dcs的罐装聚氨酯发泡胶生产控制系统设计（成品包装工段）(附件)
进入二十一世纪以来，经济迅速发展，工业现代化水平也不断提高，人民对生活的需求越来越高。与此同时，聚氨酯发泡胶的生产规模不断扩大，并且在各个领域应用广泛。在国内，随着工业化的迅猛发展，聚氨酯发泡胶的销量也日益增加，聚氨酯发泡胶在国内有着大量的需求，发展前景相当光明。西方先进的发达国家在聚氨酯发泡胶的生产中已经趋于成熟，但是在国内，聚氨酯发泡胶起步晚，于是在聚氨酯发泡胶的生产上还处于比较落后的状态。我国的聚氨酯发泡胶生产目前仍然处于人工半自动化阶段，不仅效率低下，而且消耗了大量的人工劳动力，在聚氨酯发泡胶的生产上明显落后于西方先进国家。于是本课题就提出采用ECS-100控制系统对聚氨酯发泡胶进行自动化改革，提高生产效率，提升聚氨酯发泡胶企业的行业竞争力。 本课题提出为了提高罐装聚氨酯发泡胶的工业自动化水平，将DCS运用于罐装聚氨酯发泡胶的生产线上。首先分析了罐装聚氨酯发泡胶成品包装工段工艺流程，并根据成品包装工段的工艺流程设计出DCS控制方案。本课题采用浙大中控的ECS-100控制系统，整个设计方案分为三个部分现场设备层、过程控制层以及集中操作监视层。接下来需要对整个ECS-100控制系统进行控制站组态以及操作站组态。首先分析罐装聚氨酯发泡胶成品包装工段所需要的硬件设备，对各个硬件设备进行硬件组态，根据工艺流程列出测点清单以及I/O点，并对其进行软件组态。 本课题通过使用ECS-100控制系统对罐装聚氨酯发泡胶成品包装工段的生产线进行自动化控制，不仅大大提高了聚氨酯发泡胶的生产效率，而且节省了大量劳动力，减少了更多的劳动成本，对罐装聚氨酯发泡胶在国内的发展起到了推动作用。关键词 聚氨酯发泡胶，ECS-100，成品包装，自动化
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 聚氨酯发泡胶在全球发展现状 2
1.3 课题的研究内容 3
1.4 本章小结 4
2 集散控制系统（DCS）总体方案设计 4
2.1 集散控制系统（DCS）的设计步骤 4
2.2 成品包装工段工艺过程介绍 6
2.3 DCS系统设计控制方案 8
2.4 ECS100控制系统功能介绍 9< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 3 DCS 控制系统硬件设计 10
3.1 ECS100控制系统硬件简介 10
3.2 成品包装工段DCS硬件组态 12
3.3 本章小结 14
4 DCS控制系统软件设计 14
4.1 软件简介及系统总体组态 14
4.2 成品包装工段程序设计及软件组态 16
4.3 成品包装工段流程如设计 21
4.3 本章小结 25
5 基于PLC的流量PID控制 25
5.1 PID控制算法 25
5.2 PID控制参数整定方法 25
5.3 PID主要环节的主要作用 25
5.4 本章小结 26
6 控制系统的调试 26
6.1 系统调试 26
6.2 系统运行分析 27
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录1 罐装聚氨酯发泡胶成品包装工段自定义算法图 33
1 绪论
课题研究背景及意义
聚氨酯（PUR）是经过多元醇与异氰酸酯混合生成的具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物[1]。聚氨酯成品经常被归类分为发泡制品和非发泡制品，此文所探讨的聚氨酯发泡胶为发泡制品。罐装聚氨酯发泡胶是采用气雾技术和聚氨酯泡沫技术混合形成产生得到的成品，次成品通常被分为管式和枪式两种基础类型，本文所涉及到的是管式罐装聚氨酯发泡胶，这是一种将聚氨酯预聚体、表面活性剂、发泡剂、催化剂等原材料组分装于耐压气雾罐中的特殊类型聚氨酯产品[2]。当聚氨酯物料从耐压气雾罐中喷出时，粉状的物料就会立刻发胀并与空气中或触碰到水分发生反应凝固从而成为泡沫状[3]。
