張大鵬 楊蕾

摘 要：文章通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在脫硫廢液提鹽中的應(yīng)用，探討如何高效的對(duì)脫硫廢液提鹽的處理。

關(guān)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(duì)環(huán)保行業(yè)的要求也越加嚴(yán)峻，脫硫廢液處理技術(shù)的出現(xiàn)，使脫硫液變廢為寶。提鹽的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、社會(huì)性都得到了充分體現(xiàn)。而自動(dòng)化控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工藝過程和最終產(chǎn)品的重要保證，提高其自動(dòng)化水平，可以大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，又可以提升產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量。文章以作者所從事的工程：烏海神華集團(tuán)第二焦化廠脫硫廢液提鹽為例，簡(jiǎn)要介紹了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在脫硫廢液提鹽中的應(yīng)用。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

從焦化廠脫硫生產(chǎn)裝置送來的脫硫廢液進(jìn)入原料池，經(jīng)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(zhì)。用泵將濾液加入脫色釜，在脫色釜中加入活性炭進(jìn)行加熱（95～105℃）攪拌得到進(jìn)一步凈化，脫色釜揮發(fā)出的水蒸氣和部分揮發(fā)物質(zhì)被列管冷凝器捕捉后進(jìn)入清液池。得到進(jìn)一步凈化的脫硫液經(jīng)泵送至蒸發(fā)釜，在真空負(fù)壓狀態(tài)進(jìn)行加熱（70～80℃）攪拌，溶液被蒸發(fā)濃縮，送至硫氫結(jié)晶釜結(jié)晶，經(jīng)離心機(jī)分離后，產(chǎn)品為硫氫酸鈉。分離后的溶液再次回到蒸發(fā)釜內(nèi)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(shè)計(jì)

自動(dòng)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(chǎng)總線PROFIBUS-DP系統(tǒng)與從站及傳動(dòng)設(shè)備通訊，上位機(jī)采用西門子監(jiān)控軟件WinCC與PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換，主要傳動(dòng)設(shè)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(jī)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(luò)

SIEMENS S7 系統(tǒng)可組成全集成的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，無論是系統(tǒng)模塊，還是網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)的，它分成現(xiàn)場(chǎng)I/O層： 這一層由SIEMENS S7現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的I/O模塊組成； 現(xiàn)場(chǎng)控制器層： 由SIEMENS S7現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的電源系統(tǒng)模塊、CPU系統(tǒng) 模塊、過程現(xiàn)場(chǎng)總線（PROFIBUS）系統(tǒng)模塊和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(tái)反應(yīng)釜攪拌泵均需調(diào)速控制，故采用施耐德ATV61/71變頻器進(jìn)行控制。其控制方式采用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)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(chǎng)總線，支持的波特率從9.6Kbit/s到12Mbit/s，總線上最多站點(diǎn)（主+從設(shè)備+repeater等）數(shù)為126。對(duì)于此通訊卡， 硬件只需通過撥碼開關(guān)設(shè)一個(gè)地址，波特率的設(shè)置不需人工干預(yù)，通訊卡與主站通訊建立后自動(dòng)設(shè)定成主站的波特率。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

用于對(duì)整個(gè)S7系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。其操作系統(tǒng)采用WindowsXP，并且采用了集成的全局?jǐn)?shù)據(jù)管理和統(tǒng)一的組態(tài)工具。這個(gè)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(jié)構(gòu)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)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?qū)ο蟮募夹g(shù)。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(dòng)存到同一個(gè)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(jié)構(gòu)化的控制語言）和WinCC（視窗控制中心）等。

3.1 上位機(jī)監(jiān)控畫面

上位機(jī)監(jiān)控畫面主要監(jiān)控脫硫廢液提鹽全自動(dòng)過程控制狀態(tài)，主要顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)。例如：蒸發(fā)釜溫度、原料池液位、進(jìn)料泵流量、以及攪拌泵的運(yùn)行、報(bào)警、頻率狀態(tài)等等。本系統(tǒng)上位機(jī)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(jìn)行監(jiān)控，過程數(shù)據(jù)采集及處理通過現(xiàn)場(chǎng)一次儀表（壓力、流量、液位、溫度等）采集數(shù)據(jù)到PLC內(nèi)進(jìn)行分析和處理，并通過WinCC（視窗控制中心）實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行顯示及控制。計(jì)算機(jī)操作站要滿足監(jiān)控生產(chǎn)工藝、統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)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(jī)旁手動(dòng)控制、WinCC手動(dòng)控制、WinCC自動(dòng)控制三種控制方式。

機(jī)旁手動(dòng)控制：僅有單機(jī)設(shè)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(jī)旁進(jìn)行單機(jī)設(shè)備檢修和調(diào)試時(shí)使用的控制操作方式。

WinCC手動(dòng)控制：當(dāng)操作控制條件和設(shè)備聯(lián)鎖條件成立時(shí)，人工依照工藝順序分

別對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種操作的單機(jī)控制操作方式。

WinCC自動(dòng)控制：當(dāng)操作控制條件和工藝及設(shè)備聯(lián)鎖條件均成立的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)地完成一個(gè)工藝過程的控制（或動(dòng)作）的控制操作方式。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)自2011年12月正式投入使用以來，運(yùn)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(píng)。為企業(yè)節(jié)能減排，并將污染物轉(zhuǎn)化為可再生資源.，為環(huán)保行業(yè)做出一定貢獻(xiàn)。

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