产品规格模块式包装说明全新品牌西门子
西门子模块6ES7277-0AA22-0XA0原装库存
国产化的聚酯（PET）装置由中国纺织工业设计院设计，采用国内开发的以醋酸锑为催化剂、二氧化钛（TiO2 ）为消光剂、精对苯二甲酸（PTA）和乙二醇(EG)为原料的直接酯化，连续缩聚的五釜流程工艺路线，生产纤维级半消光聚酯切片。
二氧化钛粉末与乙二醇溶液混合经研磨机研磨后仍会有大的粒子，如不除去会影响产品中凝聚粒子的质量指标，过多将导致超标；另外，除去大颗粒粒子，还可以延长二氧化钛溶液过滤器滤芯的使用寿命，降低生产成本。所以在消光剂配制系统中使用了离心机，通过离心机的离心分离作用将TiO２悬浊液中的大颗粒粒子分离出去。经过实际考察和多方论证，较终选用性价比较高的国产LW350HQ型卧式离心机。此离心机采用可编程控制器进行自动控制。本文将重点讨论PLC在离心机系统中的应用技术。
二、消光剂配制工艺流程
1、TiO2悬浮液的配制：袋装TiO２粉末与乙二醇溶液在配制罐22TA01中按一定比例混合搅拌一段时间后，使悬浮液以一定的速度进入TiO２研磨机22M02中进行**次研磨，研磨物进入消光剂循环槽22TA02，第二次启动研磨机，研磨后悬浮液进入稀释槽22TA03。再向22TA03中加入定量的稀释用乙二醇溶液达到规定的浓度，混合搅拌一段时间。
2、稀释悬浮液的离心：检查和确认完离心机的状态后，在现场启动离心机22G01,当离心机达
到分散所需的转速时自动打开进料阀XV22002,然后自动启动供料泵22P01，随后四通阀XV22003自动切换到离心位A，经分离后的悬浮液进入消光剂中间槽22TA04,而离心分离下的TiO2滤饼进入配制槽22TA01中重用。在带切断阀的流量计F设定好下一批乙二醇量，这些EG经离心机加入TiO2配制罐中，以清洗离心机，当TiO2供料泵22P01入口管线出现流量低报或22TA04液位出现高报时，供料泵自动停止，该批料输送完毕。四通阀自动切换到冲洗位B，离心机冲洗开始，速度自动减到剥离滤饼速度，冲洗用乙二醇阀XV22003自动打开，经过一定时间的冲洗，滤饼连同乙二醇一起进入配制罐22TA01可供下一批继续使用，离心机自动停止。
3、悬浮液输送及供给过程
在中间槽内的悬浮液按要求至少要存放２小时以上以便脱活性，取样合格后，悬浮液在压力作用下经过滤器过滤后进入消光剂供料槽22TA05中，供料槽中的TiO2悬浮液由计量泵连续定量地送入第二酯化釜。
工艺流程图如图1所示。其中第2步流程就是通过离心机系统来实现的。
三、离心机系统介绍
本离心机系统由离心机设备本体和控制系统两部分组成。主要技术参数如下：转鼓直径356mm，转速3200rpm以下无级可调，差转速2—32r/min无级可调，分离因数2040，液层深度45.5—54.5mm可调，生产率5—14m3/h，主电机功率18.5kw。
1 离心机设备本体
LW350HQ离心机主要由差速器、螺旋推料器、转鼓、机罩、机座、主电机等组成。图1中方框内所示即为离心机设备本体示意图。悬浮液经进料管进入主转鼓，在高速旋转产生的离心力作用下，固相颗粒沉积在转鼓内壁上，与转鼓作相对运动的螺旋叶片不断地将沉积在转鼓内壁上的固料刮下排入与22TA01相连的排污口，分离后的清液经液层调节板开口流出转鼓到与四通阀XV2003相连的排液口。由差速器来实现螺旋推料器与转鼓之间的相对运动，从而实现了离心机对物料的连续分离过程。
2、离心机控制系统
本离心机控制系统根据工艺和设备管理要求，由现场操作屏、控制柜两部分组成。现场操作屏安装在离心机现场，安装有所用的操作旋钮、按钮及指示灯、差转速控制仪表、蜂鸣器、转速显示和主电机电流显示仪表等部件。控制柜设在马达控制中心（MCC室），柜内装有可编程控制器（PLC）、交流变频器、程控稳流稳压电源，直流电源、继电器、信号隔离转换器等。由于整个配制系统除了离心分离机外，还需要一系列的配套设备，主要有进料电磁阀XV22002、冲洗电磁阀XV22005、四通阀XV22003、流量开关FL22001、FL22021、压力开关PH22031和供料泵22P01,这些设备的信号也需要参于程序控制。四通阀XV22003阀体是一入三出的结构，由带两个电磁阀的气缸驱动，A电磁阀得电使C与A 相通为离心状态，B电磁阀得电使C与B相通为冲洗状态，都不得电时C与D相通。22TA04液位高报信号LH22004由DCS系统的逻辑点送到PLC。
