浅谈自控系统及在盐化工中的应用论文_张艳超

浅谈自控系统及在盐化工中的应用论文_张艳超

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摘要:随着我国经济的快速发展,盐化工产业突飞猛进,我国已成为全球重要的盐化工生产大国。盐化工产业不仅提供了“三酸两碱”中的烧碱、纯碱和盐酸,而且可向下游延伸生产PVC、甲烷氯化物、环氧丙烷、TDI/MDI等多种重要的基础化工原料,以及众多的精细专用化学品,是带动其他行业发展的基础原材料。我国盐化工产业链正在步入一个新的调整和发展期,行业发展面临新的机遇和挑战。在国家大力发展低碳经济的大背景下,锁定循环经济和绿色发展的路线,将为盐化工的发展插上腾飞的翅膀。自动控制系统是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段。本文介绍自控系统及在盐化工中的应用。

关键词:自控系统;盐化工;应用

盐化工是指利用盐或盐卤资源,加工成氯酸钠、纯碱、氯化铵、烧碱、盐酸、氯气、氢气、金属纳,以及这些产品的进一步深加工和综合利用的过程。盐是化学工业的重要原料,可制成氯气、金属钠、纯碱、烧碱和盐酸。以盐为原料的盐化工产业,主要是用来生产纯碱和氯碱及延伸产品。目前我国盐化工工业发展迅速,大型盐化工生产装置开始使用自动控制系统。

1控制系统

1.1控制系统的概念

控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。而可编程逻辑控制器PLC,是一种采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

1.2可编程逻辑控制器基本构成

可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为:

1)电源,可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此,可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

2)中央处理单元(CPU),是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性,对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。

3)存储器,存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

4)输入输出接口电路,现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

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5)功能模块,如计数、定位等功能模块。除上述以外,还有通信模块等等。

1.3可编程逻辑控制器的特点

使用方便,编程简单;功能强,性能价格比高;硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强;可靠性高,抗干扰能力强;系统的设计、安装、调试工作量少;维修工作量小,维修方便等等。

2 集散控制系统

2.1集散控制系统的定义

集散控制系统简称DCS,也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想,采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。DCS通常采用分级递阶结构,每一级由若干子系统组成,每一个子系统实现若干特定的有限目标,形成金字塔结构。

2.2 DCS 主要优势:高可靠性;开放性;灵活性;易于维护;协调性。

3 FCS现场总线

FCS现场总线指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线,它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。主要特征有: 全数字化通信; 开放型的互联网络; 互可操作性与互用性; 现场设备的智能化; 系统结构的高度分散性; 对现场环境的适应性。FCS是由 DCS与 PLC发展而来,FCS 不仅具备 DCS与 PLC的特点,而且跨出了革命性的一步。

4 盐化工中的自控系统

近几年来随着制盐企业生产规模的不断扩大,设备相继优化,生产过程控制也日益复杂,传统的操作模式逐渐成为生产中的桎梏,自动控制在很大程度上取代了人力操作。目前,我国真空制盐蒸发系统生产过程中的工艺参数的监控绝大多数厂家采用传统模拟仪表,其中蒸发室的液位控制由以前的人工通过操纵器进行手工操作调节改为 DCS自动调节。克服了以前劳动强度大,液位控制质量差,罐内液位波动较大,进而造成整个生产过程运行工况波动不稳,最终导致生产效率低、能耗大的不良后果。考虑到前期投资和目前国内制盐行业的工艺水平,大多厂家采用多效蒸发工艺,涉及到的模拟量比较多,采用DCS 控制系统。通过对温度、压力、流量及液位等参数的测量,进行有效地控制蒸发罐的加料,平衡桶冷凝水排放外,二次回水的检测和排送,洗盐部分的下料也实现了自动控制。因此DCS 在国内制盐行业的多效蒸发制盐中得到了很好的应用推广。而 PLC在盐场的包装存储车间的自动化控制得到很好的应用,包装存储车间的PLC可以做为DCS系统的一个控制站,和DCS进行通讯,实现制盐车间和包装存储车间的无缝对接。随着制盐工艺的不断发展和国外先进技术的引进,如热泵制盐工艺的不断推广,对制盐工艺的控制的水平和规模的不断扩大,相信制盐行业实现全集成自动化的 FCS也不是不可能的.

总结

随着技术的发展,FCS不断的改善进步DCS和PLC不仅不会退出历史的舞台,反而会和FCS长期共存共同发展。FCS是由DCS和PLC控制系统的基础上发展而来的,所以FCS与 PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系,又存在着本质的差异。上文结合控制体统在我国盐化工行业的实际应用情况加以概述。

参考文献

[1]雷森.现场总线控制网络技术[M].北京:电子工业出版社,2004.

[2]王天河.浅谈自控系统及在盐化工中的应用[J].2015.44 (4).41-43.

[3]凌志浩.DCS与现场总线控制系统(第一版)[M]上海: 华东理工大学出版社,2008.

论文作者:张艳超

论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期

论文发表时间:2017/8/9

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