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組態(tài)王在利用VPSA技術(shù)進(jìn)行空氣分離行業(yè)的應(yīng)用

時(shí)間:2009-02-12 15:41:59來(lái)源:ronggang

導(dǎo)語(yǔ):?本文介紹了組態(tài)王在中小型空分系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控的應(yīng)用,系統(tǒng)多處采用了冗余設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)供用戶選擇,并經(jīng)過(guò)了實(shí)際的工程驗(yàn)證,受到用戶的一致好評(píng)
一、前言   空分設(shè)備是將空氣中的氮?dú)?、氧氣分離中來(lái)的一種配套設(shè)備。近年來(lái),中小型(氮?dú)饣蜓鯕猱a(chǎn)量在10000m3/h以下)空分系統(tǒng)多采用“PLC+上位軟件”方式控制,控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)施的方便性受到廣大用戶的青睞。   VPSA(變壓吸附)分離技術(shù)是采用加壓吸附、降壓解吸的方式分離空氣中的氮?dú)夂脱鯕?,為用戶提供氣體單體,根據(jù)吸附劑的不同,系統(tǒng)分離出氮?dú)饣蛘哐鯕?。采用VPSA技術(shù)進(jìn)行空氣分離的空分系統(tǒng)和傳統(tǒng)的深冷法相比較具有設(shè)備起動(dòng)快、投資少、建設(shè)周期短、綜合能耗低等特點(diǎn)。對(duì)于污水處理、鋼鐵等行業(yè),系統(tǒng)完全可以滿足用戶用氧需求。 二、工藝簡(jiǎn)介   以變壓吸附制氧工藝(見(jiàn)圖1)為例,空分系統(tǒng)設(shè)備由鼓風(fēng)機(jī)、真空泵、吸附器、換熱器、氧壓機(jī)等多個(gè)主設(shè)備組成,還有一些輔助系統(tǒng)如循環(huán)水系統(tǒng)、儀表空氣系統(tǒng)。
  空氣經(jīng)過(guò)濾器去除空氣中雜質(zhì),由鼓風(fēng)機(jī)壓縮、換熱器降溫,從吸附器下部進(jìn)入吸附器,吸附器內(nèi)裝填具有選擇性吸附空氣中 水分、C02和碳?xì)浠衔锏奈絼?,還裝有具有選擇性吸附空氣中氮?dú)獾奈絼???諝馔ㄟ^(guò)吸附床層時(shí),空氣中H20、CO2、碳?xì)浠衔?,氮?dú)獗晃絼┻x擇性吸附,氧氣產(chǎn)品從吸附器頂部流出。吸附劑飽和后,通過(guò)降低吸附器工作壓力實(shí)現(xiàn)吸附組分解吸,外流出吸附器。每一個(gè)循環(huán), 吸附器都經(jīng)歷了吸附、順向放壓、真空解吸、均壓、充壓五個(gè)工作步驟。   這五個(gè)工作步驟是通過(guò)氣動(dòng)切換閥切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氣動(dòng)切換閥的動(dòng)作由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)沒(méi)定的程序控制閥門(mén)的自動(dòng)切換。 三、控制系統(tǒng)構(gòu)成   空分控制系統(tǒng)主機(jī)選用具備雙CPU硬冗余PLC產(chǎn)品,上位機(jī)軟件使用北京亞控公司的組態(tài)王,系統(tǒng)按照無(wú)人值守管理要求設(shè)計(jì)和儀表配置。采用PLC邏輯程序和上位機(jī)使用組態(tài)王監(jiān)控軟件的聯(lián)合控制模式,具備各種通訊和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。PLC和組態(tài)王均采用冗余結(jié)構(gòu)配置,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用光纖冗余環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu),大大提供了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可操作性。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示:
  如上圖所示,下層PLC控制系統(tǒng)采用雙CPU硬件冗余結(jié)構(gòu),PLC的動(dòng)作切換在毫秒內(nèi)完成,保證系統(tǒng)的安全性、及時(shí)性。上位機(jī)系統(tǒng)主要有IO服務(wù)器、登錄服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、歷史服務(wù)器、web服務(wù)器組成。   1、IO服務(wù)器主機(jī)和IO服務(wù)器從機(jī)組成上位機(jī)雙機(jī)熱備,系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí),主、從機(jī)都啟動(dòng),但從機(jī)不采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取主機(jī)數(shù)據(jù),同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)主機(jī)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。主機(jī)停機(jī)后,從機(jī)采集數(shù)據(jù)并完全取代主機(jī)功能,主機(jī)恢復(fù)運(yùn)行后,從機(jī)停止數(shù)據(jù)采集,系統(tǒng)恢復(fù)正常狀況。   2、工程師站上可以進(jìn)行上位機(jī)組態(tài)、修改組態(tài)程序、修改PLC程序,他的權(quán)限比較大。   3、根據(jù)項(xiàng)目大小、待處理數(shù)據(jù)量大小,可以選擇登錄服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、歷史服務(wù)器三臺(tái)服務(wù)器,也可以使用一臺(tái)服務(wù)器擔(dān)當(dāng)三個(gè)角色。同時(shí)也可以作為中控室的調(diào)度站。   