由交流变频器来控制主电机，实现转鼓转速的无级调节。变频器的各项参数根据实际情况设置完成后，在运行中是通过PLC进行自动控制的。通过PLC控制变频器从而控制主电机根据工艺流程进行转速、转向的变化。离心时正转且达到离心速度，冲洗时进行4次正反转冲洗，并且转速控制在冲洗速度。
螺旋推料器与转鼓之间的差转速是通过电涡流制动器和Honeywell通用数字器UDC1500来实现。由数字转速表通过测速探头将转速差转换为4-20mA信号，在UDC1500U内与设定值比较得到偏差，对偏差按预置的PID参数运算，输出4-20mA信号去控制程控稳压稳流电源输出电流在0-3A之间变化，此电流作为电涡流制动器的励磁电流，从而对螺旋推料器的轴产生制动作用，使差转速稳定在设定值附进。本控制系统的差转速部分是独立于PLC的单独控制部分，实际应用中只要控制电源投用，此控制部分就按照差转速设定值起控制作用。在差速低于报警值时由UDC1500送到PLC一个同步故障信号，所以在PLC程序中检测同步故障信号是在程序已运行、控制电源投用且转速升到分离速度以后再此信号。
四、PLC控制系统
此离心机系统的核心控制部分即为PLC。为了实现TiO2悬浮液的离心分离，通过离心机本体和相应的配套设备，由PLC进行自动控制，二者密切配合实现了物料的自动分离。
PLC选用的是性价比高和扩展性较好的欧姆龙的C200HE，其硬件配置如下（PLC布置如图2）：
1、硬件配置
①CPU选用SYSMAC C200HE－CPU 42-E,程序容量为7.2K字。
②数字量输入卡件（DI）共有2个。型号均为B型ID212的DC输入单元，此卡件支持16点直流电压输入。共使用了26个输入量，包括按钮、旋钮、联锁报警信号、四通阀阀位、供料泵状态等信号的输入。
③数字量输出卡件（DO）共有3个。全部为继电器输出单元，分别为型号为B型OC225的1个，此卡件支持16点继电器输出，本系统使用了15点，分别控制10个信号灯、1个蜂鸣器和4个电磁阀；A型OC221的1个，此卡件支持8点继电器输出，本系统使用了5点，用来控制变频器，分别为离心机正转、反转、离心频率、冲洗频率和加减速时间这5个信号。型号为OC224的1个，此卡件8点独立接点输出，本系统使用了6点，用来将离心机的运行、冲洗、停车、故障和供料泵启停信号送入DCS。共使用了26个数字输出量。
④电源和底板。电源选用PA204－S,底板选用C200HW-BC081的8槽底板。
2、PLC的程序
C200HE的程序用易于理解的梯形图来表示，当使用普通编程器时需把梯形图转换为助记符来输入。程序按照配制系统离心分离与EG冲洗的工艺流程编制，能够满足工艺要求。由于使用了PLC内部的保持继电器区来存储数据，这个数据区的数据即使在电源故障时数据也能保持。所以在运行过程中，在发生掉电事故、紧急停车、过载、变频器报警等异常故障时，现场的数据将保存起来，待电源恢复、故障排除后，程序从发生中断时的数据继续运行，保证了工艺流程的连续性和稳定性。本工艺流程是时序性很强的步进流程，涉及到步进关系的计时器，并未直接使用PLC内部的计时器，而是使用了由PLC系统内部时钟脉冲触发计数器进行计数来计时的，从而保证了时序关系的精确性。程序编制了自动和手动两种控制方式，在自动无法实现时，可在现场通过控钮、旋钮进行手动控制。另外，PLC将主电机的运行状态、工作状态以及一个总故障状态送入DCS。变频器通过信号转换器将主电机电流信号也送入DCS，这些信号在DCS操作站流程图画面中实时显示，使中央控制室操作人员能够及时了解离心机系统的运行情况，便于工业过程管理。
