基于PLC的间歇精馏回流比控制系统

间歇精馏是采用一个精馏塔就能取得若干纯组分 的一种分离提纯方法。 随着精细化工的快速发展， 其应 用更加广泛。该操作过程中的一个重要调节参数即回 流比， 通过控制精馏塔塔顶馏 出物料的回流 比可以得 到不同的纯组分， 从而实现液体混合物的分离。 目 间歇精馏过程的回流比基本上是采用手工 前， 操作或计算机控制。由于计算机控制需用设备投资较 大， 采用的较少， 大多数企业仍是现场手工控制， 其缺 点是操作不便， 容易出现失误和偏差。为此， 曾考虑建 立在单片机基础上的采集系统， 但其可靠性不是很好， 常因一些微小故障导致整个系统运行紊乱， 从而影响 产品质量。鉴于此并考虑到 Ｐ Ｃ的稳定可靠性， Ｌ 以及 特别适用于化工生产环境的耐热、 防潮、 抗震等优越性
４ 软件实现
通过Ｒ ２ Ｃ或Ｒ ４２ ２ Ｓ３ Ｓ２ 转换卡， 在个人计算机（ 上 位机） ＩＤ ＷＳ８ 的Ｗ Ｏ ９ 环境下， Ｎ 对控制系统采用梯形 图程序进行编程 本程序设计中采用模块化结构， 为提
高程序运行速度尽量减少运行指令 ， 从而节省内存， 设
参考文献 １ 朱善君， 可编程序控制系统原理、 等． 应用、 维护． 北京 清华大学出版社，９１ １９．
即用于检查 Ｌ Ｐ Ｃ主机及其相关外设是否工作异 常以及初始化工作的主机自检程序； 用于系统出现故 障后进行调试恢复时使用的手动控制程序； 用于将温 度传感器单元采集的实时数据、 标准数据相比较的数 据采集及处理程序； 用于操作人员根据其指令进行操 作的人机对话查询表程序。由于这些功能子程序的编 制， 使得主程序可以随时调用。 本软件完成功能不仅仅是实时数据的采集， 更重 要的是对实时数据进行处理。因为操作人员虽然关心 现场信号的表示状态， 但更关心表示状态的变化， 所以 该软件程序只需将每次采集到的实时数据与标准数据 进行对比找出变化了的温度值， 以备操作人员判断。
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能ｗ 我们 ， 研究 采用Ｐ Ｃ Ｌ 实现精馏塔现场信号的采集
处理及传输， 开发设计了基于 Ｐ Ｃ的多组分间歇精馏 Ｌ 回流比控制系统， 以提高控制水平。
图 １ 温度随时间变化曲线
按工艺要求， 塔顶温度随时间变化分为六个阶段，
第 ２ 卷第 ４ ４ 期增刊
仪
器
仪
表
学
报
２ ０ 年 Ｂ月 ０３
基于 Ｐ Ｃ的间歇精馏回流比控制系统 Ｌ
， （ 夭津大学电气 自 动化工程学院 天津 ３０７） 河北大学工商学院 保定 ００２ ＇ （
０ １０ ） ７０１
Ｔｌ 月 Ｐ 卢学英， 孙 宏伟２ 张惠群， ｆ
摘要 主要阐述了可编程控制器（Ｌ ） Ｐ Ｃ 在化工多组分间歇精馏过程中回流比控制系统的应用情况， 介绍了系统的测控原理，
（ｃｏｌ Ｅｅ ｒ ａ Ａ ｔ ａ ｏ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｎ ｎ ｉ ｒｔ， ｎ ｎ ０７， ｎ） Ｓｈｏｏ ｌ ｔｃｌ ｏ ｔｎ ｉ ｒ ｇ Ｔａｊ Ｕ ｖ ｓｙ Ｔａｊ ３ ０２ Ｃ ｉ ｆ ｃ ｉ ｕ ｍ ｉ ｎ ｅ ｉ ｉ ｉ ｎ ｅｉ ｉ ｉ ０ ｈａ
２ ｉ ｓＳｈｏ， ｂ Ｕ ｉ ｒｔ， ｉ ０１０，ｈ ａ （ｕ ｎ ｓ ｏｌ ｅ ｎ ｅ ｉ Ｂ ｏ ｎ Ｂ ｓ ｅ ｃ Ｈｅ ｉ ｖ ｓｙ ａｄ ｇ ７０１Ｃ ｉ ） ｎ Ａ ｓ ａｔ ｈ ａｐｉ ｔ ｎ Ｐ Ｃ ｔｅ ｌｘ ｎｒｌ ｔｍ ｍｕｔｃｍｐｎｎ ｄｓｉａｉ ｉ ｄ ｃｓｅ ｂｔ ｃ Ｔ ｅ ｌａｉ ｏ Ｌ ｉ ｈ ｒｆ ｃ ｔ ｓｓｅ ｏ ｒ ｐ ｃ ｏ ｆ ｎ ｅ ｕ ｏ ｏ ｙ ｆ ｌ－ｏ ｏｅｔ ｔｌ ｏ ｓ ｕｓｄ ｉ ｉ ｌ ｔ ｎ ｉ ｓ
给出了系统的硬件构成和软件设计方案
关链词 间歇精馏 Ｐ Ｃ 测 Ｌ 控
Ｂ ｔｈ ｓｉ ａｉｎ ｆｕ Ｃ ｎｒ ｌ ｓｅ ｗ ｔ Ｐ Ｃ ａｃ Ｄ ｔ ｌｔ Ｒ ｌｘ ｔｏ Ｓ ｔｍ ｉ Ｌ ｉ ｌ ｏ ｅ ｏ ｙ ｈ
