PLC技术在化工脱盐水处理自动控制系统中的应用

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PLC技术在化工脱盐水处理自动控制系统中的应用

【摘 要】本文对脱盐水装置的结构特点、工艺运行及控制要求加以概述,并简单介绍了plc技术的高可靠性及运行稳定性等特点,并对该控制系统的构成、监控系统的设计等做出相应的分析及研究,提出一种将plc技术在化工脱盐水处理自动控制系统中的应用的方法。

【关键词】plc技术;脱盐水处理;自动控制;应用

伴随工业化发展的不断加快,人们对水处理的尤其是锅炉用水水质的要求日趋严格。这是由于在加热蒸发时,水中所含的羟基化合物及盐类会在受热面大量的结垢沉淀,造成燃料的极大浪费,严重者甚至会导致锅炉局部过热而烧穿或产生爆炸。同时,由于水质中的盐类杂质等裹含在蒸汽内,还会造成轮机叶片等设备的损毁。因此,需要采用plc系统对原系统加以改造,避免因生产运行的人工操作容易造成的二氧化硅泄露、制水量降低及水质不佳等现象,从而达到改善工厂环境和提高生产效率的目的。

一、脱盐水系统的工艺特点及其结构组成

1、脱盐水设备工艺特点。脱盐水指的是去除水中容易除去的强电解质或者将强电解质降低至一定程度如1-5mg/l的一种水质,其在医药、化工、发电等系统中的应用比较广泛。脱盐水装置的工艺过程是,首先利用活性炭过滤器将水中游离的氯以及浑浊物除掉,然后把构成盐的阳离子在阳离子交换器内进行离子交换加以去除,接着利用脱碳塔除掉水中溶解的二氧化碳,最后将构成盐的阴离子通过阴离子交换器进行离子交换加以去除,使之成为符合纯度规定的脱盐水,从而作为锅炉或者其他生产装置的水源【1】。

2、脱盐水处理系统主要包括水系统、酸碱再生系统和气系统。

首先,水系统主要由两台高效过滤器、两套2床3塔纯水装置、一套再生装置以及两台混合离子交换器组成,该系统所要监控的对象主要包括电导度、浊度、二氧化硫含量、流量、压力以及水的ph值等。

其次,酸碱再生系统主要是利用酸碱置换反应将失效的树脂还原为符合要求的树脂。因为在制水时,由于混合床及阴阳床工作的时间太长,其上的树脂便会大量吸附含盐离子,使得树脂失效,导致产品水中的二氧化硫含量及电导度均显著增加。因此,需要将碱加入树脂中,从而将其还原为符合要求的树脂。该系统主要检测酸碱浓度及酸箱液位两个参数指标。

最后,气系统主要包括程控用气及再生用气两大压缩空气部分,前者是为了实现电磁阀箱对气动阀门的控制;后者主要用来对再生床及过滤器进行空气擦洗【2】。

二、plc程控系统的基本组成

plc程控系统是指一上位机及plc为核心,对化工脱盐水处理实现程序自动控制的系统。根据系统要求,plc程控系统利用两台采用西门子公司wincc6.0软件的上位机和一台可编程逻辑控制器(plc)组成。其中上位机一台用作操作站对整个系统的数据检测及监控,另一台可以用来设计及开发工程师站的组态软件;而可编程控制器则采用可靠性好、功能强大、方便维护的西门子中性控制系统s7-300系列。其系统基本组成包括:

1、电源。程控系统中,对plc开关量卡件及模拟量卡件供电时,采用西门子公司的配套ps307系列电源;而对工艺系统的各检测仪表及电磁阀供电时,则采用sitop电源。

2、中央控制单元及通讯单元。中央控制单元即cpu是依据系统输入输出的i/o接口点数以及系统的具体要求选用市场上目前主流的cpu315系列产品。而通讯单元采用mpi的下位机通讯方式;上位机处所设置的cp5611卡则利用专属通讯电缆和sub接口与下位机的mpi口之间交换数据,从而实现监控的效果。

3、sm输入输出单元。鉴于程控系统的输入输出i/o接口点数很多,为尽量降低机架负荷,一般采用di/do32xdc系列的32点数字量输入输出单元,而模拟量输入单元一般采用ai8x系列的8点输入单元模块【3】。 三、plc程控系统在化工脱盐水处理自动控制系统中的应用

1、在计算机与plc之间采用pc/ppi电缆加以连接,其中最大通讯速率可2m,两者间的最大距离为1km。监控系统选择rsview32工业组态软件,并由sysmac opc server软件和rslinx软件与controller link网上的连接的三套plc之间实现数据的互相交换,从而完成化工脱盐水处理的数据实时采集、工艺监控画面形成、趋势记录分析以及报警报表打印等工作。

脱盐水处理的自动控制系统,其具体原理是在计算机屏幕上将脱盐水生产的全过程显示出来,并用多幅画面把各个系统的工艺流程图加以显示,并保证每幅图能够实时地展现出泵、阀等各个设备的运行状态。同时还要保证操作画上实时地显示出液位、温度、流量等主要变量的数值,以便操作人员能够依据显示器便可掌握脱盐水生产的整体过程。

此外,在这些计算机屏幕所显示的操作画中不仅要将脱盐水的生产工艺流程图展示出来,而且还要对工艺运行步指示、运行步时间及操作方式控制等加以显示,以便操作人员能够通过操作鼠标和键盘来对生产线的运行进行控制【4】。

2、plc技术在脱盐水处理的自动控制系统中应用主要实现的功能是:首先,用简洁的动态画面来展示脱盐水处理过程,从而形象地模拟了脱盐水处理的工艺流程,从而使得操作人员能够更加方便地掌控脱盐水处理的整个过程,以便及时发现并处理问题。其次,利用计算机程序实现控制键盘的按钮操作,使得操作更加简化,并大大降低了手动操作可能产生的失误。再次,利用plc技术能够及时对系统标定及控制参数加以存储及修改,从而使得自动或半自动操作模式的切换不受干扰。最后,利用plc技术来对脱盐水处理进行自动控制,还能有效地对系统故障进行预报和示警,从而方便维修人员及时快速定位以便排除系统故障。此外,利用plc技术,还能实现对管理员和操作员的有效管理【5】。

结束语

将plc技术在脱盐水处理的自动控制系统中应用,一方面简化了操作步骤,因而在很大程度上减轻了操作人员的劳动强度;另一方面还能实现对脱盐水处理整个流程的实时监控,从而有效地保证了系统运行的安全稳定性,进一步提高了企业的生产效率。

【参考文献】

[1] 王文宝,郑挚.plc控制系统在脱盐水自动控制系统改造中的应用[j].自动化技术与应用,2005,24(9):167-170.

[2] 伊向良.中海石油化学股份有限公司二期脱盐水二氧化硅分析仪批模式控制改造[a].第六届全国石油和化学工业仪表及自动化技术交流研讨会论文集[c].2007:356-361.

[3] 王磊,邵诚,吴大宇,等.现场总线技术在反渗透脱盐水系统的应用[j].仪表技术与传感器,2006(11):142-144.

[4] 姚桐.基于s7-300plc的钢厂脱盐水处理系统设计[j].中国新技术新产品,2011(17):150-155.

[5] 安亚琴.脱盐水站反渗透技术中自控系统的应用[a].2009年全国第十四届自动化应用学术交流会暨中国计量学会冶金分会2009年会论文集[c].2009:628-630.