s7-200在HVM膜過濾器控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

高國峰 張 強(qiáng) 徐永寶

（中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司，阿拉善 750336）

中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司一次鹽水精制工序采用的是凱膜公司生產(chǎn)的HVM膜過濾器系統(tǒng)，該系統(tǒng)由罐體、反沖罐、管道、自動控制閥、過濾元件、自動控制系統(tǒng)和氣動控制系統(tǒng)等組成。其中，自動控制系統(tǒng)采用的是凱膜公司生產(chǎn)的HFC-II控制器，該控制器在初期使用效果較好，但隨著使用年限的增加加上現(xiàn)場環(huán)境問題，故障頻發(fā)，維修成本較高。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在新生產(chǎn)的過濾器多采用PLC+觸摸屏模式控制。通過與氯堿廠工藝技術(shù)人員交流，該公司自主設(shè)計(jì)了西門子s7-200PLC+觸摸屏的控制系統(tǒng)。

1 HVM膜過濾器工作原理

過濾液通過進(jìn)液閥進(jìn)入過濾器，并經(jīng)過HVM膜過濾膜進(jìn)行過濾。清液經(jīng)過過濾膜進(jìn)入上腔（清液腔），并通過液位罐清液管至精鹽水貯槽，過濾液中的固體物質(zhì)（濾渣）被過濾膜截流在過濾膜表面。當(dāng)過濾一段時(shí)間后，過濾膜上的濾渣達(dá)到一定厚度后，過濾器自動進(jìn)入反沖清膜狀態(tài)，進(jìn)液閥、反沖閥、排空閥按各自的功能自動切換，使濾渣脫離過濾膜表面并沉降到過濾器的錐形底部，過濾器自動進(jìn)入下一個(gè)過濾、反沖、沉降周期。當(dāng)過濾器錐形底部的濾渣達(dá)到一定量時(shí)，過濾器自動打開排渣閥排出濾渣，然后重新進(jìn)入下一運(yùn)行循環(huán)周期。工藝流程如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件選擇

HVM膜過濾器共有7臺閥門，包括進(jìn)液閥、進(jìn)酸洗液閥、回流閥、反沖閥、排酸洗液閥、排渣閥和排空氣閥，使用的是雙線圈電磁閥，因此最少需要14個(gè)DO點(diǎn)、14個(gè)DI點(diǎn)。本著減少備品備件種類的思路，本系統(tǒng)使用西門子CPU226控制器，集成24輸入/16輸出，共40個(gè)數(shù)字量，不需擴(kuò)展模塊即可滿足控制點(diǎn)數(shù)的要求。觸摸屏為海泰克PWs6600s型，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制功能。PLC地址分配如表1所示。

2.1 程序開發(fā)

根據(jù)工藝要求，啟動時(shí)按控制箱門上啟動按鈕，過濾器啟動進(jìn)入進(jìn)液狀態(tài)。當(dāng)清液上升至F1液位開關(guān)時(shí)，過濾器自動進(jìn)入過濾狀態(tài)；或清液上升至管板以上后按過濾按鈕，過濾器進(jìn)入過濾狀態(tài)，然后調(diào)節(jié)進(jìn)液量（調(diào)節(jié)進(jìn)液管上旁通閥）。系統(tǒng)按設(shè)定的工藝流程進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)停止時(shí)，在過濾、放氣、泄壓狀態(tài)時(shí)，按停機(jī)按鈕，系統(tǒng)經(jīng)反沖清膜后自動停機(jī)，在其他狀態(tài)時(shí)，按停機(jī)按鈕，就進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。此外，控制系統(tǒng)需具備強(qiáng)制過濾、手動反沖和手動排渣功能。其中，強(qiáng)制過濾鍵只在進(jìn)液狀態(tài)有效，手動反沖只在過濾狀態(tài)有效，任何狀態(tài)下按下手動排渣鍵，打開排渣閥，放開手動排渣鍵，關(guān)閉排渣閥。

圖1 工藝流程

綜上所述，HVM膜過濾器的控制具備嚴(yán)格的順序性，可以分為不同的控制狀態(tài)，并在不同的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制過濾、手動反沖和手動排渣等功能。因此，使用sTEP 7 MicroWIN自帶的順序控制繼電器及模塊化編程能夠很簡單地實(shí)現(xiàn)控制要求。程序主要包含以下內(nèi)容。

（1）主程序，主要實(shí)現(xiàn)控制狀態(tài)的切換、觸摸屏控制地址的分配，系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換和報(bào)警信息等功能。

表1 PLC地址分配

（2）進(jìn)液狀態(tài)、過濾狀態(tài)、放氣狀態(tài)、泄壓狀態(tài)、反沖狀態(tài)、沉降狀態(tài)、排渣前過濾狀態(tài)以及排渣狀態(tài)等9個(gè)子程序主要實(shí)現(xiàn)各狀態(tài)中閥門對應(yīng)開關(guān)位置的控制。

（3）步標(biāo)復(fù)位，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)非正常停止時(shí)，使用sM0.0繼電器將順序控制繼電器恢復(fù)初始位。

2.3 觸摸屏組態(tài)

通過自制的通信線實(shí)現(xiàn)海泰克觸摸屏與PLC之間的數(shù)據(jù)通信，并通過BEIJER ADP編程軟件實(shí)現(xiàn)觸摸屏的組態(tài)，控制畫面主要分為以下幾個(gè)部分：主畫面，主要實(shí)現(xiàn)畫面的切換及部分功能的控制；運(yùn)行步驟顯示畫面，主要顯示運(yùn)行狀態(tài)和相應(yīng)狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間；閥門狀態(tài)顯示畫面，主要顯示各個(gè)閥門的開關(guān)狀態(tài)；閥門手動控制畫面，實(shí)現(xiàn)7臺閥門的手動控制，主要應(yīng)用于系統(tǒng)的調(diào)試過程；參數(shù)設(shè)置畫面，實(shí)現(xiàn)9種狀態(tài)運(yùn)行時(shí)間和循環(huán)次數(shù)的設(shè)定；歷史報(bào)警畫面，顯示系統(tǒng)過程中的各種報(bào)警信息。

另外，通過對觸摸屏自帶按鍵的組態(tài)，人們可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動、停止、手自動切換、復(fù)位等功能和歷史報(bào)警畫面的調(diào)用。

3 結(jié)語

改造后的控制系統(tǒng)，優(yōu)化了操作模式，增加了歷史記錄，使工藝操作人員對系統(tǒng)的運(yùn)行狀況有了直觀的判斷。故障報(bào)警信息給儀表運(yùn)行人員提供了故障解決依據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行一年來，精制鹽水完全滿足生產(chǎn)需求，其間為后續(xù)集中監(jiān)控預(yù)留了接口，通過BCNET-s7200通信模塊與上位機(jī)系統(tǒng)完成通信。