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Ｐｏ ａ ｍ ｂ ｏｔ ｌ Ｕ ｅ＇ ｎａ １８． ｒｍ ａｌＣ ｎｒｌｒ ｒ Ｍａｕｌ ９４ ｒ ｇ ｅ ｏｅ ｓ ｓ ．
计了各种通用的子程序块
Ｋ ｙ ｒｓ ａｃ ｄｓ ｌ ｔ ｎ Ｌ Ｍｅｓｒｍ ｎ ａ ｄ ｎｒｌ ｅ ｗ ｄ Ｂ ｔｈ ｔｌ ｉ Ｐ Ｃ ａｕｅ ｅｔ ｃ ｔ ｏ ｉ ｉａ ｏ ｎ ｏ ｏ
１ 引
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言
２ 测控原理
多组分间歇精馏回流比 控制系统的关键是通过热 电偶测量塔顶的温度值。 本设计中， 根据间歇精馏塔的 塔顶温度随时间变化的关系， 以四组分液体混合物的 分离为例， 来说明控制系统的测控原理。 塔顶温度随时 间变化曲线如图 １ 所示。
ｈｒ． ｍ ｃａｉ ｏ ｔｅ ｔ ｉｉ ｒｄｃｄＴ ｅ ｄ ａｅ ｕｔｒ ａ ｗ ｌａ ｓｆ ａ ｉｄｓ ｎｄ ｅ Ｔ ｅ ｈｎ ｍ ｈ ｓｓ ｍ ｎ ｏｕｅ． ｈｒｗ ｒ ｓ ｃｕｅ ｅ ｓ ｔ ｒ ｓ ｉ ｅ． ｅ ｈ ｅ ｓ ｆ ｙ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｒ ｓ ｌ ｏ ｗ ｅ ｅ ｇ
即Ｔ ， ＜Ｔ ； Ｔ＝Ｔ ；， ＜Ｔ ； ， ＜Ｔ ２Ｔ＝Ｔ ， ２ ＜Ｔ ； Ｔ ， ＜Ｔ ，Ｔ二 Ｔ
Ｔ， ， 对应的回流比控制在Ｒ－Ｒ ． ＿ 实时温度数据的采集及传输的可靠性同题是整个 系统正常运行的决定性因素。温度传感器单元将外部
仪 器 仪 表 学 报
第 ２４卷
传感元件输人的温度数据转换为 ４ 】 Ｄ码数以后， 位Ｂ Ｃ 再传送到 Ｐ Ｃ的输人数据区 １ －１ ４ Ｘ１ －Ｘ 通道中以备用 户读取。 转换后的数据相对 ｆ 标准温度范围有 １％的 ０ 误差。 如果转换数据的误差大于 １ ０温度数据输入通 ００ 道中将为Ｆ Ｆ 若输人的温度是负的， ＦＦ 则温度数据输 入通道中为８ ＸＸＸ 利用常Ｏ Ｎ继电器将温度范围 代码写入输出参数区 １ ０ Ｘ 通道， Ｏ 当常 Ｎ继电器或用 户设置的启动输入信号之一有效时， 使得温度传感器 单元启动， 此时如果温度范围选择正确， Ｃ向传感 由Ｐ 器单元设置代码， 否则， 程序控制产生报警信号。当上 述设置完成后， 用户可启动另一输入信号， 以读取温度 值。 采用温度传感器单元检测温度， 相当于在温度传感 器后配置了变送器和 Ａ Ｄ转换器， ／ 温度传感器单元传 送给 Ｐ Ｃ的数据即是现场实际温度值， 便于监视口
３ 硬件系统设计
考虑到化工生产的环境因素， 以及提高性能价格
图２ 硬件结构控制图
的工程设计原则， 我们决定选择日 本Ｏ Ｏ 立石） ＭＲ Ｎ（ 公司的Ｃ ０Ｈ型Ｐ ２０ Ｃ机。 该机采用模块化结构， 虽然属 于小型Ｐ ， Ｃ 但由于采用了先进的微处理器， 其功能和 处理速度都超出了小型机， 能适应多样化的要求， 组成 系统方便灵活， 适应于中小型控制系统Ｃ 该系统编程 ｓ ７ 。 环境采用两级系统， 上级选用 ＩＭ／ Ｔ 下级 Ｃ ０Ｈ Ｂ Ａ ， ２０ Ｐ Ｃ系统中配置主机链接单元， Ｒ ２２ 通过 Ｓ ３Ｃ或 Ｒ ４２ Ｓ２ 标准接口 进行通信， 这样可以利用个人计算机作为Ｐ Ｃ 的高级智能编程器， 同时下级配备便携式、 便于现场编 程、 调试的图形编程器（Ｐ ）实现用户对上级计算机 （ Ｃ。 Ｇ 进行二次开发， 组成分布控制与管理系统。 充分利用个 人计算机在管理与联网方面的优势， 实现控制与管理 ５ 结束语 一体化。 现场通过温度传感元件Ｋ 型热电偶进行 （Ａ） Ｃ 该系统已在多家多组分间歇精馏塔控制中使用， 现场实时数据采集， 输送到温度传感器单元 Ｃ ０Ｈ ２０ － 运行状况良好， 工作稳定可靠， 抗干扰能力强， 性能价 Ｔ ０１ Ｓ０ 模块， 硬件结构控制原理如图２ 所示。 该机构通 格高的优点， 具有广泛的应用前景。 过Ｐ Ｃ控制自 Ｌ 动完成规定的动作