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摘 要： 该控制系统是将切片通过氮气的干燥，将切片中的水分除去，氮气可以再生循环，将干燥的切片送入螺杆加压机，将采用加热、加压等方式，将固态颗粒转变成均匀一致的熔体，并将熔体送到下一个工艺。这个控制系统是通过PLC可编程控制器来实现的。
关键词： 螺杆挤压机；温度控制；压力控制；变频器；PLC；切片；氮气再生控制
1 前言
中国聚酯切片市场具有广阔的发展前景，聚酯切片领域拥有巨大产能，未来最有可能抢占行业发展的制高点，所以切片在产品的质量上要严格控制，才能在行业中有优势，在间接纺小容量化纤前纺项目中，螺杆挤出机是整个纺丝的关键部件，直接关系到成丝的品质。
2 纺丝熔体或溶液的制备
切片纺丝的流程是，切片的输送→切片干燥→螺杆挤出机。
2.1 切片的输送
采用管道气流脉冲输送（由PLC控制）
脉冲输送流程是：压力料斗的送料→压力料斗的密封→剩余压力的排出。
2.2 切片的干燥
2.2.1 切片的干燥的目的
1）出去切片中的水分，切片中的含水量在0.4%，常规纺丝要求小于0.007%，高速纺小于0.05%。
2）提高软化点，切片干燥时形成部分结晶，使切片软化点提高，避免在后道工序中发生“坏结阻料”。
2.2.2切片干燥控制系统
1）系统的组成：由切片进料仓、切片隔离料仓、切片称重、切片干燥塔、粉尘回收、氮气的再生系统组成，该系统是由可编程控制器PLC根据现场采集的信号来控制程序。
2）切片的进料仓和切片隔离料仓都有2个音叉料位计；气动阀，切片料位低和高位都有报警，可编程控制器PLC根据采集的输入信号判断是开阀进料还是关阀以及氮气的吹扫时间自动控制。
3）切片干燥塔是由大的料仓、4个铂电阻温度传感器、1个称重传感器。
4）氮气再生系统：氮气干燥塔为分子筛式，当氮气流经塔时，氮气的水分被塔中的填料吸收。系统设置2座塔（塔A和塔B），一座是干燥氮气，另一座是氮气的再生。塔A有2个Pt100温度传感器和一个温度调节（氮气进入A塔的温度、氮气在A塔加热温度高限报警；塔A和塔B共同加热温度调节器可与PLC通讯）；塔B有2个温度传感器和1个温度调节。
氮气再生系统的工作工程：从可编程控制器PLC通过检测氮气通过进口、出口压力、温度、流量、氧含量可自动控制氮气再生循环系统。塔A和塔B在干燥塔工作的同时，再生塔则通过循环加热回路，除去塔中的水分，氮气净化工序是为了除去循环氮气中的氧气和碳氢化合物等杂质，是为了除去循环氮气的水分达到一定的要求后，停止加热，经一段时间的冷却，待机备用。干燥塔工作一段时间后，塔内的填料吸收了大量的水分，这时就要将循环氮气的通路切换至待机的另一个塔，而吸收过水分的塔变为再生塔。正常生产时，2个塔干燥、再生交替切换，使循环氮气得以充分干燥。
2.3 螺杆挤出机
2.3.1 螺杆挤压原理
1）切片熔融挤出，是一个从常温固态转化为高温粘流态的挤压过程，螺杆挤出机要同时完成加热熔融和挤压输送的作用。
2）切片沿螺杆的螺槽向机头方向前进，经历温度、压力和粘度的变化，最后转化成粘流态。切片的熔融是在螺杆挤出机中完成的。切片自料斗进入螺杆，随着螺杆的转动被强制向前推进，同时螺杆套筒外的加热装置将切片加热熔融，熔体以一定的压力被挤出而输送至纺丝箱体中进行纺丝。
2.3.2 挤压过程
1）进料段：物料进入螺杆，并被均匀预热和软化；
2）压缩段：物料逐渐由固态转化为液态；
