S7 300在母固回收裝置中的應用

李洪賓

（江蘇海倫石化有限公司儀表部， 江蘇 江陰 214400）

引言

PTA裝置精制生產過程中需要大量除鹽水作為溶劑，以母液的形式帶走反應副產物PT酸提高產品的精度。母固回收裝置處理PTA精制產生的母液，母固回收裝置按工藝流程順序分為母液過濾單元、吸附單元、離子交換單元等。母液過濾單元將精制母液中的TA和PT酸等顆粒物攔截在濾芯表面形成濾餅，濾餅打漿后送回氧化單元回收利用，吸附單元去除母液過濾單元濾清液中的雜質；去除雜質后的濾清液進入離子交換單元，離子交換單元通過樹脂不同的特性吸附、分離收集母液中的鈷錳離子；從而實現PTA催化劑鈷錳回收，返回氧化單元再加以利用[1]。

1 控制系統的配置

海倫一期母固回收裝置使用摩恩達集團（上海）流體設備工程有限公司的“化工固液分離及貴重金屬回收工藝”專利技術配套而成。裝置控制系統采用西門子S7 300 PLC系統,配置一臺PC為操作站兼工程師站，操作站使用WINCC6.2作為操作界面軟件，操作站安裝CP5621通訊卡連接至PROFIBUS總線；控制站CPU 317-2DP通過DP接口連接到PROFIBUS總線；4套 ET200站通過接口模塊IM153-1連至 PROFIBUS總線；PLC系統通過MODBUS網橋通訊模塊（PQ20-T20ZI2）與主裝置DCS進行MODBUS通訊。系統網絡配置圖詳見下圖1。

圖1 系統網絡配置圖

1.1 控制站的配置

控制站卡件配置，根據統計控制點數：模擬量輸入點（AI）小計157點，加20%余量為189點，模擬量輸入卡件6ES7 331-7KF02-0AB0為8通道卡件共需配24塊卡件；模擬量輸出點（AO）小計11點，加20%余量為14點，模擬量輸入卡件6ES7 332-5HF00-0AB0為8通道卡件共需配2塊卡件；數字量輸入點（DI）小計341點，加20%余量為410點，數字量輸入卡件6ES7 321-1BL00-0AA0為32通道卡件共需配13塊卡件；數字量輸出點（DO）小計265點，加20%余量為318點，數字量輸入卡件6ES7 322-1BL00-0AA0為32通道卡件共需配10塊卡件；卡件數量共計49塊，分別配置在主機架及4套ET200站。

1.2 軟件配置

工程師站軟件配置有1套編程軟件STEP7 V5.4（6ES7810-4CC08-0KA5），1 套 SIMATIC S7-GRA PHV5.3（6ES7811-0CC06-0YA5）和 1 套 WINCC6.2完全版（6AV6381-1BP06-2AV0）。

2 母液過濾單元工藝簡介

母液過濾單元使用兩臺過濾器（28-F11A/B），過濾器在一密閉的金屬容器內組合多根柱形濾芯，濾芯外罩微米級金屬濾網。過濾時進料泵將母液緩沖罐（28-T11）中母液送入過濾器，母液中的液相穿過濾網進入濾芯內部，多根濾芯中心匯總到過濾器濾清液出口，排出至濾清液緩沖罐（28-T14A/B）；濾芯濾網表面形成濾餅，濾餅達到設定厚度（根據過濾時間或濾芯內外側差壓信號判斷）時，停止母液進水；利用濾清液及氮氣作為動力，將濾餅卸到回收漿料罐（28-T13A/B）內，在PTA母液回收漿料罐內加入一定量的醋酸來稀釋濾餅，同時啟動PTA母液回收漿料罐攪拌器（28-A12A/B）進行打漿，打漿至合適的濃度，打漿完成后由漿料輸送泵（28-P12A/B/C/D）送回到氧化單元，母液過濾詳見圖2。

圖2 母液過濾

3 母液過濾控制方案

母液過濾單元順序控制，由8個工序85個步驟組成。操作員首先判斷有無異常情況，過濾器啟動條件是否滿足。在操作界面將過濾器程序打自動，按啟動按鈕，過濾單元程控閥進入自動狀態，程序工序1開始運行。