下面结合部分PLC语句来说明一下此离心机系统正常工况下自动离心和自动冲洗过程各动设备的工作情况，并与由PLC程序画出的时序关系图来对照说明。用到的变量表如图3，用到的程序梯形图语句如图4所示。
1、自动离心过程：
在现场确认完毕后，按下起到按钮，先进行自检，各信号均正常后自检结束，同时自动离心过程开始。自动离心时序图如图5所示。离心机按照离心频率开始运转，先升速5分钟，然后再稳速3分钟，此时开始检测同步故障，正常后打开进料阀进料，阀开后延时4秒启动进料泵22P01，将悬浮液泵入已达到离心转速的离心机，待22P01运转4分钟后四通阀的A电磁阀得电打到A位离心位，即开始正常的离心分离，分离后的悬浮液进入消光剂中间槽22TA04，持续此过程直到22P01入口流量低报或22TA04液位高报，此时0.5秒后立即停止供料泵22P01，四通阀的A电磁阀失电阀位到D，2秒后再关闭进料阀，同开泵一样可防止泵出口憋压，流量低报或液位高报后离心机再运转1分钟将转鼓内剩余物料彻底分离完后停止离心机的运转，同时四通阀的B电磁阀得电打到B位冲洗位，待离心机停止时间7分钟到后，此时离心机已完全停止转动可以开始自动冲洗过程。
2、自动冲洗过程：
自动冲洗时序图如图6所示。自动冲洗过程共进行4此冲洗，一次、三次为正向冲洗，此时离心机按照冲洗频率正向转动；二次、四次为反向冲洗，此时离心机按照冲洗频率反向转动。在每次冲洗时，先升速15秒到冲洗速度后，打开冲洗阀用乙二醇进行2分钟冲洗然后关闭冲洗阀，同时停止离心机1分钟，再进行下一次同样的冲洗过程。其中在**次冲洗时在打开冲洗阀后检测流量信号FL22001是否正常，确认有流量后再向下进行冲洗过程。在第四次冲洗结束后20秒全机复位，同时四通阀的B电磁阀失电打到D位，至此整个程序结束。
五、结束语
为了实现TiO2悬浮液的离心分离，通过离心机本体和相应的配套设备，由PLC控制系统自动控制，二者密切配合实现了物料的自动分离。本离心机系统自装置投产运行以来，运行稳定，满足生产工艺操作要求，保证了聚酯装置连续正常运行。
1 引言
可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC或PC，是一种以微处理器为核心器件的过程控制装置，主要用于生产过程中按时间顺序控制或逻辑控制的场合，以取代复杂的继电器控制装置。PLC一般采用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、指令表和顺序功能表图（SFC）编程，可以方便地通过改变控制程序实现系统的改进和扩充，不必改变硬件设备，具有良好的柔性。它从较初的逻辑控制、顺序控制已发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通讯及PID回路调节等功能的现代PLC。PLC系统与通用计算机可直接或通过通讯处理单元、通讯转接器相连构成网络，以实现信息的转换，构成分布式控制系统，系统可由一台计算机与多台PLC构成，以便完成较大规模的复杂控制。它以构成简单、编程简单、可靠性高、有优良的抗干扰能力，适用于恶劣的工业环境等特点，越来越得到广泛的应用。
山西铝厂3#焙烧炉采用丹麦史密斯公司的气态悬浮焙烧炉。焙烧炉是将含水分的氢氧化铝经高温焙烧成工业用氧化铝，它的热能来自四套燃烧站，分别为干燥热发生器、启动热发生器、点火燃烧站和主燃烧站。四套燃烧站都采用德国西门子S5—95U小型可编程控制器，与Honeywell 的系统连接构成整个控制系统。下面以3#焙烧炉的干燥热发生器为例来说明了编程控制器在焙烧炉的应用。
2 S5—95U简介
S5—95U是德国西门子公司开发的SIMATIC S5系列控制器中一种小型控制器，其构成系统模块化，使其体积小而功能强大。它不单独运行，需与其它部件交换数据，与现场设备构成廉价的分布式控制系统。