3）计量段：熔体进一步加热熔化，混合、均匀和稳压。
2.3.3 螺杆挤出机的组成
螺杆挤出机由进料管、螺杆、套筒、冷却夹套、电热铝夹套、电动机、齿轮减速箱、以及控制仪表、及测量仪表等组成
2.3.4 螺杆挤出机的熔体压力控制
1）螺杆挤出压力。① 为补偿熔体流动压力损失、保证计量泵的精确度，要求较高的挤出压力，常规纺时为6～10MPa，高速纺时为10～20MPa。② b压力检测采用压力测量用的是高温熔体美国Dynisco压力传感器2个；
2）螺杆转速。为稳定挤出压力，转速在10～100rpm.螺杆电机一般采用低速大功率变频器驱动。螺杆电机（异步电机）的控制采用速度环与压力环的闭环控制方式，速度环采用编码器反馈接入变频，根据调节器的输出控制变频器的输出，从而调节电机的转速。
3）熔体压力控制方式。① 压力检测一般采高熔式熔体压力传感器。② 采用压力控制仪表输出模拟量到变频器，通过反馈压力变化调节螺杆转速，实现稳定的挤出压力控制。
3 实时监控系统
人机监控系统由位于主控室的一套RSView32计算机操作员站和一套RSView32工程师站组成。操作员站和工程师站安装WindowsNT操作系统作为RSView32运行平台。监控系统与PLC系统通信，实现实时监控。PLC是Allen-BradleySLC500，编程元件用RSLogix500。监控画面流程图和实时趋势曲线用RSView32软件编程。
4 可编程控制器的组成
电源、CPU、存储器、输入、输出模块及外围设备控制流程
系统的组成：切片经脉冲输送器→切片接收料仓→切片隔离料仓→切片称重→切片干燥塔→氮气干燥→螺杆挤出机
PLC的控制过程
当隔离料仓低料位后，到低低料位后经PLC向脉冲输送系统发出送料请求信号，脉冲输送发出应答信号，PLC判断切片进料仓是否是高料位，如果不是高料位，就打开进料阀，开始进料，当料仓到高高限报警了，隔离料仓的隔离阀打开，同时氮气吹扫阀打开，经回转阀切片进入干燥塔，氮气从干燥塔底部，切片分为两段，上段为干燥段，下段为冷却段，切片在干燥塔内与氮气逆流接触干燥，干燥后的切片进入冷却段。在干燥段，氮气有两个循环回路。一个回路是从干燥段底部进入，从塔顶抽出，这是主循环回路；另一回路是辅助回路，从塔中部抽出部分氮气加压、升温后进入干燥段的上段。主循环回路的氮气，主循环风机将干燥塔顶部将含有一定水分的热氮气从干燥塔顶部抽出，热氮气进入氮气再生系统的冷却器与冷却水换热，降温后的冷氮气再进入脱湿塔经过加热脱去氮气中的氧，再经冷凝器进行冷却，同时通过PLC监测氧含量和露点温度来监，整个程序是自动完成的，使氮气达到干燥的效果。氮气从干燥塔底部进入，与从上而下的切片逆流换热。经此换热后，切片温度最终降至50℃左右，而氮气温度上升，然后经过滤器去除粉尘后进入风机继续循环。将干燥好的切片通过对称重调节器进料的斜坡设置并与PLC通讯，也可在上微机上直接设定斜坡，干燥停留时间，最后将干燥好的切片送入螺杆挤出机，此系统程序都是由PLC自动完成的。
5 结束语
连续干燥是先进的干燥方式，氮气纯度对最终的切片质量非常重要，工艺合理、控制稳定是保证切片含水率合格的重要前提。氮气进出口温度、进塔氮气的含水量和氧含量等都是影响干燥效果的重要因素，干燥主要是通过与切片逆向流动的干燥高温氮气实现的。干燥氮气的含水量和含氧量是连续监测的，每个程序的执行都是由可编程控制器PLC来完成的，经过长时间的生产，将干燥的切片送入螺杆加压机，将采用加热、加压等方式，将固态颗粒转变成均匀一致的熔体，并将熔体送到下一个工艺进行纺丝，丝的可纺性达到了品质的要求。
