S7 300在母固回收裝置中的應(yīng)用

李洪賓

（江蘇海倫石化有限公司儀表部， 江蘇 江陰 214400）

引言

PTA裝置精制生產(chǎn)過程中需要大量除鹽水作為溶劑，以母液的形式帶走反應(yīng)副產(chǎn)物PT酸提高產(chǎn)品的精度。母固回收裝置處理PTA精制產(chǎn)生的母液，母固回收裝置按工藝流程順序分為母液過濾單元、吸附單元、離子交換單元等。母液過濾單元將精制母液中的TA和PT酸等顆粒物攔截在濾芯表面形成濾餅，濾餅打漿后送回氧化單元回收利用，吸附單元去除母液過濾單元濾清液中的雜質(zhì)；去除雜質(zhì)后的濾清液進(jìn)入離子交換單元，離子交換單元通過樹脂不同的特性吸附、分離收集母液中的鈷錳離子；從而實(shí)現(xiàn)PTA催化劑鈷錳回收，返回氧化單元再加以利用[1]。

1 控制系統(tǒng)的配置

海倫一期母固回收裝置使用摩恩達(dá)集團(tuán)（上海）流體設(shè)備工程有限公司的“化工固液分離及貴重金屬回收工藝”專利技術(shù)配套而成。裝置控制系統(tǒng)采用西門子S7 300 PLC系統(tǒng),配置一臺PC為操作站兼工程師站，操作站使用WINCC6.2作為操作界面軟件，操作站安裝CP5621通訊卡連接至PROFIBUS總線；控制站CPU 317-2DP通過DP接口連接到PROFIBUS總線；4套 ET200站通過接口模塊IM153-1連至 PROFIBUS總線；PLC系統(tǒng)通過MODBUS網(wǎng)橋通訊模塊（PQ20-T20ZI2）與主裝置DCS進(jìn)行MODBUS通訊。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖詳見下圖1。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖

1.1 控制站的配置

控制站卡件配置，根據(jù)統(tǒng)計(jì)控制點(diǎn)數(shù)：模擬量輸入點(diǎn)（AI）小計(jì)157點(diǎn)，加20%余量為189點(diǎn)，模擬量輸入卡件6ES7 331-7KF02-0AB0為8通道卡件共需配24塊卡件；模擬量輸出點(diǎn)（AO）小計(jì)11點(diǎn)，加20%余量為14點(diǎn)，模擬量輸入卡件6ES7 332-5HF00-0AB0為8通道卡件共需配2塊卡件；數(shù)字量輸入點(diǎn)（DI）小計(jì)341點(diǎn)，加20%余量為410點(diǎn)，數(shù)字量輸入卡件6ES7 321-1BL00-0AA0為32通道卡件共需配13塊卡件；數(shù)字量輸出點(diǎn)（DO）小計(jì)265點(diǎn)，加20%余量為318點(diǎn)，數(shù)字量輸入卡件6ES7 322-1BL00-0AA0為32通道卡件共需配10塊卡件；卡件數(shù)量共計(jì)49塊，分別配置在主機(jī)架及4套ET200站。

1.2 軟件配置

工程師站軟件配置有1套編程軟件STEP7 V5.4（6ES7810-4CC08-0KA5），1 套 SIMATIC S7-GRA PHV5.3（6ES7811-0CC06-0YA5）和 1 套 WINCC6.2完全版（6AV6381-1BP06-2AV0）。

2 母液過濾單元工藝簡介

母液過濾單元使用兩臺過濾器（28-F11A/B），過濾器在一密閉的金屬容器內(nèi)組合多根柱形濾芯，濾芯外罩微米級金屬濾網(wǎng)。過濾時進(jìn)料泵將母液緩沖罐（28-T11）中母液送入過濾器，母液中的液相穿過濾網(wǎng)進(jìn)入濾芯內(nèi)部，多根濾芯中心匯總到過濾器濾清液出口，排出至濾清液緩沖罐（28-T14A/B）；濾芯濾網(wǎng)表面形成濾餅，濾餅達(dá)到設(shè)定厚度（根據(jù)過濾時間或?yàn)V芯內(nèi)外側(cè)差壓信號判斷）時，停止母液進(jìn)水；利用濾清液及氮?dú)庾鳛閯恿?，將濾餅卸到回收漿料罐（28-T13A/B）內(nèi)，在PTA母液回收漿料罐內(nèi)加入一定量的醋酸來稀釋濾餅，同時啟動PTA母液回收漿料罐攪拌器（28-A12A/B）進(jìn)行打漿，打漿至合適的濃度，打漿完成后由漿料輸送泵（28-P12A/B/C/D）送回到氧化單元，母液過濾詳見圖2。

圖2 母液過濾

3 母液過濾控制方案

母液過濾單元順序控制，由8個工序85個步驟組成。操作員首先判斷有無異常情況，過濾器啟動條件是否滿足。在操作界面將過濾器程序打自動，按啟動按鈕，過濾單元程控閥進(jìn)入自動狀態(tài)，程序工序1開始運(yùn)行。