2．1 组成
S5—95U由电源模板、*处理单元（CPU）、存储器、用户存储器、输入输出模板（I/O）、编程器及外部设备组成。本机有16个数字输入、16个数字输出、8个模拟输入、1个模拟输出、4个中断输入、2个记数输入，可用扩展单元增加其容量，较大扩展到256个数字输入输出，通过接口与过程控制系统及其它PLC通讯，实现指令控制和数据交换。
2．2 程序的编程及结构
S5—95U的控制功能是靠程序的执行来实现的。通过用梯形图、语句表在个人计算机上编程，也可通过SIMATIC编程器用语句表编程，然后装载到PLC的存储器中。程序采用STEP5语言编程，模块化结构。结构化编程可完成复杂的任务，它把整个程序分成一个个独立的程序块，这样可使编程简单、容易修改，能使程序部分标准化，程序测试调试简便。有五种块类型：（1）组织块OB（组织管理程序）用以表示操作系统和应用程序之间的接口。分两大类，一类由系统程序调用，另一类由用户调用。由系统调用的组织块用以控制循环、中断驱动和定时驱动程序的执行，如可编程控制器的重新启动和设备出错的恢复等功能块。由用户调用的组织块如OB3触发扫描时间、OB251PID控制算法，它集成在操作系统中。组织块不是应用程序的一部分，因而不能被读或修改。（2）顺序块SB（给顺序控制编程的特殊块）（3）程序块PB（经结构化处理的应用程序所产生的块）一些主要程序块应能提供一个应用程序的总貌，与各种工艺相关的功能则在不同的次级程序块中被编程。应用程序大部分都由程序块组成。（4）功能块FB（一个控制程序功能需补充操作或用于实现重复使用和特别复杂的功能）它在程序存贮中只存放一次而可重复调用，每次调用可赋于不同的参数。其类型有可编程功能块、集成入操作系统的功能块和标准化功能块。（5）数据块（存储处理控制程序所需的数据）
2．3 程序的扫描
应用程序扫描一般是循环扫描。在启动程序之前，输入模板的信号被读出并传送到过程输入映象。在执行程序后，过程输出映象的信号状态被传送给输出模板，然后开始一新的程序扫描。它的扫描周期由控制程序的长短来决定。此外，还有中断控制程序处理和时间控制程序处理。
2．4 程序的装载和存贮
程序装载到PLC有两种方法：一种是以编程器在线装载，另一种是以存贮器子模板装载，分自动和手动装载。自动程序装载是程序由存贮器子模板自动装载到PLC的程序存贮器中。手动程序装载是程序由存贮器子模板拷贝到PLC的程序存贮器中。
存贮时，程序从PLC的程序存贮器拷贝到PLC的程序存贮器中。
3 工艺流程及控制要求
3．1 工艺流程
湿的氢氧化铝进入文丘里干燥器（由干燥热发生器提供热能），物料水分被蒸发后，被气流带走，文丘里干燥器的出口温度大约控制在130—160℃范围内。干燥热发生器的好坏直接影响氧化铝的提产。
3．2 控制要求
3．2．1 点火过程控制
干燥热发生器的点火过程控制是一典型的顺序控制。其启动顺序如下：
A 煤气阀V02到启动位置，风机M12启动。
B 9秒后，风门M11到较大。
C 40秒后，风门M11调到启动位置。
D 煤空阀V05关，9秒后，泄漏控制开始，运行18秒。
E 检漏阀V04开，煤气喷入，点打火，燃烧运行，火焰连续监测。
3．2．2 温度控制
干燥热发生器主要靠调节进入文丘里干燥器的煤气流量来实现温度的控制。
4 控制功能的实现
4．1 顺序控制及逻辑控制
顺序控制是可编程控制器的主要功能。以前顺序控制是采用继电器、计数器、阀门等机诫设备来实现。S5—95U利用较基本的逻辑元素和运算来实现逻辑控制功能，利用定时器、记时器来实现时间控制功能。干燥热发生器的程序包括主顺序程序块、风门电机（M11/M12）控制程序块、阀门（V02/V03/V04）控制程序块、煤气捡漏控制程序块、报警联锁程序块、模拟量的处理等几部分程序。
主程序循环扫描，通过主程序调用其它程序。
