西門子CPU模塊1512C-1 PN銷售  由于后續(xù)工段燃燒的要求，蒸發(fā)站的出濃液濃度不能低于某個(gè)極限,，但出濃液濃度偏高也會(huì)帶來許多問題,，如蒸汽消耗大、結(jié)垢速度加快,，管道阻力大,，易堵，惡化燃燒工段許多設(shè)備如圓盤蒸發(fā)器的工況等,。我國制漿造紙堿回收設(shè)備中,，對黑液蒸發(fā)濃度實(shí)施自動(dòng)控制的比例很小，而不熟練的手工操作易出現(xiàn)出濃液深度偏低或偏高的情況,，使設(shè)備工作在不合理的工況,。本文簡要介紹作者在河南白云紙業(yè)五效蒸發(fā)站實(shí)施計(jì)算機(jī)集散控制的控制方案。

1 控制方案
      黑液蒸發(fā)的主要設(shè)備是蒸發(fā)器,。蒸發(fā)器串聯(lián)組成蒸發(fā)站,。本設(shè)計(jì)中所控制的蒸發(fā)站是由五臺板式降膜蒸發(fā)器串聯(lián)組成。除此之外,，還有一些輔助的蒸發(fā)設(shè)備,，如降膜板式冷凝器，溫水槽,，稀黑液槽,  閃蒸罐,，液位罐等。在黑液蒸發(fā)過程中包含以下三個(gè)基本的工藝流程,，即蒸汽流程,，黑液流程，冷凝水流程,。本蒸發(fā)站中，外網(wǎng)來低壓蒸汽(0.4Mpa 151℃)，首*入I效蒸發(fā)器,，I效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)閃蒸罐閃急蒸發(fā)后，再引入II效,，為II效蒸發(fā)器提供熱源，以此類推直至末效。末效二次蒸汽經(jīng)冷凝后成冷凝水排出,，不凝氣體則由真空泵排空,。而黑液則采用逆流供液方式,，即制漿車間來稀黑液,，首*入稀黑液槽,經(jīng)稀黑液泵進(jìn)入末效蒸發(fā)器,，然后再到IV效,，III效，以此類推，直至I效。與蒸發(fā)流程反向而行,。這樣隨著黑液濃度的提高,，蒸發(fā)溫度也提高，而黑液粘度增加緩慢,。蒸汽流與黑液流反向而行的供液方式,，不僅可節(jié)省蒸汽消耗，部分程度上也可緩解黑液結(jié)垢問題。
      在本蒸發(fā)工段的主要控制目標(biāo)是穩(wěn)定濃黑液的深度和降低蒸汽消耗,，影響濃黑液波美度的因素主要是進(jìn)效稀黑液的濃度和流量及蒸發(fā)設(shè)備各效的總有效差壓。穩(wěn)定有效差壓首先要穩(wěn)定進(jìn)第I效的新鮮蒸汽的壓力和末效二次蒸汽的真空度,，即穩(wěn)定總壓差,。然后盡量減少和穩(wěn)定蒸發(fā)過程中的壓差損失，因此,，必須要控制下列參數(shù)：
進(jìn)效稀黑液的濃度和流量,；
（1）       出效濃黑液的濃度,；
（2）       進(jìn)效新鮮蒸汽的壓力和流量,；
（3）       末效的二次蒸汽的真空度,；
（4）       出效黑液的液位,；
（5）       出效冷卻水液位；
       所以,，我們選取壓力、流量,、溫度,、液位為主要的控制對象,，共設(shè)置了8路壓力,、6路流量、21路溫度,、16路液位總計(jì)51個(gè)測控點(diǎn)。為防止流送過程中,，因電機(jī)啟停不當(dāng)而造成的不良后果,，我們又對所使用的22臺電機(jī)實(shí)行連鎖控制。
1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1.1本自動(dòng)控制系統(tǒng)采用西門子*的S7-400可編程控制器。它是西門子公司開發(fā)的適合當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的新一代可編程控制系統(tǒng),。它具有更高的控制能力,、運(yùn)算速度、網(wǎng)絡(luò)功能和更優(yōu)的性能價(jià)格比,。通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線可與ET200M I/0站相連,。ET200M 可置于MCC低壓柜旁邊，從而可方便將電機(jī)和泵類的控制納入DCS中去,。
1.1.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng),。其優(yōu)點(diǎn)：
抗干擾能力強(qiáng)，不需特殊的接地要求,，不對其它電子設(shè)備產(chǎn)生影響,。
       中央處理單元型號為CPU 414-2DP。系統(tǒng)的輸入輸出模板的型號和數(shù)量由現(xiàn)場電氣和儀表信號的類型和數(shù)量決定,。具體如下：

