PLC在乙醇精馏装置中的应用

第28卷第2期工Vol 28 No. 22008F6 A JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF PETROLEUM CHEMICAL TECHNOLOGY Jun, 2008文章编号:1672-6952(2008)02-0025-03PLC在乙醇精馏装置中的应用荆珂,孙文志,李晓红辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001)摘要:乙醇精馏裝置是将纯度为95%的乙醇经三重精馏生成无水乙醇的生产工艺。该工艺属于间歇反应,控制系純若采用PLC多回路串级调节,可以提高系統的控制精度和自动化水平。实践结果丧明,由于PLC组态控制灵活、口功能丰富、参数设重方便,操作界面直观,将在精馏装置中得到广泛应用。关键词:乙醇精馏;串级调节;PLC;PID;组态敦件中图分类号:TP23文献标识码:AApplication of PlC in Ethanol Rectification DeviceJING Ke, SUN Wen -zhi, LI Xiao-hongLiaoning University of petroleum Chemical Technology, Fushun Liaoning 113001, P R ChinaReceivde 7 January 2008, rerisde 17 March 2008: acce pted 18 March 2008Abstract: 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 theprecision of control and the automation. The advantages such as flexible control of PLC, multiple functions, the convenient keyhnical parameters setting and the open-and-shut interface of the operating system etc. Will finally make it appliedextensively in the ethanol rectification device.Key words: Ethanol rectification: Series-wound adjustment: PLC, PID: Configuration softwareCorrespondingauthorTel.:+86-413-6863345fax:+86-413-6863900e-mail;jk288@163.com乙醇精馏装置的主要设备是精馏塔,该设备利个是塔中部的温度控制点,具体位置由工艺决定,为用乙醇沸点低于水及其水溶液沸点的原理,用稍高了克服蒸汽的扰动对塔内温度的影响,需采用温度于乙醇沸点的温度将纯度为95%的乙醇经三重精流量的串级调节方式,串级调节回路由FTV馏生成无水乙醇(。山东潍坊金凯利化工有限公司101TC101和FIC102组成;另一个控制点是塔顶应用PLC多回路串级调节控制系统的精馏乙醇脱的回流比控制,回流比越大则越有利于提纯,但生水新工艺,年生产5×104t的无水乙醇。该设备与产速度越慢,产量越低,反之亦然。回流比的确定由传统精馏设备相比具有节能、环保和控制先进等特工艺决定。此外,由于该工艺在生产过程中塔釜并点不出料,故回流比控制就转变成了回流量的控制,按生产经验通常在生产的初始阶段采用全回流。1工艺控制流程乙醇提纯工艺属间歇反应,精馏工艺流程如图1所示[2-。将存储在原料罐内的乙醇原料由泵Pum打人1精馏塔中从塔中部进料乙醇原料画的流量采用单回路PID控制,若该流量不稳定会导致整个工艺的不稳定。1精馏塔有两个控制点,一中国煤化工象收稿日期:2008-01-07CNMHG作者简介:荆珂(1966-—),男,辽宁抚顺市,副教授,在读硕图1乙醇精馏工艺流程图辽宁石油化工大学学报第28卷塔釜的液位控制是精馏塔控制的重要环节之根据系统配置,列出各开关量和模拟量的I/O,当液位低于下限时,停止蒸气加热,即串级调节地址表,以便在编程中使用。I/O地址见表1停止,FTV-101关闭;当液位从下限回升到正常范衰1I/O地址分配表围内时,重新启动蒸汽加热。当液位高于上限时,将通道/位号输入/输出符号关闭泵 Pumpl,中止进料。当液位从上限回落到正SW-1常范围内时,重新启动原料泵510000.01L∏10L1·精馏塔液位下限冷却水对乙醇生产至关重要,系统实时监视冷0000.02 IN LIIO1H1”精馏塔液位上限却水管路压力p,若冷却水压力过低,则关闭泵0000.03L120LL2·精馏塔液位下限Pump1,停止精馏过程,以免塔内压力过大0000.04LI20lH2·精馏塔液位上限2*,3精馏塔的控制方式与1“精馏塔基本相INI30lL3·精馏塔液位下限同,区别在于当2精馏塔的液位过高时,1“精馏塔0000IN‘L301H3″精馏塔液位上限将停止回流比控制,将FTV-102完全打开至全0000.07IN PIA101L冷却水压力下限流,3“精馏塔亦如此,0001.00OUT1"“精馏塔出料阀开当达到产量的设定值时,关闭泵 Pumpl,停止1#精馏塔进料。随着1“、2“、3“塔的蒸汽加热停止0001.01 OUT SV22*精馏塔出料阀开OUT后,自然冷却一段时间后,开启SV1、SV2、SV3。将3精馏塔出料间开3个塔的塔釜废料排入废品罐,乙醇提纯工艺流程SV4冷却水阀开结束。OUT Pumpl原料泵起动20100D/ADADA单元2控制系统I/O分配及硬件配置D20200 A/D PTSO热电阻输入单元D20300A/ D PTWO1变送器输入单元2.11O分配表D20400A/D PTwO变送器输入单元本系统采用PC作为控制系统的核心部件根据上面的工艺分析可知,控制系统共有8个开关2.2硬件配置量输人点,出于系统扩展的考虑,选用1块标准16控制系统硬件配置如图2所示点IO单元,型号是CSIW-ID211,通道号为电源单元CxHw=PA240000;系统共有5个开关量输出点,可以选用1块标NT631C触摸屏准16点IO单元,型号是CSlW-OD211,通道号MD单元CSw-Pwo1为0001。