石化廠純水制備自動(dòng)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

石化廠純水制備自動(dòng)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)拎制系緘的設(shè)計(jì)址根據(jù)I藝附要求來進(jìn)行的.因此，認(rèn)貞『解純水制祈系址的工藝流程是II常董要的a要實(shí)現(xiàn)純水制備縈統(tǒng)的自動(dòng)化，必績在分析除鹽系統(tǒng)總理、化學(xué)蟲處理系統(tǒng)沆樣儀拎種設(shè)眸11藝說程的基礎(chǔ)上囁究單個(gè)設(shè)眸的"功化和除鹽系統(tǒng)整個(gè)流程的門別化.2.2一級除鹽系統(tǒng)在石化廠的純水制備索統(tǒng)中,一級除鹽系絨包括由陽床、犬氣式除碳塔和陰床組成.其中陽床和陰床為“雙層浮動(dòng)床4II本稱高效流化床人如圖A1所示.圖24一縱除鹽系統(tǒng)圖Fig.2*1LevelIDe^ltiigSystemBaagiiain2J.1除鹽原理原水中的鈣、鎂、鈉等陽離子被陽床中的陽離子交換樹脂吸附去除,樹脂I：的離子被置換到水屮，而水屮的離戰(zhàn)根、碳酸根和硅酸根離子尊祓陰床中的陰離子交換樹脂吸附去除，樹脂上的OH"離了被置換到水中，9水中的H離「糾介成水。（1）陽床離子交換反應(yīng)在一酗系統(tǒng)中,毀酸性陽離子交換器（陽床）總是放在Mr面?用以除去才之外的所有陽離子包拆Ca”、Mg"、Na?等.由于Ca”、Jig1?等高價(jià)離子的吸著能力大于Na?的吸打能力，故任強(qiáng)酸性陽離產(chǎn)交換器的I.游處發(fā)T如下的交換反應(yīng)：2RH+Ca,Mg（HCO3）2-->R2Ca,Mg+2H2CO32RH+Ca,Mg（HSiO3）2->R2Ca,Mg+2H2SiO32RH+Ca,MgSO4-->R2Ca,Mg+H2SO42RH4-Ca,MgClz->R2CaMg+2HCl水流方向前沿發(fā)生的離1"交換是強(qiáng)酸性陽離f樹脂與水中的Na?的交換,即：RH+NaHCOj-->RNa+H2CO32RH+Na2SiOj->2RNa+H2SiOj2RH+NaiSO^->2RNa+H2SO4RH+NaCl-->RNa+HC1經(jīng)陽離了交換石?水中笛種陽離f都被交換成H*?兀中的碳酸鹽轉(zhuǎn)變成HX0”中性鹽轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的強(qiáng)酸.<2>除去ca水經(jīng)強(qiáng)酸性陽離子交換后，陰離了轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的酸?其中的HCO「轉(zhuǎn)1丿丿游離ca,連同進(jìn)水中原有的游離co,對很容易地由大氣式除碳塔除掉,以械輕強(qiáng)械性陰胞f交換器的負(fù)押，這也是除鹽系統(tǒng)中設(shè)置大氣式除碳塔的II的。經(jīng)脫碳處理兩水屮游離ca的含輩-般都可降到5jng/L以下。<3>陰床離子交換反應(yīng)住一級除誌系統(tǒng)中.強(qiáng)堿性陰離子交換器（陰床）是用來除去水中OH"以外所有陰離子的,包括C「SO”、HCO,\HSiO,■等。強(qiáng)誠性陰離子交換器（陰床）總是設(shè)琶在強(qiáng)酸性陽離產(chǎn)交換器（陽床）和除碳器（大氣式除碳塔）之后，此時(shí)水中陰離孑以酸的形式存館因此強(qiáng)緘性陰離于交換實(shí)質(zhì)上是強(qiáng)破性陰離子樹脂與水中無機(jī)載酸根離子的交換.其交換反應(yīng)為：ROH+HC1->RC1+H2O2ROH+H2SO4-->R2SO4+2H2OROH+H2CO"R2CO3+2H2O2RH+H2SiO3->R2SiO3+2H20強(qiáng)堿性陰離子樹脂對常見陰離子的選擇fl.順序?yàn)椋篠O?>Cr>HCO3>HSiOj由此可心強(qiáng)堿件陰離f樹脂對水中強(qiáng)酸陰離r(so；\cnrj吸若能力強(qiáng))溺酸陰離子的吸若能力.時(shí)HSO的吸若能力最儀因此可知水潦方向前沿發(fā)生的贏子交換是強(qiáng)堿性陰離于樹脂與水中的HS1O「的交換Z叫2.3石化廠純水制備自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)23.1控制方案的設(shè)計(jì)原則木課題研究技術(shù)方案的確立.主要遵循了以卜的汝計(jì)京則：技術(shù)的可行性:技術(shù)1：要比較成熟而又要有一定的先進(jìn)性.生產(chǎn)的便利性:控制器結(jié)構(gòu)盡可能簡單,元器《I來源有很好的市場供應(yīng)渠道,便F產(chǎn)品生產(chǎn)、設(shè)備調(diào)試和今后的維護(hù)保養(yǎng).設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性:設(shè)備運(yùn)行是否穩(wěn)定、性能是否可靠是產(chǎn)品能否立足于市場的一個(gè)址取要的因素Z—。木控制設(shè)備使川環(huán)境較為惡劣.它應(yīng)川石化廠純水制備年間工作現(xiàn)場,有許多強(qiáng)電設(shè)備的電雄I?