参考文献：
[1]SLC500编程手册和RSView32编程手册。
关键词： 螺杆挤压机；温度控制；压力控制；变频器；PLC；切片；氮气再生控制
1 前言
中国聚酯切片市场具有广阔的发展前景，聚酯切片领域拥有巨大产能，未来最有可能抢占行业发展的制高点，所以切片在产品的质量上要严格控制，才能在行业中有优势，在间接纺小容量化纤前纺项目中，螺杆挤出机是整个纺丝的关键部件，直接关系到成丝的品质。
2 纺丝熔体或溶液的制备
切片纺丝的流程是，切片的输送→切片干燥→螺杆挤出机。
2.1 切片的输送
采用管道气流脉冲输送（由PLC控制）
脉冲输送流程是：压力料斗的送料→压力料斗的密封→剩余压力的排出。
2.2 切片的干燥
2.2.1 切片的干燥的目的
1）出去切片中的水分，切片中的含水量在0.4%，常规纺丝要求小于0.007%，高速纺小于0.05%。
2）提高软化点，切片干燥时形成部分结晶，使切片软化点提高，避免在后道工序中发生“坏结阻料”。
2.2.2切片干燥控制系统
1）系统的组成：由切片进料仓、切片隔离料仓、切片称重、切片干燥塔、粉尘回收、氮气的再生系统组成，该系统是由可编程控制器PLC根据现场采集的信号来控制程序。
2）切片的进料仓和切片隔离料仓都有2个音叉料位计；气动阀，切片料位低和高位都有报警，可编程控制器PLC根据采集的输入信号判断是开阀进料还是关阀以及氮气的吹扫时间自动控制。
3）切片干燥塔是由大的料仓、4个铂电阻温度传感器、1个称重传感器。
4）氮气再生系统：氮气干燥塔为分子筛式，当氮气流经塔时，氮气的水分被塔中的填料吸收。系统设置2座塔（塔A和塔B），一座是干燥氮气，另一座是氮气的再生。塔A有2个Pt100温度传感器和一个温度调节（氮气进入A塔的温度、氮气在A塔加热温度高限报警；塔A和塔B共同加热温度调节器可与PLC通讯）；塔B有2个温度传感器和1个温度调节。
氮气再生系统的工作工程：从可编程控制器PLC通过检测氮气通过进口、出口压力、温度、流量、氧含量可自动控制氮气再生循环系统。塔A和塔B在干燥塔工作的同时，再生塔则通过循环加热回路，除去塔中的水分，氮气净化工序是为了除去循环氮气中的氧气和碳氢化合物等杂质，是为了除去循环氮气的水分达到一定的要求后，停止加热，经一段时间的冷却，待机备用。干燥塔工作一段时间后，塔内的填料吸收了大量的水分，这时就要将循环氮气的通路切换至待机的另一个塔，而吸收过水分的塔变为再生塔。正常生产时，2个塔干燥、再生交替切换，使循环氮气得以充分干燥。
2.3 螺杆挤出机
2.3.1 螺杆挤压原理
1）切片熔融挤出，是一个从常温固态转化为高温粘流态的挤压过程，螺杆挤出机要同时完成加热熔融和挤压输送的作用。
2）切片沿螺杆的螺槽向机头方向前进，经历温度、压力和粘度的变化，最后转化成粘流态。切片的熔融是在螺杆挤出机中完成的。切片自料斗进入螺杆，随着螺杆的转动被强制向前推进，同时螺杆套筒外的加热装置将切片加热熔融，熔体以一定的压力被挤出而输送至纺丝箱体中进行纺丝。
2.3.2 挤压过程
1）进料段：物料进入螺杆，并被均匀预热和软化；
2）压缩段：物料逐渐由固态转化为液态；
3）计量段：熔体进一步加热熔化，混合、均匀和稳压。
2.3.3 螺杆挤出机的组成
螺杆挤出机由进料管、螺杆、套筒、冷却夹套、电热铝夹套、电动机、齿轮减速箱、以及控制仪表、及测量仪表等组成