1°-4路接变送器单元号4F21-F32系统内有7个模拟量输出点,用来控制调节阀A/D单元CS1W-PTwo1的开度,调节阀要求4~20mA的信号,可选用D/A1-3楼支单元号31-7“路接单元,型号是CSlW一DAo8C,第1—7路接调节阀A/D单元CS1W-PIS02单元号2(常闭阀)FTV-101~FTV-302,设其单元号为1。T11-T30D/A单元CSw-DAO8C系统共有温度、流量等10个模拟量输人点,其单元号1中温度输入3路,均来自3线制热电阻温度计,选择CSIW-OD211CSIW-OD2\)()(N)1块热电阻输入单元,型号CSW-PTS02,第1-30001.0sv1路接热电阻T101-T301,设单元号为2;流量输入LI101H0000.020o01. o1 sv27路,采用2线制,要求进行开方处理,选择2块AD单元,型号是CSW-PTwo1,第1-3路接变送器F101-F103,设单元号为3;第4-7路接变送器F201-F302,设单元号为40、PLA101L0nm控制器采用 OMRON的PLC,型号是CSlGHCPU44在CPU单元上安装一块适用于多回路的M凵中国煤化工图人机接口采用ONT3C彩色触摸屏,3:士MH小埋它是集显示操控、报警、打印历史报表、参数设置等根据上面的分析,乙醇精馏过程可分为进料、正功能于一身的可编程终端(PT)。常精馏(精馏塔温度控制及塔顶回流比控制)、出料第2期荆珂等.PLC在乙醇精馏装置中的应用这三个阶段,采用多回路进行控制。由于篇幅有限,4LCB控制组态PID参数设置仅以1精馏塔的塔内控温为例,阐述温度一流量串利用CⅩ一 Process Tool编写精馏塔的LCB控级调节回路工作原理。制组态程序。系统注册后的硬件模块配置如图4串级调节回路框图如图3所示,由TC101、所示,本地终端与实际控制系统硬件相对应。1精FIC102、FTV-101构成了温度串级调节回路,利用馏塔的回路控制功能模块组态图如图5所示。2CSI的CPU内插冋路控制板LCB01模块实现此控3精馏塔的回路控制功能模块组态图略。现以制回路[。精馏塔的温度、人料量及回流量控制为例,解释其组SV1SV2pePV2P2MV2精馏塔态的含义。图3串级调节回路框图图中用PIDl模块作为TIC101的温度调节器,C-reist soY也是该串级调节回路的主调节器;用PID2模块作4c.r1为FIC102的流量调节器,也是该串级调节回路的副调节器;PID1的输出MV1作为PID2的给定值Sv2,PID2的输出MV2通过D/A单元控制FTV101,流量信号F101经A/D转换作为PID2的测量值PV2温度信号T101经A/D转换作为PID1=:需的测量值PVl。图4精馏塔控制系统功能模块配置图51精馏塔控制模块组态图在图5中,001模块相当于图3中PDL,是RSP过设置该项数值实现给PID1模块TlC101的温度调节回路的主要调节器,其测量值取的中国煤化工出端“MV自904模块的“Y1”端,即热电阻单元PTS02的第1接CNMH GI模块的输出作为路输入T101。其给定值采用外给定值方式,001模PID2模块的给定值。块的“RSP”端连接到用户连接表的“L2:TIC101(下转第66页)66辽宁石油化工大学学报第28卷参考文献[1]胡勇.組件技术在企业信息系统中的应用[D].武汉理工大学,2006[2]邹昌盛.分布式组件技术的应用研究[D].武汉理工大学,2005[3] Ted Faison. 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Visual c++6.0技术内幕[M].希望图书创作室,译.北京:北京希望电子出版社;2002,(Ed: Zw.Z)(上接第27页)1*、2*、3精馏塔的回路控制模块组态图建立002模块相当于图3中的PID2,是FIC102的流量完成后,需对每个PID模块、模拟量输入输出模块调节器,也是串级调节回路的副调节器,其测量值取进行参数配置。主要参数被分为两类,即初始化数自905模块的“Y2”端,即模拟量输入单元 PTWOl据和操作数据,前者须在LCB01运行前配置,且大的第2路输入F102。其给定值采用外给定值方式,部分数据采用默认值;后者则可以在LCB01运行中002模块的“RSP”端连接到001模块的“MV-C”直接设置或修改,也可以通过梯形图模块利用指令端,即PID1模块的输出作为PID2模块的给定值。实现某些参数项的设置,在此不再叙述。当所有模002模块的喻出端“MV一C”连接到903模块的块图,梯形图及相关参数配置完成后,将组态下载到Ⅹ1”端,即模拟量输出单元DAo8C的第Ⅰ路输出 LCBO1中并运行,进行现场调试。FTV-101。001、02、903、904模块及用户DAO8C经过一年多的生产实践,该系统运行稳定,各项的第1路输出FTV-101。001、02、903、904模块指标完全满足生产工艺的要求。由于控制系统操作及用户连接表构成串级调节系统简便、自动化程度高、实时数据显示直观、参数设置2、3=精馏塔的控制模块组态图的含义与1*灵活,必将得到广泛应用精馏塔基本相似,在此不做重复参考文献[1]贾清水,生产过程计算机控制[M].北京:化学工业出版社,2001[2]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].北京:化学工业出版社199[3]邱公伟.可编程序控制器网络通信及应用[M].北京:清华大学出版社,2001.[4]胡涛松.自动控制原理[M].北京:国防工业出版社,2000[5]张洪流,化工原理[M].上海:华东理工大学出版社,2006.[6]曹辉,霍罡,可鳊程序控制器过程控制技术[M].北京:机械工业出版社,2006[7]张万忠.可编程序控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2004[8了陈立定,电器控制与可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2005(Ed: YJH,Z)中国煤化工CNMHG