擾，因此在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中尤其是杞控制實(shí)現(xiàn)方法確立這一環(huán)節(jié)中就應(yīng)加以遐視。產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益*在滿足技術(shù)折標(biāo)的萌提下,生產(chǎn)成木盡可能低。功能的可擴(kuò)展性:從發(fā)展的角度考慮.產(chǎn)品應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性,以適應(yīng)不同的需求W23.2控制方案的比較和確立根據(jù)目前fI動(dòng)化的發(fā)展水平及國內(nèi)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，石化廠純水制備自動(dòng)控制系統(tǒng)?般由計(jì)算機(jī)和PLC等作為匸控設(shè)備,現(xiàn)場儀器儀表實(shí)時(shí)地將運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)反饋給匸控設(shè)備，再山主控設(shè)備根據(jù)工藝要求或智能判斷把各種控制信號送給并執(zhí)行機(jī)構(gòu).由執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作,從而達(dá)到自動(dòng)運(yùn)廳的目的.綜合以上并種設(shè)計(jì)原則.本系統(tǒng)采用SIEMENSPLC和WmCC6.0T.位機(jī)組態(tài)軟件的控制方案皿"?23.3PLC控制方案設(shè)計(jì)純水制備控制系統(tǒng)的介理設(shè)計(jì)能捉島系統(tǒng)的穩(wěn)定性.對靠性、易維護(hù)性.如圖2-2是該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示盤圖。密個(gè)控制系統(tǒng)町分為3大部分：匸控第、遠(yuǎn)程I/O從站、現(xiàn)場部分?，F(xiàn)場部分由現(xiàn)場設(shè)備和就地機(jī)粗組成。PLC柜

《主站）ET2OOM（從詁）現(xiàn)場設(shè)笛1（仮地機(jī)柜）!圖2￡控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示總圖Fig.2-2ControlS^temStnictureDiagiam上位監(jiān)控站I:位操作站主耍完成人機(jī)交互和對系統(tǒng)中笛類夠數(shù)的設(shè)置、監(jiān)視、數(shù)據(jù)保存等操作以及顯示流程圖畫面、工藝流程、設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行傭況.可以任流程圖畫面上對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)廳『動(dòng)操作，發(fā)出控制拆令。生產(chǎn)過程的運(yùn)行數(shù)據(jù)町以進(jìn)廳歷史存儲.操作站具備開發(fā)軟件及網(wǎng)絡(luò)通訊接口。操作系統(tǒng)平臺選用英文WmdowsXP.I-.R監(jiān)控軟件采川西fJf!inCC6.0細(xì)態(tài)軟件進(jìn)行二次開發(fā).PLCfePLCA［安裝PLC尊部件?它完成全部現(xiàn)場T.藝參數(shù)（開關(guān)駅和模擬量）信兮的采集和控制。PLC柜內(nèi)裝YJS7-400控制器,300系列：E0卡件，曲CPU、電源、ET200M及DI、DO、Al.A0模塊姐成.能方便地進(jìn)行擴(kuò)充和操作維護(hù)。其輸入模塊的信號類型可由程序進(jìn)行選擇.輸出模塊具有直接功率輸出功能,能完成各種常規(guī)及父雜的控制何路。PLC輸出用繼電器進(jìn)行隔離,PLC本身配有通訊接口以便亍與上位機(jī)聯(lián)系.現(xiàn)場配電柜現(xiàn)場配電柜具有兩部分的功能，一是進(jìn)行現(xiàn)場的手動(dòng)操作，二是與遠(yuǎn)程I/O站連接,將并個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號傳給PLC?，F(xiàn)場手動(dòng)操作具仃比中央控制室更高的優(yōu)先權(quán).只有將狀態(tài)開關(guān)打到遠(yuǎn)程控制?門動(dòng)控制程序才起作川。所以在接入『I動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)HU。汁先要完成對現(xiàn)場并控制柜的調(diào)試。在木系統(tǒng)中,現(xiàn)場配電控制柜主要是完成對純水制備系統(tǒng)中泵和閥的控制121.3111.PLC控制系統(tǒng)組成根據(jù)務(wù)次的方案論證，該純水制備控制系統(tǒng)lIlPLC^iProfibus-DP現(xiàn)場總線組成分俗式控制系統(tǒng)。圖2-3為PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)賂汨構(gòu)圖。

