利用数字巡测仪和PLC设计固体光气生产过程联锁保护系统.pdf

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1、6lO化工自动化及仪表第38卷利用数字巡测仪和PLC设计固体光气生产过程联锁保护系统喇俊飞薛应芳屈春叶韩念琛(太原理工大学化学化工学院，太原030024)摘要针对固体光气生产监控过程中联锁报警控制系统的PLC模拟量模块价格昂贵的问题，利用数字巡测仪自身提供的开关节点作为PLC的输入节点并进行软件编程．实现了PLC对固体光气生产的联锁保护控制，降低了投资成本。关键词PLC数字巡测仪联锁控制氯化反应中图分类号TH86文献标识码B文章编号1000-3932(2011)05旬6lOJ04固体光气生产监控过程中的监控对象主要是模拟信号，对模拟信号的分析处理就成为设计生产监控系

2、统的一项重要内容。目前，对模拟信号的采集处理多采用计算机插卡式A／D板、以单片机为处理器的A／D系统或PLC模拟量模块，配套繁琐、成本较高。综合成本投入和抗腐、防爆以及联锁等问题，笔者设计了一套生产固体光气的联锁保护控制系统，该系统充分利用数字巡测仪本身提供的开关节点作为s7-200PLC的输入节点，实现了PLc对固体光气生产的联锁保护控制。1工艺流程固体光气的生产工艺流程如图l所示。图l工艺流程简图收稿日期：201l-03旬8(修改祷)第5期喇俊飞等．利用数字巡测仪和PLc设计同体光气牛产过程联锁保护系统61l固体光气又名三光气(CO(Oc—Cl，)：)，其熔点为

3、81—83℃、沸点为203—206℃，将碳酸二甲酯在光照下进行氯化反应而得到。该反应为光催化下自由基反应，一开始反应速度很快，而且放热，但随着氯化程度的加深，反应速度逐渐减慢。在后期需适当提高反应温度至80℃并减慢通氯气的速度，反应结束后蒸去溶剂即得到该产品，图l中氯气通气和尾气排放为5个塔一组，冷却水进水总管压力、尾气压力测量安装于总管。在固体光气生产过程中，温度是要控制的蕈要参数。因该生产过程中的氯化反应是放热反应，考虑到该反应对温度的要求以及温度过高可能会导致玻璃氯化塔破裂等因素，必须对氯化塔中的反应温度加以控制，使其始终保持在要求温度范围之内。选择循环冷却水

4、作为控温手段，所以循环冷却水进水总管的压力也是监控对象，以确保冷却水有足够压力供循环降温。由于氯化塔塔顶的尾气压力也直接影响氯化反应的进行，所以塔顶总管出口气体的压力也需控制在一定压力以下。另外，固体光气及其生产原料和副产品有毒且有腐蚀性，氯化塔也易裂、易爆，所以要求该监控系统具有极高的安全可靠性和良好的耐腐蚀性。2控制方案本控制系统以监控、联锁报警为目的，监测对象包括：氯化塔塔底温度、氯化塔冷却水管道出口温度、冷却水进水总管压力、氯化塔塔顶尾气总管出口压力以及氯气进料在温度和压力超限情况下的联锁切断等。联锁控制方案如下：a．如果系统监测到氯化塔塔底温度超出设定预警

5、限(上限)、氯化塔冷却水出水管道处温度超出设定预警限(上限)、氯化塔塔顶尾气总管出口压力超出设定预警限(上限)或冷却水进水总管压力低于设定预警限(下限)时，联锁控制系统预报警，提示操作人员必要时手动关闭氯气进料阀门及所有反应塔的紫外灯电源；b．系统检测到氯化塔塔顶尾气总管出口压力超出设定的联锁限(上上限)、或冷却水进水总管压力低于设定联锁限(下下限)时，联锁控制系统报警，自动关闭4个氯气进料阀门及所有反应塔的紫外灯电源；系统检测到任意一组(5个氯化塔为一组)内的任一氯化塔塔底温度超出设定联锁限(上上限)，或任意一组内的任一氯化塔冷却水管道出口温度超出设定联锁限(上上

6、限)时，联锁控制系统报警，自动关闭该组所对应的氯气进料阀门及反应塔的紫外灯电源。上述“上限、上上限、下限、下下限”是通过数字巡测仪设定的，越限时数字巡测仪自带的相应开关节点闭合。3系统组成及硬件结构3．1系统构成整个控制系统(图2)由防爆现场仪表(包括温度传感器、压力传感器)、信号电缆、安全隔离栅、多功能数字巡测仪表、联锁逻辑控制核心PLC、不间断电源、24V直流电源、防爆气动氯气阀、气源(空压机)、报警器等组成，其中每个温度巡测仪监测并循环显示一组氯化塔的塔底温度和冷却水管道的出口温度，对应10个温度传感器；压力显示仪l监测并显示氯化塔塔顶的尾气压力，对应压力传感

7、器l；压力显示仪2监测并显示冷却水进水总管压力，对应压力传感器2；每个防爆氯气阀分别对应一组氯化塔。温度传感器l温度传感器40紫外灯电源安令隔离栅接线端子空压机配电图2系统结构框图3．2系统硬件设计如图3所示，本系统硬件部分以S7-200PLC作为控制核心(其外围有21个输入节点，14个输出节点)，并利用数字巡测仪在监测到的信号越出设定的上、下限时会自动输出一个开关量信号的特点，将这个信号通过信号线连接到PLC的输入端子作为PLC的输入量，这样就把对现场模拟信号量的控制转换成了对开关量信号的控制，实现了利用小型PLC对多路模拟信号的实时监控。要实现对现场模拟信号