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基于ProfiBus現(xiàn)場總線的堿回收車間DCS方案設計

作者: 時間:2010-01-28 來源:網(wǎng)絡 收藏

0引言

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/157657.htm

  造紙工業(yè)的污染是世界上工業(yè)污染的主要來源之一,其中制漿造紙行業(yè)的污染負荷80%以上來自制漿黑液。若黑液不能得到有效治理,不僅嚴重污染了環(huán)境,而且造成了大量資源的浪費。堿是目前治理黑液最為有效和成熟的一種手段,它不僅能有效的黑液中的堿,而且利用黑液燃燒產(chǎn)生的熱量生產(chǎn)蒸汽,而蒸汽和堿又可回用于造紙行業(yè)其它生產(chǎn)工序。因此堿系統(tǒng)是解決制漿企業(yè)黑液污染和資源循環(huán)利用的不可缺少的部分,具有很好的環(huán)保和經(jīng)濟效益??梢妷A回收在制漿造紙行業(yè)具有十分重要的地位和意義。[1]

  堿回收一般分為蒸發(fā)、燃燒和苛化三個工段。新型堿回收系統(tǒng)被列為造紙工業(yè)若干重要前沿問題之一。

  技術是目前正在興起的一種全新的控制技術。目前比較流行的技術主要有:Profibus、基金會FF等。Profibus是一種國際的、開放的、不依賴于生產(chǎn)廠商的總線標準。它由互相兼容的3部分組成:①ProfibusS2DP;主站和從站之間采用輪換查詢的方式通訊,用于設備級控制系統(tǒng)和分散式I/O的通訊;②Profibus2PA,電源和通訊數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸,可使得傳感器和執(zhí)行機構通過一根總線相連接,主要用于單元級和現(xiàn)場級通訊;③Profibus2FMS,用于級監(jiān)控網(wǎng)絡,是一個令牌結構、實時多主站網(wǎng)絡。

  本文簡要介紹了作者在河南某造紙廠堿回收工段采用現(xiàn)場總線實施的計算機集散控制的控制方案。

1工藝流程及控制策略

  蒸發(fā)工段的主要設備是蒸發(fā)器,蒸發(fā)器串聯(lián)組成蒸發(fā)站。本設計中所控制的蒸發(fā)站是典型的五體五效蒸發(fā)系統(tǒng),除了蒸發(fā)器的相關控制外,還有一些輔助的蒸發(fā)設備,如板式降膜蒸發(fā)器、溫水槽、黑液槽罐、冷凝水閃蒸罐、液位罐等。系統(tǒng)控制的目標是保持出效濃黑液濃度的穩(wěn)定、總有效溫差的穩(wěn)定和冷凝水罐液位的穩(wěn)定。一般可分為蒸汽子系統(tǒng)、黑液子系統(tǒng)和冷凝水系統(tǒng)。本工段的主要控制目標是保證出效黑液的濃度、穩(wěn)定總有效溫度差和冷凝水系統(tǒng)的穩(wěn)定。本工段設立包括各效蒸汽壓力和真空度在內的壓力測量環(huán)節(jié)11個,包括各效蒸發(fā)器黑液液位、冷凝水閃蒸罐和液位罐及黑液存放槽罐在內的液位測量環(huán)節(jié)17個,包括蒸汽、黑液溫度在內的溫度測量環(huán)節(jié)18個,包括蒸汽、黑液、清水在內的流量測量環(huán)節(jié)8個。

  燃燒工段是利用煙氣和余熱進一步把蒸發(fā)工段帶來的濃黑液濃縮到65%~70%的濃度以供燃燒。它的主要設備是堿回收噴射鍋爐,其運行情況的好壞決定了整個工段的生產(chǎn)效率。其作用一方面是回收黑液中大量有機質(脫木素)的有效熱值,以產(chǎn)生蒸汽供全廠發(fā)電或造紙干燥之用;另一方面回收黑液中的無機堿鹽。本工段還包括其他一些配套設備,如空氣加熱器、圓盤蒸發(fā)器、靜電除塵器等。一般可分為黑液子系統(tǒng)、供風子系統(tǒng)、給水及蒸汽子系統(tǒng)和綠液子系統(tǒng)。在燃燒過程中,各系統(tǒng)三者互有關聯(lián),在這里,首先要確定的是燃料/空氣的比率,適當?shù)谋嚷士色@得最好的鍋爐的效率,在本系統(tǒng)中,入爐黑液及空氣都有計量,因此在調試過程中,經(jīng)過一段時間,就可得到合適的比例關系。引風量根據(jù)爐膛負壓進行調節(jié),在上述其他二個參數(shù)變更時,引風量也必須作出反應,進行相應的調節(jié)。在本系統(tǒng)中,送風、引風都采用了變頻器,可以作精細的調節(jié)。本工段設置壓力測量環(huán)節(jié)17個、液位測量環(huán)節(jié)11個、溫度測量環(huán)節(jié)21個、流量測量環(huán)節(jié)8個。

  苛化工段的主要設備是石灰消化提渣機和苛化器。輔助設備有白液澄清器、乳液澄清器、白泥洗劑器、真空過濾機、預掛過濾機等。本工段主要控制好綠液的濃度、流量和石灰加入量的配比以及苛化反應的時間和溫度。本工段設置壓力測量環(huán)節(jié)1個、液位測量環(huán)節(jié)10個、溫度測量環(huán)節(jié)12個、流量測量環(huán)節(jié)3個。

2系統(tǒng)硬件設計

  整個控制系統(tǒng)的框架由分布式過程控制裝置、操作管理單元和通信系統(tǒng)三部分組成。其結構如圖1所示。

 ?。?)分布式過程控制裝置

  核心部分采用西門子S7-300/400系列模塊,包括CPU414-2DP、CPU315-2DP,電源PS407、PS307,通訊模塊CP443-1、CP343-1,ET200M,SM331,SM332,SM321,SM322模塊等。SM31模塊主要完成溫度、壓力、流量、液位以及系統(tǒng)中其他模擬量的數(shù)據(jù)采集。SM332模塊主要完成執(zhí)行機構的模擬驅動信號輸出。SM321模塊主要完成系統(tǒng)中數(shù)字量輸入信號(如電機的狀態(tài)反饋、切斷閥閥位反饋等)的采集;SM322模塊主要完成系統(tǒng)中數(shù)字量信號的輸出(如電機的啟停、電動閥的開關驅動信號等)。具體模塊配置見表1。

  表1西門子模塊配置表

  (2)操作管理單元

  工程師站由一臺DELL筆記本構成,編程平臺采用西門子Step7V5.3,主要完成數(shù)據(jù)采集、回路控制、連鎖控制、流量累計等的編程工作。


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