化纤生产过程监控系统设计原料处理与溶胀子系统(附件)
随着国家大力的发展工业以及科技水平的突飞猛进，监控技术已广泛应用于工业生产领域。但随着自动化程度的迅速提高，用户对系统的过程监控提出了更高的要求。课题基于化纤生产提出了集HMI、PLC于一体的生产过程监控系统的设计方案。该系统采用PLC与触摸屏相结合的控制方式来实现了过程信息的采集、就地与远程控制、故障报警、流程信息的动态监控以及监控参数的实时显示，HMI与PLC、PLC与上位机、主从PLC间的通讯等。实验调试结果表明，系统运行稳定，可有效提高生产效率，并保证生产线的安全。关键词：化纤生产监控，PLC，HMI，通讯目 录
1 前言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外化纤生产发展现状 1
1.3课题研究的目的和意义 3
1.4 课题研究内容 3
2 子系统总体设计 4
2.1 原料处理工艺流程及控制方案 4
2.2 溶胀工艺流程及控制方案 4
2.3 控制方案结构框图 6
3 PLC控制系统设计 6
3.1 PLC简介 6
3.2 PLC控制系统模板配置 7
3.3 地址分配 8
3.4 变频器选型及与PLC的通讯 10
3.5 PID温度控制 12
3.5.1 PID基本介绍 12
3.5.2 FB41功能简介 12
3.5.3 PID温度控制 14
3.6 PLC与触摸屏winccflexible的通讯 15
4 人机界面（HMI）设计 16
4.1 winccflexible与HMI简介 16
4.2 HMI系统设计框图 17
4.3 人机界面（HMI）设计 18
5 软件调试 20
5.1 登录调试 21
5.2手自动控制调试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录A： 28
1 前言
1.1 课题研究背景
此次课题（化纤生产过程监控系统）是以在某化纤有限公司的实习为背景，该公司
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
界面（HMI）设计 18
5 软件调试 20
5.1 登录调试 21
5.2手自动控制调试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录A： 28
1 前言
1.1 课题研究背景
此次课题（化纤生产过程监控系统）是以在某化纤有限公司的实习为背景，该公司主要生产锦纶浸胶帘子布，该产品是专门供轮胎厂使用的。该公司的生产的原料是己内酰胺，是一种重要的有机化工原料，主要用途通过聚合生成聚酰胺切片，可进一步加工成纺织纤维、塑料等。
时代的飞速前进与科学技术的不断发展，促使了化纤生产行业的前进。目前我国十分重视化纤行业的发展，在国内，生产有关锦纶化纤的企业已经达到数百家，企业的竞争也相当激烈，但是在化纤过程控制方面，有的企业仍是采用现场仪表控制和现场人工操作的方式来实现，对日常参数采用人工记录的方式，对日常调节阀采用手动的方式，这种传统的生产模式，使得化纤生产过程的控制精度不高，产品的合格率也不能得到保证，而且化纤生产的安全性得不到保证，对于设备故障检修的难度也非常大，增加了劳动强度，降低生产效率，因此，在化纤行业的过程生产中急需提升自动化控制的程度，降低人工操作的比重显得非常的重要，由此提出化纤生产过程监控系统设计课题的研究。经过在该化纤有限公司为期三个月的实习，本人对化纤生产的工艺流程有了充分的认识，也为本课题的研究带来了便利。
1.2 国内外化纤生产发展现状
我国的化纤工业起步于二十世纪五十年代末。到七十年代，国家加大投资，使得我国的化纤工业取得了长足的发展，跃居世界前列。在这段时间，化纤工业的发展可以说是很大程度上是为应对穿衣难问题，但是进入到九十年代以后，人们生活水平己经有了很大的提高，视野也不仅仅局限于此，更多的开始追求高品质。在这段时间，化纤工业受到了一定的冲击，但是国家和各企业高瞻远瞩，及时调整战略，化纤工业依旧保持着较高的发展速率。现阶段，我国化纤生产依然持续高速增长，总体来讲，产品布局合理，经济规模逐步提高，设备也得到了更新。在国内，由于国家大力发展工业，化纤生产过程监控技术也得到了相应的提高，目前化纤生产能力已达185kt/a，但是由于生产过程监控技术的不成熟，生产设备也大多靠引进国外的设备，所以在国内只有较少的企业能实现产品的多样化和高性能化以及生产现场数据采集的准确性、及时性，化纤生产的产品也大多在国内的市场销售。国内主要的锦纶生产厂家及能力如表1.1。
