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(jīng)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(chǎn)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(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(chǎn)裝置送來的脫硫廢液進入原料池，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(zhì)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(jīng)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(jié)晶釜結(jié)晶，經(jīng)離心機分離后，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(diào)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(jié)構(gòu)，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?qū)ο蟮募夹g。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(jié)構(gòu)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(nèi)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(chǎn)工藝、統(tǒng)計生產(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(diào)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(jié)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(zhuǎn)化為可再生資源.，為環(huán)保行業(yè)做出一定貢獻。

參考文獻

[1]廖長初.S7-300/400 PLC應用技術（第一版）[M].機械工業(yè)出版社，2005.

[2]西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團.西門子工業(yè)網(wǎng)絡通信指南[Z].

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