聚氨酯是一种具有优质性能的高分子混合材料，其可根据不同的原材料，来制作成强力胶剂、涂料、软硬质泡沫塑料、弹性体等物品，在保温与外墙中发挥着良好的作用。进入21世纪以来，由于人们不断提高的生活水平及生活需求，人们在生活环境上的需求越来越高，与此同时对装饰材料提出了更高的质量[4]。硬质聚氨酯泡沫在保温节能方面效果出众，同时在施工方面效果极佳，耐老化，和基层粘贴极佳，基本能节能百分之65左右，可同时用于新型房屋建造和旧房屋改造翻新，既可用于外围房体，也可在房顶使用。聚氨酯发泡胶可使用于房屋的门窗去外墙的粘连密封，聚氨酯建筑密封胶可使用来粘连密封外墙外保中的缝隙(尤其是不同材质之间的联结处)[5]。聚氨酯发泡胶主要使用来在建筑门窗与墙体之间、保温材料的缝隙、安装管道过程中、冷库设备隔热、孔洞间进行密封等方面。
到目前为止，我国对罐装聚氨酯发泡胶的生产依然处于半自动工位的程度，依然过分依赖人工，这对我国罐装聚氨酯的生产发展有着严重的影响。目前的生产工序为：放上空瓶罐、放进聚醚多元醇、二异氰酸酯、喷嘴压入、催化反应、加入活性剂、压缩空气等、装上瓶盖、装入纸盒、振动混合均匀、纸箱喷码，用叉车装库等步骤。在通常情况下，一条生产线需要七八个工人一起配合监控才能完成。
因此，我们需要对罐装聚氨酯发泡胶生产进行研究探讨，运用先进成效高的控制方式，配合更为精密先进的控制元器件和传感器，以此来实现罐装聚氨酯发泡胶生产的人工智能化，在激烈的竞争环境中脱颖而出[6]。由此将集散控制系统（即 DCS）用于罐装聚氨酯发泡胶的生产运行。
1.2聚氨酯发泡胶在全球发展现状
1.2.1国内研究现状
国内的聚氨酯发泡胶生产早在二十世纪六十年代就开始起步，在1964年，我国聚氨酯硬泡也得到了快速的发展，并且我国在1966年成功建造出聚氨酯软泡。到了二十世纪七十年代，我国的小型工业装置初具规模。到了二十世纪八十年代，我国从国外引进了聚氨酯发泡胶的生产设备，与此同时我国的聚氨酯开始得到了迅速的发展[7]。
放眼全球，中国的GDP在全球也是出于领先地位，对聚氨酯发泡胶的需求也是高于其他国家。我国的建材、氨纶、皮草市场和汽车业的生产发展都居于世界领先地位，并且国内的城乡大力发展，伴随着高铁的迅猛发展，环保材料的需求也急剧上升，对聚氨酯的发展起到了促进作用[8]。
1.2.2国外研究现状
在西欧、日本、美国、中国聚氨酯材料需求最高。聚氨酯发泡胶主要由是聚醚多元醇（PPG）、二甲基甲烷二异氰酸酯（MDI）和甲苯二异氰酸酯（TDI）生产混合而成。放眼全球，2002年世界的聚氨酯产品生产总量约 1129 万吨，2007年却达到了高达1600万吨，自此看出，在2002年2007年，聚氨酯产量的增幅达到了百分之7。2008年，经融危机席卷全球，聚氨酯行业的生产量也降低了不少，直至2010年才开始恢复正常生产，2012年，聚氨酯的产量又回暖达到了一千八百万吨。在2007年2012年间增幅又来到了百分之4[9]。自此之后，国际经济迅猛发展，聚氨酯的产量常年维持在百分之4左右增幅。直到今年，聚氨酯在全球的产量达到了2300万吨，这是一个惊人的发展速度。聚氨酯企业生产规模也进一步得到提高，利润更是节节高升。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 聚氨酯发泡胶在全球发展现状 2
1.3 课题的研究内容 3
1.4 本章小结 4
2 集散控制系统（DCS）总体方案设计 4
2.1 集散控制系统（DCS）的设计步骤 4
2.2 成品包装工段工艺过程介绍 6
2.3 DCS系统设计控制方案 8
2.4 ECS100控制系统功能介绍 9< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 3 DCS 控制系统硬件设计 10
3.1 ECS100控制系统硬件简介 10
3.2 成品包装工段DCS硬件组态 12
3.3 本章小结 14
4 DCS控制系统软件设计 14
4.1 软件简介及系统总体组态 14
4.2 成品包装工段程序设计及软件组态 16
4.3 成品包装工段流程如设计 21
4.3 本章小结 25
5 基于PLC的流量PID控制 25
5.1 PID控制算法 25
5.2 PID控制参数整定方法 25
5.3 PID主要环节的主要作用 25
5.4 本章小结 26
6 控制系统的调试 26
6.1 系统调试 26
6.2 系统运行分析 27