2.3.4 螺杆挤出机的熔体压力控制
1）螺杆挤出压力。① 为补偿熔体流动压力损失、保证计量泵的精确度，要求较高的挤出压力，常规纺时为6～10MPa，高速纺时为10～20MPa。② b压力检测采用压力测量用的是高温熔体美国Dynisco压力传感器2个；
2）螺杆转速。为稳定挤出压力，转速在10～100rpm.螺杆电机一般采用低速大功率变频器驱动。螺杆电机（异步电机）的控制采用速度环与压力环的闭环控制方式，速度环采用编码器反馈接入变频，根据调节器的输出控制变频器的输出，从而调节电机的转速。
3）熔体压力控制方式。① 压力检测一般采高熔式熔体压力传感器。② 采用压力控制仪表输出模拟量到变频器，通过反馈压力变化调节螺杆转速，实现稳定的挤出压力控制。
3 实时监控系统
人机监控系统由位于主控室的一套RSView32计算机操作员站和一套RSView32工程师站组成。操作员站和工程师站安装WindowsNT操作系统作为RSView32运行平台。监控系统与PLC系统通信，实现实时监控。PLC是Allen-BradleySLC500，编程元件用RSLogix500。监控画面流程图和实时趋势曲线用RSView32软件编程。
4 可编程控制器的组成
电源、CPU、存储器、输入、输出模块及外围设备控制流程
系统的组成：切片经脉冲输送器→切片接收料仓→切片隔离料仓→切片称重→切片干燥塔→氮气干燥→螺杆挤出机
PLC的控制过程
当隔离料仓低料位后，到低低料位后经PLC向脉冲输送系统发出送料请求信号，脉冲输送发出应答信号，PLC判断切片进料仓是否是高料位，如果不是高料位，就打开进料阀，开始进料，当料仓到高高限报警了，隔离料仓的隔离阀打开，同时氮气吹扫阀打开，经回转阀切片进入干燥塔，氮气从干燥塔底部，切片分为两段，上段为干燥段，下段为冷却段，切片在干燥塔内与氮气逆流接触干燥，干燥后的切片进入冷却段。在干燥段，氮气有两个循环回路。一个回路是从干燥段底部进入，从塔顶抽出，这是主循环回路；另一回路是辅助回路，从塔中部抽出部分氮气加压、升温后进入干燥段的上段。主循环回路的氮气，主循环风机将干燥塔顶部将含有一定水分的热氮气从干燥塔顶部抽出，热氮气进入氮气再生系统的冷却器与冷却水换热，降温后的冷氮气再进入脱湿塔经过加热脱去氮气中的氧，再经冷凝器进行冷却，同时通过PLC监测氧含量和露点温度来监，整个程序是自动完成的，使氮气达到干燥的效果。氮气从干燥塔底部进入，与从上而下的切片逆流换热。经此换热后，切片温度最终降至50℃左右，而氮气温度上升，然后经过滤器去除粉尘后进入风机继续循环。将干燥好的切片通过对称重调节器进料的斜坡设置并与PLC通讯，也可在上微机上直接设定斜坡，干燥停留时间，最后将干燥好的切片送入螺杆挤出机，此系统程序都是由PLC自动完成的。
5 结束语
连续干燥是先进的干燥方式，氮气纯度对最终的切片质量非常重要，工艺合理、控制稳定是保证切片含水率合格的重要前提。氮气进出口温度、进塔氮气的含水量和氧含量等都是影响干燥效果的重要因素，干燥主要是通过与切片逆向流动的干燥高温氮气实现的。干燥氮气的含水量和含氧量是连续监测的，每个程序的执行都是由可编程控制器PLC来完成的，经过长时间的生产，将干燥的切片送入螺杆加压机，将采用加热、加压等方式，将固态颗粒转变成均匀一致的熔体，并将熔体送到下一个工艺进行纺丝，丝的可纺性达到了品质的要求。
参考文献：
[1]SLC500编程手册和RSView32编程手册。