CN202230351U

CN202230351U - 一种制氮机控制装置

Info

Publication number: CN202230351U
Application number: CN201120362938XU
Authority: CN
Inventors: 张建文; 胡阳; 段险峰
Original assignee: Yibin Grace Group Co Ltd; Sichuan Yibin Huimei Line Industry Co Ltd
Current assignee: Yibin Grace Group Co Ltd; Sichuan Yibin Huimei Line Industry Co Ltd
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-09-26

Abstract

本实用新型属于PLC可编程控制器控制的电磁阀控制领域，是适用于PSA变压吸附制氮机的一种制氮机控制装置，第一进气阀与第二进气阀通过管道相连，第一排氮气控制阀与第二排氮气控制阀通过管道相连，第一排氧气空气阀与第二排氧气空气阀通过管道相连，第一进气阀处并联设置有第一备用进气阀，第一排氮气控制阀处并联设置有第一备用排氮气控制阀，氮原料空气控制阀处并联设置有备用氮原料空气控制阀，各备用控制阀均由另一套独立的PLC控制器和控制电源控制。优点为将PSA变压吸附制氮装置控制装置设置成由两套独立电源控制两套PLC编程器，两套PLC独立又互为备用的控制模式，每套PLC控制一套电磁阀，一套运行，一套处于待机状态。

Description

一种制氮机控制装置

技术领域

本实用新型属于PLC可编程控制器控制的电磁阀控制领域，具体的说是适用于PSA变压吸附制氮机的一种制氮机控制装置。

背景技术

PSA制氮机是一种新的气体分离技术，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。它是以空气为原材料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。碳分子筛对氮和氧的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相。这样气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。现有的制氮机都是通过一套PLC可编程控制器控制电磁阀的开闭来实现两塔交替循环，以实现连续生产氮气的目的。生产出的氮气输送到原液工段用于黄化工序。在黄化工艺中，一旦氮气中断将严重影响产品质量以及发生爆炸等危险事故的发生。

如专利号为200720088526.5，申请日为2007-11-27，专利名称为“高效智能食品包装专用制氮机”的实用新型，其技术方案为：包括控制室、空气净化器、吸附器、过滤器、氮气罐,所述控制室内设有氮气分析仪、氮气计量器、电源开关、PLC程序控制器、进气调压阀、放气阀、出气调压阀、消音开关和不合格报警器。上述实用新型虽然采用智能化控制,但是对于PLC如何控制电磁阀方面却没有做出改进，仍然存在现有技术中的问题，即：制氮机的电气控制系统采用一套PLC可编程控制器控制气管管路上的电磁阀。当电源、电磁阀、PLC任意一个环节出现故障，都将造成制氮机停机，而一旦停机以后，对后续生产可能带来重大的安全隐患。

发明内容

由于现有的制氮机的电气控制系统采用一套PLC可编程控制器控制气管管路上的电磁阀具有当电源、电磁阀、PLC任意一个环节出现故障，都将造成制氮机停机的问题，现特提出一种采用两套独立电源控制两套PLC，两套PLC独立又互为备用的控制模式的制氮机控制装置，其技术方案如下：

一种制氮机控制装置，包括设置在制氮机第一吸附塔上的第一进气阀、第一排氮气控制阀、第一排氧气空气阀，设置在制氮机第二吸附塔上的第二进气阀、第二排氮气控制阀、第二排氧气空气阀，与第一排氮气控制阀和第二排氮气控制阀相连的总排氮气控制阀，与第一进气阀和第二进气阀相连的氮原料空气控制阀，以及控制上述阀门的PLC控制器和控制电源，其特征在于：第一进气阀与第二进气阀通过管道相连，第一排氮气控制阀与第二排氮气控制阀通过管道相连，第一排氧气空气阀与第二排氧气空气阀通过管道相连，所述第一进气阀处并联设置有第一备用进气阀，第一排氮气控制阀处并联设置有第一备用排氮气控制阀，第一排氧气空气阀处并联设置有第一备用排氧气空气阀，第二进气阀处并联设置有第二备用进气阀，第二排氮气控制阀处并联设置有第二备用排氮气控制阀，第二排氧气空气阀处并联设置有第二备用排氧气空气阀，总排氮气控制阀处并联设置有备用总排氮气控制阀，氮原料空气控制阀处并联设置有备用氮原料空气控制阀，上述各备用控制阀均由另一套独立的PLC控制器和控制电源控制。

