浅谈自动化控制系统在脱硫废液提盐中的应用

张大鹏 杨蕾

摘 要：文章通过自动化控制系统实现在脱硫废液提盐中的应用，探讨如何高效的对脱硫废液提盐的处理。

关键词：PLC；通讯；提盐

引言

随着人民生活水平的不断提高，国家对环保行业的要求也越加严峻，脱硫废液处理技术的出现，使脱硫液变废为宝。提盐的经济性、环保性、社会性都得到了充分体现。而自动化控制系统是实现工艺过程和最终产品的重要保证，提高其自动化水平，可以大大减轻工人劳动强度，提高生产效率，又可以提升产品品质和质量。文章以作者所从事的工程：乌海神华集团第二焦化厂脱硫废液提盐为例，简要介绍了PLC自动控制系统在脱硫废液提盐中的应用。

1 工艺流程简介

从焦化厂脱硫生产装置送来的脱硫废液进入原料池，经过压力过滤器初步净化去除废液中含有的悬浮硫、焦油等杂质。用泵将滤液加入脱色釜，在脱色釜中加入活性炭进行加热（95～105℃）搅拌得到进一步净化，脱色釜挥发出的水蒸气和部分挥发物质被列管冷凝器捕捉后进入清液池。得到进一步净化的脱硫液经泵送至蒸发釜，在真空负压状态进行加热（70～80℃）搅拌，溶液被蒸发浓缩，送至硫氢结晶釜结晶，经离心机分离后，产品为硫氢酸钠。分离后的溶液再次回到蒸发釜内蒸发，往返循环。其工艺流程图如图1所示。

图1

2 系统硬件设计

自动控制系统的硬件组成，主控制器采用西门子S7-300系列PLC通过现场总线PROFIBUS-DP系统与从站及传动设备通讯，上位机采用西门子监控软件WinCC与PLC通过工业以太网进行通讯和数据交换，主要传动设备采用施耐德ATV61系列变频器通过加装DP通讯卡与PLC及上位机通讯。其系统硬件配置图如图2所示。

图2

2.1 S7-PLC网络

SIEMENS S7 系统可组成全集成的自动化控制系统，无论是系统模块，还是网络通信系统模块和中央操作控制系统都能组成满足工程控制系统灵活多样的要求。SIEMENS S7 系统的冗余是分层实现的，它分成现场I/O层： 这一层由SIEMENS S7现场控制系统的I/O模块组成； 现场控制器层： 由SIEMENS S7现场控制系统的电源系统模块、CPU系统 模块、过程现场总线（PROFIBUS）系统模块和工业以太网络系统模块组成；中央操作控制系统层：由SIEMENS S7冗余的工业以太网络和全透明、交互式、可互操作中央操作站系统。

2.2 施耐德ATV61系列变频器

9台反应釜搅拌泵均需调速控制，故采用施耐德ATV61/71变频器进行控制。其控制方式采用Profibus现场总线进行通讯控制。施耐德ATV61/71变频器与主控制器PLC的通讯可以选用VW3A3307 可选卡支持Profibus现场总线，支持的波特率从9.6Kbit/s到12Mbit/s，总线上最多站点（主+从设备+repeater等）数为126。对于此通讯卡， 硬件只需通过拨码开关设一个地址，波特率的设置不需人工干预，通讯卡与主站通讯建立后自动设定成主站的波特率。

3 系统软件设计

用于对整个S7系统进行组态。其操作系统采用WindowsXP，并且采用了集成的全局数据管理和统一的组态工具。这个组态工具就是SIMATIC程序管理器，它采用了现代化的软件体系结构，对项目进行管理、处理、归档和建立文件，在软件开发方面，采用了面向对象的技术。在SIMATIC程序管理器下，有多种组态工具可以使用，无论采用何种组态工具，生成的组态数据都自动存到同一个数据库中。这些组态工具是：CFC（连续功能图）、SFC（顺序功能图）、STEP7（S7系列PLC编程语言）、SCL（结构化的控制语言）和WinCC（视窗控制中心）等。

3.1 上位機监控画面

上位机监控画面主要监控脱硫废液提盐全自动过程控制状态，主要显示系统实时数据及现场设备的状态。例如：蒸发釜温度、原料池液位、进料泵流量、以及搅拌泵的运行、报警、频率状态等等。本系统上位机监控画面采用西门子组态软件（SIMATIC）中的WinCC（视窗控制中心）进行监控，过程数据采集及处理通过现场一次仪表（压力、流量、液位、温度等）采集数据到PLC内进行分析和处理，并通过WinCC（视窗控制中心）实现对整个工艺流程进行显示及控制。计算机操作站要满足监控生产工艺、统计生产数据的要求。

3.2 系统操作方式

系统操作方式分为机旁手动控制、WinCC手动控制、WinCC自动控制三种控制方式。

机旁手动控制：仅有单机设备自身最基本的安全联锁而无其它联锁，通常情况下是由人工在机旁进行单机设备检修和调试时使用的控制操作方式。

WinCC手动控制：当操作控制条件和设备联锁条件成立时，人工依照工艺顺序分

别对设备进行各种操作的单机控制操作方式。

WinCC自动控制：当操作控制条件和工艺及设备联锁条件均成立的情况下，系统自动地完成一个工艺过程的控制（或动作）的控制操作方式。

4 结束语

该系统自2011年12月正式投入使用以来，运行良好，稳定可靠，以低成本、完善的功能得到了用户的好评。为企业节能减排，并将污染物转化为可再生资源.，为环保行业做出一定贡献。

参考文献

[1]廖长初.S7-300/400 PLC应用技术（第一版）[M].机械工业出版社，2005.

[2]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.西门子工业网络通信指南[Z].

[3]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.西门子WinCC V6[M].北京航空航天大学出版社.