工序1，啟動工序：工序1標(biāo)記置ON，步1打開過濾器放空閥KV28212,閥門開到位，步2循環(huán)計(jì)數(shù)器SV清零，步3工序1標(biāo)記置OFF、工序2標(biāo)記置ON程序跳至工序2；

工序2，上行在線工序：步4打開進(jìn)料閥KV28207,閥門開到位，步5進(jìn)料調(diào)節(jié)閥FV28206設(shè)定60%開度，過濾器液位大于5%時，步6進(jìn)料調(diào)節(jié)閥設(shè)定70%開度，步6時大于30 s，步7進(jìn)料調(diào)節(jié)閥設(shè)定80%開度，過濾器液LT28202位大于80%時，步8打開出料閥KV28214,閥門開到位，步9關(guān)閉出料閥KV28212,閥門關(guān)到位，工序2標(biāo)記置OFF、工序3標(biāo)記置ON，程序跳至工序3；

工序3，過濾工序：步10啟動過濾計(jì)時器TM601（計(jì)時設(shè)定4800S），步11 FIC28206串級控制主控LIC28101，過濾濾餅厚度判斷（過濾計(jì)時器計(jì)時時間到或過濾器差壓達(dá)到設(shè)定點(diǎn)），步12進(jìn)料調(diào)節(jié)閥打手動，閥門開度設(shè)定10%，10 s后，步13進(jìn)料調(diào)節(jié)閥全關(guān)，步14關(guān)閉進(jìn)料閥KV28207，閥門關(guān)到位，步15關(guān)閉出料閥KV28214，閥門關(guān)到位，工序3標(biāo)記置OFF、工序4標(biāo)記置ON，程序跳至工序4；

工序4，反洗工序：步16計(jì)時10 s，判斷循環(huán)計(jì)數(shù)器是否達(dá)到最大，步18沒有達(dá)到最大循環(huán)計(jì)數(shù)器加1，工序4標(biāo)記置OFF、工序5標(biāo)記置ON，程序跳至工序5；步17達(dá)到最大循環(huán)計(jì)數(shù)器清零，工序4標(biāo)記置OFF、工序6標(biāo)記置ON，程序跳至工序6；

工序5，空殼順序：工序5標(biāo)記ON時運(yùn)行，步20開放空閥KV28212,閥門開到位，緩沖罐液位LT28101低于90%，步21開過濾回流閥KV28209,閥門開到位，過濾器液位低于10%，步22開氮?dú)飧稍镩yKV28210,閥門開到位，步23關(guān)過濾回流閥KV28209, 閥門關(guān)到位，過濾器液位低于5%，步24開底部回流閥KV28208，閥門開到位，步25開過濾回流閥KV28209，閥門開到位，干燥時間100 s，步26關(guān)底部回流閥KV28208，閥門關(guān)到位，關(guān)過濾回流閥KV28209，閥門關(guān)到位，步27關(guān)放空閥KV282 12，閥門關(guān)到位，步28開氮?dú)夥创甸yKV28211，閥門開到位，步29關(guān)氮?dú)飧稍镩yKV28210,閥門關(guān)到位，回收漿料罐液位低于70%，過濾器壓力PT28201低于4.75 kPa，PT28201低于4.75 kPa，步30開過濾器卸料閥KV28205閥門開到位，步31卸料計(jì)時器開時計(jì)時，計(jì)時大于20 s時，步32關(guān)閉氮?dú)夥创甸yKV28211，閥門關(guān)到位，計(jì)時大于40 s時，步33開水洗閥KV28215，閥門開到位，計(jì)時大于120 s，步34關(guān)水洗閥KV28215，閥門關(guān)到位，計(jì)時大于150 s，步35關(guān)卸料閥KV28205，閥門關(guān)到位，計(jì)時大于160 s時，步36停卸料計(jì)時器，步37停過濾計(jì)時器，步38工序5標(biāo)記置OFF、工序7標(biāo)記置ON，程序跳至工序7；工序6滿殼工序、工序7等待工序、工序8停車工序不再詳述。

4 母液過濾控制方案的實(shí)現(xiàn)

母液過濾單元兩臺過濾器控制方案由編程工具S7 GRAPH生成FB功能塊及相對應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊，過濾器28-F11A對應(yīng)FB22,過濾器28-F11B對應(yīng)FB23,在組織塊OB1中調(diào)用FB22和FB23即可實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的順控程序。程序控制設(shè)備有：12臺開關(guān)閥，1臺調(diào)節(jié)閥，2臺攪拌器，2臺輸送泵。程序中也考慮到所控設(shè)備出現(xiàn)異常情況的處理（如閥門開關(guān)不到位，攪拌器、泵故障等）。

5 結(jié)語

母固回收裝置母液過濾單元，過濾回收母液中的固體（主要成分為TA、PT酸）能夠減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的流失，又能減少排放廢水中的COD值；吸附和離子交換單元能夠有效減少母液中有機(jī)物含量，有機(jī)物回收率最高可達(dá)到96%，能夠有效降低裝置中原料的單耗。S7 300 PLC系統(tǒng)組態(tài)過程中儀表自控人員要充分理解工藝，在滿足控制要求基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高程控率，設(shè)計(jì)操作界面簡單易懂，能夠提高裝置運(yùn)行效率，解放生產(chǎn)力。