现场报警会引起启动过程中断。如电机M12报警、阀V03 V04 V05报警、火焰报警、点位置报警、点电磁阀报警等。过程报警会引起停车。如煤气压力P05报警、煤气流量报警、燃烧风流量报警等。报警信号不仅输出到继电器，同时也输出到可编程控制器的控制面板的指示灯。
干燥热发生器的起停与焙烧炉其它设备有联锁，该联锁通过系统中IPC620的逻辑控制实现，并直接输出到可编程控制器的联锁指示灯。
4．2 模拟量的控制及处理
4．2．1 V02阀定位器控制，通过自控系统中回路调节来实现
V02阀在点火过程中，都处在启动位置，燃烧运行后，通过系统给定值来自动增减阀门，实现自动调节。
4．2．2 燃烧风风门的控制，通过S5—95U可编程控制器实现
燃烧风风门的控制是根据检测的煤气流量值，经模拟量处理后，按一定的对应关系，由S5—95U计算出风门开度，然后输出到风门。具体处理过程如下：
A 煤气检测流量FT01（脉冲信号）转换成煤气流量（电流信号）
B 煤气流量值的修正
C 据修正后的标准流量FI01计算出风门控制量FC11
4．2．3 模拟量的处理
S5—95U可编程控制器只做**运算，它的结构相对比较简单，但程序设计比较麻烦。在解决实际问题时，为不导致**数溢出，必须在编制程序时，为参加运算的数选择适当的比例因子，使参加运算的数和中间结果的**值都符合**表示法的形式，算出的得数还需程序人员还原。它的数字量一般都是二进制码的16位**数，可以直接使用STEP5操作进行加减和比较运算。而标准功能块则用于这些值的乘除运算。所有模拟量的读入和输出都通过模拟输入输出模板和标准功能块FB250读入和FB251输出，其数据都存入数据块中。模拟输入模板把模拟过程信号转换成CPU能够处理的数字值，模拟输出模板则实现相反的功能。如模拟输入量有煤气压力P05、煤气流量F01、风流量FT11、阀位反馈值、
煤气温度T01、煤气压力P01等，模拟输出量有阀位设定ZY01、面板显示的流量值FI01、面板显示风流量FI11等。
5 功能块的应用
5．1 功能块的特点
功能块可用处理器的全部操作指令系统对一个功能块编程，只能用语句表对功能块编程和存档，可用图形表示，可给功能块赋参数，功能块具**称等特点。因此，功能块可充分利用处理器，但另一方面，功能块不如程序块那样容易编程。
5．2 功能块的编程
功能块采用语句表用编程器来编程。功能块分为两大类：即带块参数的功能块和不带功能块的功能块。无块参数的功能块编程在本质上同程序块的编程基本一样，随着编程器提示，输入功能块名（包含8个以内的字符）。带块参数的功能块，则在输入块名以后应该*这些块参数的名字、参数类型和数据类型。当所有块参数都引入后，再用控制功能的编程继续输入。
5．3 标准功能块的应用
标准功能块都集成在CPU操作系统中，执行速度极快，且不占用户存储空间，常用的标准功能块有模拟量读入功能块FB250 RLG: AE、模拟量输出功能块FB251 。此外，可编程在运算过程中经常还会用到16位**码变换器FB241
COD:16、16位二进制乘法FB242 MUL:16、16位二进制除法FB243 DIV:16、**数到浮点数转换FB15、浮点数到**数转换 FB16、浮点数相乘FB19、浮点数相除FB20等标准功能块。还有一种由用户编程的功能块，如V02调节阀自动增减功能块FB21和FB22。
6 结束语
实践证明，PLC是实现现场自动化的理想控制器。它的体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点特别是高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，更是得到用户的**。作为从事工业自动化的技术人员，不但要熟悉各种控制系统的原理和结构，而且还要了解控制对象的工艺过程和控制要求。只有这样，才能设计、安装调试和维护好工业自动控制系统，确保氧化铝生产过程安全和经济稳定运行。
http://zhangqueena.b2b168.com
