淺談自動化控制系統(tǒng)在脫硫廢液提鹽中的應用

張大鵬 楊蕾

摘 要：文章通過自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)在脫硫廢液提鹽中的應用，探討如何高效的對脫硫廢液提鹽的處理。

關鍵詞：PLC；通訊；提鹽

引言

隨著人民生活水平的不斷提高，國家對環(huán)保行業(yè)的要求也越加嚴峻，脫硫廢液處理技術的出現(xiàn)，使脫硫液變廢為寶。提鹽的經濟性、環(huán)保性、社會性都得到了充分體現(xiàn)。而自動化控制系統(tǒng)是實現(xiàn)工藝過程和最終產品的重要保證，提高其自動化水平，可以大大減輕工人勞動強度，提高生產效率，又可以提升產品品質和質量。文章以作者所從事的工程：烏海神華集團第二焦化廠脫硫廢液提鹽為例，簡要介紹了PLC自動控制系統(tǒng)在脫硫廢液提鹽中的應用。

1 工藝流程簡介

從焦化廠脫硫生產裝置送來的脫硫廢液進入原料池，經過壓力過濾器初步凈化去除廢液中含有的懸浮硫、焦油等雜質。用泵將濾液加入脫色釜，在脫色釜中加入活性炭進行加熱（95～105℃）攪拌得到進一步凈化，脫色釜揮發(fā)出的水蒸氣和部分揮發(fā)物質被列管冷凝器捕捉后進入清液池。得到進一步凈化的脫硫液經泵送至蒸發(fā)釜，在真空負壓狀態(tài)進行加熱（70～80℃）攪拌，溶液被蒸發(fā)濃縮，送至硫氫結晶釜結晶，經離心機分離后，產品為硫氫酸鈉。分離后的溶液再次回到蒸發(fā)釜內蒸發(fā)，往返循環(huán)。其工藝流程圖如圖1所示。

圖1

2 系統(tǒng)硬件設計

自動控制系統(tǒng)的硬件組成，主控制器采用西門子S7-300系列PLC通過現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP系統(tǒng)與從站及傳動設備通訊，上位機采用西門子監(jiān)控軟件WinCC與PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)進行通訊和數(shù)據(jù)交換，主要傳動設備采用施耐德ATV61系列變頻器通過加裝DP通訊卡與PLC及上位機通訊。其系統(tǒng)硬件配置圖如圖2所示。

圖2

2.1 S7-PLC網(wǎng)絡

SIEMENS S7 系統(tǒng)可組成全集成的自動化控制系統(tǒng)，無論是系統(tǒng)模塊，還是網(wǎng)絡通信系統(tǒng)模塊和中央操作控制系統(tǒng)都能組成滿足工程控制系統(tǒng)靈活多樣的要求。SIEMENS S7 系統(tǒng)的冗余是分層實現(xiàn)的，它分成現(xiàn)場I/O層： 這一層由SIEMENS S7現(xiàn)場控制系統(tǒng)的I/O模塊組成； 現(xiàn)場控制器層： 由SIEMENS S7現(xiàn)場控制系統(tǒng)的電源系統(tǒng)模塊、CPU系統(tǒng) 模塊、過程現(xiàn)場總線（PROFIBUS）系統(tǒng)模塊和工業(yè)以太網(wǎng)絡系統(tǒng)模塊組成；中央操作控制系統(tǒng)層：由SIEMENS S7冗余的工業(yè)以太網(wǎng)絡和全透明、交互式、可互操作中央操作站系統(tǒng)。

2.2 施耐德ATV61系列變頻器

9臺反應釜攪拌泵均需調速控制，故采用施耐德ATV61/71變頻器進行控制。其控制方式采用Profibus現(xiàn)場總線進行通訊控制。施耐德ATV61/71變頻器與主控制器PLC的通訊可以選用VW3A3307 可選卡支持Profibus現(xiàn)場總線，支持的波特率從9.6Kbit/s到12Mbit/s，總線上最多站點（主+從設備+repeater等）數(shù)為126。對于此通訊卡， 硬件只需通過撥碼開關設一個地址，波特率的設置不需人工干預，通訊卡與主站通訊建立后自動設定成主站的波特率。

3 系統(tǒng)軟件設計

用于對整個S7系統(tǒng)進行組態(tài)。其操作系統(tǒng)采用WindowsXP，并且采用了集成的全局數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)一的組態(tài)工具。這個組態(tài)工具就是SIMATIC程序管理器，它采用了現(xiàn)代化的軟件體系結構，對項目進行管理、處理、歸檔和建立文件，在軟件開發(fā)方面，采用了面向對象的技術。在SIMATIC程序管理器下，有多種組態(tài)工具可以使用，無論采用何種組態(tài)工具，生成的組態(tài)數(shù)據(jù)都自動存到同一個數(shù)據(jù)庫中。這些組態(tài)工具是：CFC（連續(xù)功能圖）、SFC（順序功能圖）、STEP7（S7系列PLC編程語言）、SCL（結構化的控制語言）和WinCC（視窗控制中心）等。

3.1 上位機監(jiān)控畫面

上位機監(jiān)控畫面主要監(jiān)控脫硫廢液提鹽全自動過程控制狀態(tài)，主要顯示系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)及現(xiàn)場設備的狀態(tài)。例如：蒸發(fā)釜溫度、原料池液位、進料泵流量、以及攪拌泵的運行、報警、頻率狀態(tài)等等。本系統(tǒng)上位機監(jiān)控畫面采用西門子組態(tài)軟件（SIMATIC）中的WinCC（視窗控制中心）進行監(jiān)控，過程數(shù)據(jù)采集及處理通過現(xiàn)場一次儀表（壓力、流量、液位、溫度等）采集數(shù)據(jù)到PLC內進行分析和處理，并通過WinCC（視窗控制中心）實現(xiàn)對整個工藝流程進行顯示及控制。計算機操作站要滿足監(jiān)控生產工藝、統(tǒng)計生產數(shù)據(jù)的要求。

3.2 系統(tǒng)操作方式

系統(tǒng)操作方式分為機旁手動控制、WinCC手動控制、WinCC自動控制三種控制方式。

機旁手動控制：僅有單機設備自身最基本的安全聯(lián)鎖而無其它聯(lián)鎖，通常情況下是由人工在機旁進行單機設備檢修和調試時使用的控制操作方式。

WinCC手動控制：當操作控制條件和設備聯(lián)鎖條件成立時，人工依照工藝順序分

別對設備進行各種操作的單機控制操作方式。

WinCC自動控制：當操作控制條件和工藝及設備聯(lián)鎖條件均成立的情況下，系統(tǒng)自動地完成一個工藝過程的控制（或動作）的控制操作方式。

4 結束語

該系統(tǒng)自2011年12月正式投入使用以來，運行良好，穩(wěn)定可靠，以低成本、完善的功能得到了用戶的好評。為企業(yè)節(jié)能減排，并將污染物轉化為可再生資源.，為環(huán)保行業(yè)做出一定貢獻。

參考文獻

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[3]西門子（中國）有限公司自動化與驅動集團.西門子WinCC V6[M].北京航空航天大學出版社.