PLC在紙機堿回收蒸發(fā)工段過程中的應用
黑液蒸發(fā)把洗選工段產(chǎn)生的副產(chǎn)品------稀黑液高度濃縮后送燃燒工段處理，堿回收設備的工況十分惡劣捏描，尤其是腐蝕性和黑液結(jié)垢問題很為棘手，平穩(wěn)整個工藝過程的運行界北，使設備工作在合理床斜，最優(yōu)的工藝參數(shù)范圍內(nèi)是減慢結(jié)垢速度、延長設備使用壽命的有效方法扇收。
由于后續(xù)工段燃燒的要求好侈，蒸發(fā)站的出濃液濃度不能低于某個極限，但出濃液濃度偏高也會帶來許多問題役倾，如蒸汽消耗大瞻聪、結(jié)垢速度加快，管道阻力大刃撮，易堵椎崎，惡化燃燒工段許多設備如圓盤蒸發(fā)器的工況等。我國制漿造紙堿回收設備中畸裳，對黑液蒸發(fā)濃度實施自動控制的比例很小缰犁，而不熟練的手工操作易出現(xiàn)出濃液深度偏低或偏高的情況，使設備工作在不合理的工況怖糊。本文簡要介紹作者在河南白云紙業(yè)五效蒸發(fā)站實施計算機集散控制的控制方案帅容。
1控制方案
黑液蒸發(fā)的主要設備是蒸發(fā)器。蒸發(fā)器串聯(lián)組成蒸發(fā)站伍伤。本設計中所控制的蒸發(fā)站是由五臺板式降膜蒸發(fā)器串聯(lián)組成并徘。除此之外，還有一些輔助的蒸發(fā)設備扰魂，如降膜板式冷凝器麦乞，溫水槽，稀黑液槽, 閃蒸罐阅爽，液位罐等路幸。在黑液蒸發(fā)過程中包含以下三個基本的工藝流程，即蒸汽流程，黑液流程简肴，冷凝水流程晃听。本蒸發(fā)站中，外網(wǎng)來低壓蒸汽(0.4Mpa 151℃)尚羽，首先進入I效蒸發(fā)器呛米，I效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)閃蒸罐閃急蒸發(fā)后，再引入II效拌驻，為II效蒸發(fā)器提供熱源洒已，以此類推直至末效。末效二次蒸汽經(jīng)冷凝后成冷凝水排出牲晤，不凝氣體則由真空泵排空受贫。而黑液則采用逆流供液方式，即制漿車間來稀黑液碍逐，首先進入稀黑液槽,經(jīng)稀黑液泵進入末效蒸發(fā)器浴蝉，然后再到IV效，III效薪丐，以此類推冗腐，直至I效。與蒸發(fā)流程反向而行脱睛。這樣隨著黑液濃度的提高蚊患，蒸發(fā)溫度也提高，而黑液粘度增加緩慢护盈。蒸汽流與黑液流反向而行的供液方式挟纱，不僅可節(jié)省蒸汽消耗，部分程度上也可緩解黑液結(jié)垢問題腐宋。
在本蒸發(fā)工段的主要控制目標是穩(wěn)定濃黑液的深度和降低蒸汽消耗樊销，影響濃黑液波美度的因素主要是進效稀黑液的濃度和流量及蒸發(fā)設備各效的總有效差壓。穩(wěn)定有效差壓首先要穩(wěn)定進第I效的新鮮蒸汽的壓力和末效二次蒸汽的真空度脏款，即穩(wěn)定總壓差围苫。然后盡量減少和穩(wěn)定蒸發(fā)過程中的壓差損失，因此撤师，必須要控制下列參數(shù)：
進效稀黑液的濃度和流量剂府；
（1）出效濃黑液的濃度；
（2）進效新鮮蒸汽的壓力和流量剃盾；
（3）末效的二次蒸汽的真空度腺占；
（4）出效黑液的液位；
（5）出效冷卻水液位痒谴；
所以衰伯，我們選取壓力蜻赃、流量、溫度善王、液位為主要的控制對象钥币，共設置了8路壓力、6路流量带蔬、21路溫度嘁老、16路液位總計51個測控點。為防止流送過程中拐扛，因電機啟停不當而造成的不良后果醉镇，我們又對所使用的22臺電機實行連鎖控制。
1.1系統(tǒng)硬件設計
1.1.1本自動控制系統(tǒng)采用西門子先進的S7-400可編程控制器楷焦。它是西門子公司開發(fā)的適合當代計算機技術發(fā)展的新一代可編程控制系統(tǒng)觉祸。它具有更高的控制能力、運算速度头位、網(wǎng)絡功能和更優(yōu)的性能價格比杉硅。通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線可與ET200M I/0站相連。ET200M 可置于MCC低壓柜旁邊深怕，從而可方便將電機和泵類的控制納入DCS中去。
1.1.2系統(tǒng)網(wǎng)絡采用工業(yè)以太網(wǎng)泵肄。其優(yōu)點：
