組態靈活，人機界面友好，控制功能完善，取得了良好的社會與經濟效益。
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