本实用新型所述制氮机控制系统还包括设置在第一吸附塔上的第一工作指示灯和第一排氧气指示灯，第二吸附塔上的第二工作指示灯和第二排氧气指示灯。

本实用新型所述PLC控制器是通过逻辑功能实现对开关量的开环控制，并且通过输出点控制各电磁阀的交替动作的编程控制器。

本实用新型的优点在于：

1、将PSA变压吸附制氮装置控制装置设置成由两套独立电源控制两套PLC编程器，两套PLC独立又互为备用的控制模式，每套PLC控制一套电磁阀，一套运行，一套处于待机状态。

2、本控制装置采用冗余控制配置，其目的是在PLC已可靠工作的基础上，再增加一套备用硬件和软件，进一步提高系统的可靠性，避免系统出现整体故障，实现系统到运动控制的跨越，以期达到工艺、机械、控制三者的最佳匹配。在新型的制氮机控制系统中，采两套独立又互为备用的PLC模快，一个运行，一个处于待机状态，当运行中的PLC出现故障时，待机PLC即自动接替原先运行的模快工作，此时，可对出现故障的PLC进行维修或更换。

3、经过长时间运行后表明，采用本控制装置的制氮机可靠性大大提高；故障率大为减少；排除故障的时间缩短了，且不会造成制氮机停机；作业率大幅提高。生产出的氮气输送到原液工段用于黄化工序。在黄化工艺中，一旦氮气中断将严重影响产品质量以及发生爆炸等危险事故的发生，因此也提高了生产安全性。制氮机PLC控制系统冗余配置具有较好的推广价值，对其他的工业控制系统也有的参考价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

附图中1、第一进气阀 2、第二进气阀 3、第一排氮气控制阀 4、第二排氮气控制阀 5、第一排氧气空气阀 6、第二排氧气空气阀 7、第一备用进气阀 8、第一备用排氮气控制阀 9、第一备用排氧气空气阀 10、第二备用进气阀 11、第二备用排氮气控制阀 12、第二备用排氧气空气阀 13、总排氮气控制阀 14、备用总排氮气控制阀 15、氮原料空气控制阀 16、备用氮原料空气控制阀 17、第一工作指示灯 18、第一排氧气指示灯 19、第二吸附塔上的第二工作指示灯 20、第二排氧气指示灯 21、第一吸附塔 22、第二吸附塔 23、消声器 24、储气罐。

具体实施方式

一种制氮机控制装置，包括设置在制氮机第一吸附塔上的第一进气阀、第一排氮气控制阀、第一排氧气空气阀，设置在制氮机第二吸附塔上的第二进气阀、第二排氮气控制阀、第二排氧气空气阀，与第一排氮气控制阀和第二排氮气控制阀相连的总排氮气控制阀，与第一进气阀和第二进气阀相连的氮原料空气控制阀，以及控制上述阀门的PLC控制器和控制电源，第一进气阀与第二进气阀通过管道相连，第一排氮气控制阀与第二排氮气控制阀通过管道相连，第一排氧气空气阀与第二排氧气空气阀通过管道相连，所述第一进气阀处并联设置有第一备用进气阀，第一排氮气控制阀处并联设置有第一备用排氮气控制阀，第一排氧气空气阀处并联设置有第一备用排氧气空气阀，第二进气阀处并联设置有第二备用进气阀，第二排氮气控制阀处并联设置有第二备用排氮气控制阀，第二排氧气空气阀处并联设置有第二备用排氧气空气阀，总排氮气控制阀处并联设置有备用总排氮气控制阀，氮原料空气控制阀处并联设置有备用氮原料空气控制阀，上述各备用控制阀均由另一套独立的PLC控制器和控制电源控制。制氮机控制系统还包括设置在第一吸附塔上的第一工作指示灯和第一排氧气指示灯，第二吸附塔上的第二工作指示灯和第二排氧气指示灯。PLC控制器是通过逻辑功能实现对开关量的开环控制，并且通过输出点控制各电磁阀的交替动作的编程控制器。

PSA变压吸附制氮装置采用两部分连接组成：SCM—PSA制氮机组和SGW—40氮气纯化装置。其工艺流程为：压缩空气—吸附筒（SCM—PSA制氮装置）—干燥器—冷却器—SGW—40氮气纯化装置—氮气—储气罐。具体连接为：压缩空气经压缩空气管经氮原料空气控制阀(备用氮原料空气控制阀)再经第一进气阀、第二进气阀（第一备用进气阀、第二备用进气阀）进入吸附筒生成氮气后，再经过电磁阀第一排氮气控制阀、第二排氮气控制阀（第一备用排氮气控制阀、第二备用排氮气控制阀）控制将氮气经管道再经过总排氮气控制阀(备用总排氮气控制阀)输送到干燥器、冷却器、SGW—40氮气纯化装置后，进入储气罐再到用户。

