根据PVC生产控制工艺环境和工艺控制需求，经过调研、分析、确定该PVC生产工艺微机控制系统选定IPC-DCS系统，PC-DCS系统为上下两层递阶结构。控制上位机采用两台工业控制计算机，由于系统检测点多，并兼顾系统升级要求，下位机采用一台大型PLC。监控软件包括上位机组态控制软件、通信软件、以及下位机的梯形图编程软件。该系统的性能价格比高；系统的开放性好，易于升级；系统控制精度高，性能优良，系统测量精度高，速度快，运行可靠，完全满足了PVC生产工艺的技术要求。

上位机软件系统设计

上位机能直接设定、修改各个混合机的控制参数，对下位机进行实时监控，显示各温度、配方等数据以及各个电磁阀、电动机的工作状态；此外，还必须对温度等数据进行记录，以备做历史查询，生成报表。并且针对系统运行过程中所能处理的各种报警状况，上位机必须自动检测并弹出报警窗口，报警窗口中详细显示报警的变量名称，报警时变量的值、报警原因，状态描述等一系列信息，同时在上位机的响应画面中的相应位置上出现报警灯指示。

投料系统有以下功能模块组成：

数据采集和传送模块：数据采集是由网络中的现场传感测量元件来实现的，数据的传送则依赖于PLC和上位机之间的网络连接。采集传送模块实现的功能是将现场设备采集到的设备运行信息，再送到上位机端口，按照一定的网络通信协议解码后送到PC机中，由软件将送入的数据显示和二次处理。

单元信息监视模块：该模块将送入系统的各种设备的运行状态进行画面显示，试图以最简单直接的方式将现场单元信息在显示器上实时监视。该部分包含实时模拟量，系统运行状态图，报警及时间画面，记录画面，单元信息二级画面。

报警和处理模块：该模块处理各个单元和单元的连接设备的异常状况信息，信息处理后的输出有显示屏输出，打印机输出和模拟屏输出三种方式。对报警信息有二次处理和追溯功能。

混料系统控制子程序：混料系统控制子程序实现辅料仓配完后的物料混合，系统混合前，必须配置好所用的控制参数。

储料系统控制子程序：储料系统控制子程序实现最后的物料储存的功能，系统实时检测储料仓上料位有效时，满足上料位无效，过渡仓上料位计有效时，启动对应的送料风机，当检测到过渡仓下料位计有效时，延时两分钟后，关闭风机，开启脉冲喷吹，除去粉尘。

称量仪表数值读取子程序：主要用于称量仪表的读取，以及完成简单数据处理功能。

报警子程序：当出现以下任一情况时，给出报警，并停止相关设备：热机/冷机机盖未关，各电机保护开关有效，储料仓上料位计有效。当任一料仓无料或料满时给予声光提示。

手动控制子程序：当系统出现故障时，使用该程序，此时，上下位机只起到对系统的监视功能，不能对系统进行操作，系统设有手动、自动控制按钮。

系统调试下位机编程采用OMRON公司提供的专业梯形图编程软件CX-ProgrammerV3.10，并参考OMRON可编程控制器C200HX/C200HG/C200HE编程手册相关内容。按照PVC配混生产工艺过程要求和程序流程图编写各程序段，将编写好的程序传送至PLC，在CX-Programmer的监视模式下进行调试和修改，直到满足要求为止，当上位机程序编写好后，还要进行上位机、下位机联合调试，当出现矛盾和冲突时，应适当修改上位机或下位机程序。

部分程序段说明：

混料工艺段程序的实现

现场单元发送信息和输出的模块，提供控制功能。事件记录和处理模块：该模块提供现场设备变化的历史记录，为操作者在分析和判断系统的运行情况，为系统的下一步运行提供原始的参考数。

用户权限管理模块：根据不同的用户给予不同等级的管理权限。上位机人机界面主要是将运行状态进行画面显示，试图以最简单直接的方式将现场单元信息在显示器上实时监视，该部分包含实时模拟量、系统运行状态图、报警及时间画面等。

下位机软件系统设计

由于主料秤和辅料秤的称量精度要求较高，因此，在控制系统中采用比例积分微分(PID)控制算法。在本系统中设计了以PLC为核心的控制系统，对多个控制回路进行连续控制，是时间离散控制系统。系统中采用变频器控制螺旋加料器电机的转速，采用增量式PID控制算法。PVC配混的整个生产工艺过程主要分为上料段、配料段、混合段和储料段。根据系统工艺特点，