工序1，啟動工序：工序1標記置ON，步1打開過濾器放空閥KV28212,閥門開到位，步2循環計數器SV清零，步3工序1標記置OFF、工序2標記置ON程序跳至工序2；

工序2，上行在線工序：步4打開進料閥KV28207,閥門開到位，步5進料調節閥FV28206設定60%開度，過濾器液位大于5%時，步6進料調節閥設定70%開度，步6時大于30 s，步7進料調節閥設定80%開度，過濾器液LT28202位大于80%時，步8打開出料閥KV28214,閥門開到位，步9關閉出料閥KV28212,閥門關到位，工序2標記置OFF、工序3標記置ON，程序跳至工序3；

工序3，過濾工序：步10啟動過濾計時器TM601（計時設定4800S），步11 FIC28206串級控制主控LIC28101，過濾濾餅厚度判斷（過濾計時器計時時間到或過濾器差壓達到設定點），步12進料調節閥打手動，閥門開度設定10%，10 s后，步13進料調節閥全關，步14關閉進料閥KV28207，閥門關到位，步15關閉出料閥KV28214，閥門關到位，工序3標記置OFF、工序4標記置ON，程序跳至工序4；

工序4，反洗工序：步16計時10 s，判斷循環計數器是否達到最大，步18沒有達到最大循環計數器加1，工序4標記置OFF、工序5標記置ON，程序跳至工序5；步17達到最大循環計數器清零，工序4標記置OFF、工序6標記置ON，程序跳至工序6；

工序5，空殼順序：工序5標記ON時運行，步20開放空閥KV28212,閥門開到位，緩沖罐液位LT28101低于90%，步21開過濾回流閥KV28209,閥門開到位，過濾器液位低于10%，步22開氮氣干燥閥KV28210,閥門開到位，步23關過濾回流閥KV28209, 閥門關到位，過濾器液位低于5%，步24開底部回流閥KV28208，閥門開到位，步25開過濾回流閥KV28209，閥門開到位，干燥時間100 s，步26關底部回流閥KV28208，閥門關到位，關過濾回流閥KV28209，閥門關到位，步27關放空閥KV282 12，閥門關到位，步28開氮氣反吹閥KV28211，閥門開到位，步29關氮氣干燥閥KV28210,閥門關到位，回收漿料罐液位低于70%，過濾器壓力PT28201低于4.75 kPa，PT28201低于4.75 kPa，步30開過濾器卸料閥KV28205閥門開到位，步31卸料計時器開時計時，計時大于20 s時，步32關閉氮氣反吹閥KV28211，閥門關到位，計時大于40 s時，步33開水洗閥KV28215，閥門開到位，計時大于120 s，步34關水洗閥KV28215，閥門關到位，計時大于150 s，步35關卸料閥KV28205，閥門關到位，計時大于160 s時，步36停卸料計時器，步37停過濾計時器，步38工序5標記置OFF、工序7標記置ON，程序跳至工序7；工序6滿殼工序、工序7等待工序、工序8停車工序不再詳述。

4 母液過濾控制方案的實現

母液過濾單元兩臺過濾器控制方案由編程工具S7 GRAPH生成FB功能塊及相對應背景數據塊，過濾器28-F11A對應FB22,過濾器28-F11B對應FB23,在組織塊OB1中調用FB22和FB23即可實現對應的順控程序。程序控制設備有：12臺開關閥，1臺調節閥，2臺攪拌器，2臺輸送泵。程序中也考慮到所控設備出現異常情況的處理（如閥門開關不到位，攪拌器、泵故障等）。

5 結語

母固回收裝置母液過濾單元，過濾回收母液中的固體（主要成分為TA、PT酸）能夠減少生產過程中產品的流失，又能減少排放廢水中的COD值；吸附和離子交換單元能夠有效減少母液中有機物含量，有機物回收率最高可達到96%，能夠有效降低裝置中原料的單耗。S7 300 PLC系統組態過程中儀表自控人員要充分理解工藝，在滿足控制要求基礎上不斷優化設計，提高程控率，設計操作界面簡單易懂，能夠提高裝置運行效率，解放生產力。