PLC在乙醇精餾裝置中的應用

第28卷第2期遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報 Vol. 28 No.2.2008年6月 JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF PETROLEUM& CHEMICAL TECHNOLOGY Jun.2008文章編號:1672-6952(2008)02-0025-03PLC在乙醇精餾裝置中的應用荊珂,孫文志,李曉紅遼寧石油化工大學(xué),遼寧撫順113001)摘要:乙醇精餾裝置是將純度為95%的乙醇經(jīng)三重精餾生成無(wú)水乙醇的生產(chǎn)工藝該工藝屬于間反應,控制系統若采用PLC多回路串級調節,可以提高系統的控制精度和自動(dòng)化水平。實(shí)踐結果表明,由于PLC組態(tài)控制靈活、接口功能豐富、參數設置方便,操作界面直觀(guān)將在精餾裝置中得到廣泛應用關(guān)鍵詞:乙醇精餾;串級調節;PLC;PID;組態(tài)軟件中國分類(lèi)號:TP23文獻標識碼:A Application of PLC in Ethanol Rectification Device JING Ke, SUN Wen-zhi, LI Xiao-hong(Liaoning University of Petroleum& Chemical Technology Fushun Liaoning113001,p.r. China) Receivde 7 January 2008; rerisde 17 March 2008 accepted 18 March 2008 Abstract: The ethanol rectification device is the plant in which 95% ethanol is thrice rectified to make it anhydrous ethanol. The process is a batch reaction, the control system uses PLC multi-loop of the series-wound adjustment, to improve the precision of control and the automation. The advantages such as flexible control of PLC, multiple functions, the convenient key technical parameters setting and the open-and- shut interface of the operating system etc. Will finally make it applied extensively in the ethanol rectification device. Key words: Ethanol rectification: Series-wound adjustment: PLC: PID: Configuration software Corresponding author. Tel. +86-413-6863345 jk288@163.com.tel:+86-413-686334fax:+86-413-6863900e-mailjk288@163.com乙醇精餾裝置的主要設備是精餾塔,該設備利個(gè)是塔中部的溫度控制點(diǎn),具體位置由工藝決定,為用乙醇沸點(diǎn)低于水及其水溶液沸點(diǎn)的原理,用稍高了克服蒸汽的擾動(dòng)對塔內溫度的影響,需采用溫度于乙醇沸點(diǎn)的溫度將純度為95%的乙醇經(jīng)三重精一流量的串級調節方式,串級調節回路由FTV一餾生成無(wú)水乙醇山東濰坊金凱利化工有限公司101、TIC101和FIC102組成;另一個(gè)控制點(diǎn)是塔頂應用PLC多回路串級調節控制系統的精餾乙醇脫的回流比控制,回流比越大,則越有利于提純,但生水新工藝,年生產(chǎn)5×10t的無(wú)水乙醇該設備與產(chǎn)速度越慢,產(chǎn)量越低,反之亦然?；亓鞅鹊拇_定由傳統精餾設備相比具有節能環(huán)保和控制先進(jìn)等特工藝決定。此外,由于該工藝在生產(chǎn)過(guò)程中塔釜并點(diǎn)。