4、WEB服務(wù)器獨(dú)立存在,專門(mén)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、供客戶端瀏覽。   5、客戶端用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)要通過(guò)防火墻,它可以限制IP訪問(wèn)和數(shù)據(jù)流傳輸方向,保證網(wǎng)絡(luò)了安全。   組態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能為:   -數(shù)據(jù)采集:實(shí)時(shí)就地集中監(jiān)測(cè)鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、真空泵、氧壓機(jī)、等運(yùn)行狀態(tài)及各主要運(yùn)行參數(shù),并且能實(shí)時(shí)顯示其運(yùn)行狀態(tài)圖和數(shù)值。通過(guò)組態(tài)王進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線、歷史數(shù)據(jù)曲線、PID參數(shù)設(shè)置、閥門(mén)時(shí)序控制設(shè)置等操作。   -報(bào)警功能:組態(tài)王可以實(shí)現(xiàn)蜂鳴報(bào)警或者聲光報(bào)警,當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)置的各段數(shù)值時(shí),給出報(bào)警,操作員或決策者就應(yīng)該注意采取措施,同時(shí)給與權(quán)限的工作人員能在線直接修改參數(shù)。   -遠(yuǎn)程控制:在整個(gè)控制中比較多吸附塔部分,主要是對(duì)閥門(mén)開(kāi)關(guān)控制,實(shí)現(xiàn)分子篩的自動(dòng)解吸;閥門(mén)的時(shí)序動(dòng)作采用配方控件來(lái)實(shí)現(xiàn),簡(jiǎn)單、快捷、方便。有些閥門(mén)的控制是根據(jù)管線氣體壓力過(guò)大,進(jìn)行開(kāi)閥放空的操作,個(gè)別的調(diào)節(jié)閥PID控制主要由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn),組態(tài)軟件在上位機(jī)僅對(duì)其進(jìn)行一些參數(shù)設(shè)置。氧壓機(jī)、真空泵和鼓風(fēng)機(jī)控制主要是對(duì)電機(jī)啟??刂?,當(dāng)設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警以后會(huì)自動(dòng)停止設(shè)備的運(yùn)行。   -歷史數(shù)據(jù)記錄和查詢:數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)被采集的上位機(jī)中,同時(shí)能寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)中,數(shù)據(jù)庫(kù)也實(shí)時(shí)更新并存儲(chǔ),用戶可以通過(guò)實(shí)時(shí)曲線查看數(shù)據(jù)狀態(tài),通過(guò)查看歷史曲線、直接查詢數(shù)據(jù)庫(kù)等操作對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和進(jìn)一步的對(duì)數(shù)據(jù)分析。   -操作歷史記錄:組態(tài)王中能對(duì)每次操作記錄能自動(dòng)記錄,同時(shí)在實(shí)際管理中對(duì)其操作的人員也只能是具有權(quán)限的工作人員或者總工能對(duì)其操作,這樣能進(jìn)一步的保障系統(tǒng)的安全,穩(wěn)定運(yùn)行。   -在線查詢各報(bào)表并自動(dòng)打印:根據(jù)客戶的需求,可在線查看各種報(bào)表、并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打印。如班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)表等。 四、總結(jié)   本文介紹了組態(tài)王在中小型空分系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控的應(yīng)用,系統(tǒng)多處采用了冗余設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)供用戶選擇,并經(jīng)過(guò)了實(shí)際的工程驗(yàn)證,受到用戶的一致好評(píng)。組態(tài)王作為上位機(jī)監(jiān)控軟件完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的同時(shí),提供多種控件功能來(lái)滿足客戶的實(shí)際需求,很好的完成了上位機(jī)監(jiān)控任務(wù)??紤]整個(gè)空分系統(tǒng)的安全,一些聯(lián)鎖動(dòng)作和PID控制還建議用戶在PLC部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣,即使上位機(jī)系統(tǒng)暫時(shí)癱瘓也不會(huì)影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。   總之,“組態(tài)軟件+PLC”的控制模式完全可以滿足中小型空分系統(tǒng)的控制要求,系統(tǒng)具有實(shí)施方便、運(yùn)行穩(wěn)定、靈活、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。隨著技術(shù)的成熟,設(shè)備規(guī)模不斷擴(kuò)大,可以滿足中小型空分市場(chǎng)的需求。近年來(lái),變壓吸附空分技術(shù)依靠自身優(yōu)勢(shì),在一些行業(yè)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的深冷法空分技術(shù)。

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