电气控制系统主要采用PLC可编程控制器，利用PLC的逻辑功能实现对开关量的开环控制，通过输出点控制各电磁阀的交替动作，实现制氮工艺的连续运行。由于对下道黄化工序安全性的需要，本系统配置不允许出现故障，或出了故障以后要在尽可能短的时间内排除故障。

每套PLC系统通过控制各电磁阀的驱动线圈，使其按照我们编制的程序进行工作。制氮机在工作时，首先第一吸附塔工作，第二吸附塔备用，第一吸附塔工作时PLC控制第一进气阀打开，第二进气阀关闭，空气进入第一吸附塔生产氮气，第一工作指示灯亮、第一排氧气指示灯处于熄灭，生产完成第一排氮气控制阀、总排氮气控制阀打开，将氮气排入氮气储存罐内；同时第二排氧气空气阀打开、第一排氧气空气阀关闭，第二吸附塔经过消声器排氧气（也就是再生），第二排氧气指示灯亮，第二工作指示灯熄灭，结束后各电磁阀关闭。当第一吸附塔分子筛对氧的吸附达到平衡后，自动切换到第二吸附塔工作，这时第一吸附塔则按照刚才地儿吸附塔工作的方式工作。制氮机就这样反复交替工作。新增的PLC系统是另外一套电源、PLC、电磁阀，是用来控制新增加的备用系统。当运行的PLC系统中的电源、PLC、电磁阀等任意一个环节出现故障后，该套系统都将退出运行，并自动切换到备用系统，备用系统再按照制氮机的工艺要求运行。

当一套PLC运行时，另一套PLC处于待机，当运行中的PLC出现故障时，待机PLC即自动接替原先运行的模快工作，首先两套PLC系统式同时带电，一套PLC运行，另一套PLC处于待机备用状态。当运行中的PLC系统出现故障时，如电源发生故障后，将自动切换到备用PLC系统；如果电磁阀或PLC自身出现故障， PLC发出故障报警给备用PLC系统，并退出运行。备用PLC将按照（程序）制氮机的工艺要求运行。

为了降低单体设备简单控制的缺陷，新系统在控制方法上采用冗余控制配置，其目的是在PLC已可靠工作的基础上，再增加一套备用硬件和软件，进一步提高系统的可靠性，避免系统出现整体故障，实现系统到运动控制的跨越，以期达到工艺、机械、控制三者的最佳匹配。在新型的制氮机控制系统中，采用两套独立电源控制两套PLC，每套PLC控制一套电磁阀，具体措施是在控制系统中安装两套独立又互为备用的PLC模快，一个运行，一个处于待机状态，当运行中的PLC出现故障时，待机PLC即自动接替原先运行的模快工作，此时，可对出现故障的PLC进行维修或更换。

Claims

1.一种制氮机控制装置，包括设置在制氮机第一吸附塔（21）上的第一进气阀（1）、第一排氮气控制阀（3）、第一排氧气空气阀（5），设置在制氮机第二吸附塔（22）上的第二进气阀（2）、第二排氮气控制阀（4）、第二排氧气空气阀（6），与第一排氮气控制阀（3）和第二排氮气控制阀（4）相连的总排氮气控制阀（13），与第一进气阀（1）和第二进气阀（2）相连的氮原料空气控制阀（15），以及控制上述阀门的PLC控制器和控制电源，其特征在于：第一进气阀（1）与第二进气阀（2）通过管道相连，第一排氮气控制阀（3）与第二排氮气控制阀（4）通过管道相连，第一排氧气空气阀（5）与第二排氧气空气阀（6）通过管道相连，所述第一进气阀（1）处并联设置有第一备用进气阀（7），第一排氮气控制阀（3）处并联设置有第一备用排氮气控制阀（8），第一排氧气空气阀（5）处并联设置有第一备用排氧气空气阀（9），第二进气阀（2）处并联设置有第二备用进气阀（10），第二排氮气控制阀（4）处并联设置有第二备用排氮气控制阀（11），第二排氧气空气阀（6）处并联设置有第二备用排氧气空气阀（12），总排氮气控制阀（13）处并联设置有备用总排氮气控制阀（14），氮原料空气控制阀（15）处并联设置有备用氮原料空气控制阀（16），上述各备用控制阀均由另一套独立的PLC控制器和控制电源控制。

2.根据权利要求1所述的一种制氮机控制装置，其特征在于：所述制氮机控制系统还包括设置在第一吸附塔（21）上的第一工作指示灯（17）和第一排氧气指示灯（18），第二吸附塔（22）上的第二工作指示灯（19）和第二排氧气指示灯（20）。

3.根据权利要求1所述的一种制氮机控制装置，其特征在于：所述PLC控制器是通过逻辑功能实现对开关量的开环控制，并且通过输出点控制各电磁阀的交替动作的编程控制器。