不出料,故回流比控制就轉變成了回流量的控制,按生產(chǎn)經(jīng)驗通常在生產(chǎn)的初始階段采用全回流。1工藝控制流程乙醇提純工藝屬間歇反應,精餾工藝流程如圖1所示[2-4。將存儲在原料罐內的乙醇原料由泵Pump1打入1#精餾塔中,從塔中部進(jìn)料,乙醇原料的流量采用單回路PID控制,若該流量不穩定會(huì )導致整個(gè)工藝的不穩定。1精餾塔有兩個(gè)控制點(diǎn),一收稿日期:2008-01-07作者簡(jiǎn)介:荊珂(1966一),男,遼寧撫順市,副教授,在讀碩士圖1乙醇精餾工藝流程圖26遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報第28卷塔釜的液位控制是精餾塔控制的重要環(huán)節之根據系統配置,列出各開(kāi)關(guān)量和模擬量的1/O一當液位低于下限時(shí),停止蒸氣加熱,即串級調節地址表,以便在編程中使用/O地址見(jiàn)表1停止,FTV-101關(guān)閉;當液位從下限回升到正常范表11/地址分配表圍內時(shí),重新啟動(dòng)蒸汽加熱。當液位高于上限時(shí)將通道/住號輸入/輸出符號名稱(chēng)關(guān)閉泵 Pumpl,中止進(jìn)料。當液位從上限回落到正00.00inw-1總開(kāi)關(guān)常范圍內時(shí),重新啟動(dòng)原料泵50000.01nl10l1精餾塔液位下限冷卻水對乙醇生產(chǎn)至關(guān)重要,系統實(shí)時(shí)監視冷00.02inl101H精塔液位上限卻水管路壓力p,若冷卻水壓力過(guò)低,則關(guān)閉泵00003INLT201L2#精餾塔液位下限Pump,停止精餾過(guò)程,以免塔內壓力過(guò)大0000.041NL1201H2精餾塔液位上限2,3精餾塔的控制方式與1精餾塔基本相000.05N.3013精餾塔液位下限同,區別在于當2#精餾塔的液位過(guò)高時(shí),1#精餾塔0000.06n301H3精餾塔液位上限將停止回流比控制,將FTV-102完全打開(kāi)至全回0000.07 IN PIA101L冷卻水壓力下限流,3精餾塔亦如此。當達到產(chǎn)量的設定值時(shí),關(guān)閉泵Pumpl,停止0001.00 OUT SVI11精餾塔出料閥開(kāi)1#精餾塔進(jìn)料。隨著(zhù)1#、2#、3塔的蒸汽加熱停止0001.01 OUT SV222精餾塔出料閥開(kāi)后,自然冷卻一段時(shí)間后,開(kāi)啟SV1、SV2、SV3。將0001.02 OUT SV333精餾塔出料閥開(kāi)3個(gè)塔的塔釜廢料排入廢品罐,乙醇提純工藝流程001.03 OUT SV44冷卻水閥開(kāi)結束。0001.04 OUT Pumpl原粹泵起動(dòng)D20100D/ADA08CD/A單元2控制系統I/O分配及硬件配置D20200a/DPTS02熱電阻輸入單元20300a/dpTw01變送器輸入單元2.11/O分配表D20400A/ PTWO11變送器輸入單元本系統采用PLC作為控制系統的核心部件。根據上面的工藝分析可知,控制系統共有8個(gè)開(kāi)關(guān)2.2硬件配置量輸入點(diǎn),出于系統擴展的考慮,選用1塊標準16控制系統硬件配置如圖2所示。點(diǎn)I/O單元,型號是CS1W-ID211,通道號為電源單元200hW-P2040000;系統共有5個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn),可以選用1塊標 NT631C CSIG-H CPU44觸摸屏 CS1W-LCB01準16點(diǎn)1/O單元,型號是CS1W-OD211,通道號a/D單元CW-pw1為0001。