表1.1 国内锦纶生产厂家及能力
生产厂家
生产能力/(kt/a)
巴陵石化公司
60
宁波锦纶
20
开平锦纶厂
10
顺德锦纶化纤有限公司
8
青岛中达化纤公司
6
青岛国棉二厂
6
咸宁化纤有限公司
5
一直以来，化纤的生产能力是衡量一个国家经济水平和科技水平的重要指标。纵观目前化纤的主要产地，都集中在发达国家，其中以美国、日本和欧洲等国家为主。这些国家化纤的生产过程都呈现出可视化、规模化、高性能化、高科技化，监控系统也比较完善。美国涤纶长丝生产量在世界上排第四，从涤纶长丝主要企业中可以看到企业数量少，生产能力大，没有低于5000t/a规模的企业，主要以杜邦公司、赫斯特塞拉尼斯公司、南亚塑胶公司、阿兰德公司等大型涤纶长丝生产企业为支柱。追溯到上世纪三十年代，美国杜邦公司开始工业化生产锦纶，自此开始化纤工业迅速发展。美国杜邦公司1994年中期在Kinston，NC工厂建设全自动涤纶长丝生产线，产量增加4.5万t/a。截止到2000年，世界化纤产量已经将近5000万t，其中化学纤维约2600万t，而合成纤维约为2400万t，占到了很大的比重。目前，国外化纤生产企业生产能力最大可达50kt/a，产品质量稳定，主要用于纺丝生产。国外锦纶主要的生产厂家和生产现状如表1.2。
表1.2 国外锦纶生产厂家及能力
公司名称
生产能力/(kt/a)
巴斯夫
285
罗地亚
210
霍尼韦尔
150
宇部兴产
80
DSM
75
拜尔
65
Radici
60
1.3课题研究的目的和意义
自从加入WTO以后，我国的化纤生产面临着日益激烈的国内外竞争，现阶段化纤行业最重要的一点就是加强化纤生产监控。化纤行业的特点是劳动密集，生产机台、设备繁多，加强化纤生产的现场监控，不仅能提高企业的工作效率，节省企业的人力物力财力，使企业达到数据采集自动化、生产管理信息化目标，而且对确保化纤生产安全、优质、高
1 前言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外化纤生产发展现状 1
1.3课题研究的目的和意义 3
1.4 课题研究内容 3
2 子系统总体设计 4
2.1 原料处理工艺流程及控制方案 4
2.2 溶胀工艺流程及控制方案 4
2.3 控制方案结构框图 6
3 PLC控制系统设计 6
3.1 PLC简介 6
3.2 PLC控制系统模板配置 7
3.3 地址分配 8
3.4 变频器选型及与PLC的通讯 10
3.5 PID温度控制 12
3.5.1 PID基本介绍 12
3.5.2 FB41功能简介 12
3.5.3 PID温度控制 14
3.6 PLC与触摸屏winccflexible的通讯 15
4 人机界面（HMI）设计 16
4.1 winccflexible与HMI简介 16
4.2 HMI系统设计框图 17
4.3 人机界面（HMI）设计 18
5 软件调试 20
5.1 登录调试 21
5.2手自动控制调试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录A： 28
1 前言
1.1 课题研究背景
此次课题（化纤生产过程监控系统）是以在某化纤有限公司的实习为背景，该公司
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
界面（HMI）设计 18
5 软件调试 20
5.1 登录调试 21
5.2手自动控制调试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录A： 28
1 前言
1.1 课题研究背景