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录1 罐装聚氨酯发泡胶成品包装工段自定义算法图 33
1 绪论
课题研究背景及意义
聚氨酯（PUR）是经过多元醇与异氰酸酯混合生成的具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物[1]。聚氨酯成品经常被归类分为发泡制品和非发泡制品，此文所探讨的聚氨酯发泡胶为发泡制品。罐装聚氨酯发泡胶是采用气雾技术和聚氨酯泡沫技术混合形成产生得到的成品，次成品通常被分为管式和枪式两种基础类型，本文所涉及到的是管式罐装聚氨酯发泡胶，这是一种将聚氨酯预聚体、表面活性剂、发泡剂、催化剂等原材料组分装于耐压气雾罐中的特殊类型聚氨酯产品[2]。当聚氨酯物料从耐压气雾罐中喷出时，粉状的物料就会立刻发胀并与空气中或触碰到水分发生反应凝固从而成为泡沫状[3]。
聚氨酯是一种具有优质性能的高分子混合材料，其可根据不同的原材料，来制作成强力胶剂、涂料、软硬质泡沫塑料、弹性体等物品，在保温与外墙中发挥着良好的作用。进入21世纪以来，由于人们不断提高的生活水平及生活需求，人们在生活环境上的需求越来越高，与此同时对装饰材料提出了更高的质量[4]。硬质聚氨酯泡沫在保温节能方面效果出众，同时在施工方面效果极佳，耐老化，和基层粘贴极佳，基本能节能百分之65左右，可同时用于新型房屋建造和旧房屋改造翻新，既可用于外围房体，也可在房顶使用。聚氨酯发泡胶可使用于房屋的门窗去外墙的粘连密封，聚氨酯建筑密封胶可使用来粘连密封外墙外保中的缝隙(尤其是不同材质之间的联结处)[5]。聚氨酯发泡胶主要使用来在建筑门窗与墙体之间、保温材料的缝隙、安装管道过程中、冷库设备隔热、孔洞间进行密封等方面。
到目前为止，我国对罐装聚氨酯发泡胶的生产依然处于半自动工位的程度，依然过分依赖人工，这对我国罐装聚氨酯的生产发展有着严重的影响。目前的生产工序为：放上空瓶罐、放进聚醚多元醇、二异氰酸酯、喷嘴压入、催化反应、加入活性剂、压缩空气等、装上瓶盖、装入纸盒、振动混合均匀、纸箱喷码，用叉车装库等步骤。在通常情况下，一条生产线需要七八个工人一起配合监控才能完成。
因此，我们需要对罐装聚氨酯发泡胶生产进行研究探讨，运用先进成效高的控制方式，配合更为精密先进的控制元器件和传感器，以此来实现罐装聚氨酯发泡胶生产的人工智能化，在激烈的竞争环境中脱颖而出[6]。由此将集散控制系统（即 DCS）用于罐装聚氨酯发泡胶的生产运行。
1.2聚氨酯发泡胶在全球发展现状
1.2.1国内研究现状
国内的聚氨酯发泡胶生产早在二十世纪六十年代就开始起步，在1964年，我国聚氨酯硬泡也得到了快速的发展，并且我国在1966年成功建造出聚氨酯软泡。到了二十世纪七十年代，我国的小型工业装置初具规模。到了二十世纪八十年代，我国从国外引进了聚氨酯发泡胶的生产设备，与此同时我国的聚氨酯开始得到了迅速的发展[7]。
放眼全球，中国的GDP在全球也是出于领先地位，对聚氨酯发泡胶的需求也是高于其他国家。我国的建材、氨纶、皮草市场和汽车业的生产发展都居于世界领先地位，并且国内的城乡大力发展，伴随着高铁的迅猛发展，环保材料的需求也急剧上升，对聚氨酯的发展起到了促进作用[8]。
1.2.2国外研究现状
在西欧、日本、美国、中国聚氨酯材料需求最高。聚氨酯发泡胶主要由是聚醚多元醇（PPG）、二甲基甲烷二异氰酸酯（MDI）和甲苯二异氰酸酯（TDI）生产混合而成。放眼全球，2002年世界的聚氨酯产品生产总量约 1129 万吨，2007年却达到了高达1600万吨，自此看出，在2002年2007年，聚氨酯产量的增幅达到了百分之7。2008年，经融危机席卷全球，聚氨酯行业的生产量也降低了不少，直至2010年才开始恢复正常生产，2012年，聚氨酯的产量又回暖达到了一千八百万吨。在2007年2012年间增幅又来到了百分之4[9]。自此之后，国际经济迅猛发展，聚氨酯的产量常年维持在百分之4左右增幅。直到今年，聚氨酯在全球的产量达到了2300万吨，这是一个惊人的发展速度。聚氨酯企业生产规模也进一步得到提高，利润更是节节高升。
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