抗干擾能力強捆交，不需特殊的接地要求，不對其它電子設備產(chǎn)生影響腐巢。
中央處理單元型號為CPU 414-2DP品追。系統(tǒng)的輸入輸出模板的型號和數(shù)量由現(xiàn)場電氣和儀表信號的類型和數(shù)量決定。具體如下：
圖1 硬件控制系統(tǒng)示意圖
DI模板主要用于顯示電機啟停和過載指示冯丙；DO模板用于控制電機啟停肉瓦；AI模板主要用于對電動機電流、功率以及各測控點如溫度胃惜、壓力泞莉、流量、液位進行采樣顯示船殉。DO模板在實際應用中為提高抗干擾能力和控制容量要通過中間繼電器隔離鲫趁，由中間繼電器觸點去控制電氣設備（如接觸器etc）。模擬量輸入模板在使用前要通過跳線組態(tài)成本方案所需要的輸入方式利虫。
各模板的型號挨厚、數(shù)量確定后，再選擇放置模板的框架的型號和數(shù)量以及電源的型號和數(shù)量舔远。最終選用長為530mm的導軌弓席。據(jù)模板的數(shù)量選取擇4個機架阎员，考慮到成本問題而選取用了3個S7-300機架，1個S7-400機架转是，一個為主框架（含3個機架伐藕、一個S7-400機架、2個S7-300機架）放在蒸發(fā)主控制拒中母掀，另一個遠程控制I/O框架(含一個S7-300機架)放在ET200蒸發(fā)控制柜中挤帕。
2控制措施
紙機堿回收控制中濃黑液在線測量一直是一個難題，而濃度控制是堿回收蒸發(fā)工段的最終控制目標焰哮，其控制效果的好壞對后續(xù)燃燒工段起著舉足輕重的作用贤泥，雖然濃黑液的濃度無法直接測量，但在本項目中可利用黑液的沸點在一定的壓力下隨其濃度的增大而升高的特性進行間接測量仆加。即D= F（P练缴，T）其中 D：濃度P：壓力T：溫度。為了使系統(tǒng)更穩(wěn)定唁奢，對濃黑液的濃度和進效蒸汽實施串級控制方案霎挟。事實證明在對駐馬店遂平白云紙業(yè)的工程中不但效果穩(wěn)定而且節(jié)能。如圖：
圖2 濃黑夜?jié)舛瓤刂品桨?br>
3軟件設計
本系統(tǒng)采用西門子公司的S7-300系列產(chǎn)品麻掸。在設計當中酥夭，根據(jù)設備測控點的情況和廠方用戶的要求，系統(tǒng)以S7314-2DP控制器為核心脊奋，通過PROFIBUS-DP總線與2個ET200M遠程站相連（如圖2 所示）熬北，用于采集現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)信息和控制算法的實現(xiàn)。在現(xiàn)場實際應用中诚隙，數(shù)字量輸入輸出讶隐，、模擬量輸入輸出都留有部分備用久又，已備系統(tǒng)將來擴充的需要巫延。西門子公司的ET200系列是采用PROFIBUS-DP協(xié)議的分布式I/O，應用時地消，S7PLC作為DP主站炉峰，通過帶有集成DP接口的CPU315-2DP接到PROFIBUS總線，而ET200作為DP從站接到PROFIBUS脉执。整個控制系統(tǒng)采用兩個控制柜（主柜和副柜）该捎。S7主站、#1 ET200M從站放在主柜张相，采集系統(tǒng)的模擬信號枝扭；#2 ET200M從站放在副柜，用來采集工段的電動機執(zhí)行機構(gòu)閥位反饋信號及輸出執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動信號蝗腻。系統(tǒng)采用主站加從站的結(jié)構(gòu)孵钱，可使系統(tǒng)造價降低涮凡，并且擴展靈活。
據(jù)本工段的工藝特點和工藝要求昏滔，我們編制了采樣子程序肤侍，該程序主要用于對所設測控點的溫度壓力流量進行信號采樣；受外界影響挫肆，在不同時刻所采樣的信號精確度不夠高弄业，為此我們又編制了濾波子程序，以及PID控制程序和量程轉(zhuǎn)換子程序料离、電機啟停子程序辈净、設備間連鎖子程序等。
4人機界面操作系統(tǒng)（HMI）