工程師站撓作員站控制黑R圖2￡P(guān)LC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖工程師站撓作員站控制黑RFig.2-3NetworkStructureOfPLCControlSystem23.4網(wǎng)絡(luò)通訊方案設(shè)計(jì)現(xiàn)場總線控制技術(shù)因其戸大的技術(shù)優(yōu)孫，（2任并個(gè)領(lǐng)或如機(jī)械、化「?、汽卞、電力、樓宇等得到廣泛應(yīng)用。近年來住化學(xué)水處理行業(yè)的應(yīng)用也越來越普遍,基「?現(xiàn)場總線的門動(dòng)化控制系統(tǒng)，它采用了計(jì)樣機(jī)數(shù)字化通信技術(shù).使水處理丁?藝過程參數(shù)及設(shè)備加入到侑息網(wǎng)絡(luò).成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層，這樣公司級信息溝通的覆蓋范田便一n延伸到了生產(chǎn)現(xiàn)場?，F(xiàn)場總線是計(jì)n機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場級設(shè)備的通道.是支撐現(xiàn)場級◎廠級信息的技術(shù)茶礎(chǔ)?組件包扌舌冇用「?連網(wǎng)的模塊和收集現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)的I/O楔塊。所謂分布式I/O就足對以把這個(gè)設(shè)備安裝住距離現(xiàn)場被控設(shè)備很近的地方而遠(yuǎn)離控制器CPU。這樣一來,一方面可以用很氏的屏蔽雙蛟域與中心控制爲(wèi)相連?通過現(xiàn)場總線的DP傳輸協(xié)漢進(jìn)行數(shù)期的傳輸：另-方面通過信號線收集現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)ET200MH為任現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中的中心控制器的一個(gè)從站，將現(xiàn)場設(shè)備上的備種檢測傳感器的信號快速地傳遞給網(wǎng)絡(luò)控制層的控制器CPU^a.23.5人機(jī)界面方案設(shè)計(jì)人機(jī)界面是PLC應(yīng)用系統(tǒng)不可缺少的一部分，它直接關(guān)系到應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)用性能。對于一個(gè)n實(shí)際丿衛(wèi)川價(jià)值的plc控制系統(tǒng)來講，除了硬件和控制軟件z外.還應(yīng)有適F用戶操作的方便的人機(jī)界面。近年來.軟件的人機(jī)界面系統(tǒng)起若越來越重要的作用。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)質(zhì)量,玖接影響用戶對軟件產(chǎn)品的評價(jià),從而影響軟件產(chǎn)品的競爭力?用戶可以通過人機(jī)界面険時(shí)了解、觀察并拿握整個(gè)控制系統(tǒng)的匚作狀態(tài),必要時(shí)還可以通過人機(jī)界面向控制系統(tǒng)發(fā)岀故障報(bào)警.進(jìn)行人I:干預(yù).因此,人機(jī)界面可以看成是人b硬件（計(jì)算機(jī)、PLC等）、控制軟件的交叉部分,人可以通過人機(jī)界面與計(jì)算機(jī)、PLC進(jìn)行信息交換,向PLC控制系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、信息和控制命令.ffijPLC控制系統(tǒng)又可以通過人機(jī)界面,任可編程終端、計(jì)椽機(jī)上回送控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和有關(guān)信總給用戶.由此可知,人機(jī)界面充分地體現(xiàn)HLC控制系統(tǒng)的I/O功能及用戶對系統(tǒng)I.作借況進(jìn)行操作的控制功能。號I?所述，所謂人機(jī)界而指的是介F人與PLC控制系統(tǒng)Z間的一個(gè)界面。操作人員對以通過人機(jī)界Ifli與PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的處理和交流u1?可視化圖形人機(jī)界面組態(tài)軟件包已應(yīng)用于并行備業(yè)的工業(yè)N動(dòng)化、過程控制和上位監(jiān)視等系統(tǒng)中，木項(xiàng)II的圖形組態(tài)軟件包為SIEMENS公可的IinCC6.0版木，它匸耍?jSIEMENS的PLC編程軟件Step：配合,用J：以SIEMENS的控制裝置為主體的監(jiān)控系統(tǒng)中,也可用于以其它流行PLC為主體的監(jiān)控系統(tǒng)中,是當(dāng)|?應(yīng)用較為廣泛且功能強(qiáng)大的人機(jī)界面軟件在木系統(tǒng)中.根堀現(xiàn)場調(diào)研和用戶需求分析并反復(fù)評價(jià)、修改，人機(jī)界面設(shè)計(jì)的根木出發(fā)點(diǎn)是為了使用戶更方便、更容易地操作和使用PLC控制系統(tǒng).系統(tǒng)上位機(jī)畫面上設(shè)仃VFinCC曲控系統(tǒng)「1頂、A系列左