下位机程序包括以下这样几个部分：

系统初始化子程序：系统初始化，读取PVC生产工艺控制参数，先进行料仓的状态检测，检测到料仓不空，则进行主料秤和辅料秤当前值的检查，在秤值相对“零”的情况下，进行配料工艺，配料结束，则执行混合工艺，最后排料，成料进入储料仓。主料上料系统控制子程序：上料系统控制子程序主要完成主料仓上料的功能，系统实时检测主料仓下料位的位置开关，当有效时，系统给出缺料指示，并自动开启上料风机，从主料的倒料站利用空气动力将主料送到主料仓，直到系统检测到上料位有效后，按顺序关闭上料风机和除尘风机，开启脉冲喷吹5分钟，清理上料引起的粉尘。辅料上料系统控制子程序：辅料系统控制子程序主要完成辅料仓上料的功能，当系统检测到任一辅料仓的料位计开关当有效时，系统给出缺料指示，通知投辅料，开启上料风机，投完辅料关料门，切断相应的位置开关，按顺序关闭上料风机和除尘风机，开启脉冲喷吹5分钟，清理上料引起的粉尘。

PVC混料系统通常由以下几个子系统组成：物料收集系统，物料输送系统，计量配料系统，混合机组，物料存储系统，挤出机上料系统，除尘系统：中央控制系统，中央监控系统等，下面就各子系统的组成及原理做分别介绍：

1、物料收集系统用来将散装或袋装原料通过各种方式收集至储料仓，散装物料可以直接通过槽车上自带的气力输送装置送至储料仓，袋装物料利用开袋站来收集。开袋站箱体材料与物料接触处材料均为1Cr18Ni9Ti不锈钢，内表面抛光，为密封结构，开袋站分自动开袋和人工开袋两种。人工开袋站由防护门，振动筛，磁力架，破拱器等组成，防护门分内外两层，外层为不锈钢门，打开可放包装袋，合上即为密封箱，内层设有软帘门，排料时可有效地防止粉尘的弥漫，振动筛可有效地筛除混在粉料中的杂质，如缝纫线，碎纸片，大颗料等，磁力架可初步除去物料中的铁杂质，破拱装置由气缸及破拱器组成，促成物料的顺利流动。自动开袋站由输送机，开袋器，过滤器，收集器，排费口等组成，包装袋通过输送机进入开袋器，开袋器里设有螺旋状绞刀，通过旋转运动在破袋的同时将袋与物料一起送至过滤器，过滤器对物料和包装袋进行分离，物料进入收集器，碎袋进入排费口排出。

2、物料的输送是配混料生产线实现自动化的关键，在PVC全自动配混料系统中输送系统占有较大的比例：包括原料从开袋站到配料秤上方过度料仓的输送，成品料从混料机至成品料仓的输送，成品料从成品料仓至挤出机的输送。在这里应用较多的主要有两种形式：螺旋输送及气力输送，而气力输送又可以根据现场实际选用稀相正压，稀相负压，密相正压等几种方式。螺旋输送机由电机，减速机，螺旋本体组成，结构简单，工作可靠，但输送距离较长时成本较高。密相气力输送系统的核心部分是一只仓储式气力发送泵(简称仓泵)，仓泵由仓体，蝶阀，排气阀，加料口，气体管路等组成，为密相气力输送系统中的主要设备，当压缩空气进入该发送器的进气阀，再从进气阀到圆锥体内部突起的气嘴，使气体产生涡流，随着发送器内部压力的增加，被送物料成涡旋状流动，以达到物料顺利输送的目的，可利用较低的气压实现低速度，高浓度的输送。该系统具有噪音低，输送距离长，能耗低，输送量大管路磨损低等优点，而且由于其工作压力较高(0，15~0，3MPa)，所以不会在管路中形成堵塞，而且由于在管路中每隔一定距离增加一套助推装置使物料在管路内呈栓状(即一段段相互间隔的气柱和物料柱)向前运动，所以不可能物料离析分层现象，特别适合混合料的输送，助推装置的使用还能有效减小物料的前进速度。稀相正压气力输送设备一般由萝茨风机，旋转给料机，文丘里发生器组成，萝茨风机负责提供输送物料所需的低压空气，为保证气压的稳定，萝次风机的上部专门配备有一定容积的储气包，旋转给料机是一种定量加料装置，能保证连续均匀的加料，由于旋转给料机是与萝茨风机配套使用，为防止空气泄露到料仓出现意外，给料机的锁气性能要好，文丘里发生器的外形类似于一只三通，但其内部空气流通管路为利用文丘里原理设计，空气流动阻力小，气流发散较少，

该稀相气力正压输送的优点在于不需要专门的压缩气源，较小，但噪音较高，输送距离较短，在输送过程中容易形成物料的离析分层。稀相气力负压输送主要利用旋涡风机产生真空吸收物料，再通过截尘过滤装置将物料与气体分离。该负压输送的优缺点类似于稀相正压输送，但不容易引起堵塞也小。