這部分主要由操作站袁串、工程師站和打印機（外部設備）組成概而，實現(xiàn)人機接口。它的主要功能是集中各分散過程控制裝置送過來的信息囱修，通過監(jiān)視和操作赎瑰，把操作和命令下送到各分散控制裝置。工業(yè)控制PC以Wincc作為人機界面破镰，并分別設置了操作員站和工程師站餐曼。操作員站（OPU）用于畫面顯示、報警鲜漩、泵和電機的手/自動啟停以及現(xiàn)場各被控參數(shù)的采集源譬、顯示和控制，而工程師站（ENG）用于工程師對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視宇整、打印報表以及對工藝參數(shù)和控制器參數(shù)的修改等。操作員站和工程師站的畫面組態(tài)軟件選用SIEMEN公司的WINCC完成用戶二次軟件開發(fā)芋膘。PC的主要功能是顯示工藝流程鳞青、電機及閥門等的運行狀態(tài)及控制、故障報警凡矿、故障發(fā)生的部位及其處理方法键先；顯示溫度、液位等模擬量紊竹，并能通過打印機打印牺道。WINCC是西門子公司專門為過程控制和現(xiàn)場監(jiān)控開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，本系統(tǒng)分別制作了蒸發(fā)工段一壹会、蒸發(fā)工段二個工藝畫面颈顽，畫面中的各參數(shù)的設定都是隨著PLC的改變而改變的。工作人員可以通過這些畫面監(jiān)控各個電動機的運行和池中液位的高低及键，而且可隨時根據(jù)系統(tǒng)運行狀況而直接控制電動機的運行盖赛。
圖3 蒸發(fā)工段工藝圖
5 仿真結(jié)果
圖4～圖6是蒸發(fā)器液位掺薪、板式冷凝器冷凝水的溫度、蒸汽壓力的仿真結(jié)果甜届。
圖4 蒸發(fā)器稀黑液液位
圖5 板式冷凝器冷凝水的溫度
圖6 進效蒸汽的壓力
從圖4～圖6可看出：3個被控參數(shù)在階躍輸入信號作用下的響應曲線的衰減比都近似于4：1啤邑，系統(tǒng)響應速度快，調(diào)節(jié)時間短岩模，能很快達到穩(wěn)定津函，系統(tǒng)超調(diào)量小，且控制精度都比較高孤页，其動態(tài)性能尔苦、穩(wěn)定性能都能滿足廠方的要求，如精度為0.05,遠小于廠方提出的0.02散庶，蒸發(fā)器開機10秒左右蕉堰，液位、溫度基本穩(wěn)定于設定值悲龟。
6 應用體會
本S7-300具有以下顯著特點：（1）循環(huán)周期短屋讶、處理速度高；（2）程序結(jié)構(gòu)簡單须教、可用于復雜功能皿渗；（3）產(chǎn)品設計緊湊、可用于空間有限的場合轻腺；（4）模塊化結(jié)構(gòu)乐疆、適合緊密安裝；（3）無需電源備份贬养，免維修挤土；（4）可在惡劣氣候條件下露天使用。而且添加的分布式I/O與PLC站中的本地I/O具有同一的編址郎博，因此在用戶程序中可以像訪問本地I/O一樣方便的訪問分布式I/O,這樣編程時就完全不必考慮一個I/O地址在物理上是通過何種方式連接的巧杰。本系統(tǒng)抗干擾能力強，控制精度高抱壶，傳輸數(shù)據(jù)及時可靠谈嚣。高效、節(jié)能院颜，已于2002年6月投入現(xiàn)場使用琅沟，經(jīng)過近半年來的現(xiàn)場運行，系統(tǒng)至今仍穩(wěn)定可靠驳墓。
聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)区基，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責韭张，也不構(gòu)成任何其他建議京嗽。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布镰对、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺墨叛，不為其版權負責止毕。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片漠趁、文字如涉及作品版權問題扁凛，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容闯传，以保證您的權益谨朝！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。
- 暫無反饋