此次课题（化纤生产过程监控系统）是以在某化纤有限公司的实习为背景，该公司主要生产锦纶浸胶帘子布，该产品是专门供轮胎厂使用的。该公司的生产的原料是己内酰胺，是一种重要的有机化工原料，主要用途通过聚合生成聚酰胺切片，可进一步加工成纺织纤维、塑料等。
时代的飞速前进与科学技术的不断发展，促使了化纤生产行业的前进。目前我国十分重视化纤行业的发展，在国内，生产有关锦纶化纤的企业已经达到数百家，企业的竞争也相当激烈，但是在化纤过程控制方面，有的企业仍是采用现场仪表控制和现场人工操作的方式来实现，对日常参数采用人工记录的方式，对日常调节阀采用手动的方式，这种传统的生产模式，使得化纤生产过程的控制精度不高，产品的合格率也不能得到保证，而且化纤生产的安全性得不到保证，对于设备故障检修的难度也非常大，增加了劳动强度，降低生产效率，因此，在化纤行业的过程生产中急需提升自动化控制的程度，降低人工操作的比重显得非常的重要，由此提出化纤生产过程监控系统设计课题的研究。经过在该化纤有限公司为期三个月的实习，本人对化纤生产的工艺流程有了充分的认识，也为本课题的研究带来了便利。
1.2 国内外化纤生产发展现状
我国的化纤工业起步于二十世纪五十年代末。到七十年代，国家加大投资，使得我国的化纤工业取得了长足的发展，跃居世界前列。在这段时间，化纤工业的发展可以说是很大程度上是为应对穿衣难问题，但是进入到九十年代以后，人们生活水平己经有了很大的提高，视野也不仅仅局限于此，更多的开始追求高品质。在这段时间，化纤工业受到了一定的冲击，但是国家和各企业高瞻远瞩，及时调整战略，化纤工业依旧保持着较高的发展速率。现阶段，我国化纤生产依然持续高速增长，总体来讲，产品布局合理，经济规模逐步提高，设备也得到了更新。在国内，由于国家大力发展工业，化纤生产过程监控技术也得到了相应的提高，目前化纤生产能力已达185kt/a，但是由于生产过程监控技术的不成熟，生产设备也大多靠引进国外的设备，所以在国内只有较少的企业能实现产品的多样化和高性能化以及生产现场数据采集的准确性、及时性，化纤生产的产品也大多在国内的市场销售。国内主要的锦纶生产厂家及能力如表1.1。
表1.1 国内锦纶生产厂家及能力
生产厂家
生产能力/(kt/a)
巴陵石化公司
60
宁波锦纶
20
开平锦纶厂
10
顺德锦纶化纤有限公司
8
青岛中达化纤公司
6
青岛国棉二厂
6
咸宁化纤有限公司
5
一直以来，化纤的生产能力是衡量一个国家经济水平和科技水平的重要指标。纵观目前化纤的主要产地，都集中在发达国家，其中以美国、日本和欧洲等国家为主。这些国家化纤的生产过程都呈现出可视化、规模化、高性能化、高科技化，监控系统也比较完善。美国涤纶长丝生产量在世界上排第四，从涤纶长丝主要企业中可以看到企业数量少，生产能力大，没有低于5000t/a规模的企业，主要以杜邦公司、赫斯特塞拉尼斯公司、南亚塑胶公司、阿兰德公司等大型涤纶长丝生产企业为支柱。追溯到上世纪三十年代，美国杜邦公司开始工业化生产锦纶，自此开始化纤工业迅速发展。美国杜邦公司1994年中期在Kinston，NC工厂建设全自动涤纶长丝生产线，产量增加4.5万t/a。截止到2000年，世界化纤产量已经将近5000万t，其中化学纤维约2600万t，而合成纤维约为2400万t，占到了很大的比重。目前，国外化纤生产企业生产能力最大可达50kt/a，产品质量稳定，主要用于纺丝生产。国外锦纶主要的生产厂家和生产现状如表1.2。
表1.2 国外锦纶生产厂家及能力
公司名称
生产能力/(kt/a)
巴斯夫
285
罗地亚
210
霍尼韦尔
150
宇部兴产
80
DSM
75
拜尔
65
Radici
60
1.3课题研究的目的和意义
自从加入WTO以后，我国的化纤生产面临着日益激烈的国内外竞争，现阶段化纤行业最重要的一点就是加强化纤生产监控。化纤行业的特点是劳动密集，生产机台、设备繁多，加强化纤生产的现场监控，不仅能提高企业的工作效率，节省企业的人力物力财力，使企业达到数据采集自动化、生产管理信息化目标，而且对确保化纤生产安全、优质、高
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