 
                              圖1   硬件控制系統(tǒng)示意圖
       DI模板主要用于顯示電機(jī)啟停和過載指示,；DO模板用于控制電機(jī)啟停；AI模板主要用于對電動(dòng)機(jī)電流,、功率以及各測控點(diǎn)如溫度,、壓力、流量,、液位進(jìn)行采樣顯示,。DO模板在實(shí)際應(yīng)用中為提高抗干擾能力和控制容量要通過中間繼電器隔離，由中間繼電器觸點(diǎn)去控制電氣設(shè)備（如接觸器）,。模擬量輸入模板在使用前要通過跳線組態(tài)成本方案所需要的輸入方式,。
      各模板的型號、數(shù)量確定后,，再選擇放置模板的框架的型號和數(shù)量以及電源的型號和數(shù)量,。終選用長為530mm的導(dǎo)軌,。據(jù)模板的數(shù)量選取擇4個(gè)機(jī)架,，考慮到成本問題而選取用了3個(gè)S7-300機(jī)架，1個(gè)S7-400機(jī)架,，一個(gè)為主框架（含3個(gè)機(jī)架,、一個(gè)S7-400機(jī)架、2個(gè)S7-300機(jī)架）放在蒸發(fā)主控制拒中,，另一個(gè)遠(yuǎn)程控制I/O框架(含一個(gè)S7-300機(jī)架)放在ET200蒸發(fā)控制柜中,。

2 控制措施
       紙機(jī)堿回收控制中濃黑液在線測量一直是一個(gè)難題，而濃度控制是堿回收蒸發(fā)工段的終控制目標(biāo),，其控制效果的好壞對后續(xù)燃燒工段起著舉足輕重的作用,，雖然濃黑液的濃度無法直接測量，但在本項(xiàng)目中可利用黑液的沸點(diǎn)在一定的壓力下隨其濃度的增大而升高的特性進(jìn)行間接測量。即D= F（P,，T）其中 D：濃度P：壓力T：溫度,。為了使系統(tǒng)更穩(wěn)定，對濃黑液的濃度和進(jìn)效蒸汽實(shí)施串級控制方案,。事實(shí)證明在對駐馬店遂平白云紙業(yè)的工程中不但效果穩(wěn)定而且節(jié)能,。如圖：

 
                               圖2   濃黑夜?jié)舛瓤刂品桨?br /> 

3 軟件設(shè)計(jì)
      本系統(tǒng)采用西門子公司的S7-300系列產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)當(dāng)中,，根據(jù)設(shè)備測控點(diǎn)的情況和廠方用戶的要求,，系統(tǒng)以S7314-2DP控制器為核心，通過PROFIBUS-DP總線與2個(gè)ET200M遠(yuǎn)程站相連（如圖2 所示）,，用于采集現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)信息和控制算法的實(shí)現(xiàn),。在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字量輸入輸出,，,、模擬量輸入輸出都留有部分備用，已備系統(tǒng)將來擴(kuò)充的需要,。西門子公司的ET200系列是采用PROFIBUS-DP協(xié)議的分布式I/O,，應(yīng)用時(shí)，S7PLC作為DP主站,，通過帶有集成DP接口的CPU315-2DP接到PROFIBUS總線,，而ET200作為DP從站接到PROFIBUS。整個(gè)控制系統(tǒng)采用兩個(gè)控制柜（主柜和副柜）,。S7主站,、#1 ET200M從站放在主柜，采集系統(tǒng)的模擬信號,；#2 ET200M從站放在副柜,，用來采集工段的電動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋信號及輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)信號。系統(tǒng)采用主站加從站的結(jié)構(gòu),，可使系統(tǒng)造價(jià)降低,，并且擴(kuò)展靈活。
      據(jù)本工段的工藝特點(diǎn)和工藝要求,，我們編制了采樣子程序,，該程序主要用于對所設(shè)測控點(diǎn)的溫度壓力流量進(jìn)行信號采樣；受外界影響,，在不同時(shí)刻所采樣的信號精確度不夠高,，為此我們又編制了濾波子程序，以及PID控制程序和量程轉(zhuǎn)換子程序,、電機(jī)啟停子程序,、設(shè)備間連鎖子程序等。

4 人機(jī)界面操作系統(tǒng)（HMI）西門子CPU模塊1512C-1 PN銷售
       這部分主要由操作站、工程師站和打印機(jī)（外部設(shè)備）組成,，實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口,。它的主要功能是集中各分散過程控制裝置送過來的信息，通過監(jiān)視和操作,，把操作和命令下送到各分散控制裝置,。工業(yè)控制PC以Wincc作為人機(jī)界面，并分別設(shè)置了操作員站和工程師站,。操作員站（OPU）用于畫面顯示,、報(bào)警、泵和電機(jī)的手/自動(dòng)啟停以及現(xiàn)場各被控參數(shù)的采集,、顯示和控制,，而工程師站（ENG）用于工程師對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視、打印報(bào)表以及對工藝參數(shù)和控制器參數(shù)的修改等,。操作員站和工程師站的畫面組態(tài)軟件選用SIEMEN公司的WINCC完成用戶二次軟件開發(fā),。PC的主要功能是顯示工藝流程、電機(jī)及閥門等的運(yùn)行狀態(tài)及控制,、故障報(bào)警,、故障發(fā)生的部位及其處理方法；顯示溫度,、液位等模擬量,，并能通過打印機(jī)打印。WINCC是西門子公司專門為過程控制和現(xiàn)場監(jiān)控開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件,，本系統(tǒng)分別制作了蒸發(fā)工段一,、蒸發(fā)工段二個(gè)工藝畫面，畫面中的各參數(shù)的設(shè)定都是隨著PLC的改變而改變的,。工作人員可以通過這些畫面監(jiān)控各個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和池中液位的高低,，而且可隨時(shí)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況而直接控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。