3、称重配料单元在PVC自动配混料系统中，称重配料系统正常由两套独立的子系统组成，一套主料称重配料系统和一套辅料称重配料系统，每套配料系统均由各物料的上料仓，相应螺旋输送机，配料秤等几部分组成。主料秤的额定秤量值较大，适于秤量配比高的主料，辅料秤的额定秤量值较小，适合秤量配比少的物料，这样的设计有助提高配料的精度。上料仓需根据不同物料分别设计，一般包括仓顶除尘机，仓壁设置有高低料位计，流动性好的物料出料口采用锥形自然落料，流动性差时可以在仓外壁增加电动或气动仓壁震动器，也可以在内壁安装气流助垫或涂敷特殊材料涂层来促使物料的顺畅流动，对特别易粘结的物料可以将料仓设计成平底，实行强制给料。主辅料给料机主要形式为螺旋输送机给料，螺旋叶片为变距设计，保证加料的均匀，通过变频器来调节加料速度。螺旋机的出料口设检修孔，内密封箱，透气口等，物料经密封箱排入称重单元，当称重单元发出信号到达预定值时，关料门由气缸驱动，截住正在下落的空中物料柱，此结构使空中物料柱落入称重单元的物料减少，便于控制计量精度，同样，螺旋机也便于维修，打开相关的检修孔，各部位的运行情况就很清楚，设置的轴封远离固体物料的进，出料口，大大简化了轴的密封，也有效的防止固体物料压在密封上，提高了使用可靠性，另外，只需拧开少许几枚螺栓，就可清理，检修，非常方便。

螺旋输送机由于物料的不同，设置有单双螺旋给料两种不同的给料型式，双螺旋给料单元由大，小两只螺旋机组成，开始加料时由大，小螺旋机同时工作，当加料到达额定值的90%时，大螺旋机停止，小螺旋机继续工作，这种给料机既可提高称重速度又可提高称重精度，适合于配比较小的物料。

单螺旋给料机由于给料速度未分级，精度稍差，所以仅用于大配比物料的加料，

配料秤由主料称和辅料称组成。称重部分关键件称重传感器选用德国HBM公司产的Z6型不锈钢剪切梁波纹管传感器，其综合误差为万分之二，防护等级高达IP67，其传感器应变片在波纹管内，且内部充满氮气保护，具有精度高，可靠性好，使用寿命长等特点，传力复位机构采用本公司的框式点接触机构，通过其设计的晃动关键与传感器相连，具有回零快，无偏载误差，稳定可靠的特点，称重机结构精巧，称量准确，速度快，防腐能力高，长期稳定可靠。

秤体为整体流动性料斗，整体型料斗能保证当出料口打开时，料斗中物料的每一个颗料都开始移动，按先进入贮仓的物料先卸出的流动顺序流动，料斗内无死角，卸料均匀，卸出的物料堆密度稳定，消除了物料的不均匀分布，断流，脉动及喷流等，料斗内任何一个水平横截面上的压力比较均匀，物料的离析可保持在最小限度，为预知性质的散状固体物料流动的流动模式，并针对CaCO3料粘着，架桥性能比较强，辅料秤料斗出料口设有助流气垫板(为一密闭腔体上覆盖一有微孔的气孔板，压缩空气通入后，使粉料悬浮于气垫上，始终处于流化状态，可有效防止粉状物料搭拱)，其使用采用橡胶贴片或特氟龙涂料。

4、高冷混机组是适合PVC混合工艺的设备，国产高冷混机组虽然技术上已经成熟生产上也已经系列化，并在国内许多PVC生产厂家得到大量的应用，但故障率较高，故本公司在方案中使用台湾侨隆公司产品，高冷混机组是由一台高速混合机和一台卧式冷却混合机组合而成，高速混合机设有3个搅拌浆叶和导流板等，物料在其作用下，作高速回转及翻动等复杂运动，使温度迅速上升，达到物料混合工艺要求，随后，进入卧式冷却混合机，通过搅拌浆叶低速运转与水冷系统的热量交换，使物料快速冷却，达到生产工艺要求。

5、物料存储设备主要指用于原料及成品料储存的各个料仓，PVC原料贮料仓有效容积设计为150m3，与物料接触处材料均为1Cr18Ni9Ti不锈钢，内表面抛光，外表面酸洗钝化处理，由仓体，仓顶除尘机，钢梯，防护栏，减压帽，闸板门等部件组成，通过设置的高低料位计可自动控制进，出料，且有外形美观，结构牢固，防风等特点，为保证管材成型的合格品率，应考虑成品料仓的容积有一定的富裕量，一般不低于12小时，另外，成品料仓设计采用均化结构，确保物料不离析分层。