1-4路接變送器單元號4系統內有7個(gè)模擬量輸出點(diǎn),用來(lái)控制調節閥f201-f30a/d單元csw-pw11-3路接變送器單元號3的開(kāi)度,調節閥要求4~20mA的信號,可選用D/A接1-7路11-f103a/d單元csw-ts02FTV101-302調節閥單元,型號是CSW-DA08C,第1-7路接調節閥1-3接變送器單元號2(常閉閥)FTV-101~FTV-302,設其單元號為1T01-301d/a單元CS1W-DA08C系統共有溫度、流量等10個(gè)模擬量輸入點(diǎn)其單元號1中溫度輸入3路,均來(lái)自3線(xiàn)制熱電阻溫度計,選擇 CSIW-OD211 CS1W-OD2111塊熱電阻輸入單元,型號CS1W-PTS02,第1-3-Sw-100-i110000.00001001路接熱電阻T101-T301,設單元號為2;流量輸入000.02 LI101H0001.0127路,采用2線(xiàn)制,要求進(jìn)行開(kāi)方處理,選擇2塊A/0100030001.02V30001.03s4D單元,型號是CSW-PTW01,第1-3路接變送000.04器F101-F103,設單元號為3;第4-7路接變送器-30100.00001.04pump00.06F201-F302,設單元號為4pla1010007控制器采用 OMRON的PC,型號是CS1G一圖2控制系統硬件配置圖HCPU44,在CPU單元上安裝一塊適用于多回路的PD控制回路板,型號為CSW-LCB01人機接口采用 OMRON NT631C彩色觸摸屏,3控制系統的工作原理它是集顯示、操控、報警、打印歷史報表、參數設置等根據上面的分析,乙醇精餾過(guò)程可分為進(jìn)料、正功能于一身的可編程終端(PT)。常精餾(精餾塔溫度控制及塔頂回流比控制)、出料第2期荊珂等PLC在乙醇精餾裝置中的應用27這三個(gè)階段,采用多回路進(jìn)行控制。由于篇幅有限,4LCB控制組態(tài)PID參數設置僅以1精餾塔的塔內控溫為例,闡述溫度一流量串利用cx- Process Tool編寫(xiě)精餾塔的LCB控級調節回路工作原理。制組態(tài)程序。系統注冊后的硬件模塊配置如圖4串級調節回路框圖如圖3所示,由TIC10、所示,本地終端與實(shí)際控制系統硬件相對應。1#精FC102、FTV-101構成了溫度串級調節回路,用餾塔的回路控制功能模塊組態(tài)圖如圖5所示。2、1的CPU內插網(wǎng)路控制板LCB01模塊實(shí)現此控3精餾塔的回路控制功能模塊組態(tài)圖略?，F以1制回路。精餾塔的溫度、入料量及回流量控制為例,解釋其組id MVI SV3 PID22態(tài)的含義。 TIC101 A/DF12圖3串級調節回路框圖圖中用PID1模塊作為T(mén)IC101的溫度調節器, 1. PTvo1)也是該串級調節回路的主調節器;用PID2模塊作為FIC102的流量調節器,也是該串級調節回路的副調節器;PID1的輸出MV1作為PD2的給定值SV2,PD2的輸出MV2通過(guò)D/A單元控制FTV101,流量信號F101經(jīng)A/D轉換作為PID2的測量值PV2,溫度信號T101經(jīng)A/D轉換作為PID1的測量值PV1。圖4精餾塔控制系統功能模塊配置 Lanc I-ReD區區區圖51#精餾塔控制模塊組態(tài)圖在圖5中,001模塊相當于圖3中PID1,是RSP”端,用戶(hù)通過(guò)設置該項數值實(shí)現給PD1模塊TIC101的溫度調節回路的主要調節器,其測量值取的外給定值賦值。001模塊的輸出端“MV-C”連自904模塊的“Y1”端,即熱電阻單元PTS02的第1接到02模塊的“RSP”端,即PD1模塊的輸出作為路輸入T101。其給定值采用外給定值方式,001模PID2模塊的給定值塊的“RSP”端連接到用戶(hù)連接表的“L2:TIC101(下轉第66頁(yè))66遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報第28卷參考文獻[1]胡勇,組件技術(shù)在企業(yè)信息系統中的應用[D]武漢理工大學(xué),2006.[2]鄒昌盛.分布式組件技術(shù)的應用研究[D]武漢理工大學(xué)2005[3] Ted Faison. Visual#基于組件的開(kāi)發(fā)[M]戰曉蘇,譯北京:清華大學(xué)出版社,2003.4]高明... NET Framework對COM組件的調用機制研究J].科學(xué)技術(shù)與工程2061):2177-2179[5]張中理,COM與.NET互操作及其在H1中的應用[]福建電腦,2004,4:75-76.[6] Juval Lowy Roger Sessions. 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